ESKÉ VYSOKÉ UENÍ TECHNICKÉ Fakulta elektrotechnická katedra radioelektroniky Penosové systémy 3 generace 37MK Student: kvten 2007 Jaroslav Ržika
Tetí generace mobilních systém Pro oznaení tetí generaci mobilních systém se používá zkratka UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Výhodou sítí tetí generace oproti GSM je nkolikanásobn rychlejší penos dat, který umožní napíklad sledování film i stahování hudby na displejích mobil. Rozvoj sítí UMTS se kvli finanní vyerpanosti operátor po nákupu licencí v celém svt o nkolik let zpozdil. První komerní UMTS sí zaala fungovat v Japonsku. V Evrop služby sítí tetí generace nabízejí operátoi napíklad v Rakousku, Nmecku, Velké Británii a Itálii. Standardizace sítí UMTS probíhá na pd ETSI a stane se také specifikací IMT-2000 pro mezinárodní telekomunikaní unii ITU. IMT-2000 bylo do roku 1995 oznaováno složit FPLMTS (Future Public Land Mobile Telecommunications System). Tyto systémy budou pracovat v 2 GHz pásmu a sjednotí rzné bezdrátové pístupové technologie souasnosti do jedné pružné a výkonné infrastruktury schopné nabídnout široký rozsah multimediálních služeb s garantovanou kvalitou. V praxi to znamená plnou mezinárodní interoperabilitu a pístup k pokroilým službám, jako jsou nap. videokonference a datové penosy 384 Kbit/s s plnou mobilitou (v dopravních prostedcích do 120 km/hod) a až 2 Mbit/s s omezenou mobilitou (pohyb chzí mén než 10 km/hod). Systém tetí generace UMTS by ml podporovat všechny služby zamýšlené pro pevné širokopásmové sít (B-ISDN). Na rozhraní mezi mobilní stanicí a sítí se bude využívat pro penos dat na principu CDMA (Code Division Multiple Access). Díky této o metod je možné celé frekvenní pásmo ve stejném ase sdílet více úastníky pomocí kódového dlení. Úastníci budou komunikovat se sítí za využití WATM (Wireless Asynchronous Transfer Mode). Zajímavá vlastnost UMTS je, že jako první systém umožuje mezinárodní handover. V tabulce jsou uvedeny penosové rychlosti v závislosti na použitém systému. Technologie Komern zprovoznno Penosové rychlosti GSM 1992 9,6 kbit/s HSCSD 1999 57,4 kbit/s GPRS 2000 192 kbit/s EDGE 2001 384 kbit/s UMTS 2002 144kbit/s až 2 Mbit/s
Zde jsou uvedeny systémy jednotlivých generací spolu s frekvenními pásmy, které používají na rozhraní uživatel-sí. Generace - systém Frekvenní pásmo (MHz) 1. generace NMT 450;900 AMPS 800 TACS 900 2. generace GSM 900;1800;1900 3. generace UMTS (IMT-2000) 2000 Struktura sít tetí generace Struktura UMTS sít je tvoena temi subsystémy, jak je uvedeno na obrázku. Na nejvyšší úrovni bude použita ATM pátení sí (Core Network - CN), dále pak smrem k uživatelm radiová pozemní pístupová sí (UMTS Terrestrial Radio Access Network - UTRAN), a konen uživatelé budou pistupovat k UMTS síti pomocí uživatelských terminál (User Equipment - UE). Frekvenní pásma pro radiové rozhraní Frekvenní spektrum vyhrazené pro UMTS je uvedeno na obrázku. Podkladem pro tento obrázek je výsledek jednání ETSI skupiny SMG (Special Mobile Group) z konce ledna 1998, na kterém bylo pijato rozhodnutí v otázce radiového rozhraní pro UMTS.
Pásmo Rozsah Šíka pásmo 1 1885 1900 MHz 15 MHz pásmo 2 1900-1920 MHz 20 MHz pásmo 3 1920-1980 MHz 60 MHz pásmo 4 1980-2010 MHz 30 MHz pásmo 5 2010-2025 MHz 15 MHz pásmo 6 2110-2170 MHz 60 MHz pásmo 7 2170-2200 MHz 30 MHz Dále se jedná o nová pásma 1710-1885 MHz a 2500-2690 MHz, také byl schválen zámr použít pro UMST frekvence, které jsou již dedikovány pro mobilní komunikace (806-960 MHz). Pro satelitní složku mobilní sít 3. generace bylo rozhodnuto použít pásmo pod 3 GHz. Pro nepárová pásma (duplex s asovým dlením TDD-Time Divison Duplex) byla pro UMTS vybrána technologie TD-CDMA (Time Division CDMA), která je vhodná pro asymetrické vysokorychlostní datové penosy, pokrytí hlavn uvnit budov. Pro párová pásma (duplexem s frekvenním dlením FDD-Frequency Division Duplex) byla vybrána pro UMTS technologie W-CDMA (Wideband-CDMA), která je zase vhodnjší pro velkoplošné pokrytí pro hlasové a stedn rychlé symetrické datové služby, ale je mnohem náronjší na regulaci výkonu na stran mobilního telefonu i sít. Protokoly pro radiové rozhraní Protokolová architektura UMTS vychází ze sedmivrstvového referenního modelu OSI. V protokolovém sloupci UMTS pro U U rozhraní, který je díky složitosti celé technologie
vícerozmrný (podobn jako referenní model B-ISDN Broadband Integrated Service Digital Network) mžeme najít protokoly známé z dívjších technologií, jako AAL (ATM Adaptation Layer) SCCP (Signalling Connection Control Part) MTP (Message Transfer Part) TCAP (Transaction Capabilities Application Part) MAP (Mobile Application Part) Byly však zavedeny zcela nové protokoly, jako je RANAP (Radio Access Network Applicatio Part). Vrstva ATM byla použita nejen pro pátení sí, ale také pro sí pístupovou radiovou mezi mobilní stanicí a sítí, oznaovaná jako WATM Wireless ATM. Dvodem je kompatibilita s pátení sítí a schopnost podpory multimediálních služeb se zaruenou kvalitou. WATM je nadstavbou klasického ATM, z toho plyne, že WATM zahrnuje všechny klíové funkce ATM. Všechny zpracovávané informace jsou rozdleny do bunk o délce 53 oktet (48 oktet užitená informace, 5 oktet záhlaví). ídicí mechanismus sít pidluje uživateli síové zdroje tak, jak bylo dohodnuto pi sestavovaní spojení (požadovaná rychlost, QoS - Quality of Service atd.) Další vývoj Hlavní služby, které se pedpokládají v UMTS bude rychlé mobilní pipojení k Internetu a rozliné multimediální služby (nap. videokonference). Díky integraci rzných sítí bude snadno možné využít služeb tchto sítí v jakékoli pokryté oblasti. Rychlost faktického rozšiování sítí 3. generace bude záviset na mnoha faktorech, zejména na cen, za kterou budou provozovatelé schopni nabídnout koncovým uživatelm nové služby. Systémy tetí generace se budou rozvíjet dále, dle rostoucích požadavk bude dále zvyšována penosová rychlost, kterou mže mobilní úastník využít (nad prvotn plánované 2 Mbit/s). Dále se bude zabývat možnostmi, jak ešit problémy s nedostatkem frekvencí. Jedním z nich je použití prostorového dlení SDMA (Space Division Multiple Access). Jedná se o zpsob penosu, kdy pro komunikaci mezi mobilním terminálem a základnovou stanicí se využívá
úzký rádiový svazek (directive beams). Jedno frekvenní pásmo lze pak v rámci jedné buky použít vícekrát. Pomocí SDMA se pepokládá podpora datové rychlosti do 25 Mbit/s. Literatura http://access.feld.cvut.cz/view.php?nazevclanku=mobilni-site&cisloclanku=2004072801