Характеристика стандарту 3G

Мобільний зв'язок третього покоління будується на основі пакетної передачі даних. Для реалізації систем третього покоління розроблені рекомендації з глобальних уніфікованих стандартів мобільного зв'язку:

• забезпечення якості передачі мови, порівнянного з якістю передачі в провідних мережах зв'язку;
• забезпечення безпеки, порівнянної з безпекою в провідних мережах;
• забезпечення національного і міжнародного роумінгу;
• підтримка декількох місцевих і міжнародних операторів;
• ефективне використання спектра частот;
• пакетна і канальна комутація; підтримка багаторівневих стільникових структур;
• взаємодія із системами супутникового зв'язку;
• поетапне нарощування швидкості передачі даних аж до 2 Мбіт/с.

Незважаючи на те, що кінцева мета для всієї індустрії телекомунікацій – створити єдине всесвітнє середовище мобільного зв'язку, що підтримує широкосмугові системи і забезпечує глобальну мобільність, у результаті, швидше за все, виникне деяке сімейство стандартів, що забезпечує послуги третього покоління. Мережі третього покоління 3G працюють на частотах дециметрового діапазону близько 2 ГГц, передаючи дані зі швидкістю 2 Мбит/с. Вони дозволяють організовувати відеотелефонний зв'язок, дивитися на мобільному телефоні фільми і телепрограми і т.д. У світі співіснують два стандарти 3G: UMTS (або W-CDMA) і CDMA2000. UMTS розповсюджений в основному в Європі, CDMA2000 – в Азії і США. За даними Wireless Intelligence, на кінець листопаду 2006 р. у світі нараховувалося 364 млн абонентів 3G, з них 93,5 млн були підключені до мереж UMTS і 271,1 млн – до СDМА2000. Найбільший оператор – японський NTT DoCoMo (40 млн абонентів). Термін 3G використовується для опису сервісів мобільного зв'язку стандарту наступного (третього) покоління, що забезпечують більш високу якість звуку, а також високошвидкісний доступ в інтернет і мультимедийні сервіси. Мобільні мережі третього покоління (3G) відрізняються від мереж другого покоління (2G) набагато більшою швидкістю передачі даних, а також більш широким набором і високою якістю наданих послуг.

Хоча існує багато різних інтерпретацій того, що являє собою 3G, єдиним визначенням, прийнятим універсально, є визначення, опубліковане Міжнародним Інститутом Електрозв'язку (ITU). ITU, що працює з промисловими організаціями по всьому світі, визначає і затверджує технічні вимоги і стандарти, а також правила використання спектра для систем 3G у рамках програми IMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000). IMT-2000 – це рекомендації, розроблені Міжнародним Інститутом Електрозв'язку (ITU), що стосуються питань використання частотного спектра і технічних особливостей для всього сімейства стандартів 3-го покоління. Рекомендації описують шляхи еволюції існуючих у світі стандартів 2-го покоління в стандарти 3-го покоління. ITU вимагає, щоб мережі IMT-2000 (3G), крім інших властивостей, забезпечували поліпшену ємність системи й ефективність використання спектра для систем 2G і підтримували сервіси передачі даних зі швидкостями – мінімум 144 кбіт/с, при використанні в мобільному режимі (не в приміщеннях), і максимум 2 Мбіта/с, у не мобільних умовах (у приміщеннях).

Ґрунтуючись на цих вимогах, у 1999 році ITU схвалив п'ять радіоінтерфейсів для стандартів IMT-2000, як частина рекомендацій ITU-R M.1457. CDMA2000 – це один з п'яти згаданих стандартів. Він також відомий за назвою IMT-CDMA Multi Carrier у класифікації ITU. CDMA2000 3G пропонує практично здійсненне рішення для будь-якого з існуючих на ринку стільникового або PCS оператора – а також операторів, що вже мають нову ліцензію 3G. CDMA2000 був розроблений таким чином, що будь-який беспроводный носій, поза залежністю від інтерфейсу, частоти або стандартів базової мережі, може витягти користь з його спектральної ефективності. З урахуванням специфіки існуючих у світі на сьогоднішній день мереж стільникового зв'язку, були розроблені варіанти міграції цих мереж у мережі третього покоління. У продовження опису переваг мереж третього покоління, можна затверджувати, що крім послуг інтернет-доступу і відеоконференц-звязку, клієнти 3G зможуть скористатися дистанційним доступом до корпоративної мережі. Третє покоління стільникового зв'язку в корені змінить таке поняття, як мобільна робота. Співробітник зможе виконувати свої задачі в будь-якому місці, навіть не виходячи з будинку. Важливим елементом послуг 3G стане мобільна електронна комерція, коли оплатити товари і послуги можна буде через мобільний телефон. Він тим самим перетвориться у віртуальний гаманець. Крім того, розроблювачі всерйоз розглядають можливість запуску такої послуги, як дистанційна медична діагностика. IMT-2000 забезпечує: високу швидкість передачі даних як усередині приміщень, так і на відкритій місцевості; симетричну й асиметричну передачу даних; підтримку канальної і пакетної комутації для забезпечення таких сервісів, як Internet Protocol (IP) і Real Time Video; висока якість голосу, що не уступає якості голосу при передачі по провідній лінії; велику компактність спектра і більш ефективне його використання; можливість глобального роумінгу.

Програма IMT-2000 базується на ряді ознак, що визначають принципи побудови систем 3-го покоління і їхню архітектуру. Уже на першому етапі розгортання вони повинні забезпечувати визначені значення швидкості передачі для різних ступенів мобільності абонента (тобто різних швидкостей його руху) у залежності від величини зони покриття:

• до 2,048 Мбіт/с при низькій мобільності (швидкість менш 3 км/ч) і локальній зоні покриття;
• до 144 кбіт/с при високій мобільності (до 120 км/ч) і широкій зоні покриття;
• до 64 (144) кбіт/с при глобальному покритті (супутниковий зв'язок).

Сьогодні у світі існують дві основні конкуруючі концепції 3G: UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems – універсальна мобільна телекомунікаційна система), підтримувана європейськими країнами, і CDMA 2000 (Code Division Multiple Access – мультидоступ з кодовим поділом каналів), прихильниками якого традиційно є азіатські країни і США. У принципі ці дві технології припускають два різних підходи до організації мереж 3G: революційний (UMTS) і еволюційний (різновиду CDMA – CDMA2000, CDMA2000 IX, CDMA2000 IX EvDo). Еволюційний шлях має на увазі збереження частот і поступовий перехід до нових технологій, шляхом нарощування технічних потужностей оператора. UMTS – зовсім новий стандарт, у той час як різновиду CDMA, запропоновані для 3G, є розвитком вже експлуатується у світі технології другого покоління cdmaOne (IS-95). В даний час мережі 3G уже працюють в Азії, США, у той час як у Європі існує поки тільки в тестових варіантах. Найбільш вражаючих успіхів в області 3G на світовому тлі домоглася Японія. За станом на 2008 р. у Японії працюють чотири оператори, що надають послуги третього покоління, – це NTT DoCoMo, KDDI AU, SoftBank і EMobile. Використовуючи CDMA2000 і WCDMA технології, перші всесвітні комерційні 3G мережі вже обслуговують мільйони абонентів. До кінця жовтня 2002 року, KDDI підключив 3,9 мільйони абонентів CDMA2000, NTT Dосомо – 149,000 абонентів FOMA (WCDMA). Також до кінця жовтня загальна кількість абонентів у Кореї склало більш ніж 15 мільйонів абонентів CDMA2000. За даними на 16 грудня 2002 року у світі запущено 32 мережі третього покоління в 16 країнах.

У мережах з кодовим розділенням каналів, у тому числі і 3G, є важлива перевага - поліпшений захист від обривів зв'язку в русі, за рахунок використання так званого «м'якого хендовера». У міру віддалення від однієї базової станції клієнта «підхоплює» інша. Вона починає передавати все більше і більше інформації, у той час як перша станція передає все менше і менше, поки клієнт взагалі не покине її зону обслуговування. При хорошому покритті мережі ймовірність обриву повністю виключається системою подібних «підхватів». Це відрізняється від поведінки систем з частотним і тимчасовим поділом каналів (GSM), в яких перемикання між станціями «жорстке», і може призводити до затримок у передачі і навіть обривів з'єднання.