通用移動通訊系統

通用移動通訊系統是當前最廣泛採用的一種第三代行動電話技術。它的無線介面使用W-CDMA技術，由3GPP制定，代表歐洲對ITU IMT-2000關於3G蜂窩無線系統需求的回應。UMTS有時也叫3GSM，強調結合了3G技術而且是GSM標準的後續標準。UMTS封包交換系統是由GPRS系統所演進而來，故系統的架構頗為相像。特性.1997年7月，ETSI將UMTS TRA的無線介面技術。UMTS支援1920kbps的傳輸速率，然而在現實高負載系統中典型的最高速率大約只有384Kbps。即使這樣資料傳輸速率已經高出GSM糾錯資料通道14.4kbps或者多個14.4 kbps組成的HSCSD通道，真正能夠實現價格可接受的移動WWW訪問和MMS。UMTS實現的前提是現在廣泛使用GSM行動電話系統，屬於3G技術。還有一個叫做GPRS的從2G演進的途徑。，資料封裝好於面向連線。GPRS已經在很多GSM網路部署。今天的UMTS網路未來可能升級成HSDPA，有時也叫3.5G。 它可以實下行鏈路大於10Mbps的傳輸速度。UMTS在市場運作上強調移動視訊電話會議實現的可能性，儘管實際上這項很有潛力的服務還有很多沒有經過測試驗證。UMTS其它可能的應用還有音樂下載和影片電話。技術."注意：UMTS的許多技術特徵是所有W-CDMA變種所共同具有的。以下僅討論UMTS特有的一些技術特徵，它們不適用於FOMA或其他W-CDMA變種。"簡單的說，UMTS結合了W-CDMA的空中介面只是一個空中介面，而UMTS才是一個用於3G全球移動通訊的完整協議棧，可用來代替GSM。然而，實際上也經常將W-CDMA作為所有采用該空中介面的3G標準族的總稱，包括UMTS，FOMA和J-Phone。與其它W-CDMA變種一樣，UMTS使用一對5 MHz通道，上行通道在1900 MHz附近，下行通道在2100 MHz附近。相比之下，CDMA2000則可在每個方向上使用一個或多個1.25 MHz通道，因此UMTS常因為它的高頻寬需求而受到批評。UMTS原先規定的頻段為上行1885-2025 MHz，下行2110-2200 MHz。目前的頻段分配可對現有的GSM營運商有一個簡單但比較昂貴的升級到UMTS的方案：大部分現有的基礎設施可以維持原狀，但是獲得頻段授權和在現有基站塔上完成UMTS覆蓋的費用可能極其高昂。UMTS與GSM的一個主要的差別是由無線介面等構成的通用無線接入網。網路層，它負責管理移動裝置與固定網路之間的承載通道，並完成切換功能。UMTS-FDD.UMTS-FDD、UTRA-FDD或稱寬頻分碼多重進接方法的寬頻擴頻3G行動通訊空中介面。歷史上，歐洲電信標準委員會。國際電信聯盟最終接受UMTS作為IMT-2000 3G標準的一部分。誤解.W-CDMA名字跟CDMA很相近，同時W-CDMA跟CDMA關係也很微妙。兩者都基於分碼多重進接技術，都使用了美國高通的部分專利技術。一般認為W-CDMA的提出是部分廠商為了繞開專利陷阱而開發的，其方案已經儘可能地避開高通專利。在行動電話領域，術語CDMA指代屬於第二代行動電話的幾種相關技術，包括分碼多重進接擴頻複用技術，以及美國高通的CDMA標準族。在Qualcomm為IS-95協議使用它之前，CDMA複用技術已經存在了很長時間。然而，由於採用CDMA複用方法是IS-95協議區別於當時的GSM等其它協議的主要特徵，現在通常將該協議也稱為CDMA。W-CDMA屬於第三代行動電話技術，它也使用CDMA的複用技術而且它跟Qualcomm的標準也很相似。但是W-CDMA不僅僅是複用標準。它是一個詳細的定義行動電話怎樣跟基站通訊，訊號怎樣調製，資料幀怎麼構建等的完整的規範集。W-CDMA可以使用非成對或者成對頻段，雖然所有當前W-CDMA裝置使用兩個5MHz頻段，一個用於上行一個用於下行。更多資訊請參看擴頻。UMTS-TDD.UMTS-TDD以UMTS 3G行動電話標準，使用TD-CDMA，TD-SCDMA，是美國德州San Bruno一家名為IPWireless的公司所提出。TD-CDMA.TD-CDMA是UMTS-TDD主要使用的空中介面。TD-CDMA 是 IMT-2000 3G 的 air interface，歸納為 IMT-TD Time-Division，是由 3GPP UMTS定為 UTRA TDD-HCR.部署.UMTS-TDD已部署的公共和／或私人網路在至少19個世界的各地國家，如澳大利亞、捷克共和國、法國、德國、日本、紐西蘭、南非、英國，和美國。競爭的標準.各式各樣的網際網路接入服務系統的存在提供寬頻高速接入網路。這些措施包括WiMAX技術和 HiperMAN 。UMTS-TDD的優點是能夠使用運營商的現有的UMTS/GSM基礎設施，如果它有一個，它包括的UMTS模式最佳化的電路交換應，例如，運營商希望提供電話服務。UMTS-TDD的表現也更加穩定。但是，UMTS-TDD的deployers往往監管問題，利用一些服務的UMTS相容性提供。例如，UMTS-TDD的頻譜在英國不能用來提供電話服務，但監管機構OFCOM正在討論的可能性，從而使其在未來的某一時刻。少數經營者考慮的UMTS-TDD的已經現有的UMTS/GSM基礎設施。TD-SCDMA.時分-同步分碼多重進接，發展過程較為曲折。該標準是中國大陸地區制定的3G標準。1998年6月29日，中國大陸地區原郵電部電信科學技術研究院等技術，成功克服了TD-CDMA技術不能用於宏蜂窩組網的缺陷，原因是透過GPS同步和特殊時隙，實現了全網同步解決了切換的問題，雖較TD-CDMA系統的特殊時隙配置固定化，卻獲得了宏網組網能力。技術特點.TD-SCDMA在頻譜利用率、對業務支援具有靈活性、頻率靈活性及成本等方面有獨特優勢。TD-SCDMA由於採用時分雙工，上行和下行通道特性基本一致，因此，基站根據接收訊號估計上行和下行通道特性比較容易。因此，TD-SCDMA使用智慧天線技術有先天的優勢，而智慧天線技術的使用又引入了SDMA的優點，可以減少使用者間干擾，從而提高頻譜利用率。 TD-SCDMA還具有TDMA的優點，可以靈活設定上行和下行時隙的比例而調整上行和下行的資料速率的比例，特別適合因特網業務中上行資料少而下行資料多的場合。但是這種上行下行轉換點的可變性給同頻組網增加了一定的複雜性。TD-SCDMA是時分雙工，不需要成對的頻帶。因此，和另外兩種頻分雙工的3G標準相比，在頻率資源的劃分上更加靈活。一般認為，TD-SCDMA由於智慧天線和同步CDMA技術的採用，可以大大簡化系統的複雜性，適合採用軟體無線電技術，因此，裝置造價可望更低。但是，由於時分雙工體制自身的缺點，TD-SCDMA被認為在終端允許移動速度和小區覆蓋半徑等方面落後於頻分雙工體制。同時由於其相對其他3G系統的窄頻寬，導致出現擾碼短，並且擾碼少，在網路側基本透過擾碼來識別小區成為了理論可能。現以僅僅只能透過9個頻點來做小區的區分，每個載波僅1.6M頻寬，導致空口速率遠低於W-CDMA和CDMA2000。根據實際測試，中國移動部署的TD-SCDMA網在網路速度、穩定性方面較W-CDMA網和CDMA2000網為差。目前中國移動有以下頻段資源可用於TD-SCDMA網：網路試驗和商用概況.2005年，第一個TD-SCDMA試驗網依託重慶郵電大學無線通訊研究所，在重慶進行第一次實際入網實驗。2006年，羅馬尼亞建成了TD-SCDMA試驗網。2007年，韓國最大的行動通訊運營商SK電訊在韓國首都首爾建成了TD-SCDMA試驗網。同年，歐洲第二大電信運營商法國電信建成了TD-SCDMA試驗網。2007年3月，中移動對8個城市建設TD－SCDMA商用網路進行招標，預計投資267億元。2007年10月，日本電信運營商IP Mobile原本計劃建設並運營TD-SCDMA網路，但該公司最終受限於資金困境而破產。2007年11月，重慶建成了全國第一個TD-SCDMA試驗網。2008年1月，中國移動在中國北京、上海、天津、瀋陽、廣州、深圳、廈門、秦皇島市建成了TD-SCDMA試驗網；中國電信集團公司在中國保定市建成了TD-SCDMA試驗網；原中國網路通訊集團公司在中華人民共和國山東省青島市建成了TD-SCDMA試驗網。2008年4月1日，中國移動在中國北京、上海、天津、瀋陽、青島、廣州、深圳、廈門、秦皇島和保定等10個城市啟動TD-SCDMA社會化業務測試和試商用。截止2008年年末，在中國使用TD-SCDMA網路的3G手機使用者已達到41.9萬人。但是TD-SCDMA手機放號首日即出現諸多問題，如網路建設尚未完善、功能尚未全部開發等，因而不少手機使用者仍然持觀望態度。2008年9月，中國普天資訊產業集團公司為義大利的一家通訊公司MYWAVE建設了TD-SCDMA試驗網，該網路於9月12日建成並開通；從建設工程僅為11天推算，應為小型企業網。#重定向2009年1月7日，中國政府正式向中國移動頒發了TD-SCDMA業務的經營許可，中國移動也已經開始在中國的28個直轄市、省會城市和計劃單列市進行TD-SCDMA的二期網路建設，預計於2009年6月建成並投入商業化運營。該公司計劃到2011年，TD-SCDMA網路能夠覆蓋中國大陸100%的地市。2013年3月，中移動在財報中透露其在TD網路投資超過1800億，終端補貼超過300億。2016年初，中國移動某省關停TDS基站的計劃方案在網路上曝出。2019年3月，福州市無線電管理局發文，同意中國移動福州分公司登出其已停止使用的TD－SCDMA基站6535個的申請。政治支援.國務院，發改委，工信部等政府官員在產業論壇，國際會議等各種場合表達了政府對TD技術的支援願望. TD技術也被列為863專案，發改委“十五”產業化專案等各種政府專案中.同時中國政府為了扶植TD，打壓競爭標準，刻意推遲3G牌照發放. 2003年期間，中國政府警告TD相關裝置商，運營商在公開場合談論。 2004年，中國政府向TD聯盟劃撥7億元專項資金. 2006年，中國政府出手制止運營商的WCDMA建設，要求運營商"積極建設"TD網.在多個政府工作報告中, TD被認作重大自主創新專案. 2008年國務院同意發放3G牌照後，工信部立意對TD的產業化，應用進行"扶持".2009年2月多個部委釋出了包括將TD產品納入《政府採購自主創新產品目錄》等“六大扶持政策”。 2005年，溫家寶作出行政指示，督促政府發展TD。 2009年，溫家寶在考察中興通訊時將TD技術評價為"創新"，並認為其給"中國企業和中國人民""贏得了尊嚴". 2008年張德江表示"發展TD是國家意志"。2010年，張德江表示"要堅定不移地支援做大做強TD". 2011年張德江在肯定中移動的TD實踐時，同時代表黨中央，國務院對TD的進一步發展做出期望.3G外接調變解調器.使用一個3G路由器，PCMCIA卡或者USB卡，使用者就可以享用3G波段的服務，而選擇那一種型別的電腦是沒有關係的。調變解調器自己帶有軟體，所以在短時間內上網對操作者來講沒有任何技術上的要求。目前有很多手機經具備了3G的能力，和藍芽2.0技術結合起來，使用者可以使用帶藍芽的筆記型電腦與手機相連，再連線到網路。這個時候手機就可以看作是一個路由器，不過和筆記本之間是透過藍芽協議而不是TCP/IP協議。互操作性和全球漫遊.在空中介面層，UMTS相容GSM。儘管市場上現在的UMTS手機都是UMTS/GSM雙模手機，但是他們都能在純GSM的網路中很好的工作。如果一個UMTS使用者漫遊到沒有UMTS覆蓋的地方，他的手機會自動切換到GSM模式。如果使用者在通話中漫遊出了UMTS覆蓋範圍，那麼電話將會切換到有GSM覆蓋的區域去。普通GSM手機不能在UMTS網路使用。沃達豐－日本有一個使用W-CDMA併兼容UMTS的3G網路。這使得UMTS成為真正的全球無線標準。當前的全球無線標準，GSM適用於除了日本和韓國以外多數國家。NTT DoCoMo的3G網路，FOMA，同樣使用W-CDMA。然而NTT DoCoMo擁有AT&amp;T無線實驗室18的股份原來還持有3UK20的股份。這些在國外的資本為未來的全球漫遊解決方案提供一個測試平臺。所有UMTS/GSM雙模電話都應當相容現存GSM標準SIM卡。有時你可以在同一個運營商網路裡使用SIM卡在UMTS網路漫遊。在美國，由於現存的對頻率使用的限制只是運營商AT&amp;T無線的網路只能在1900 MHz頻段。 為美國市場設計的UMTS手機跟其他區域的有所區別，這也反映了當前美國的GSM手機和GSM網路使用不同與其他國家的狀況。儘管聯邦通訊委員會已經決議允許附加2100 MHz頻段給UMTS，但是大多數獲得UMTS授權的運營商好像打算放棄承擔保證實現全球漫遊的責任。儘管歐亞手機可以實現漫遊，但是到2004年12月在美國實現與歐亞漫遊可能性還不大。頻譜分配.超過120份許可證已經頒發給全世界的運營商，特別是基於GSM的無線訪問技術W-CDMA。由於技術還在不斷的完善中，所以政客過於倉促的賣出許可，成百上千億美元的許可證費用流入公共預算。 僅僅在德國，許可證費用就高達508億歐元。運營商被期望在2005年開始從這些許可盈利。在北美ITU已經為UMTS分配了頻段。1900 MHz範圍應用於2G服務，2100 MHz範圍用於衛星通訊。儘管在北美UMTS將要不得不與現存2G服務共享1900 MHz頻段，但是國際上正試圖為3G服務分配2100 MHz頻段。2G GSM服務因使用900 MHz和1800 MHz，因此不再共享任何UMTS服務的頻段。到為3G分配新的特定頻段之前，北美還沒有廠商回答UMTS使用那些頻率。AT&amp;T Wireless 2004年底已經確定在美國確定為UMTS服務啟用了為2GPCS服務使用的1900 MHz頻段。最初在加拿大展示的UMTS服務也使用1900 MHz頻段。實際運營情況.世界上第一個UMTS網路2001年在馬恩島由"Manx Telecom"投入運營。下一個網路簡稱行動運營商3，2003年在英國啟動。3是一個從3G網路成長起來的原屬於和記黃埔包括 澳大利亞、奧地利、丹麥、香港、以色列、義大利、葡萄牙、愛爾蘭共和國和瑞典。大多數西歐GSM運營商均升級到UMTS，因為它比較接近於GSM2G標準。2001年，日本NTT DoCoMo公司的FOMA是世界上第一個商業運營W-CDMA服務。J-Phone日本電話。2003年12月，T-Mobile啟動了他的奧地利UMTS網路，英國和德國的網路也在除錯中。2004年2月，沃達豐開始在包括英國德國荷蘭瑞典在內的幾個歐洲市場大範圍部署UMTS。在葡萄牙，UMTS已經先於Euro 2004運營。TeliaSonera於2004年10月13日開始在芬蘭提供384kbps速率的W-CDMA服務。服務只是在主要城市可用。通訊費率大約2美元每兆位元組。大多數歐洲GSM運營商計劃未來某個時間推出UMTS服務，儘管有幾個已經把此服務提到日程上來，有一些甚至從2003年底就開始運營UMTS網路。沃達豐於2004年2月在歐洲多個UMTS網路投入執行。沃達豐還打算在其他國家在一些城市開通了UMTS。儘管因為公司兼併使得網路建設進度被延遲，但Cingular已宣佈計劃在2005年與HSDPA一起部署W-CDMA。非洲第一個UMTS網路於2004年11月在模里西斯投入執行，由中國的華為提供全網裝置，緊隨其後的Vodacom於2004年12月在南非推出3G服務。在NTT DoCoMo事先授權下，美國AMPS／TDMA／GSM運營商AT&amp;T Wireless在2004年底以前必須在四個主要的城市建-{}-立和運營UMTS網路。CTIA 2004年會上，AT&amp;T Wireless宣告他們的UMTS網路在1900 MHz頻段獨立執行，已經計劃2004年底啟動UMTS服務。2004年7月，AT&amp;T Wireless成功啟動UMTS服務。2005年第一季度德國行動運營商沃達豐D2，O2－de相繼推出UMTS服務。與AT&amp;T Wireless合併之後，Cingular已經宣告計劃2005年開始部署使用HSDPA技術的UMTS網路。 區別於AT&amp;T開發的 UMTS, Cingular拓展了UMTS的頻率範圍到1900 MHz和850 MHz兩個頻段。T-Mobile USA計劃到2007年開始部署UMTS。中華民國的3G服務從2005年第四季開始，除了亞太電信採用CDMA2000外，中華電信、臺灣大哥大、遠傳電信及威寶電信均使用UMTS系統。2009年，中國聯通於10月1日在國內285個城市正式提供UMTS服務，中國聯通的網路將直接支援HSUPA。在香港，CSL於2010年推出使用UMTS 900 MHz頻段的HSPA網路。運營商開始銷售整合3G和Wi-Fi服務的流動網際網路產品。膝上型電腦使用者可以買到他們提供的UMTS Modem，還有使用者端軟體用於自動探測網路狀態，以便在有Wi-Fi訊號時自動從3G網路切換。起初Wi-FI被認為是3G的一個競爭對手，但是現在不得不承認，運營商為了提供比單純UMTS更有競爭力的產品，他們必須擁有或者租用別人的Wi-Fi網路。其他競爭標準.除UMTS還有其他的3G標準，例如CDMA2000和專有系統包括Arraycom的iBurst， Flarion and W-CDMA-TDD。CDMA2000，W-CDMA，EDGE，WiMAX和中國自有3G標準TD-SCDMA是ITU認可的IMT-20003G標準族成員。CDMA2000改良升級自cdmaOne，不需要新的頻段分配，可以穩定執行在現有PCS頻段。UMTS現在是全球使用率最高的3G移動通訊標準。多數北美GSM運營商已接受EDGE作為過渡至3G的臨時解決方案。 AT&amp;T無線2003年本國範圍內開始執行EDGE，Cingular 也在本國內執行，T-Mobile美國 計劃全美範圍提供EDGE。Rogers Wireless在2003年晚期開始在加拿大範圍內投入執行EDGE服務。EDGE的好處是它有效利用現有GSM頻段而且相容現有GSM手機，並提供相對於UMTS更好的訊號覆蓋能力，作為W-CDMA網路的有益補充。EDGE為GSM運營商與CDMA2000競爭提供了一個短期的升級途經。WiMAX是主要針對於資料業務，其最新的802.16m標準是未來4G標準的後選方案。標準.UMTS透過以3GPP釋出releases的方式演進，每一個release都改進了現有的標準並引進了新的特性，詳見3GPP。問題.早期運營商面對的問題：手機耗電量隨著新器件的開發得到緩解。而且隨著越來越多使用者的使用，已經能接受3G手機2天左右的待機時間，並且年輕人對於3G業務的需求增多，特別是線上影片等業務，客觀上緩解了3G業務需求不足的衝擊；反而是需要Wi-Fi來緩解3G頻寬供不應求的問題。由於UMTS升級到HSPA+或者將來的LTE業務，以及WIMAX向4G發展，早期版本的WIMAX業務在大多數區域並未對UMTS造成衝擊。