UMTS

Indledning

UMTS giver adgang til dataoverførsel med meget høj båndbredde, så det bliver muligt at overføre live video via mobilnettet samt video samtaler direkte via mobilen.

UMTS er bedre kendt som 3G. UMTS er en videreudvikling af GSM nettet. UMTS gik live som et netværk for første gang i Japan i 2001. Teknologien er først rigtig slået igennem med Iphone, hvor multimedia indhold fra internettet er i højsædet.

UMTS Udfordringer

Nogle lande som f.eks. USA og Japan har allokeret frekvenser forskelligt i forhold til anbefalingerne fra ITU. (International Telecommunication Union) Det har medvirket til den manglende globale interoperabilitet for UMTS-2100 enheder. Løsningen på problemet har været enheder der understøtter flere forskellige frekvenser Quad-band GSM (850, 900, 1800 og 1900 MHz) og tri-band UMTS (850, 1900 og 2100 MHz.)

Nord Amerika har reserveret 2100 MHz båndet til satellit kommunikation, 1900 MHz båndet bliver brugt til 2G netværk.

I starten af udrulningen af UMTS var der flere problemer i mange lande. Problemer med enheder som havde kort batteritid, vejede meget. Den korte batteri tid gjorde at en UMTS samtale kostede dobbelt så meget batteri som en tilsvarende GSM samtale. Et andet problem var opkalds pålidelighed når de mobile enheder skulle skifte fra en UMTS til GSM mast. Kunder oplevede at deres forbindelse blev droppet fordi forbindelser kun var muligt den ene vej UMTS -> GSM dette problem er dog løst i dag, de fleste steder i verden.

Masterne skulle i starten stå med kun 1-1,5 km’s mellemrum når UTMS-2100 blev benyttet, men det er ikke nødvendigt mere med udbredelsen af lavbånd netværkene 900 og 850 MHz.

Apple’s første Iphone blev lanceret med EDGE selvom 3G teknologien var udviklet, men pga. det høje strømforbrug på 3G netværket valgte de det noget mere strøm økonomiske og langsommere netværk EDGE. EDGE kan overføre med 180 Kbit/s dog kun 80 Kbit/s i praksis.

I dag er problemet formindsket, men producenter angiver stadig deres taletid i GSM som værende længere end i UMTS.

Omkostningen til 3G er høj både for licensen samt opgraderingen af eksisterende GSM master. De 4 udbydere i Danmark er 3, TDC, Telia, Orange(i dag Telenor). Licenserne kostede 950 millioner pr udbyder.

Egenskaber

UMTS bruger 3GPP(3rd Generation Partnership Project) som teoretisk har, en maksimum data overførelse på 42 Mbit/s med en teknologi kaldt HSPA+, som består af 2 protokoller(High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) og High Speed Uplink Packet Access (HSUPA)).

Forstadiet til 3G(3rd Generation) er 2G(2rd Generation) mobiltelefoni, så som GSM, IS-95, PDC, CDMA PHS og flere. I tilfælde af GSM, er der en evolution sti fra 2G til GPRS, også kendt som 2.5G. GPRS understøtter en langt bedre data rate (op til en teoretisk maksimum på 140,8 kbit / s, men er typisk tættere på 56 kbit / s). E-GPRS eller EDGE, er en yderligere udvikling af GPRS og er baseret på mere moderne kodningssystemer. Med EDGE de faktiske pakkedata rum kan nå op på ca 180 kbit / s (effektive). EDGE er ofte benævnt "2.75G Systems".

Siden 2006 her mange lande være eller er i gang med at opgradere UMTS-net med High Speed Downlink Packet Access (HSDPA), også kendt som 3.5G. Længere sigt 3GPP Long Term Evolution-projektet planer om at flytte UMTS til 4G hastigheder på 100 Mbit / s ned og 50 Mbit / s op, med en næste generation luftgrænseflade teknologi baseret på Orthogonal frekvens-division multiplexing.

Teknologi

UMTS tilbyder flere forskellige luftbårne interfaces, hvor de mest brugte er W-CDMA, UTRA-TDD, TD-SCDMA. Den mest brugte i mobiltelefoner er W-CDMA.

W-CDMA (UTRA-FDD)

W-CDMA bruger DS-CDMA forbindelses metoden med et par på 5 MHz kanaler, hvilket den bliver kritiseret meget for, da f.eks. konkurrenten CDMA2000 kun bruger et par på 1.25 Mhz kanaler. Et kanalpar dækker over både up- og downlink. Jo mindre frekvens område, jo flere udbydere kan der være på sendenettet.

UTRA-TDD HCR

Denne teknologi bruger 5 Mhz kanaler, men forskellen i forhold til W-CDMA er at de 5 Mhz både bruges til up- og downlink.

TD-SCDMA

TD-SCDMA bruger 1.6 Mhz pr par, hvilket tillader mange flere udbydere på sendenettet. Hovedgrundlaget for at udvikle denne teknologi var dog for at undgå gebyrerne der var forbundet med de andre teknologier. Denne teknologi blev først en del af UMTS fra Release 4.

Netværk

UMTS bruger samme basis netværksstandard som GSM/EDGE hvilket gør opgradering til UMTS simpelt. Opgraderingen er dog stadig dyr, pga. de dyre licenser der kræves til UMTS.

Interoperabilitet og Global Roaming

I Danmark har vi i øjeblikket 4 UMTS (3g) mobilnet operatører (TDC, Telia, Orange og HI3g). Uddeling af UMTS net forgik ved en auktion i 2001, hvor der blev solgt UMTS licens som indbragte den danske stat ca. 4 mia kr. I 2005 blev Orange licens overtaget af Sonofon efter en ny auktion. UMTS mobiltelefoner er designet til nemt at tilgå andre UTMS netværk (roaming), såfremt en roaming aftale er indgået med andre de andre teleselskaber. Roaming aftale indgås fx når et teleselskab skal yde landsdækning til kunderne og gør det muligt for at kunden at tilgå andres teleselskabers mobilnet.

Roaming betyder egenskaben til at automatisk fortage/modtage opkald samt sende og modtage data mens man rejser udenfor sit teleselskabs mobilnettet rækkevidde. De fleste UTMS telefon kan tilgå andre både UMTS og GSM netværk, da de er udstyret med UMTS/GSM dual-mode, så når man befinder sig uden for UMTS netværk dækning bliver man midlertidig viderestillet til det nærmeste ledig GSM netværk.

UMTS frekvenser er forskellige i hvad land man befinder sig i, Europa benytter 2100 Mhz, mens de meste af USA benytter sig af 850Mhz og 1900Mhz. Jo lavere frekvens jo større er rækkevidden og jo færre netværk stationer er nødvendigt.

En UMTS mobil og netværk skal supporter det samme frekvens for at arbejde sammen. USA og Canada deler de samme frekvens ligesom det meste af Europa gør. Der er ingen mobiler som supportere alle 3G frekvenser(UMTS850/900/1700/1900/2100 MHz), men mange mobiler tilbyder mere end et bånd, hvilket øger muligheden for at benytte sig af ”roaming”. Eks Apple’s Iphone har et 3-bånds chipset som kører på både 850/1900/2100 Mhz. Teleselskaber bruger mobil telefons UMTS USIM kort til at identificere og autentificere brugeren, som både benytter mobilnettet som enten lokal eller roaming.

Radio spektrum frekvens I DK

IMT 2000 (UMTS) 1900-1920 MHz (sender/modtager) 1920-1980 MHz (sender) 2110-2170 MHz (modtager)

Frekvenserne er fordelt som følgende:

HI3G Sende: 2110-2125, Modtage: 1920-1935, Sende/modtage: 1915-1920

TDC Sende: 2125-2140, Modtage: 1935-1950, Sende/modtage: 1900-1905

Telia Sende: 2140-2155, Modtage: 1950-1965, Sende/modtage: 1905-1910

Sonofon Sende: 2155-2170, Modtage: 1965-1980, Sende/modtage: 1910-1915

International Mobile Telecommunications-2000 (IMT-2000)

IMT-2000 er en genaration af standarder for mobil telefoner og mobil kommunikation.

UMTS Versioner

Release '99 • Bearer services • 64 kbit/s circuit switch • 384 kbit/s packet switched • Location services • Call services: compatible with Global System for Mobile Communications (GSM), based on Universal Subscriber Identity Module (USIM)

Release 4 • Edge radio • Multimedia messaging • MExE (Mobile Execution Environment) • Improved location services • IP Multimedia Services (IMS)

Release 5 • IP Multimedia Subsystem (IMS) • IPv6, IP transport in UTRAN • Improvements in GERAN, MExE, etc • HSDPA

Release 6 • WLAN integration • Multimedia broadcast and multicast • Improvements in IMS • HSUPA • Fractional DPCH

Release 7 • Enhanced L2 • 64 QAM , MIMO • VoIP over HSPA • CPC - continuous packet connectivity • FRLC - Flexible RLC

Release 8 • DC-HSPA • HSUPA 16QAM