UMTS

UMTS

通用移動通訊系統(Universal Mobile Telecommunications System,縮寫:UMTS)是當前最廣泛採用的一種第三代(3G)行動電話技術。它的無線接口使用WCDMA技術,由3GPP定型,代表歐洲對ITU IMT-2000關於3G蜂窩無線系統需求的回應。UMTS有時也叫3GSM,強調結合了3G技術而且是GSM標準的後續標準。UMTS封包交換系統是由GPRS系統所演進而來,故系統的架構頗為相像。

基本信息

特性

UMTSUMTS

1997年7月,ETSI將UMTSTRA(TerrestrialRadioAccess)的備選方案歸納為:WCDMAWTDMATDMACDMAOFDMAODMA五大類。1998年1月,ETSI用WCDMA技術作為UTRA(UMTSTerrestrialRadioAccess)的空中無線接口技術。UMTS支持1920kbps的傳輸速率(不是經常看到的2Mbps),然而在現實高負載系統中典型的最高速率大約只有384Kbps。即使這樣數據傳輸速率已經高出GSM糾錯數據信道14.4kbps或者多個14.4kbps組成的HSCSD信道,真正能夠實現價格可接受的移動WWW訪問和MMS

UMTS實現的前提是現在廣泛使用GSM行動電話系統,屬於2G技術。還有一個叫做GPRS的從2G演進的途徑。(可以看作2.5G)GPRS支持更好的數據速率(理論上最大可以到140.8kbps,實際上能實現接近56Kbps),數據封裝好於面向連線。GPRS已經在很多GSM網路部署。

今天的UMTS網路未來可能升級成HSDPA,有時也叫3.5G。它可以實現下行鏈路大於10Mbps的傳輸速度。

UMTS在市場運作上強調移動視頻電話會議實現的可能性,儘管實際上這項很有潛力的服務還有很多沒有經過測試驗證。

UMTS其它可能的套用還有音樂下載和視頻電話。

實際運營情況

 屋頂上的 UMTS 發射器管理組件 屋頂上的 UMTS 發射器管理組件

世界上第一個UMTS網路2001年在曼島由ManxTelecom投入運營。下一個網路簡稱移動運營商32003年在英國啟動。

3是一個從3G網路成長起來的原屬於和記黃埔(現在是合作夥伴)的運營商。它很快就要在全球啟動其他UMTS網路(2004年12月)包括澳大利亞奧地利丹麥香港以色列義大利葡萄牙、愛爾蘭共和國瑞典。大多數西歐GSM運營商打算未來升級到UMTS,因為它比較接近於GSM2G標準。

2003年12月,T-Mobile啟動了他的奧地利UMTS網路,英國和德國的網路也在調試中。

2004年2月,沃達豐開始在包括英國德國荷蘭瑞典在內的幾個歐洲市場大範圍部署UMTS。在葡萄牙,UMTS已經先於Euro2004運營。

非洲第一個UMTS網路於2004年11月在毛利求斯投入運行,由中國的華為提供全網設備,緊隨其後Vodacom2004年12月在南非推出3G服務。

NTT DoCoMo事先授權下,美國AMPS/TDMA/GSM運營商AT&TWireless2004年底以前必須在四個主要的城市建立和運營UMTS網路。CTIA2004年會上,AT&TWireless聲明他們的UMTS網路在1900MHz頻段獨立運行,已經計畫2004年底啟動UMTS服務。2004年7月,AT&TWireless(現在屬於Cingular)在西雅圖(華盛頓),舊金山(加利福尼亞),底特律密西根),菲尼科斯亞里桑那),聖地牙哥加利福尼亞)和達拉斯德克薩斯)成功啟動UMTS服務。

2005年第一季度德國移動運營商沃達豐D2,O2-de相繼推出UMTS服務。
與AT&TWireless合併之後,Cingular已經聲明計畫2005年開始部署使用HSDPA技術的UMTS網路。區別於AT&T開發的UMTS,Cingular拓展了UMTS的頻率範圍到1900MHz和850MHz兩個頻段。

T-Mobile USA計畫到2007年開始部署UMTS。

2009年,中國聯通於10月1日在國內285個城市正式提供UMTS服務,中國聯通的網路將直接支持HSUPA。

在香港,CSL於2010年推出使用UMTS900MHz頻段的HSPA網路。

運營商開始銷售整合3G和Wi-Fi服務的移動網際網路產品。筆記本電腦用戶可以買到他們提供的UMTSModem,還有用戶端軟體用於自動探測網路狀態,以便在有Wi-Fi信號時自動從3G網路切換。開始Wi-FI被認為是3G的一個競爭對手,但是現在不得不承認,運營商為了提供比單純UMTS更有競爭力的產品,他們必須或者擁有或者租用別人的Wi-Fi網路。

技術

諾基亞推出的UMTS手機諾基亞推出的UMTS手機

UMTS的許多技術特徵是所有W-CDMA變種所共同具有的,更多信息請參看條目W-CDMA。以下僅討論UMTS特有的一些技術特徵,它們不適用於FOMA或其他W-CDMA變種。

簡單的說,UMTS結合了W-CDMA的空中接口(行動電話基站的空中通信協定)、GSM系統的移動套用核心部分,以及GSM的語音編碼算法例如自適應多速率(AMR)和加強全速率(EFR)(它們定義了將語音數位化、壓縮、編碼的方法)。換言之,W-CDMA(依照IMT-2000的定義)只是一個空中接口,而UMTS才是一個用於3G全球移動通訊的完整協定棧,可用來代替GSM。然而,實際上也經常將W-CDMA作為所有採用該空中接口的3G標準族的總稱,包括UMTS,FOMA和J-Phone.

與其它W-CDMA變種一樣,UMTS使用一對5 MHz信道,上行信道在1900 MHz附近,下行信道在2100 MHz附近。相比之下,CDMA2000則可在每個方向上使用一個或多個1.25 MHz信道,因此UMTS常因為它的高頻寬需求而受到批評。

對現有的GSM運營商有一個簡單但比較昂貴的升級到UMTS的方案:大部分現有的基礎設施可以維持原狀,但是獲得頻段授權和在現有基站塔上完成UMTS覆蓋的費用可能極其高昂。

UMTS與GSM的一個主要的差別是由無線接口等構成的通用無線接入網(GRAN),它能夠聯入不同的骨幹網路,如英特網、ISDN、GSM或者UMTS網路。GRAN包含OSI模型的低三層(物理層數據鏈路層網路層)。 網路層(OSI 3)協定包括RRM協定(RRM),它負責管理移動設備與固定網路之間的承載信道,並完成切換功能。

外置數據機

使用一個3G路由器,PCMCIA卡或者USB卡,用戶就可以享用3G波段的服務,而選擇那一種類型的計算機(如台式機PDA)是沒有關係的。數據機自己帶有軟體,所以在短時間內上網對操作者來講沒有任何技術上的要求。
目前有很多手機經具備了3G的能力,和藍牙2.0技術結合起來,用戶可以使用帶藍牙的筆記本與手機相連,再連線到網路。這個時候手機就可以看作是一個路由器,不過和筆記本之間是通過藍牙協定而不是TCP/IP協定。

互操作性和全球漫遊

在空中接口層,UMTS兼容GSM。儘管市場上現在的UMTS手機都是UMTS/GSM雙模手機但是他們都能在純GSM的網路中很好的工作。如果一個UMTS用戶漫遊到沒有UMTS覆蓋的地方,他的手機會自動切換到GSM模式(要支付漫遊費用)。如果用戶在通話中漫遊出了UMTS覆蓋範圍,那么電話將會切換到有GSM覆蓋的區域去。普通GSM手機不能在UMTS網路使用。

沃達豐-日本(前身J-Phone)有一個使用WCDMA併兼容UMTS的3G網路。這使得UMTS成為真正的全球無線標準。當前的全球無線標準,GSM適用於除了日本和韓國以外多數國家。

NTT DoCoMo的3G網路,FOMA,同樣使用WCDMA,但是不兼容UMTS。然而NTTDoCoMo擁有AT&T無線實驗室18的股份原來還持有3UK20的股份。這些在國外的資本為未來的全球漫遊解決方案提供一個測試平台.(到2004年12月)

所有UMTS/GSM雙模電話都應當兼容現存GSM標準SIM卡.有時你被允許在同一個運營商網路里使用SIM卡在UMTS網路漫遊。

美國,由於現存的對頻率使用的限制只是運營商AT&T無線的網路只能在1900MHz頻段。為美國市場設計的UMTS手機跟其他區域的有所區別,這也反映了當前美國的GSM手機和GSM網路使用不同與其他國家的狀況。儘管聯邦通訊委員會(FCC)已經決議允許附加2100MHz頻段給UMTS,大多數獲得UMTS授權的運營商好像打算放棄承擔保證實現全球漫遊的責任。

儘管歐亞手機可以實現漫遊,但是到2004年12月在美國實現與歐亞漫遊可能性還不大。

頻譜分配

超過120份許可證已經頒發給全世界的運營商(截至2004年),特別是基於GSM的無線訪問技術WCDMA。由於技術還在不斷的完善中,所以政客過於倉促的賣出許可,成百上千億美元的許可證費用流入公共預算。僅僅在德國,許可證費用就高達508億歐元。運營商被期望在2005年開始從這些許可盈利。

在北美ITU已經為UMTS分配了頻段。1900MHz範圍套用於2G(PCS)服務,2100MHz範圍用於衛星通訊。儘管在北美UMTS將要不得不與現存2G服務共享1900MHz頻段,但是國際上正試圖為3G服務釋放2100MHz頻段。2GGSM服務因使用900MHz和1800MHz,因此不再共享任何UMTS服務的頻段。

到為3G分配新的特定頻段之前,北美還沒有廠商回答UMTS使用那些頻率。AT&TWireless2004年底已經確定在美國確定為UMTS服務啟用了為2GPCS服務使用的1900MHz頻段。最初在加拿大展示的UMTS服務也使用1900MHz頻段。

其他競爭標準

除UMTS還有其他的3G標準,例如CDMA2000和專有系統包括Arraycom的iBurst,FlarionandWCDMA-TDD(無線IP)。然而,人們還是比較期望3GSM/UMTS成為取代當前GSM標準的統治地位成為事實的3G。

CDMA2000,WCDMA,EDGEWiMAX和中國自有3G標準TD-SCDMA是ITU認可的IMT-20003G標準族成員。

CDMA2000改良升級自CDMA One(CDMA1x),不需要新的頻段分配,可以穩定運行在現有PCS頻段。

UMTS現在是全球使用率最高的3G移動通訊標準

多數北美GSM運營商已接受EDGE作為暫定3G解決方案。AT&T無線2003年本國範圍內開始運行EDGE,Cingular也在本國內運行,T-Mobile美國計畫全美範圍提供EDGE。RogersWireless在2003年晚期開始在加拿大範圍內投入運行EDGE服務。EDGE的好處是它有效利用現有GSM頻段而且兼容現有GSM手機。EDGE為GSM運營商與CDMA2000競爭提供了一個短期的升級途經。

問題

早期運營商面對的問題:

•由於3G手機耗電量大幅增加,使得電池增大,相較於2G手機重量增加較多,待機時間減短。

•若要完美實現UMTS的VOD功能,每100米要設立一個基站。在都市區域經濟上可行,在人口較少的郊區和鄉下不可行。

•來自Wi-Fi寬頻網路的競爭;,未來可能有來自WiMAX早期版本的競爭。

•客戶缺少對3G業務的需求。

手機耗電量隨著新器件的開發得到緩解。而且隨著越來越多用戶的使用,已經能接受3G手機2天左右的待機時間,並且年輕人對於3G業務的需求增多,特別是線上視頻等業務,客觀上緩解了3G業務需求不足的衝擊;反而是需要Wi-Fi來緩解3G頻寬供不應求的問題。由於UMTS升級到HSPA+或者將來的LTE業務,以及WIMAX向4G發展,早期版本的WIMAX業務(主要是IEEE802.16e)在大多數區域並未對UMTS造成衝擊。

電信知識

2008年5月25號晚間,繼三大部委發布電信業重組的《關於深化電信體制改革的通告》(以下簡稱《通告》)後,中國電信、中國聯通、中國移動、中國網通、中國衛通幾乎同時對外發布公告,確認即將進行重組,目前正在與其它相關運營商洽商。中國電信業重組可以說於我們的生活密切相關,那么,讓我們去認識它,了解它的相關知識。

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