Úvod

IMT-2000

Od počátku devadesátých let intenzivně pracují mezinárodní telekomunikační orgány na vývoji systémů třetí generace, určených pro personální komunikaci. První iniciativy ITU (International Telecommunication Union) se objevili již v roce 1986, tedy ještě před dokončením standardizace systémů 2. generace. Pracemi na systému zvaném FPLMTS (Future Public Land Mobile Telecommunication System - budoucí systém pro pozemní mobilní telekomunikaci) byl v rámci ITU pověřen  CCIR (International Radio Consultative Committee). Dosti důležitým milníkem v této oblasti byl rok 1992. V dubnu tohoto roku WARC (World Administrative Radio Conference - Světový administrativní kongres pro rádio, později zkráceno na WRC) vymezil pro FPLMTS kmitočtové pásmo 230 MHz (1885-2025 MHz a 2110-2200 MHz). Část tohoto pásma (1980-2010 MHz a 2170-2200 MHz) je určena pro družicovou část systému MSS (Mobile Satellite Service - Mobilní družicová služba).

Ačkoliv je toto frekvenční spektrum doporučeno pro IMT-2000, v jednotlivých regionech světa jsou již některé frekvence používány současnými systémy. Situace je zobrazena na následujícím obrázku.

V Evropě je situace nejjednodušší, dochází pouze ke kolizi se systémem DECT (1880-1900 MHz), který však lze považovat za součást systému UMTS, což je evropský model systému IMT-2000. V Japonsku je situace podobná, největší problém nastává v USA. Současný systém PCS 1900 zde kompletně překrývá doporučené spektrum, řešením tedy může být použití technologie, umožňující koexistenci obou těchto systémů.

V roce 1992 byla také dohodnuta nová struktura ITU. Původní poradní sbory CCIR a CCITT (International Telphony and Telegraphy Consultative Committee) byly pozměněny na ITU-R (přebírá část činnosti CCIR) a ITU-T (přebírá část činnosti CCIR a činnost CCITT). Došlo také k přejmenování projektu FPLMTS na IMT-2000 (International Mobile Telecommunications - 2000), tedy na Mezinárodní mobilní telekomunikaci - 2000. Číslovka 2000 se zde vyskytuje z několika důvodů.

  • Doporučení mají být k dispozici kolem roku 2000

  • Systém bude pracovat v oblasti kmitočtů kolem 2000 MHz

  • Maximální přenosová rychlost systému bude nabývat hodnot kolem 2000 kbit/s.

Později, v roce 2000, byly k již uvedeným frekvenčním pásmům pro IMT-2000 schváleny ještě další. Stalo se tak na konferenci WRC-2000 v Istanbulu. Jedná se o nová pásma 1710-1885 MHz a 2520-2670 MHz. Dále bylo schválen záměr použít pro IMT-2000 také frekvence, které jsou již dnes vyhrazeny pro mobilní komunikace - jde o frekvence v pásmu 806-960 MHz. Tyto nové frekvence jsou rezervovány z důvodu předpokladu velkého zájmu o mobilní komunikaci v budoucnu a mohou být použity globálně nebo pouze v jednotlivých regionech.

Zde jsou uvedeny některé požadavky na systém IMT-2000 :

  • Zvýšení přenosových rychlostí současných systémů 2. generace na hodnoty až 2 Mbit/s

    • Pro uživatele s vysokým stupněm mobility minimálně 144 kbit/s, snaha je však o 384 kbit/s. Tato přenosová rychlost by měla být dostupná při velkém pokrytí území.

    • Pro uživatele s malým stupněm mobility 2 Mbit/s. Tato rychlost má být dostupná pouze lokálně, tzn. v obytných čtvrtích a centrech měst.

  • Celosvětová kompatibilita jak na uživatelské úrovni (mezinárodní roaming), tak na úrovni operátorů (spolupráce zařízení různých výrobců). Pro zajištění tohoto požadavku je třeba definovat v celém systému několik rozhraní, viz. obrázek dále.

  • Lepší využití rádiových frekvencí (vyšší spektrální účinnost modulací, účinnější zdrojové a kanálové kódování)

  • Malé a levné terminály pro různé typy aplikací

  • Identifikace účastníka nezávisle na mobilním terminálu pomocí UIM (User Identification Module - Uživatelský identifikační modul), což je obdoba SIM karty u systému GSM

  • Široké spektrum služeb s různým stupněm kvality

Systém je pro účely návrhu obecně rozdělen na dvě hlavní části :

  • Rádiová přístupová síť RAN (Radio Access Network), která zabezpečuje přístup mobilního uživatele k páteřní síti pomocí rádiového prostředí. V porovnání se systémem GSM se jedná o obdobu subsystému základnových stanic.

  • Páteřní síť CN (Core Network) nebo také jádro sítě, které provádí spojovací funkce (propojení účastníků, směrování paketů), udržuje a aktualizuje důležité uživatelské informace (poloha, bezpečnost, účtování) a zajišťuje spojení do dalších sítí (ISDN, X.25, PSTN, Internet, ...). Obdobou v síti GSM je síťový spojovací subsystém NSS.

Uživatel je jednoznačně identifikován vložením UIM do mobilního terminálu. Pro přenositelnost UIM na různé typy mobilních terminálů tedy musí být definované rozhraní UIM-MT. Mobilní terminál poté komunikuje přes rádiové rozhraní MT-RAN s rádiovou přístupovou sítí. Definice tohoto rozhraní je důležitá především z důvodu mezinárodního roamingu.  Dále je nutné definovat rozhraní RAN-CN, a to z důvodu umožnění spolupráce zařízení různých výrobců.

Na vývoji systému splňujícího podmínky IMT-2000 se pracuje v několika regionech světa a do roku 1998 bylo předloženo 10 návrhů pro pozemní mobilní komunikaci.

Evropa (organizace ETSI) vyvíjí systém UMTS (Universal Mobile Telecommunication System - Univerzální systém pro mobilní telekomunikaci) a podány byly následující návrhy :

  • UTRA (UMTS Terrestrial Radio Access) definuje pro duplex FDD metodu WB-CDMA, tj. širokopásmové asynchronní DS-CDMA a pro TDD TD-CDMA, tj. širokopásmové TDMA s rozprostřením.

  • DECT

Japonsko, tedy organizace ARIB (Association of Radio Industries and Business) podalo návrh :

  • W-CDMA se stejnými parametry jako UTRA (dva režimy - FDD a TDD)

USA předložili tyto návrhy :

  • cdma2000 - jedná se o širokopásmovou variantu systému IS-95 (cdmaOne)

  • UWC-136 (Universla Wireless Communication) - podporuje tři různé šířky pásma : 30 kHz tj. vylepšený systém IS-136, 200 kHz, a 1,6 MHz (širokopásmové TDMA) pro použití uvnitř budov

  • WIMS W-CDMA  (Wireless Multimedia and Messaging Services Wideband CDMA) - bezdrátové služby přenosu multimédií a zpráv určené pro bezdrátové účastnické smyčky WLL

  • NA : W-CDMA (North American WB-CDMA)

Jižní Korea , zastoupená organizací TTA (Telecommunications Technology Association) s návrhy :

  • CDMA I - jedná se o synchronní DS-CDMA (obdoba cdma2000 z USA)

  • CDMA II - asynchronní DS-CDMA (obdoba Evropsko/Japonského W-CDMA)

Čína, tedy oranizace CATT (China Academy of Telecommunication and Technology) podal návrh :

  • TD-SCDMA (Time Division - Synchronous CDMA) - čínská varianta širokopásmové CDMA.

Na jednání ITU v roce 1999 pak došlo ke schválení kompletní sady specifikací rádiových rozhraní pro IMT-2000, z původních deseti návrhů byly vybrány tyto :

  • IMT-DS (Direct Spread) - UTRA FDD (W-CDMA) - Evropsko/Japonský návrh

  • IMT-MC (Multi Carrier) - cdma2000 - USA

  • IMT-TC (Time Code) - UTRA TDD (TD-CDMA) - Evropsko/Japonský návrh

  • IMT-SC (Single Carrier) - UWC-136 - USA

  • IMT-FT (Frequency Time) - DECT- Evropa

Začátek stránky


Obecné principy

Bezšnůrové telefonní přístroje

Buňkové mobilní sítě

UMTS
Úvod
- IMT-2000
- Současný stav
Popis systému
Rádiové rozhraní

Bezdrátové technologie

Paging

Satelit

Mapa

 

Tomáš Richtr
tomas@quick.cz


ČVUT v Praze
K332