2.2 Архитектура сети радиодоступа

Схема структуры сети 3G (UMTS): Разделяют сеть радиодоступа и базовую сеть, которые группируются по своим функциям. Сети радиодоступа – RAN и UTRAN (UMTS территориального уровня) – оперируют теми функциями, которые относятся к радиосвязи, а базовая сеть CoreNetwork или CN занимается обеспечиванием коммутации и маршрутизации вызовов и каналов, которые передают данные во внешние сети. Для завершения системы определяют взаимодействующее с ней оборудование пользователя  - User Equipment (UE) и его радиоинтерфейс - UMTS airinterface  или Uu. Интересной архитектурной особенностью UMTS является то, что внутри элементов сети подробно определяются не функции, а интерфейсы между раздельными логическими элементами. Так как в конечных точках оборудование поставляется разными изготовителями, существует требование, согласно которому интерфейс должен быть «открытым» для определения на уровне соответствующей детализации.  Такими открытыми интерфейсами в 3G являются: Интерфейс Cu - электрический интерфейс, связывающий интеллектуальную плату (смарт-карточка) USIM (модуль идентификации абонента в сети UMTS) и ME, и удовлетворяющий  формат по стандарту для смарт-карточек. Интерфейс Uu – является радиоинтерфейсом WCDMA. Через него UE имеет возможность доступа к стационарной части системы. Предполагается, что изготовлять UE будут гораздо больше производителей, нежели тех, кто будет производить элементы стационарной сети. Интерфейс Iu соединяет UTRAN с CN. Как и аналогичные интерфейсы в GSM - A, выполняющий коммутацию каналов и Gb, коммутирующий пакеты, интерфейс Iu благодаря своей открытости позволит операторам UMTS приобретать UTRAN и CN у разных фирм-производителей, так как именно созданная конкуренции обусловила успех GSM. Открытым интерфейсом Iur осуществляется мягкий режим передачи телефона «из рук в руки» - от одной базовой станции к другой, в тех случаях, когда он покидает зону действия одной из баз между RNCs разных призводителей, дополняя таким образом интерфейс Iu. Интерфейс Iub обеспечивает соединение узлов B и RNC. Таким образом, UMTS – это первая коммерческая система мобильной телефонной связи, в которой интерфейс контроллер-базовой станции имеет полностью открытый стандарт. Благодаря своей открытости, Iub-интерфейс, как и другие открытые интерфейсы, способствует конкуренции производителей, выпускающих сетевое оборудование[9]. А это также вызывает появление и новых производителей, выпускающих в основном узлы В.

Рисунок 2.2 – Схема структуры сети 3G (UMTS)

По своим функциям элементы сети группируются в сеть радиодоступа (RAN, UMTS территориального уровня = UTRAN), которая оперирует всеми функциями, относящимися к радиосвязи, и в базовую сеть (CN), которая обеспечивает коммутацию и маршрутизацию вызовов и каналы передачи данных во внешние сети. Чтобы завершить систему, определяются оборудование пользователя (UE), которое взаимодействует с ним, и радиоинтерфейс (Uu) [10].

С точки зрения спецификации и стандартизации, как UE, так и UTRAN содержат полностью новые протоколы, построение которых основано на потребностях новой технологии радиосвязи WCDMA. И наоборот, построение CN взято из GSM. Это дает системе с новой технологией радиосвязи глобальную базу из известной и испытанной технологии CN, что способствует ускорению ее внедрения и позволяет использовать такое замечательное преимущество, как глобальный роуминг.

Возможность иметь несколько объектов одного и того же типа позволяет делить систему UMTS на подсети, работающие либо самостоятельно, либо вместе с другими подсетями, и которые являются тождественными друг другу. Такая сеть называется UMTSPLMN). Обычно одна PLMN эксплуатируется одним оператором и соединяется с другими PLMN sтакже, как и с другими сетями, например, ISDN, PSTN и т.д.

Рисунок 2.3 – Элементы сети в PLMN

UE состоит из двух частей:

• Подвижное оборудование (ME) – радиотерминал, используемый для радиосвязи через интерфейс Uu.

• Модуль идентификации абонента UMTS (USIM), представляющий собой интеллектуальную плату, которая служит идентификатором абонента, выполняет алгоритм аутентификации и шифрования и некоторые данные об услугах, которыми имеет право пользоваться абонент, необходимые при пользовании терминалом.

UTRAN также состоит из двух элементов:

• Узел B преобразует поток данных между интерфейсами Iub и Uu. Он также участвует в управлении радиоресурсами.

• Контроллер радиосети (RNC) владеет и управляет радиоресурсами в своей области (к ней подключены узлы B). RNС представляет собой точку доступа к сервису для всех услуг, которые UTRAN предоставляет CN, например, управление соединениями с UE.

Основными элементами базовой сети GSM являются следующие:

• HLR (регистр домашнего местонахождения, по месту регистрации) – это база данных, помещаемая в домашнюю систему абонента, которая хранит в памяти основной экземпляр профиля обслуживания абонента. Профиль обслуживания содержит, например, информацию о предоставляемых ему услугах, запрещенных районов роуминга и дополнительную сервисную информацию, например, о возможности переключения телефонного вызова и номера телефона, на который производится переадресация. Профиль обслуживания создается, когда новый абонент прописывается в системе, и остается в памяти до тех пор, пока сохраняется эта прописка. Для маршрутизации входящих сообщений к UE (т.е. вызовов или коротких сообщений) HLR также записывает данные о местоположении UE на уровне MSC/VLR (узла по обеспечению услуг и/или SGSN), т. е. на уровне системы обслуживания.

• MSC/VLR – это коммутатор (MSC) и база данных (VLR), которые предоставляют услуги по текущему местоположению UE по коммутации каналов (CS). Функция MSC используется для коммутации сообщений CS, и функция VLR сохраняет экземпляр профиля обслуживания гостевого пользователя, а также более точную информацию о местоположении UE в системе обслуживания. Часть сети, к которой обеспечивается доступ через MSC/VLR, часто называют областью обслуживания CS.

• GMSC (шлюзовой MSC) – это коммутатор в точке, где UMTSPLMN соединяются с внешними сетями CS. Все входящие и исходящие соединения CS проходят через GMSC.

• Функции SGSN (узла по обеспечению услуг GPRS) подобны функциям MSC/VLR, но обычно используются для услуг с коммутацией пакетов (PS). Часть сети, к которой обеспечивается доступ через MSC/VLR, часто называют областью обслуживания CS.

• GGSN (узел по обеспечению межсетевого перехода GPRS) функционально близок к GMSC, но связан с предоставлением услуг PS.

Внешние сети можно разделить на две группы:

• Сети CS. Они обеспечивают соединения с коммутацией каналов, как это имеет место в существующей в настоящее время телефонной связи.

• Сети PS. Они обеспечивают соединения с коммутацией пакетов данных. Одним из примеров сети PS служит Интернет.

Стандарты UMTS построены таким образом, что функции внутри элементов сети подробно не определяются. Вместо этого определены интерфейсы между логическими элементами сети. Определены следующие основные открытые интерфейсы:

• Интерфейс Cu. Это электрический интерфейс между интеллектуальной платой (смарт-карточкой) USIM (модуля идентификации абонента сети UMTS) и ME. Интерфейс удовлетворяет формату стандарта для смарт-карточек.

• Интерфейс Uu. Это радиоинтерфейс WCDMA, который служит предметом рассмотрения в данной книге. Интерфейс Uu – это интерфейс, через который UE получает доступ к стационарной части системы, и поэтому, возможно самый важный интерфейс в UMTS. Представляется, что изготовителей UE будет гораздо больше, чем изготовителей элементов стационарной сети.

• Интерфейс Iu. Он соединяет UTRAN с CN. Подобно соответствующим интерфейсам в GSM, A (для коммутации каналов) и Gb (для коммутации пакетов), открытый интерфейс Iu дает операторам UMTS возможность производить закупку UTRAN и CN у разных производителей. Создание конкуренции в этой области явилось одним из факторов, обусловивших успех GSM.

• Интерфейс Iur. Открытый интерфейс Iur позволяет осуществлять мягкий хэндовер между RNCs от различных производителей, и поэтому он дополняет открытый интерфейс Iu.

• Интерфейс Iub. Iub соединяет узел B и RNC. UMTS является первой коммерческой системой подвижной телефонной связи, где интерфейс контроллер-базовая станция стандартизован как полностью открытый интерфейс. Ожидается, что подобно другим открытым интерфейсам, открытый интерфейс Iub будет стимулировать конкуренцию между производителями оборудования в этой области. Вероятно, что на рынке появятся новые производители, сосредоточивающие усилия исключительно на изготовлении узлов B.

Архитектура UTRAN представлена на рис. 2.4.

Рисунок 2.4 – Архитектура UTRAN

UTRAN включает в себя одну или несколько подсистем радиосети (RNS).RNS – это подсеть в UTRAN, состоящая из контроллера радиосети (RNC) и одного или нескольких узлов B. RNC могут соединяться друг с другом через интерфейс Iur. RNC и узлы B соединяются с помощью интерфейса Iub.

Приведем основные характеристики UTRAN, которые в свое время определили основные требования для построения архитектуры UTRAN, ее функций и протоколов. В кратком виде они могут быть представлены в следующих пунктах:

• Поддержка UTRA и всех относящихся к нему функций. В частности, основное воздействие на построение UTRAN оказало требование обеспечения мягкого хэндовера (один терминал подключается к сети с участием двух или большего числа активных ячеек) и ориентированных на WCDMA алгоритмов управления радиоресурсами.

• Максимизация унификации при обработке данных с коммутацией пакетов и с коммутацией каналов при использовании уникального пакета протоколов воздушного интерфейса и при использовании одного и того же интерфейса для соединения UTRAN с областями обслуживания (доменами) как PS, так и CS базовой сети.

• Максимизация, по возможности, общности с GSM.

• Использование транспортного протокола ATM в качестве основного транспортного механизма в UTRAN.

Контроллер радиосети

RNC (контроллер радиосети) представляет собой элемент, обеспечивающий управление радиоресурсами в UTRAN. Он сопрягается с CN (обычно с одним MSC и одним SGSN), а также реализует протокол RRC (управления радиоресурсами), который определяет сообщения и процедуры между подвижной станцией и UTRAN. Логически он соответствует BSC (контроллеру базовой станции) в GSM.

Узел B (Базовая станция)

Основная функция узла B состоит в осуществлении обработки на уровне L1 в воздушном интерфейсе (канальное кодирование и перемежение, адаптация скорости, расширение спектра и т.д.) [11]. Кроме того, узел B выполняет одну из основных операций по управлению радиоресурсами – управление мощностью в внутреннем контуре. Логически он соответствует базовой станции в системе GSM.

2.3 Сравнение W-CDMA и cdma2000

WCDMA (англ. Wideband Code Division Multiple Access — широкополосный множественный доступ с кодовым разделением) — технология радиоинтерфейса, использующая широкополосный множественный доступ с кодовым разделением каналов, использующий две широкие полосы радиочастот по 5 МГц. Термин W-CDMA (3GPP Release 4) также используется для описания самостоятельного стандарта сотовой сети, проектировался как надстройка над GSM и работает в диапазоне 1900—2100 МГц.

WCDMA выбрана большинством операторов сотовой связи для обеспечения широкополосного радиодоступа с целью поддержки услуг 3G.

Технология оптимизирована для предоставления высокоскоростных мультимедийных услуг типа видео, доступа в Интернет и видеоконференций; обеспечивает скорости доступа вплоть до 2 Мбит/с на коротких расстояниях и 384 Кбит/с на больших с полной мобильностью. Такие величины скорости передачи данных требуют широкую полосу частот, поэтому ширина полосы WCDMA составляет 5 МГц.

Технология может быть добавлена к существующим сетям GSM и PDC, что делает стандарт WCDMA наиболее перспективным с точки зрения использования сетевых ресурсов и глобальной совместимости.

Принцип работы WCDMA - представляет собой систему множественного доступа с кодовым разделением каналов и прямым расширением спектра (DS -CDMA), т.е. биты информации пользователя передаются в широкой полосе частот путем умножения исходного потока данных пользователя на последовательности квазислучайных битов (называемых чипами), являющиеся кодами расширения CDMA. Для обеспечения очень высоких скоростей передачи (до 2 Мбит/с) поддерживается использование переменного коэффициента расширения и мультикодовых комбинаций.

Скорость передачи, равная 3,84 Мчип/с, приводит к занятию полосы приблизительно в 5 МГц. Системы DS-CDMA с шириной полосы около 1 МГц, например, IS-95, обычно называют узкополосными системами CDMA. Присущая системам WCDMA большая ширина полосы на несущей обеспечивает высокие скорости передачи данных пользователя, а также создает определенные преимущества в работе, например в каналах с повышенной многолучевостью. Не нарушая полученной лицензии на работу системы, оператор может иметь несколько таких несущих с полосой 5 МГц для увеличения пропускной способности, возможно, в виде ячеек иерархической структуры. Такое построение показано на рис.3.1. Фактически такое разнесение несущих может быть реализовано и на 200 килогерцовой сетке приблизительно в полосе 4,4 и 5 МГц в зависимости от уровня интерференции несущих.

WCDMA поддерживает самые разные скорости передачи данных пользователя, другими словами, концепция получения ширины полосы по требованию (BoD) достаточно хорошо поддерживается. Каждому пользователю выделяются фреймы длительностью 10 мс, в течение каждого из которых скорость передачи данных пользователя остается постоянной. Однако пропускная способность для передачи данных у пользователя может меняться от фрейма к фрейму. На рис. 3.1 показан пример такой особенности. Быстрое выделение пропускной способности для радиосвязи будет обычно управляться сетью для достижения максимальной пропускной способности при передаче пакетированных данных.

WCDMA поддерживает два основных режима работы: частотное разделение дуплексных каналов (FDD) и временное разделение дуплексных каналов (TDD). В режиме FDD для восходящего и нисходящего каналов используются раздельные несущие с частотой 5 МГц, тогда как в режиме TDD только одна несущая 5 МГц используется для вос-ходящего и нисходящего каналов с разделением прием-передача во времени. Восходящий канал - это канал от подвижной станции к базовой, а нисходящий - от базовой станции к подвижной. Режим TDD в значительной мере основан на концепциях режима FDD и был дополнительно введен, чтобы использовать базовую систему WCDMA так-же и для непарного (несимметричного) распределения спектра, выделенного ITU для систем IMT-2000.

WCDMA поддерживает работу асинхронных базовых станций, так что в отличие от синхронной системы IS-95 отсутствует необходимость в глобальной привязке ко времени, например к GPS. Развертывание базовых станций внутри помещений и миниатюрных базовых станций (для пикосот) производится легче, когда не требуется получать сигнал GPS.

WCDMA использует когерентный прием для систем WCDMA в восходящем и нисходящем каналах на основе применения пилот-символов или общих пилот-сигналов. Хотя когерентный прием уже используется в нисходящем канале в IS-95, его применение в восходящем канале является новым для систем CDMA общего пользования и приведет к увеличению общей зоны охвата и пропускной способности восходящего канала.

Воздушный интерфейс WCDMA задуман таким образом, что оператор сети может использовать перспективные концепции построения приемников CDMA, например многопользовательский прием и применение интеллектуальных адаптивных антенн как способ повышения пропускной способности и/или зоны охвата. В большинстве систем второго поколения отсутствуют возможности использования таких концепций построения приемника, и в результате они либо не могут применяться, либо могут применяться лишь с большими ограничениями и дают лишь незначительное улучшение эксплуатационных показателей[12].

WCDMA предназначена для использования вместе с GSM. Поэтому поддерживаются эстафетные передачи управления (хэндоверы) между GSM и WCDMA для того, чтобы иметь возможность использовать зону охвата GSM для внедрения WCDMA.

В основе WCDMA лежит метод расширения спектра прямой последовательностью (DSSS). Предположим, что происходит передача сигнала от базовой станции БС к мобильной станции МС. На базовой станции происходит перемножение передаваемого сигнала со скоростью с широкополосным сигналом. В результате, сигнал расширяет свой спектр, образуя сигнал с полосой частот. В мобильной станции происходит перемножение принимаемого сигнала с таким же широкополосным сигналом. Теперь если широкополосный сигнал, генерируемый мобильной станцией, синхронизирован с кодом расширяющего сигнала, будет получен исходный сигнал плюс некоторые высокочастотные составляющие. Высокочастотные составляющие, не составляющие часть исходного сигнала, могут быть легко отфильтрованы. Однако, если на входе МС появляется какой-либо нежелательный сигнал, то он будет подавлен расширяющим сигналом; при этом выполняются те же самые действия, что и с исходным сигналом на базовой станции, т. е. происходит расширение до полосы частот расширяющего сигнала.

Рисунок 2.5 – Принцип расширения спектра

Принцип действия метода WCDMA более устойчив, гибок и хорошо помехозащищен, надежен в отношении радиоподавления и перехвата. Однако, для реализации своих преимуществ, WCDMA занимает более широкую полосу частот по сравнению с обычной CDMA. Благодаря этому WCDMA способен использовать на радиоинтерфейсе Uu несколько каналов. Эффективная полоса частот на радиоинтерфейсе WCDMA равна 3.84 кГц, а вместе с защитными полосами составит 5 МГц

В схеме WCDMA, аналогично схеме с прямым расширенном спектра DS-CDMA, на передающей стороне сигнал данных скремблируется псевдослучайной последовательностью ПСП для расширения сигнала абонента на всю полосу. На приемной стороне принимаемый сигнал извлекается с помощью точно такой же кодовой последовательности. Исходя из принципов теории информации, можно получить несколько упрощенных выводов:

• Передаваемая информация представлена определенной мощностью.

• Чем шире полоса, задействованная при передаче информации, тем меньше мощность, представляющая передаваемую информацию в области передаваемой полосы частот. Другими словами, общая мощность в данном случае представляет интеграл по передаваемой полосе частот.

• Чем больше передается информации, тем большая мощность требуется. Следовательно, при моментальном всплеске энергии мощность также возрастает. В этом смысле отметим, что с увеличением скорости передачи исходного сигнала, требуется большая мощность..

Принимая во внимание все выше сказанное и объединив можно получить представление, как в WCDMA происходит обработка одного элемента данных абонента — «бита».

Рисунок 2.6 - Обработка бит

На радиоинтерфейсе можно сравнить с «ящиком» каждый исходный информационный бит, объем которого постоянен, а размеры изменяются в зависимости от ситуации. При рассмотрении рис. 4.3 видно, что при WCDMA глубина ящика (полоса частот) — это величина постоянная. Два других измерения (ширина и высота), мощность и коэффициент расширения величины переменные.

Исходя из этого, можно сделать следующие выводы:

• Чем больше расширяется сигнал, тем все меньше энергии приходится на один бит (мощность). Это верно при невысокой скорости исходного потока бит. Другими словами, коэффициент расширения возрастает, а мощность убывает.

• Чем меньше коэффициент расширения, тем все больше энергии приходится на один бит. Это верно при высокой скорости исходного потока бит. Другими словами, коэффициент расширения убывает, а мощность возрастает.

В WCDMA предметом путаницы является понятие «бит»: что является битом и что им не является во всех случаях. Понятие «бит» относится к информационным битам: это те «биты», которые возникают непосредственно в исходном потоке данных пользователя. Бит, появившийся в коде, используемом для расширения, называется «чип». Используя эти понятия, представим основные свойства WCDMA.

Скорость следования бит в кодах, которые используются для расширения исходного сигнала, по определению равняется 3,84 Мбит/с. Эта величина является постоянной во всех вариантах исполнения WCDMA, используемых в сетях 3GPP. Данный параметр называется «системной скоростью чипов» SCR и равен 3,84 Мчип/с (мегачип в 1 секунду). При такой скорости длительность одного чипа во времени равняется 1/384000=0,00000026041 сек.

Как упоминалось выше, основная идея WCDMA состоит в том, что сигнал, передаваемый по радиотракту, формируется путем перемножения исходного цифрового сигнала с другим сигналом со значительно большей скоростью бит. Поскольку оба этих сигнала содержат биты, то на приемной стороне должно обеспечиваться четкое разделение по типам принимаемых бит. Таким образом:

• Информация на радиоинтерфейсах передается символами. Символ появляется в результате модуляции. Перед модуляцией поток данных абонента, который состоит из бит, подвергается сначала канальному кодированию, затем, сверточному кодированию, а затем и согласованию скоростей (см. рисунок 4.3. где куб в середине рисунка представляет один символ). В зависимости от вида модуляции символ представляется различным числом бит. В случае использования DS-WCDMA-FDD один символ, передающийся в восходящем направлении, (uplink) представляет один бит, а один символ, передающийся в нисходящем направлении (downlink), представляет два бита. Эта разница возникает из-за различных методов модуляции, используемых в восходящем и нисходящем направлениях.

Один бит, используемый в умножающей кодовой последовательности, называется «чипом».

Но каким образом можно зафиксировать нужный сигнал на приемной стороне? Процесс, по существу, весьма прямолинеен: для выделения необходимого сигнала каждый приемник использует свой собственный уникальный код. Происходит перемножение принимаемого сигнала с собственным кодом приемника, в итоге на выходе схемы умножения приемника получается исходный сигнал, который поступил на вход схемы перемножения на передаче. Если перемножаются нужный принимаемый сигнал и верная кодовая последовательность, то в результате после процесса интегрирования будут наблюдаться данные с отчетливыми пиками сигнала; в противном случае после процесса интеграции данных в них не будут содержаться ярко выраженные пики сигнала, необходимые для последующей обработки.

То, насколько расширится сигнал, будет зависеть от используемого коэффициента расширения. Коэффициент расширения — это множитель, показывающий, сколько чипов будет использовано на один символ в радиотракте WCDMA.

В системе WCDMA используется несколько типов кодов. Теоретически достаточно одного типа кода, на практике же физические характеристики радиотракта вынуждают использовать в системе WCDMA для разных целей разные коды. Эти коды имеют такие свойства, как ортогональность и автокорреляция, что делает их пригодными для их специфических целей. Существует три основных вида кодов: каналообразующие, скремблирующие и расширяющие коды. Использование кодов показано в таб. 2.4.

Таблица 2.4 – Виды кодов

Тип кода	Восходящее направление	Нисходящее направление
Скремблирующие	Разделение пользователей	Разделение сот
Каналообразующие	Каналы данных и управления от одного конечного пункта	Пользователи в пределах одной ячейки
Расширяющие	Каналообразующий код × скремблирующий код	Каналообразующий код × скремблирующий код

Так как поток абонентских данных занимает всю полосу частот, то правильный сигнал может быть принят с минимальными искажениями. Для того чтобы осуществить разделение различных передаваемых сигналов, распределенных по всей полосе частот, используют расширяющие коды. Расширяющие коды представляют из себя уникальные, однозначные кодовые последовательности, которые выделяются сетью перед началом выполнения операций. Их можно так же рассматривать как «ключи», которые используются между мобильным телефоном и сетью. Оба конца соединения используют данный «ключ» для открывания передаваемого шумоподобного широкополосного сигнала. Или, если говорить точнее, для выделения нужной широкополосной передачи из полосы частот, т.к. передающий тракт может содержать множество соединений мобильной сети.

С точки зрения расширяющих кодов емкость соты напрямую зависит от числа скремблирующих кодов, выделенных на данную соте в нисходящем направлении (минимум равен 1). Каждый скремблирующий код имеет свой набор каналообразующих кодов, а каждая сота и каждая операция по обработке в свою очередь требуют для работы один каналообразующий код. На практике один расширяющий код фактически равняется скремблирующему коду, умноженному на каналообразующий код. Если каналообразующий код не используется, то расширяющий код будет такой же, как и скремблирующий код. Таким образом, расширяющий код напрямую зависит от типа доставляемой информации. Обычная информация, передаваемая в соте в направлении мобильных терминалов, использует несколько каналообразующих кодов из заданного множества.

Выделенный физический канал данных DPDCH передает выделенный абонентский трафик. Размер канала DPDCH изменяется, и он может использоваться для нескольких вызовов/соединений. Наименование «выделенный» означает, что канал используется между сетью и одним абонентом. Выделенные каналы в одном соединении всегда связываются парами: один канал для передачи управляющей информации и другой для трафика. Выделенный физический общий канал DPCCH передает управляющую информацию в течение времени этого соединения.

В нисходящем направлении канал DPDCH, который передает данные абонента, и канал DPCCH, передающий, например, информацию управления мощностью и скоростью данных, мультиплексируются во времени. Если информация для передачи по каналу DPDCH отсутствует, то передается импульсный сигнал типа электромагнитной помехи, что не составляет труда в нисходящем направлении. В восходящем направлении каналы DPDCH и DPCCH разделены с помощью I/Q модуляции. При отсутствии информации для передачи в канале DPDCH шумоподобная импульсная помеха также не передается.

Каналы DPDCH и DPCCH совместно передают содержимое транспортных каналов DCH[13].

Преимущества W-CDMA:

• Эффективное использование радиоспектра (эффективная модуляция, статистическое уплотнение каналов с учетом пауз в речи, динамическое распределение каналов;

• Отказ от частотного планирования за счет использования одной полосы частот

• Низкая мощность передатчика мобильной станции по сравнению с TDMA

• Для линий "вверх" и "вниз" используются независимые ресурсы, кроме того, просто реализуется ассиметричная передача, что повышает эффективность использования ресурса.

• В одной полосе можно образовать несколько подканалов - низкоскоростных для речи и факсов, высокоскоростных для видеосвязи и Internet

• Эффект статистического мультиплексирования позволяет увеличить число подканалов на одной несущей.

• Снижено энергопотребление мобильной станции за счет эффективного режима sleep-mode.

• Отсутствует синхронизация на базе GPS.

В качестве недостатков WCDMA было признано:

• В не согласованной системе в режиме TDD (Time Division Duplex) при непрерывной работе на прием и передачу технология чистой WCDMA не позволяет улучшить защиту от помех при использовании беспроводных телефонов.

• Неэкономичная эксплуатация спектра и необходимость освобождения уже занятых под другие службы частот, что замедляет развёртывание сетей, как, например, в США.

Стандарт cdma2000 - является дальнейшим развитием стандарта 2 поколения cdmaOne. Дальнейшим развитием cdmaOne должен был стать IS-95c, и именно это обозначение очень часто используется производителями. Официальным обновлением стандарта, разработанным компанией Qualcomm и утвержденным ITU, является cdma2000. В документах Lucent Technologies встречается обозначение IS-2000. Наконец, международный союз электросвязи (МСЭ) отобрал из десяти предложенных проектов пять радиоинтерфейсов третьего поколения IMT-2000 (International MobileTelecommunications System - 2000 - Международная система мобильной связи - 2000), в их числе - IMT-MC (Multi Carrier), который представляет собой модификацию многочастотной системы cdma2000, в которой обеспечивается обратная совместимость с оборудованием стандарта cdmaOne (IS-95).

Еще один из пяти стандартов IMT-2000 - IMT-DS (DirectSpread) - построен на базе проектов WCDMA и взят за основу европейской системы UMTS.

По данным Wireless Intelligence, всего в мире в 2014 г. насчитывалось 6 млрд. абонентов сотовой связи, из них 1,15 млрд были подключены к сети UMTS и 570 млн. — к CDMA2000.

Изначально cdma2000 (IMT-MC) разделили на две фазы - 1X и 3X. Именно к первой фазе применяется название IS-95C. А вторую позже назвали 1X-EV (evolution), разделив ее на две фазы - cdma2000 1XEV-DO (dataonly) и cdma2000 1XEV-DV (data&voice) [14].

И именно стандарт cdma2000 1XEV-DO подразумевается под 3GIMT-MC. Стандарт 1x-EV-DO был принят TIA в октябре 2000 года и предусматривает следующую схему функционирования: аппарат одновременно производит поиск сети 1x и 1xEV, передачу данных осуществляет с помощью 1xEV, голоса - с помощью 1x.Стандарт 1xEV-DV полностью соответствует всем требованиям 3G.

CDMA-450. Следует отметить, что стандарты семейства cdma2000 не требуют организации отдельной полосы частот и в ходе их эволюционного развития от cdmaOne могут быть реализованы во всех частотных диапазонах используемых системами сотовой подвижной связи (450, 700, 800, 900, 1700, 1800, 1900, 2100 МГц).

Таблица 2.5 – Сравнение W-CDMA и CDMA2000

2.4 Сети радиодоступа 3G в Украине

В декабре 2006 года компания ЗАО «Телесистемы Украины» объявила о запуске с января 2007 года сети 3G под торговой маркой «PEOPLEnet» стандарта CDMA2000 1xEV-DO (800 МГц) rev. 0 [6]. В 2008 году постепенно переходит на EV-DO rev. A, в этом стандарте также работают Интертелеком, который с апреля 2008 года перешел на CDMA2000 EV-DO rev. A (800 МГц), CDMA UKRAINE (с 2007-го года CDMA2000 EV-DO rev. 0, а с 2008-го года - Rev. A (800 МГц) и МТС Украина с июля 2007 года CDMA2000 EV-DO rev. A (450 МГц)

Таблица 2.6 – 3G сети в Украине

1 ноября 2007-го года государственное предприятие Укртелеком запустило сеть мобильной связи 3G под брендом «Utel». Сеть «Utel» работала в стандарте UMTS2100 с надстройкой HSDPA (3,5G). С 2012 ее правопреемником стала компания "ТриМоб", которая тоже работает с этой надстройкой. Если в базовой версии UMTS обеспечивает пиковые скорости от 2 Мбит / c для статических объектов вблизи сотовой ячейки и 384 Кбит / с для мобильных абонентов, то для устройств, поддерживающих HSDPA скорости в теории могут достигать 14,4 Мбит / с. На практике же, реальные скорости редко превышают 3 Мбит/c, а в условиях высоких, плотных застроек и загруженности сети, еще меньше. Данный стандарт связи позволяет совершать видеозвонки, обеспечивает широкополосный доступ к Интернету, а также позволяет просматривать потоковое видео в online.

После присоединения в 2013 году CDMA UKRAINE в Интертелекома в Украине действуют такие операторы мобильной 3G связи: ТриМоб, Интертелеком и PEOPLEnet.

23 февраля 2015, в ходе торгов между тремя крупнейшими операторам мобильной связи Украины (Киевстар, МТС Украина и life :) Украина) первый лот отошел оператору Life :). Компания «Астелит» заплатит за него 3,35 миллиардов гривен, перебив предложение «МТС Украина» размером в 3,22 миллиарда гривен. По оценкам конкурентов на тендере, компания переплатила 600 000 000 гривен. Победителем по второму лоту стала «МТС Украина». Компания не повышала изначально предложенную ставку и приобретет вторую лицензию 2,71 миллиардов гривен. Последний третий лот автоматически перешел «Киевстара» по итогам голосования НКРСИ. Сумма, которую компания заплатит, как и предполагалось, составит 2700000000 гривен.

Таким образом, по условиям тендера операторы обязуются в течение 18 месяцев после проведения конкурса запустить сеть третьего поколения на территории всех областных центров Украины, а в течение 6 лет - на территории всех районных центров и всех населенных пунктов с населением более 10 000 человек .

Также о запуске сети CDMA 2000 1x EV-DO Rev. A объявили сразу 2 оператора, PEOPLEnet и МТС, только на разных полосах частот, у PEOPLE.net это 800 МГц, а у МТС — 450 МГц. Однако если PEOPLE.net предоставляет полный спектр услуг по данной технологии, то МТС планирует использовать этот стандарт только для предоставления широкополосного доступа к Интернету. В тоже время оператор Интертелеком, также строит сеть CDMA 2000 1x EV-DO, однако как и темпы постройки таки зоны скоростного покрытия слишком малы и узконаправленны по регионам.