מֵידָע

מה זה 3G UMTS: מדריך WCDMA

מה זה 3G UMTS: מדריך WCDMA

UMTS - מערכת טלקומוניקציה ניידת אוניברסלית, היא היורשת 3G למשפחת הסטנדרטים של GSM כולל GPRS ו- EDGE.

UMTS 3G משתמש בממשק רדיו שונה לחלוטין המבוסס על השימוש בספקטרום התפשטות רצף ישיר כ- CDMA או כגישה מרובה לחטיבת קוד.

למרות ש- UMTS 3G משתמש בתקן גישה שונה לחלוטין לרדיו, רשת הליבה זהה לזו המשמשת עבור GPRS ו- EDGE כדי לשאת נתוני קול ומנות נפרדים במעגל.

UMTS משתמש בגרסת פס רחב של CDMA התופסת ערוץ רחב 5 מגה-הרץ. היותה רחבה יותר מתחרות ה- CDMA2000 שלה, שהשתמשה רק בערוץ 1.25 מגה-הרץ, תוכנית האפנון הייתה ידועה כ- CDMA עם פס רחב, או WCDMA / W-CDMA. שם זה שימש לעתים קרובות להתייחס לכל המערכת.

מפרט וניהול של 3GPP UMTS

על מנת ליצור ולנהל מערכת מסובכת כמו UMTS או WCDMA יש צורך לפתח ולתחזק מספר רב של מסמכים ומפרטים. עבור UMTS או WCDMA, אלה מנוהלים כעת על ידי קבוצה המכונה 3GPP - תוכנית הדור השלישי לשותפות. זהו שיתוף פעולה עולמי בין שישה שותפים ארגוניים - ARIB, CCSA, ETSI, ATIS, TTA ו- TTC.

היקף ה- 3GPP היה לייצר מפרט טכני ודיווחים טכניים הניתנים להחלה גלובלית עבור מערכת טלקומוניקציה ניידת מהדור השלישי. זה יתבסס על רשתות הליבה של ה- GSM וטכנולוגיות הגישה לרדיו בהן הן תומכות (כלומר, גישה לרדיו הארצי הארצי (UTRA), הן במצבי דופלקס חלוקת תדרים (FDD) והן בחלוקה לזמן דופלקס (TDD).

מאז שהוקמה במקור, 3GPP לקחה על עצמה גם את האחריות לתקני GSM וכן התבוננה בהתפתחויות עתידיות כולל LTE (Long Term Evolution) וטכנולוגיית 4G המכונה LTE Advanced.

הערה על ההיסטוריה של טכנולוגיית הטלפון הנייד:

טכנולוגיית הטלפונים הניידים התפתחה מדי שנה. מההקדמות הראשונות של מערכות הטלפון הסלולרי בשנות השמונים ועד היום, פיתוח טכנולוגיה חדשה שיפר בהתמדה את המערכות הקיימות. החל ממערכות האנלוגים מהדור הראשון, הוצגו מערכות דיגיטליות חדשות 2G ואלה המשיכו הלאה כך שטכנולוגיית 5G מפותחת כעת.

קרא עוד אודות היסטוריית הטלפון הנייד.

סיכום מפרט UMTS WCDMA

מערכת ה- WCDMA של UMTS הציעה שיפור משמעותי ביכולת בהשוואה לשירותי ה- 2G הקודמים.

סיכום מפרט 3G UMTS
פָּרָמֶטֶרמִפרָט
קצב נתונים מרביטווח נמוך של 2048 kbps
384 kbps עירוני וחיצוני
רוחב פס של ערוץ RF5 מגה הרץ
ערכת גישה מרובהCDMA
תוכניות דופלקסFDD וגם TDD

יכולות UMTS 3G

UMTS משתמש ב- CDMA Wideband - WCDMA - כסטנדרט שידור הרדיו. היא מעסיקה רוחב פס של 5 מגה-הרץ. באמצעות רוחב הפס הזה הוא יכול לשאת מעל 100 שיחות קוליות בו זמנית, או שהוא מסוגל לשאת נתונים במהירויות של עד 2 מגה לשניות בפורמט המקורי. עם זאת עם השיפורים המאוחרים יותר של HSDPA ו- HSUPA (המתוארים במאמרים אחרים הנגישים מדף תפריט התקשורת הסלולרית) הכלולים במהדורות מאוחרות יותר של התקן מהירויות העברת הנתונים הועלו ל -14.4 Mbps.

רבים מהרעיונות ששולבו ב- GSM הועברו ושופרו עבור UMTS. אלמנטים כמו ה- SIM הפכו ל- USIM (Universal SIM) חזק בהרבה. בנוסף לכך, הרשת תוכננה כך שניתן להשתמש בשיפורים המועסקים ב- GPRS וב- EDGE עבור UMTS. באופן זה ההשקעה הנדרשת נשמרת למינימום.

מבוא חדש ל- UMTS הוא שישנם מפרטים המאפשרים גם מצבי דופלקס חלוקת תדרים (FDD) וגם דופלקס חלוקת זמן (TDD). המצבים הראשונים שישמשו הם מצבי FDD שבהם uplink ו- downlink נמצאים בתדרים שונים. המרווח ביניהם הוא 190 מגה-הרץ עבור רשתות בנד 1 המשמשות כיום ומתגלגלות.

עם זאת, מצב ה- TDD שבו ה- uplink וה- Downlink מפוצלים בזמן עם תחנות הבסיס ואז הניידים המשדרים לסירוגין באותו תדר מתאים במיוחד למגוון יישומים. ברור שהמקום בו מוגבל הספקטרום והלהקות הזוגיות המרווחות כראוי אינן זמינות. זה גם מבצע טוב במקום שבו יש להשתמש בתאים קטנים. מכיוון שנדרש זמן שמירה בין שידור לקבלה, זה יהיה קטן יותר כאשר זמני המעבר קצרים יותר כתוצאה מהמרחקים הקצרים יותר. יתרון נוסף נובע מכך שנמצא כי נתונים רבים בהרבה מועברים במורד הקישור כתוצאה מגלישה באינטרנט, הורדות וידאו וכדומה. פירוש הדבר שלעתים קרובות עדיף להקצות יותר קיבולת לדלינק. כאשר משתמשים בספקטרום מזווג זה לא אפשרי. עם זאת, כאשר משתמשים במערכת TDD, ניתן לשנות את האיזון בין שידורי downlink ו- uplink כדי להתאים לחוסר איזון זה ובכך לשפר את היעילות. באופן זה מערכות TDD יכולות להיות יעילות ביותר כאשר משתמשים בהן בתאי פיקוח לנשיאת נתונים באינטרנט. מערכות ה- TDD לא פורסו באופן נרחב, אך הדבר עשוי להתרחש יותר בעתיד. לאור אופיו, הוא מכונה לעתים קרובות TD-CDMA (Time Division CDMA).

טכנולוגיות UMTS / WCDMA 3G

ישנם מספר תחומי מפתח של UMTS / WCDMA 3G. בתוך אלה ישנן מספר טכנולוגיות מפתח שהופעלו על מנת לאפשר ל- UMTS / WCDMA לספק זינוק בביצועים לעומת קודמי 2G שלה.

חלק מתחומי המפתח הללו כוללים:

  • ממשק רדיו: ממשק הרדיו UMTS מספק את ההגדרה הבסיסית של אות הרדיו. W-CDMA תופס 5 מגה-הרץ ויש לו פורמטים מוגדרים לאלמנטים כמו סנכרון, בקרת חשמל וכדומה
  • טכנולוגיית CDMA: UMTS 3G מסתמך על תכנית המכונה CDMA או חלוקה לקוד גישה מרובה כדי לאפשר למכשירים מרובים או ציוד למשתמשים לקבל גישה לתחנת הבסיס. שימוש בתכנית המכונה ספקטרום התפשטות רצף ישיר, UEs שונים כוללים קודים שונים וכולם יכולים לדבר עם תחנת הבסיס למרות שכולם נמצאים באותה תדר
  • ארכיטקטורת רשת UMTS: הארכיטקטורה של רשת UMTS תוכננה על מנת לאפשר העברת נתוני מנות ברשת, ובכל זאת מאפשרת לה לתמוך בקול המועבר במעגל. כל הפונקציות הרגילות המאפשרות גישה לרשת, נדידה וכדומה נתמכות גם כן.
  • תוכניות אפנון UMTS: בתוך פורמט האות CDMA משתמשים במגוון צורות של אפנון. אלה בדרך כלל צורות של מקש משמרת פאזה.
  • ערוצי UMTS: כמו בכל מערכת סלולרית, ערוצי נתונים שונים נדרשים להעברת נתוני מטען כמו גם למידע בקרה ולאפשר הקצאת המשאבים הנדרשים. נעשה שימוש במגוון ערוצי נתונים שונים על מנת לאפשר מימוש מתקנים אלה.
  • UMTS TDD: ישנן שתי שיטות לספק דופלקס עבור UMTS 3G. האחד הוא מה שמכונה דופלקס חלוקת תדרים, FDD. זה משתמש בשני ערוצים המרוחקים מספיק זה מזה כדי שהמקלט יוכל לקבל בזמן שהמשדר פועל גם הוא. שיטה נוספת היא להשתמש בדופלקס ראיית זמן, TDD, בו מוקצות חסימות זמן קצרות לשידורים בשני הכיוונים. בשיטה זו נדרש ערוץ יחיד בלבד
  • מסירה: אזור מפתח אחד בכל מערכת טלקומוניקציה סלולרית הוא המסירה (מסירה) מתא אחד למשנהו. באמצעות CDMA קיימות מספר צורות של מסירה המיושמות בתוך המערכת.

שיפורי 3G UMTS

מערכת הסלולר UMTS הבסיסית של 3G אפשרה להשיג קצב נתונים של עד 2048kbps. עם זאת, כאשר השימוש בנתונים גדל במהירות, נתונים אלה כבר לא הספיקו ונדרשו עליות נוספות בקצב הנתונים.

תכנית המכונה HSDPA, גישה להורדת מנות במהירות גבוהה הוצגה לראשונה על מנת לאפשר את מהירות ההורדה. בעקבות זאת הוצגה HSUPA, הוצגה גישה מהירה של חבילות העלאה לחבילות. הסוויטה המשולבת נודעה אז בשם HSPA, גישה מהירה למנות.

ה- UMTS הבסיסי של 3G הצליח לספק עלייה טובה בביצועי הנתונים בהשוואה לזה של GPRS ו- EDGE, אם כי השימוש הצפוי בווידאו לא התרחש כאשר הוצגה הצורה הבסיסית של UMTS. זה היה איטי מדי במיוחד כאשר משתמשים רבים היו מחוברים. עם זאת השיפורים במונחים של HSPA עזרו להגדיל את הביצועים ושימוש בנתונים גדל בקצב גדול בהרבה.

נושאי קישוריות אלחוטית וקווית:
יסודות תקשורת סלולרית 2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4 טלפונים אלחוטיים DECT NFC- תקשורת שדה קרוב רשת יסודות מהו הענן Ethernet נתונים סידוריים USBSigFoxLoRaVoIPSDNNFVSD-WAN
חזור לקישוריות אלחוטית וקווית


צפו בסרטון: UMTS Architecture - Mpirical (דֵצֶמבֶּר 2021).