Стандарт мобильных сетей третьего поколения UMTS

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 685

Стандарт мобильных сетей третьего поколения UMTS

Бейсмаков О.Ж.

ТарГУ им. М.Х. Дулати, г.Тараз

Согласно стандартам IMT-2000 (International Mobile Telecommunications 2000), принятым Международным союзом электросвязи (ITU), под мобильной связью третьего поколения понимается интегрированная сеть, обеспечивающая следующие скорости передачи данных: для абонентов с высокой мобильностью (до 120 км/ч) - не менее 144 кбит/с, для абонентов с низкой мобильностью (до 3 км/ч) - 384 кбит/с, для неподвижных объектов на коротких расстояниях - 2,048 Мбит/с.

UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), Универсальная Система Мобильных Телекоммуникаций - это один из стандартов, разрабатываемый Европейским Институтом Стандартов Телекоммуникаций (ETSI) для внедрения 3G в Европе. Сегодня основным фактором, определяющим развитие мобильной связи, является голосовая телефония. Появление GPRS и EDGE, а затем переход к UMTS открывают дорогу ко многим дополнительным возможностям помимо голосовой связи. UMTS - это высокоскоростная передача данных, Мобильный Интернет, различные приложения на основе интернета и мультимедиа. Ключевой технологией для UMTS является Широкополосный Многостанционный Доступ с Кодовым Разделением (WCDMA). Эта революционная технология радиодоступа, выбранная в сентябре 1998 года Европейским Институтом Стандартов Телекоммуникаций, поддерживает все мультимедийные услуги 3G. Системы WCDMA/UMTS включают усовершенствованную базовую сеть GSM и радиоинтерфейс по технологии WCDMA. Скорость передачи в радиоканале для мобильного абонента достигает 2 Мбит/с. WCDMA предназначена для использования в системах, работающих в частотном диапазоне 2 ГГц, который позволит в полной мере использовать все преимущества этой технологии. Например, всего одна несущая WCDMA шириной 5 МГц обеспечит предоставление смешанных услуг, требующих скоростей передачи от 8 кбит/с до 2 Мбит/с. А мобильные терминалы, совместимые с WCDMA смогут в соответствии с рекомендациями ITU работать сразу с несколькими услугами. мобильный телекоммуникация сеть

Концепция систем 3-го поколения нацелена на создание условий для предоставления услуг мультимедиа, включая высокоскоростную передачу информации, видео и речи, факсимильных сообщений и данных любому абоненту с помощью мобильного терминала, имеющего единый номер. Стоимость услуги должна быть минимальна при приемлемом качестве и уровне безопасности. Главная цель разработки систем 3-го поколения - удовлетворение потребности массового рынка в персональной связи, и ее достижение будет зависеть как от тарифов для сетей общего пользования, так и от стоимости абонентского терминала. Программа IMT-2000 базируется на ряде признаков, определяющих принципы построения систем 3-го поколения и их архитектуру. Уже на первом этапе развертывания они должны обеспечивать определенные значения скорости передачи для различных степеней мобильности абонента (т.е. разных скоростей его движения) в зависимости от величины зоны покрытия:

- до 2,048 Мбит/с при низкой мобильности (скорость менее 3 км/ч) и локальной зоне покрытия;

- до 144 кбит/с при высокой мобильности (до 120 км/ч) и широкой зоне покрытия;

- до 64 (144) кбит/с при глобальном покрытии (спутниковая связь).

Таблица 1. Услуги систем 3-го поколения

Системная архитектура сети UMTS и функции ее элементов разрабатывались с учетом обеспечения максимального использования широко развитой инфраструктуры сетей GSM и внедрения минимального числа элементов.

Эволюционный переход от сетей GSM к сетям UMTS предполагается осуществить с помощью технологии GPRS (скорость передачи до 115 кбит/с) и ее модернизации E-GPRS, другое обозначение которой - EDGE (скорость передачи до 384 кбит/с), и технологий радиодоступа, обеспечивающих скорость передачи до 2 Мбит/с. Такой подход предполагает осуществление поэтапной модернизации оборудования и программного обеспечения существующих сетей GSM. Внедрение оборудования SGSN и GGSN позволило ввести в современные сети GSM функции передачи данных с пакетной коммутацией. Это расширило набор предоставляемых услуг. Следующий шаг связан с повышением пропускной способности радиоинтерфейса для услуг передачи данных с пакетной коммутацией. При этом средства, выполняющие функции коммутации каналов, остаются без изменения.

Использование многоуровневой модели открытых интерфейсов как методологической основы позволяет рассматривать архитектуру сети UMTS как иерархическую систему, на каждом уровне которой реализуется набор функций, а связь между уровнями осуществляется через стандартизованные EТSI интерфейсы.

Рис. 1. Взаимодействие между подсистемами сети UMTS

Взаимодействие между подсистемами (доменами) сети UMTS как сложной системы обеспечивается введением опорных точек входа и выхода взаимодействующих доменов и увязывающих их в единую систему по совокупности стандартизованных входных и выходных информационных, технических и сетевых параметров. Совокупность опорных точек сети UMTS включает:

- Cu - опорную точку между доменом модуля идентификации абонента (USIM) и доменом оборудования подвижной связи (МЕ);

- lu - опорную точку между доменом сети доступа и доменом сети обслуживания;

- Uu - опорную точку между доменом абонентского оборудования и доменом инфраструктуры (радиоинтерфейс UMTS);

- Yu - опорную точку между доменом сети обслуживания и доменом транзитной сети;

- Zu - опорную точку между доменом сети обслуживания и доменом домашней сети.

Зоны покрытия сетей UMTS будут обеспечиваться на основе совокупности территориально распределенных БС и АО, а также других элементов, входящих в системную архитектуру сети. На рисунке 3.1.4 представлена системная архитектура сети UMTS с указанием принятых в системе интерфейсов.

Рис. 2. Структурная схема сети UMTS

В структуре сети выделены следующие элементы:

- UE - абонентское оборудование сети UMTS;

- MS - абонентская станция сети GSM;

- NodeB - базовая станция сети UMTS;

- BTS - базовая станция сети GSM;

- RNC - контроллер базовых станций сети UMTS;

- BSC - контроллер/транскодер сети GSM;

- MSC/VLR - центр коммутации сети, в котором объединены коммутатор мобильной связи (MSC) и база данных о перемещениях абонентов (VLR);

- GMSC - зональный коммутатор;

- SGSN - сервисный опорный узел GPRS, обеспечивающий режим PS;

- SMS-IWMSC - межсетевой шлюз системы коротких сообщений;

- HLR - база данных местоположения абонентов;

- GGSN - шлюзовой опорный узел GPRS.

Абонентское оборудование UЕ представляет собой подвижные (носимые или возимые) терминалы, которые посредством радиоинтерфейса взаимодействуют с базовыми станциями сети. Основное отличие абонентского оборудования сети UMTS от аналогичных устройств сетей 2G (MS) состоит в их расши-ренной функциональности, обеспечиваемой благодаря высоким скоростям передачи информации. Планируется использование как отдельных абонентских терминалов UMTS, так и двухрежимных терминалов UMTS/GSM.

Мобильный центр коммутации MSC/VLR сети 3G является центральным элементом сети. Он может обслуживать большую группу базовых станций в подсистеме BSS и обеспечивает все виды соединений, в которых нуждается в процессе работы подвижная абонентская станция. Центр коммутации осуществляет обмен внутри сети UMTS, соединяя различные сетевые элементы, в частности элементы подсистемы BSS. Кроме того, он работает как шлюз между другими сетями общего пользования, такими как сети подвижной связи, ТФОП и сети передачи данных. Центр коммутации обеспечивает соединение с другими центрами коммутации, в частности с зональными GMSC и другими службами. Коммутаторы обеспечивают реализацию двух режимов радиопередач (TDD/FDD) UTRA, а также могут выполнять функции коммутатора для сети GSM и ее режимов пакетной передачи GPRS.

Пакетная передача данных (PS) в сети обеспечивается следующими главными элементами:

- SGSN - сервисным опорным узлом GPRS.

- GGSN - шлюзовым опорным узлом GPRS.

Следует отметить, что описанный вариант архитектуры сети UMTS является базовой сетевой архитектурой, предложенной в Релизе 99 (далее R99) в рамках 3GPP. Как видно, она является достаточно гибкой и универсальной, что допускает множество вариантов конфигураций сети, исходя из инвестиционных возможностей компании-оператора сети 3G.

Литературы

1. Невдяев Л. М. «Мобильная связь третьего поколения» М.; МЦНТИ, 2000 .

2. Тихвинский В.О. «Сети подвижной связи третьего поколения. Экономические и технические аспекты развития». М.; Радио и связь, 2001.

Размещено на Allbest.ru