UMTS TDD standartas
[pic]
KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS
KOMPIUTERIŲ TINKLŲ KATEDRA
T120B310 Kompiuterių tinklai
Referatas
UMTS TDD standartas
Atliko:
Vadovas:
Kaunas 2005
Įvadas
Rytdienos mobiliojo ryšio tinklai teiks ne tik telefono ryšio ar žinučių
siuntimo paslaugas. Žinovai pranašauja, kad mūsų kasdienį gyvenimą užplūs
mobiliojo ryšio teikiama multimedijos informacija. Naująją erą sutiksime
turėdami naujų standartų ryšius, o tinklai bus papildyti dar neregėtomis
skaitmeninio radijo ryšio paslaugomis
Per pastaruosius keletą metų ženklai pastebima evoliucija
telekomunikacijos srityje pradedant nuo klasikinių architektūrų, kurios
pagrinde remiasi statinėmis ir vielinėmis struktūromis, iki naujų mobiliūjų
bevielių technologijų. Taip kkaip per pastaruosius keletą metų pastebimai
evoliucionavo telekomunikacinės technologijos, taip globaliniai tinklai
kurie leidžia žmonėms prisijungti prie jų bet kurioje vietoje ir bet kuriou
metu. Iš vienos pusės ši kryptis išugdė trečios kartos mobiliųjų
telekomunikacijų sistemas, ir iš kitos pusės paskatino vietinių tinklų
augimą. Naudojantis „Universal Mobile Telecommunication System“ (UMTS)
standartu bus toliau vystomos šios sritys ir užims lyderiaujančias
pozicijas.
Perėjimas į trečiosios kartos (3G) mobiliojo ryšio standartą
Prieš dešimt metų įsigaliojo skaitmeninis GSM standartas, kuris mums
suteikė galimybę naudotis antros kartos (2G) mobiliuoju ryšiu. Nuo to laiko
ekspertai, galima sakyti, tik apie trečiosios kartos mobilųjį ryšį ir
tešneka. Dar prieš dešimt metų buvo aišku, kad duomenų perdavimo greitis,
kurį garantavo GSM (žr. 1 pav.), tinkamas tik balso ryšiui, o daugialypei
terpei yra per mažas. Kaip padidinti duomenų perdavimo greitį? Viena
galimybė yra taikyti HSCSD aar EDGE technologijas (žr. išpl. paaiškinimą).
Šios technologijos ryšio pralaidą padidina keliais lygiagrečiais GSM
kanalais. Kita galimybė – taikyti GPRS mobiliojo radijo ryšio duomenų
perdavimo technologiją. Deja, nė viena iš jų šio uždavinio iki galo
neišsprendžia.
[pic]
1 pav. Įvairių taikomųjų užduočių, atliekamų skirtingomis technologijomis,
duomenų perdavimo trukmės.
Pasirodo, jį galima išspręsti gana paprastai, bet radikaliai: pagal
galimybę naudoti platesnę radijo ryšio bangų juostą ir ją eksploatuoti kuo
efektyviau. Šis ryšio spartinimo principas paaiškina, kodėl UMTS standartui
priskiriamos naujos dažnių juostos ir kodėl, norint gauti atitinkamas
licencijas, rengiami tokie brangūs aukcionai. UMTS standarto bangų spektras
(nešlių bangų juostos plotis) yra 25 kartus platesnis nei GSM standarto.
Maža to, šios technologijos spektrinis efektyvumas (duomenų perdavimo
sparta, tenkantis vienam juostos pločio Hz) yra du tris kartus didesnis.
Vadinasi, UMTS standarto ryšio tinklas, palyginti su GSM, būtų tiek pat
kartų spartesnis.
Tolimojo ryšio tinklų inžinieriai turi kitų didžiausios duomenų
perdavimo spartos vertinimo kriterijų. „Svarbiausias veiksnys yra priimamo
signalo ir trukdžių lygis” Kuo didesnė radijo trukdžių (pvz., generuojamų
gretimų „korių“ siųstuvų) galia, tuo mažesnė duomenų perdavimo sparta.
Tinklų operatoriai duomenų perdavimą gali paspartinti naudodami
vadinamąsias „nuovokias“ antenas. Užuot radijo bangas spinduliavusios
visomis kryptimis, šios antenos jas spinduliuoja kryptingai – kuo tiksliau
imtuvo kryptimi. Beje, duomenų perdavimo sparta mažėja, kai vartotojas
(kartu su savo mobiliuoju telefonu) greitai juda, pvz., važiuoja
automobiliu ar traukiniu, nes sistemai būtina kuo greičiau perduoti
duomenis iš vieno „„korio“ kitam, o šis procesas yra sudėtingas ir gana
lėtas – kuo mažesnės korinio mobiliojo ryšio tinklo stotys, tuo daugiau
joms reikia laiko ryšiui nustatyti.
UMTS, arba tiksliau – TDD, duomenų perdavimą paspartintų iki 384 Kb/s.
Tada visi vartotojai vienu metu galėtų naudotis tuo pačiu „koriu“. Pirmieji
UMTS mobiliojo ryšio tinklai Didžiosios Britanijos Meno saloje, Monako
kunigaikštystėje ir Japonijoje parodė, kad vartotojai jau gali naudotis
naujomis įdomiomis paslaugomis, pvz.: videokanalu. Būtina atminti, kad
kartais tam tikrose vietose gali susirinkti minios žmonių, kurie tuo pat
metu norės naudotis multimedijos ryšio paslaugomis – oro uostuose, mugėse,
konferencijose, viešbučiuose, stovyklavietėse ir t.t. Pastaraisiais metais
tokiems patalpose vykstantiems renginiams buvo sukurtas mobilusis Etherneto
ekvivalentas. Šiai sistemai, vadinamai W-LAN, tereikia ryšio tinklų
kreipties įrenginių – knygos dydžio siųstuvų bei imtuvų ir specialios
įdedamosios plokštelės. Vartotojo ryšys su tokiais kreipties įrenginiais
nustatomas radijo bangomis, t.y., kiekvienas nešiojamasis ar kišeninis
kompiuteris arba kitas mobilusis galinis įrenginys turės anteną.
Naudotis W-LAN technologijos ryšio dažniais licencijos nereikia.
Priklausomai nuo to, koks naudojamas standartas, šia technologija kelių
dešimčių metrų nuo siųstuvo atstumu galima pasiekti 11 Mb/s (standartas
IEEE 802.11b) ar net 54 Mb/s (HiperLAN/2 ir IEEE 802.11a) duomenų perdavimo
spartą. Dabar W-LAN technologija jau plačiai taikoma visame pasaulyje –
viešbučiuose, oro uostuose ir biuruose. Pastarųjų metų Ericssono ir tinklo
operatoriaus Telenor Mobile Norvegijoje atlikti tyrimai parodė, kad W-LAN
technologiją įmanoma taikyti kartu su GPRS aar UMTS tinklais. Ten, kur W-LAN
galimybės išsenka, ryšys gali būti teikiamas mobiliojo radijo ryšio tinklu.
Ryšio priemonių gamybos ekspertų nuomone, mobiliojo ryšio raidos kelias
labai aiškus. Patalpose būtų logiškiausia naudoti W-LAN sistemą kaip UMTS
mobiliojo ryšio tinklo išplėtą. Visi ekspertai laikosi vienos nuomonės, kad
W-LAN ar panašūs plačiajuosčiai tinklai, skirti didmiesčiams, bus gerokai
brangesni, nes ryšiui garantuoti reikės daug į tinklą integruotų kreipties
taškų. Pasak I. Drepping, ateinančiais metais UMTS technologija bus įdiegta
didelėse teritorijose. W-LAN technologija UMTS nenurungs – atvirkščiai, jos
viena kitą papildys, nes abi yra sistemos, garantuojančios vartotojui
optimalią duomenų perdavimo spartą, sudedamosios dalys. Verti dėmesio ir
kiti techniniai sprendimai. W. Mohro žodžiais tariant, UMTS tinklais,
veikiančiais kartu su W-LAN, būtų galima perduoti skaitmeninius vaizdo
duomenis antžeminėmis ir dirbtinių Žemės palydovų antenomis. Toks ryšys
būtų naudojamas perduoti informacijai, kurią vienu metu gauna didelis
žmonių būrys – mobiliesiems galiniams įrenginiams skirtas televizijos
programas, vaizdo informaciją bei žinias.
Universal Mobile Telecommunications System – universalioji mobiliojo
ryšio sistema. Trečiosios kartos (3G) mobiliojo ryšio standartas. Ryšys
nustatomas 2 GHz diapazono dažniais. Jais naudotis išduodama vyriausybės
licencija. Ryšiui paspartinti gali būti taikoma ir GPRS, ir HSCSD
technologijos. Teoriškai didžiausia duomenų perdavimo sparta – iki 2 Mb/s.
Yra du UMTS režimai: W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Acces –
kolektyvioji kodinio atskyrimo kreiptis, dar vadinama FDD – Frequency
Division Duplex – dažninio atskyrimo dupleksu) ir TD-CDMA (Time Division
CDMA – laikinė kolektyvioji kodinio atskyrimo kreiptis, dar vadinama TDD –
Time Division Duplex – laikinio atskyrimo dupleksu). Abu režimai veikia
dviem skirtingomis ryšio linijomis: nuo siųstuvo – imtuvo link ir
atvirkščiai. FDD yra įprastesnė procedūra (šiuo metu ryšio sparta iš
siųstuvo į imtuvą – iki 384 Kb/s, priešinga kryptimi – 64 Kb/s). TDD
režimas turi didelių privalumų, tarp kurių – labai didelė duomenų perdavimo
sparta asimetrinio ryšio atveju. Taip sudaromos idealios sąlygos iš tinklo
įkelti didelį duomenų kiekį.
IPWireless mobilaus plačiajuosčio duomenų perdavimo tecnologija
IPWireless mobilaus plačiajuosčio duomenų perdavimo tecnologija – tai
tarptautinio 3GPP UMTS (Universal Mobile Telecommunication System)
standarto įdiegimas. Pritaikant 3GPP UMTS UTRA UMTS TDD standartą
naudojamas TDD (Time-division-duplex) duomenų perdavimo metodas plačiame
nesuporintų dažnių spektre. Galima naudoti 5 ir 10 MHz pločio ištisinius
kanalus. Lietuvoje UAB “Neltė” naudos įmonei suteiktus licenzijuotus
dažnius 3.5GHz dažnių spektre.
IPWireless technologija diegiama panašiai kaip ir kitos korinio ryšio
technologijos. Yra galimybė pasirinkti omni: trijų ir šešių sektorių
korius. Svarbiausia, kad ši technologija nereikalauja tiesioginio matomumo
ir leidžia teikti plačiajuosčio duomenų perdavimo prieigą pastatų viduje,
jų išorėje ir judančiuose objektuose.
IPWireless Radijo Prieigos Tinklo (RAN – Radio Access Network) sprendimas
susideda iš radijo valdymo įrangos (INC – Integrated Network Controller),
atsparių išorinėms lauko sąlygoms bazinių stočių (Node B) ir mažų
ekonomiškų galinių tinklo įrenginių. IPWireless RAN jungiamas prie
standartinio IP bazinio tinklo,
tokiu būdu pateikiant galutinį sprendimą
operatoriams ir interneto paslaugų teikėjams (ISP) fiksuotoms, portabilioms
ar mobilioms plačiajuosčioms bevielėms duomenų perdavimo paslaugoms teikti.
Kadangi technologija yra pagrįsta paketų komutavimu, radijo prieigos
resursai statistiškai paskirstomi visiems tinklo vartotojams. Vartotojai
gali būti visada prisijungę prie tinklo ir nenaudoti jo resursų kai
duomenys nėra siunčiami ar gaunami. Duomenų perdavimo greitis vienam
vartotojui gali siekti iki 3 Mbps!
UMTS Lietuvoje
UAB “Neltė” ir Švedijos plačiajuosčių bevielių tinklų operatorius ATENIT
susitarė diegti plačiajuosčių ir mobilių paslaugų prieigos tinklą
Lietuvoje. Tai pirmas naujos kartos bevielio plačiajuosčio ryšio tinklas
Baltijos valstybėse ir antrasis Baltijos jūros regione. Analogišką tinklą
Atenit diegia Švedijoje.
Tinklo infrastruktūrai panaudota JAV bendrovės IPWireless sukurta naujos
kartos technologija, pagrįsta tarptautiniu UMTS-TDD standartu. Nuo 2002
metų pirmaujantys telekomunikacijų operatoriai vis plačiau (Didžiojoje
Britanijoje, Vokietijoje, Pietryčių Azijoje, Naujoje Zelandijoje,
Australijoje ir kitur) diegia šios technologijos tinklus. Šiuo metu
klientams siūloma įranga – kompaktiški modemai, prie stalinio ar nešiojamo
kompiuterio arba vietinio tinklo maršrutizatoriaus jungiami Ethernet arba
USB sąsajomis. Bevielės prieigos modemas užtikrina net iki 3 Mbps spartą
Tinklo diegimas jau pradėtas Vilniuje ir toliau pirmiausia bus tęsiamas
didžiuosiuose ššalies miestuose.
“Mes didžiuojamės galėdami suteikti bendrovėms ir gyventojams mobilių
plačiajuosčių paslaugų tinklą. Neltė ir Atenit sudarys sutartis su
Interneto paslaugų rinkos lyderiais dėl aukščiausios kokybės interneto ir
duomenų perdavimo paslaugų teikimo, taip pat IP telefonijos paslaugų.
Ateityje Atenit planuoja nuoseklų mobilaus plačiajuosčio ryšio prieigos
tinklų vystymą Baltijos regione”, sakė Torval Bohlin, Atenit Valdybos
pirmininkas.
„Mes pasirinkome Atenit technologiniu partneriu ne vien dėl didelės
patirties ir sukauptų žinių diegiant bevielės plačiajuostės prieigos
tinklus, bet ir dėl Atenit siūlomo visiškai naujo bevielės prieigos
sprendimo. Mes tikimės, kad šis tinklas iš esmės pakeis interneto naudojimo
įpročius Lietuvoje“, sakė Tadas Matulionis, UAB „Neltė“ generalinis
direktorius. „Daugiau nebereikės telefono ar kabelinės linijos arba
kryptinės antenos įrengimo, kiekvienas galės pradėti naudotis sparčiu
internetu per keletą minučių.“
“Kartu su UMTS-TDD technologija Atenit ir Neltė Lietuvoje pristato
neturintį atitikmens plačiajuosčio ryšio lygį”, sakė Chris Gilbert,
IPWireless vadovas. “Abonentai galės mėgautis plačiajuosčio ryšio sparta,
kad ir kur jie būtų – namie, biure, kavinėje – ir visa tai bevieliu ryšiu.”
UMTS licencijavimas
Panašu į tai, kad praėjusiais metais kilusi UMTS, arba trečiosios kartos
(3G) judriojo (mobiliojo) ryšio licencijų išdavimo karštligė Europoje jau
eina į pabaigą. Vienokiu ar kitokiu būdu didžioji dalis Europos Sąjungos
(ES) valstybių jau išdalino licencijas telekomunikacijų operatoriams,
tačiau nepanašu, kad bent iki 2002 metų pradžios Europos gyventojams būtų
pasiūlytos naujos informacinės visuomenės paslaugos. Pamažu sklaidosi ir
euforija Europos telekomunikacijų rinkoje. Nors iš pradžių Europos
telekomunikacijų bendrovės tikėjosi, kad įsigijus licencijas bus galima
greitai pasiūlyti kokybiškai naujas vartotojų laukiamas paslaugas ir todėl
mokėjo astronomines pinigų sumas, tačiau vėliau buvo pamatyta, kad
beatodairiškas pinigų švaistymas pačių licencijų įsigijimui turi neigiamos
įtakos bendrovių gebėjimui kurti šio ryšio tinklus bei pasirengti paslaugų
teikimui. Žinoma, tai nėra vienintelė priežastis, dėl kurios UMTS paslaugų
pateikimas į rinką vis atidedamas, tačiau visuotinai pripažįstama, kad
tinkamas UMTS licencijavimo procedūrų pravedimas turi tiesioginės įtakos
nustatant optimalų valstybės ir operatorių interesų balansą, pateikiant
UMTS paslaugas vartotojams ir užtikrinant, kad bus šių paslaugų paklausa.
Lietuva dar tik rengiasi UMTS licencijų išdavimui, todėl svarbu
atsižvelgti į kitų valstybių patirtį šioje srityje ir nekartoti klaidų,
kurios gali gana brangiai kainuoti. Šiuo straipsniu kaip tik ir norima
aptarti teisinius UMTS licencijavimo aspektus žiūrint iš ES ir Lietuvos
teisės pozicijų, apžvelgti kitų valstybių patirtį išduodant šias licencijas
bei padėtį mobilaus ryšio rinkoje ir pateikti tam tikras pastabas bei
pasiūlymus dėl to, į ką turėtų būti atsižvelgta išduodant UMTS licencijas
Lietuvoje.
Literatūra
1] Universal Mobile Telecommunications System (UMTS),
http://www.3gpp.org
2] http://www.umts-forum.org
3] www.nelte.lt
4] www.ipwireless.com
