UMTS что это такое в телефоне — Разбираемся детально

umts_ (1)

Задумываться о возможностях UMTS, что это такое в телефоне и чем отличается такая технология, приходилось не каждому владельцу мобильного устройства. Притом что это третье поколение связи, которое используется в любом современном смартфоне и большинстве кнопочных моделей вместе с более современными версиями HSPA и HSPA+.

Технология, известная как один из видов 3G, обеспечивает высокую скорость по сравнению со вторым поколением. И, хотя современная 4G связь обладает ещё большими возможностями, UMTS по-прежнему остаётся конкурентоспособной.

История и распространение

Разработку UMTS начали в 1992 году для распространения в странах Европы. Предполагалась, что она будет использоваться только для передачи голоса, но позднее к её возможностям добавили передачу других видов информации.

Основные этапы развития можно представить в виде следующего списка:

  • в 1998 году была представлена первая спецификация для одного из конкурентов UMTS – CDMA2000;
  • в 1999 в Соединённых Штатах сделали первый звонок с помощью пока ещё опытной сети CDMA;
  • в 2000 были получены первые лицензии на ввод изобретения;
  • в 2001 UMTS впервые открыто протестировали и ввели в эксплуатацию;
  • в конце 2001 года были сделаны первые роуминговые вызовы между Испанией и Токио – для них использовался телефон с процессором Qualcomm MSM5200;
  • в 2003 число пользователей связи третьего поколения достигло 30 миллионов человек;
  • в 2010 на 3G перешло 540 миллионов абонентов.
В России технология появилась в 2007 году, когда лицензии на предоставление таких услуг получили 3 крупнейших мобильных оператора – МТС, «ВымпелКом» и «МегаФон». Последняя компания ввела в действие первую сеть UMTS в стране на территории Санкт-Петербурга. Дата ввода – октябрь 2007 года, для связи использовалось 30 базовых станций.

Суть технологии

Переход мобильных операторов на UMTS позволил улучшить скорость связи, повысить функциональность и количество услуг.

umts_ (2)

Для абонентов нововведение предоставило такие преимущества:

  • Высокая скорость доступа к Интернету. В отличие от 2G, обеспечивающего прослушивание музыки, просмотр текста и изображений, новое поколение даёт возможность просмотра видео с разрешением 480p. Максимальная скорость соответствует требованиям для видео в формате HD (720p). Для просмотра FullHD понадобится выбирать уже более современные технологии.
  • Улучшение качества сигнала. Вероятность того, что связь оборвётся, в несколько раз ниже, чем при использовании GSM.
  • Повышенная безопасность. Риск перехвата данных меньше, чем у связи 2G – при прослушивании возможные злоумышленники услышать только шум.
  • Снижение энергопотребления смартфонов и планшетов. Расстояние до передающей информацию вышки меньше, чем для GSM, поэтому мобильное устройство намного дольше работает на одном заряде аккумулятора.

Мобильным операторам связь UMTS позволила унифицировать разнообразные системы беспроводного доступа и увеличить ассортимент предложений для своих клиентов.

У компаний, которые ввели в список своих услуг новую технологию, получилось переманить часть клиентов у отстающих в этой области конкурентов. Хотя для перехода на 3G понадобились дополнительные капитальные вложения на модернизацию старых вышек и установку новых.

Недостатки здесь  тоже есть. Несмотря на необходимость таких систем для большинства пользователей, зона покрытия UMTS значительно меньше по сравнению с 2G. Так, отправляясь в отдалённые от центра России регионы, можно попасть в такие районы, где отсутствует поддержка 3G при наличии 2G.

В Европе разницы практически нет – если не считать страны Скандинавского полуострова, покрытие 3G и 4G практически стопроцентное.

Основные возможности

В соответствии с требованиями международной организации ITU, 3G-технологии должны обеспечивать передачу информации и голоса. Средняя пропускная способность зависит от мобильности абонентов:

  • при скоростном перемещении со скоростью до 120 км/ч – не меньше 144 Кбит/с (этот уровень состоит из «макросот», покрывающих городские и пригородные зоны радиусом до 300 км);
  • при скорости на уровне пешехода – от 384 Кбит/с («микросоты», покрывающие локальные области типа зданий и целых групп построек радиусом до 20 км);
  • для неподвижного абонента – 2 Мбит/с («пакосоты» радиусом несколько десятков метров для поэтажного покрытия).

umts_ (3)

Максимальная скорость передачи данных достигает 2 Мбит/с, теоретическая – не превышает 1,5-1,8 Мбит/с.

Стандарт применялся и продолжает использоваться не только мобильными телефонами, но и планшетами, и модемами, которые можно подключать к ноутбуку или ПК для беспроводного соединения с Интернетом. Технология поддерживается и компьютерами, оборудованными модулем 3G.

Структура и оборудование

Система коммутации UMTS сначала практически не отличалась по структуре от предыдущего поколения 2G. Она включала коммутационные центры типа MSC (Mobile Switching Centre) для управления соединениями и тарификацией, а также регистры AUC, HLR и VLR, где хранились абонентские данные.

Более современная версия той же системы включала уже два типа устройств – MSC-Server и MGW. Первые отвечали за тарифы, аутентификацию и соединения, вторые представляли собой подчинённые серверам коммутационные поля.

umts_ (1)

Заметно изменилась в новой технологии подсистема базовых станций, благодаря которой сеть и получила такие преимущества, как высокая скорость передачи данных:

  • Контроллеры RNC – центральные элементы системы, решающие множество задач, от контроля радиоресурсов и шифрования данных до распределения ресурсов между всеми абонентами и установления соединения через подсистему. Количество функций контроллеров заметно увеличилось по сравнению с технологией 2G.
  • NodeB – базовые станции стандарта UMTS, в функции которых входит преобразование полученных от RNC сигналов в передаваемые отдельным телефонам широкополосные радиосигналы. Станции не принимают решений об изменении пропускной способности и выделении ресурсов, играя роль всего лишь мостов между контроллерами и абонентами.
  • UE или User Equipment – абонентское оборудование (3G-модем, поддерживающий технологию телефон, компьютер или планшет).
Передача пакетных данных в системе выполняется между устройствами MGW к элементам SGSN, которые являются аналогами коммутаторов в сетях GSM. От них информация передаётся в Интернет или, наоборот, к пользователям. Часть элементов системы совпадает со структурой GSM, отличаясь только программным обеспечением.

Принципы работы

К основным преимуществам использования сетей 3G относят экологическую безопасность. Максимальная мощность излучения их передатчиков не больше 200 мВт, средняя не превышает 20-40 мВт.

Среди других особенностей стандарта – усиленная защита от прерывания сигнала при движении.

Преимущество получается благодаря использованию так называемого «мягкого хендовера» – процедуры, позволяющей при удалении клиентов на предельное расстояние от одних базовых станций передавать их в зону действия других, расположенных ближе.

В результате от первого источника информации данных поступает всё меньше, от других, принимающих эстафету – всё больше. Постепенно информация начинает передаваться абоненту только от одной, ближайшей к нему станции.

Особенности технологии снижают вероятность прерывания связи UMTS практически до нуля. Это отличает стандарт от второго поколения 2G, где отсутствовала система «мягкого подхвата».

Частотное и временное разделение каналов приводит к задержке передачи сведений и обрыву связи, после чего абоненту приходится заново подключаться к Интернету или перезванивать собеседнику.

Дополнительные параметры

Интерфейс системы UMTS состоит из каналов, ширина полосы которых для каждого соединения составляет 5 МГц. Это в 4 раза больше по сравнению с конкурирующим 3G-стандартом CDMA2000 с 1,25-мегагерцными полосами.

Это обеспечивает технологии ряд преимуществ по сравнению с W-CDMA – сетями, использующими спектр неэкономично.

Спектр частот, используемый стандартом UMTS:

  • для передачи данных от мобильных терминалов до базовых станций – от 1885 МГц до 2025 МГц (Uplink);
  • для того чтобы информация передавалась от станций к терминалам – частоты от 2110 до 2200 МГц (Downlink);
  • для передачи данных в Соединённых Штатах – немного изменённые из-за особенностей местной связи частотные диапазоны 1710-1755 МГц и 2110-2155 МГц.

Существуют и нестандартные диапазоны, используемые в отдельных регионах и конкретными компаниями.

Например, американский оператор AT&T Mobility применяет полосы от 850 до 1900 МГц. Финские власти поддерживают стандарт UMTS900, достаточно редкий и использующий диапазон 900 МГц. В проекте по развитию технологии участвовали такие компании как Elisa и Nokia.

UMTS в 2019 году

UMTS обеспечивает высокую скорость передачи данных даже при движении. Использовать её можно для решения разных задач – но распространение стандарта практически прекращено из-за появления более современных версий.

Сети, которые называются HSPA и HSPA+ (3,5G и 3,75G), позволяют передавать информацию на скорости до 14-42 Мбит/с, соответственно. Большая часть операторов перешли на них ещё в начале 2010-х годов, а те, кто не успел, сразу будут переходить на 4G-связь.

Четвёртое поколение технологии (LTE или 4G) обеспечивает передачу информации при движении абонента на скорости до 100 Мбит/с, превышая показатели UMTS в 50 раз.

Пользователи, которые получают доступ, передвигаясь с небольшой скоростью или оставаясь неподвижными, могут рассчитывать на 1 Гбит/с – больше, чем способны передавать некоторые проводные маршрутизаторы.

Пятое поколение связи действует на базе телекоммуникационных стандартов, которые следуют за технологией 4G. Система пока ещё не до конца разработана и введена, а большинство мобильных устройств не комплектуется необходимыми модулями.

Одним из немногих смартфонов, поддерживающих новую технологию, является Samsung S10 5G.

Предполагается, что такая связь повысит надёжность передачи данных, уменьшить энергопотребление и скорость доступа к Интернету.

Прогнозы развития современных сетей предполагают постепенный переход с 3G и 4G к пятому поколению. Инфраструктура 5G к 2030-м годам обеспечит больше 20 миллионов рабочих мест, повысив значимость Интернета вещей IoT.

Тестирование технологии уже началось в 2018 году. Предполагаемая скорость передачи данных первых версий системы – до 20 Гбит/с. Величина задержки при отправке информации – не больше 4 мс.

Тестами занимаются компании Google, Samsung, Huawei и Facebook, которые представят свои разработки к 2020 году, и известные бренды AT&T, Verizon и Apple.

Эппл собирается создать свою систему, отличающуюся от аналогов длиной волны и частотой, а первые тесты начнутся во второй половине 2019 года. А если «правило 10 лет» окажется верным, к 2030 году можно ожидать и ещё одну сеть – 6G (10-30 Гбит/с, 1 мс задержки).

Также будет интересно: Частоты 5G в России

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector