معلومات

ما هو 3G UMTS: WCDMA Tutorial

ما هو 3G UMTS: WCDMA Tutorial

UMTS - النظام العالمي للاتصالات المتنقلة ، هو خليفة 3G لعائلة معايير GSM بما في ذلك GPRS و EDGE.

يستخدم 3G UMTS واجهة راديو مختلفة تمامًا تعتمد على استخدام طيف الانتشار المباشر للتسلسل مثل CDMA أو الوصول المتعدد بتقسيم الكود.

على الرغم من أن 3G UMTS تستخدم معيارًا مختلفًا تمامًا للوصول إلى الراديو ، إلا أن الشبكة الأساسية هي نفسها المستخدمة في GPRS و EDGE لنقل الصوت وبيانات الحزمة المنفصلة.

يستخدم UMTS إصدارًا واسع النطاق من CDMA يشغل قناة بعرض 5 ميجا هرتز. نظرًا لكونه أوسع من منافسه CDMA2000 الذي يستخدم قناة 1.25 ميجاهرتز فقط ، فقد عُرف مخطط التعديل باسم CDMA أو WCDMA / W-CDMA. غالبًا ما تم استخدام هذا الاسم للإشارة إلى النظام بأكمله.

مواصفات 3GPP UMTS والإدارة

من أجل إنشاء وإدارة نظام معقد مثل UMTS أو WCDMA ، من الضروري تطوير وصيانة عدد كبير من الوثائق والمواصفات. بالنسبة إلى UMTS أو WCDMA ، تتم إدارتها الآن بواسطة مجموعة تعرف باسم 3GPP - برنامج شراكة الجيل الثالث. هذا هو تعاون عالمي بين ستة شركاء تنظيميين - ARIB و CCSA و ETSI و ATIS و TTA و TTC.

كان نطاق 3GPP هو إنتاج المواصفات الفنية والتقارير الفنية القابلة للتطبيق عالميًا لنظام الاتصالات المتنقلة من الجيل الثالث. سيعتمد ذلك على شبكات GSM الأساسية وتقنيات الوصول إلى الراديو التي تدعمها (أي ، الوصول العالمي للأرض الراديوي (UTRA) كلا من أوضاع تقسيم التردد المزدوج (FDD) والازدواج بتقسيم الوقت (TDD)).

منذ إنشائها في الأصل ، تولت 3GPP أيضًا مسؤولية معايير GSM وكذلك النظر في التطورات المستقبلية بما في ذلك LTE (تطور طويل الأجل) وتقنية 4G المعروفة باسم LTE Advanced.

ملاحظة حول تاريخ تقنية الهاتف المحمول:

تطورت تكنولوجيا الهاتف المحمول كل عام. من عمليات التقديم الأولى لأنظمة الهاتف الخلوي في الثمانينيات وحتى يومنا هذا ، أدى التطور التكنولوجي الجديد إلى تحسين الأنظمة المتاحة بشكل مطرد. بدءًا من أنظمة نظائر الجيل الأول ، تم تقديم أنظمة رقمية 2G جديدة وانتقلت هذه الأنظمة حتى يتم تطوير تقنية 5G الآن.

اقرأ المزيد عن تاريخ الهاتف المحمول.

ملخص مواصفات UMTS WCDMA

قدم نظام UMTS WCDMA تحسينًا كبيرًا في القدرة على خدمات 2G السابقة.

ملخص مواصفات 3G UMTS
معاملتخصيص
أقصى معدل للبيانات2048 كيلوبت في الثانية نطاق منخفض
384 كيلو بايت في الثانية في المناطق الحضرية والخارجية
عرض النطاق الترددي لقناة التردد اللاسلكي5 ميجا هرتز
نظام الوصول المتعددCDMA
مخططات الازدواجFDD وكذلك TDD

قدرات 3G UMTS

يستخدم UMTS نطاق واسع النطاق CDMA - WCDMA - كمعيار الإرسال اللاسلكي. يستخدم عرض نطاق قناة 5 ميجا هرتز. باستخدام هذا النطاق الترددي ، يمكنه إجراء أكثر من 100 مكالمة صوتية متزامنة ، أو يمكنه نقل البيانات بسرعات تصل إلى 2 ميجابت في الثانية بصيغته الأصلية. ولكن مع التحسينات اللاحقة لـ HSDPA و HSUPA (الموصوفة في مقالات أخرى يمكن الوصول إليها من صفحة قائمة الاتصالات الخلوية) المضمنة في الإصدارات اللاحقة من المعيار ، تمت زيادة سرعات نقل البيانات إلى 14.4 ميجابت في الثانية.

تم ترحيل العديد من الأفكار التي تم دمجها في GSM وتحسينها لـ UMTS. تم تحويل عناصر مثل بطاقة SIM إلى USIM (بطاقة SIM عالمية) أكثر قوة. بالإضافة إلى ذلك ، تم تصميم الشبكة بحيث يمكن استخدام التحسينات المستخدمة في GPRS و EDGE مع UMTS. بهذه الطريقة يتم تقليل الاستثمار المطلوب إلى الحد الأدنى.

مقدمة جديدة لـ UMTS هي أن هناك مواصفات تسمح بكل من وضعي تقسيم التردد المزدوج (FDD) و Time Division Duplex (TDD). الأنماط الأولى التي يتم استخدامها هي أساليب FDD حيث يكون الوصلة الصاعدة والوصلة الهابطة على ترددات مختلفة. التباعد بينهما هو 190 ميجاهرتز لشبكات النطاق 1 المستخدمة حاليًا ويتم طرحها.

ومع ذلك ، فإن أسلوب TDD حيث تنقسم الوصلة الصاعدة والوصلة الهابطة في الوقت المناسب مع المحطات القاعدية ثم ترسل الهواتف المحمولة بالتناوب على نفس التردد بشكل خاص لمجموعة متنوعة من التطبيقات. من الواضح عندما يكون الطيف محدودًا ولا تتوفر نطاقات مقترنة متباعدة بشكل مناسب. كما أنه يعمل بشكل جيد حيث يتم استخدام الخلايا الصغيرة. نظرًا لأن وقت الحراسة مطلوب بين الإرسال والاستقبال ، فسيكون هذا أصغر عندما تكون أوقات العبور أصغر نتيجة للمسافات الأقصر التي يتم تغطيتها. تنشأ ميزة أخرى من حقيقة أنه وجد أن المزيد من البيانات يتم نقلها في الوصلة الهابطة نتيجة لتصفح الإنترنت وتنزيلات الفيديو وما شابه. وهذا يعني أنه من الأفضل في كثير من الأحيان تخصيص المزيد من السعة للوصلة الهابطة. عند استخدام الطيف المقترن ، هذا غير ممكن. ومع ذلك ، عند استخدام نظام TDD ، يمكن تغيير التوازن بين إرسالات الوصلة الهابطة والوصلة الصاعدة لاستيعاب هذا الاختلال وبالتالي تحسين الكفاءة. وبهذه الطريقة ، يمكن أن تكون أنظمة TDD عالية الكفاءة عند استخدامها في الخلايا الصغيرة لنقل بيانات الإنترنت. لم يتم نشر أنظمة TDD على نطاق واسع ، ولكن هذا قد يحدث أكثر في المستقبل. نظرًا لطابعها ، غالبًا ما يشار إليها باسم TD-CDMA (تقسيم الوقت CDMA).

تقنيات 3G UMTS / WCDMA

هناك العديد من المجالات الرئيسية لـ 3G UMTS / WCDMA. ضمن هذه ، هناك العديد من التقنيات الرئيسية التي تم استخدامها لتمكين UMTS / WCDMA من توفير قفزة في الأداء مقارنة مع سابقاتها من الجيل الثاني.

تشمل بعض هذه المجالات الرئيسية ما يلي:

  • واجهة الراديو: يوفر السطح البيني الراديوي UMTS التعريف الأساسي للإشارة الراديوية. يشغل W-CDMA قنوات بسرعة 5 ميغاهرتز وله تنسيقات محددة لعناصر مثل المزامنة والتحكم في الطاقة وما شابه
  • تقنية CDMA: يعتمد 3G UMTS على مخطط يعرف باسم CDMA أو الوصول المتعدد لتقسيم الكود لتمكين الهواتف المتعددة أو معدات المستخدم من الوصول إلى المحطة الأساسية. باستخدام مخطط يُعرف باسم طيف الانتشار بالتسلسل المباشر ، فإن لتجهيزات UE المختلفة رموز مختلفة ويمكنها جميعًا التحدث إلى المحطة الأساسية على الرغم من أنها جميعها على نفس التردد
  • هندسة شبكة UMTS: تم تصميم بنية شبكة UMTS لتمكين نقل حزم البيانات عبر الشبكة ، مع الاستمرار في تمكينها من دعم صوت تبديل الدارات. يتم أيضًا دعم جميع الوظائف المعتادة التي تتيح الوصول إلى الشبكة الإلكترونية والتجوال وما شابه ذلك.
  • مخططات تعديل UMTS: يتم استخدام مجموعة متنوعة من أشكال التشكيل ضمن تنسيق إشارة CDMA. هذه هي عادة أشكال مفتاح إزاحة الطور.
  • قنوات UMTS: كما هو الحال مع أي نظام خلوي ، يلزم وجود قنوات بيانات مختلفة لتمرير بيانات الحمولة بالإضافة إلى معلومات التحكم ولتمكين تخصيص الموارد المطلوبة. تُستخدم مجموعة متنوعة من قنوات البيانات المختلفة لتمكين إنجاز هذه المرافق.
  • UMTS TDD: هناك طريقتان لتوفير الطباعة المزدوجة لـ 3G UMTS. واحد هو ما يسمى مزدوج تقسيم التردد ، FDD. يستخدم هذا قناتين متباعدتين بشكل كافٍ بحيث يمكن للمستقبل أن يستقبل أثناء تشغيل جهاز الإرسال أيضًا. طريقة أخرى هي استخدام الإرسال المزدوج للرؤية الزمنية TDD حيث يتم تخصيص فدرات زمنية قصيرة للإرسال في كلا الاتجاهين. باستخدام هذه الطريقة ، يلزم وجود قناة واحدة فقط
  • سلم: أحد المجالات الرئيسية لأي نظام اتصالات خلوي هو التسليم (التسليم) من خلية إلى أخرى. باستخدام CDMA ، هناك العديد من أشكال التسليم التي يتم تنفيذها داخل النظام.

تحسينات 3G UMTS

مكّن النظام الخلوي الأساسي 3G UMTS من تحقيق معدلات بيانات تصل إلى 2048 كيلو بت في الثانية. ومع ذلك ، مع زيادة استخدام البيانات بسرعة ، لم تعد هذه الأرقام كافية وكان مطلوبًا المزيد من الزيادات في معدل البيانات.

تم تقديم نظام يُعرف باسم HSDPA ، وصول تنزيل الحزمة عالي السرعة لأول مرة لتمكين زيادة سرعة الارتباط الهابطة. تبع ذلك مع HSUPA ، تم تقديم وصول عالي السرعة للوصلة الصاعدة للحزم. عُرفت المجموعة المدمجة فيما بعد باسم HSPA ، وصول حزم عالية السرعة.

كان نظام 3G UMTS الأساسي قادرًا على توفير زيادة جيدة في أداء البيانات مقارنة بأداء GPRS و EDGE ، على الرغم من أن الاستخدام المتوقع للفيديو لم يحدث عند تقديم الشكل الأساسي لـ UMTS. كان بطيئًا جدًا خاصةً عند اتصال العديد من المستخدمين. ومع ذلك ، ساعدت التحسينات من حيث HSPA على زيادة الأداء وزيادة استخدام البيانات بمعدل أكبر بكثير.

موضوعات الاتصال اللاسلكي والسلكي:
أساسيات الاتصالات المتنقلة
العودة إلى الاتصال اللاسلكي والسلكي


شاهد الفيديو: UMTS Introduction Part - 1 (ديسمبر 2021).