UMTS - vývoj, 2.díl

Projekt IMT2000

Cílem projektu International Mobile Communication 2000 (IMT2000), který byl iniciován na půdě ITU kolem roku 1995 bylo vytvořit jednotný systém komunikace s následujícími charakteristikami:

• Flexibilita – systém by měl umožňovat snadnou integraci nových technologií a služeb
• Víceslužbová platforma – mělo by být možné paralelní využívání více služeb současně
• Vysoká efektivita využití spektra – v rádiové síti je frekvenční pásmo nejcennějším zdrojem – efektivita provozovatelů služeb je přímo úměrná schopnosti využít efektivně přidělené pásmo
• Vysoká kvalita vysílání – měla by být srovnatelná minimálně s pevnými linkami - dosažitel-ná přenosová rychlost by měla být 144 kbit/s, avšak lépe 384 kbit/s pro univerzální pokrytí a 2 Mbit/s pro lokální pokrytí

V konceptu tohoto systému je i jiné pojetí kvality služby. V GSM systému je ekvivalentem služby datový kanál, jehož kvalita se hlídá a každý bit tohoto kanálu má z hlediska posuzování kvality služby tutéž váhu. V UMTS systému je rozdílná váha bitu z hlediska posuzování kvality služby brána s ohledem na určení služby. Např. při přenosu řeči se klade hlavní důraz na plynulost přenosu informace, přičemž lze tolerovat ojedinělé chyby bitu. Naproti tomu u datových přenosů nemusí být zaručena plynulost toku informace, ale vyžaduje se absence jakýchkoli chyb i v jednotlivých bitech zprávy. Z tohoto pohledu dělí UMTS provoz do čtyř tříd:

• Conversational (typicky hlasové služby) – typická je zde minimalizace zpoždění (max desítky milisekund) a jeho stabilita – zpoždění by nemělo kolísat. Menší význam zde má četnost chybových bitů
• Streaming (typicky video signál) – důležité je garantované zpoždění, které ale může dosa-ovat řádů sekund. Pořadí dat musí zůstat zachováno.
• Interactive (typicky surfování po Internetu) – uživatel očekává malé zpoždění, ale není kritickék kolísání tohoto zpoždění. Datový tok by ale neměl obsahovat chyby.
• Background (typicky SMS, e-mail, noční aktualizace) – tyto aktivity probíhají jen v době, kdy je volná kapacita. Zpoždění zde není kritické, datový tok by měl být bez chyb.

Každá třída je charakterizována seznamem požadavků, při navázání spojení koncová stanice  indikuje potřebu zajištění kvality služby a domlouvá zdroje, které jsou v síti k dispozici. Když v roce 1998 oslovila ITU členy s požadavkem, aby dávaly návrhy na řešení technologie rádi-ového vysílání (RTT – Radio Transmission Technology). Jako odpověď na tuto výzvu vznikla řada návrhů:

• IMT-FT frequency/time – zpracován evropskou organizací pro standardizaci v telekomunikacích ETSI - podobá se systému bezdrátových telefonů DECT ale využívá širšího frekvenčního pásma pro dosažená vyšší přenosové rychlosti. Kanál je definován frekvencí a časovým slotem, duplex s časovým zpožděním mezi uplink a downlink na téže frekvenci – nejslabší návrh, práce pozastaveny.
• IMT-SC single carrier – další rozvinutí amerického konceptu IS 136 (standard 2G) – širší frekvenční pásmo pro kanál, více časových slotů – blízko GSM, duplex na bázi frekvenčního duplexu
• IMT-MC multi carrier – známý pod označením CDMA2000 – rozvinutí existujícího standardu 2G IS95, který byl prvním standardem komerčně využívajícím metodu vícenásobného přístupu CDMA. Předností je zpětná kompatibilita se standardem IS95, která je založena na tom, že základnové stanice v tomto standardu používají tři nosné frekvence (3X mode) a mobilní stanice stan-dardu IS 95 používají jen jednu z nich (1X mode) – z tohoto pohledu je to ideální nástupce standardu IS95 a tam, kde se tento standard ve druhé generaci používal nemají jinou možnost, než jít touto cestou při přechodu na třetí generaci.
• IMT-TC time code – zde jsou dva standardy – jeden evropsko japonský UTRA-TDD mode (UMTS Terrestrial Radio Access – Time Division Duplex) nebo také TD-CDMA (Time Division – CDMA). Další je čínský standard TD-SCDMA mode (Time Division – Synchronous CDMA), který se velmi liší. Alokace ka-nálu je založena na kombinaci frekvence, časového slotu a kódu. Duplex je založen na časovém duplexu.
• IMT-DS direct spread – tento standard je založen na spolupráci Evropy a Japonska s cílem dosažení velkého stupně kompatibility. Používá se obecné označení WCDMA (Wideband CDMA). Duplex je založen na frekvenčním duplexu (FDD – Frequency Division Duplex). Kanál je definován kombinací frekvence a kódu – tento standard představuje základ pro UMTS, tj. systémy 3. generace tak, jak se připravují v Japonsku a Evropě.

Po ukončení soutěže o prosazení navrhovaných standardů začala vznikat specifikace tisíce stran specifikace pro mobilní systémy třetí generace a největší organizace zabývající se touto oblastí podepsaly dohodu o projektu partnerství pro 3. generaci (3GPP):

• TTC Telecommunication Technology Committee – Japonsko
• CWTS China Wireless Telecommunication Standard Group – Čína
• ARIB Association for Radio Undustries and Business – Japonsko
• ETSI European Telecommunications Technology Association – Evropa
• TTA Telecommunications Technology Association – Jižní Korea
• T1 Standards Committee T1 Telecommunication – USA
• TIA Telecommunication Industry Association – USA

3GPP není politickou organizací, která by připravovala a přijímala závazná doporučení. Je to projekt založený na technické spolupráci. Práce je rozdělena do pěti skupin a snahou je dospět k co nejuniverzálnějšímu standardu pro mobilní systémy třetí generace. Nepodařilo se však sjednotit zájmy dvou hlavních hráčů – USA se standardem CDMA2000 a Evropy a Japonska se standar-dem WCDMA, proto byl projekt rozdělen na dva dílčí projekty zastupující obě skupiny – 3GPP a 3GPP2.

Literatura

[1] DOC. ING. ŽÍDEK, CSC., Jan. UMTS – ZÁKLADNÍ PRINCIPY ČINNOSTI. [s.l.], [2009?]. 54 s. Přednáška.