Стандарт сотовой связи третьего поколения 3G (UMTS)

На смену сотовым сетям второго поколения 2G пришли стандарты третьего поколения 3G,  появление которых было вызвано, в первую очередь, возросшими потребностями абонентов в более высокой скорости передачи данных. К сетям третьего поколения относится универсальный стандарт UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), получивший наибольшее распространение на территории Европы. К разработке стандарта UMTS изначально приступила организация по стандартизации IMT-2000 в 1992 году. Дальнейшей разработкой этого стандарта занималась организация 3GPP, которая была специально создана для  стандартизации сетей третьего поколения и объединила известные профильные организации (ARIB, ATIS, ETSI,TTA, CCSA, TTC). Первая коммерческая сеть UMTS была введена  в эксплуатацию в Норвегии c декабря 2001 года.

Сети UMTS характеризуются скоростью передачи данных до 2 Мбит/сек. В 2006 году была внедрена новая технология HSPA (High Speed Packet Access) поколения 3.5G. В свою очередь HSPA состоит из таких технологий, как HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) и HSUPA (High Speed Uplink Packet Access), которые  собственно обеспечивают скорость передачи данных в направлении от базовой станции к мобильному телефону до 14 Мбит/сек (downlink) и от мобильного телефона к базовой станции до 5,7 Мбит/сек (uplink). Использование данной технологии позволяет пользователям смотреть высококачественное видео, играть в игры высокого разрешения, загружать файлы больших объемов. Высокая скорость и другие преимущества сети UMTS позволяют предложить абонентам качественно новые услуги:

• видеоконференции;
• голосовые звонки высокого качества;
• высокоскоростная загрузка файлов;
• сетевые игры;
• мобильная коммерция и др.

Структура мобильных сетей UMTS состоит из подсистемы коммутации и подсистемы базовых станций. В первых исполнениях сетей UMTS (R99, R4) подсистема коммутации по своей структуре соответствовала аналогичной подсистеме сетей второго поколения, которая включает центр коммутации мобильной связи MSC (Mobile Switching Centre), выполняющий функции коммутации, тарификации и т.п., а также регистры HLR, VLR, AUC, хранящие абонентские данные. В последующих версиях сетей  UMTS (R5, R6, R7, R8) функции центра MSC поделили между собой MSC-Server, отвечающий за установление соединений, тарификацию и некоторые функции идентификации, и MGW (Media gateway), представляющее собой подчиненное серверу MSC коммутационное поле.

По сравнению со стандартом GSM подсистема базовых станций сети UMTS претерпела существенные изменения. Вышеупомянутые преимущества мобильных сетей  третьего поколения достигаются в основном за счет использования новой технологии обмена данными между телефоном абонента и базовой станцией.

Подсистема базовых станций стандарта UMTS состоит из следующих основных элементов:

• контроллер сети радиодоступа RNC (Radio Network Controller);
• базовая станция NodeB;
• оборудование абонента UE (User Equipment).

Центральным элементом подсистемы базовых станций является контроллер сети радиодоступа RNC, который выполняет намного больше функций, чем в системах сотовой связи 2G, в частности: шифрования, установления соединений, распределения ресурсов между абонентами и т.п.

Базовая станция NodeB преобразует сигнал, полученный от контроллера RNC в широкополосный радиосигнал, передаваемый к мобильному терминалу. NodeB  служит коммуникатором между контроллером и аппаратом абонента, полностью подчиняется RNC и не принимает самостоятельных решений о выделении ресурсов или изменении скорости соединения с абонентом. В отличие от сетей 2G в качестве оборудования абонента стандарта UMTS может использоваться не только телефон, но и смартфон, ноутбук или стационарный компьютер.

В сетях стандарта UMTS пакетные данные передаются от MGW к элементу SGSN, а от него далее к другим внешним сетям, например Internet. Элементы SGSN (Serving GPRS Support Node) и GGSN (Gateway GPRS Support Node) в сети UMTS имеют тоже назначение, что и в сети GSM, а отличаются только используемым программным обеспечением. То есть, первый представляет собой маршрутизатор с расширенными функциями, а второй является шлюзом сети.

Автор: MC,
03.02.2013 г.