解讀UMTS通信技術(shù)

周勇生
　　多年來，以話音為主的移動通信受到了巨大的沖擊，無線數(shù)據(jù)通信、移動辦公開始更多地吸引人們的注意力。以提供豐富的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主旨的高速蜂窩通信技術(shù)—UMTS應(yīng)運而生，UMTS是通向3G的一個重要里程碑。UMTS有什么特點？它的發(fā)展前景又將如何？



UMTS的引入



　　隨著手機用戶數(shù)量的急劇增長，以及人們對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的不斷提高，第二代移動通信系統(tǒng)已經(jīng)難以滿足市場的需求，于是人們期望第三代移動通信系統(tǒng)能夠把無線通信與Internet等多媒體通信結(jié)合起來，成為能夠?qū)崿F(xiàn)處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體信息的載體，提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。為了提供這種服務(wù)，目前研制的第三代移動通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)能力大大提高，分組數(shù)據(jù)速率在靜止時可達(dá)2Mbps，步行時為384kbps，車載時為144kbps。在QoS方面也有很大改進(jìn)，它可以支持多媒體等新業(yè)務(wù)。3G的資源利用率很高，能以較低的成本提供高質(zhì)量的業(yè)務(wù)，這些因素決定了3G將最終成為移動通信的主流。



　　由于3G是個相當(dāng)浩大的工程，牽扯的層面多且復(fù)雜，形成一定市場規(guī)模還需要若干年，因此，雖然3G服務(wù)將可以提供可視電話、高速因特網(wǎng)接入、多媒體服務(wù)等，但是在短時期內(nèi)成效將不會太大，由此也就出現(xiàn)了介于2G和3G之間的2.5G通信技術(shù)。在這種通信要求下出現(xiàn)的UMTS技術(shù)，作為GSM另一種高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，將成為第二代到第三代移動通信的過渡，提供高速Internet接入、會議電視等新服務(wù)。



UMTS的概念



　　UMTS蜂窩通信技術(shù)是一種新的GSM數(shù)據(jù)通信技術(shù)，在移動用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接，給移動用戶提供高速無線數(shù)據(jù)接入服務(wù)，其中UMTS是英文Universal Mobile Telecommunication System的縮寫，中文含義為通用移動通信系統(tǒng)。其標(biāo)準(zhǔn)的制訂標(biāo)志著無線數(shù)據(jù)傳輸成為現(xiàn)實，它是以蜂窩移動通信為組網(wǎng)方式的移動無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)。歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（ETSI）負(fù)責(zé)UMTS的標(biāo)準(zhǔn)化工作，并與國際電聯(lián)負(fù)責(zé)的第三代移動通信系統(tǒng)IMT-2000標(biāo)準(zhǔn)化工作協(xié)調(diào)一致。UMTS的支持者主要是以GSM系統(tǒng)為主的歐洲廠商，日本公司也或多或少地參與其中，包括愛立信、阿爾卡特、諾基亞、朗訊、北電，以及日本的NTT、富士通、夏普等。這套系統(tǒng)能夠基于現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)，較輕易地過渡到3G，預(yù)計在GSM系統(tǒng)相當(dāng)普及的亞洲各國會普遍接受這種新技術(shù)，因此UMTS具有先天的市場優(yōu)勢。



　　UMTS核心網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是在現(xiàn)有GSM／GPRS基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，對GSM具有良好的繼承性。UMTS不但能夠?qū)�GSM的功能發(fā)揮到極限，還可以通過目前的無線網(wǎng)絡(luò)提供寬頻多媒體的服務(wù)。UMTS的傳輸速度可以達(dá)到2Mbps，可以應(yīng)用在無線多媒體、電子郵件、網(wǎng)絡(luò)信息娛樂以及電視會議上。除支持上述一些固定和移動業(yè)務(wù)外，UMTS還提供全新的交互式多媒體業(yè)務(wù)。



　　由于UMTS網(wǎng)絡(luò)是基于現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)的，對于已經(jīng)具有一定規(guī)模GSM／GPRS網(wǎng)絡(luò)的運營商而言，可以在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)中疊加新的UMTS核心網(wǎng)節(jié)點把現(xiàn)有GSM／GPRS網(wǎng)絡(luò)升級到UMTS，從而可以最大限度地保護(hù)用戶現(xiàn)有的投資。通過升級GSM／GPRS網(wǎng)絡(luò)中的MSC和GSN，使之提供UMTS網(wǎng)絡(luò)所需要的IU接口，并增加UMTS協(xié)議處理能力，即可使GSM／GPRS的核心網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)備具有UMTS核心網(wǎng)功能，在保證與原有的GSM／GPRS BSS兼容的前提下，實現(xiàn)UMTS接入。在升級MSC／SGSN的同時，還需要對GMSC／GGSN進(jìn)行軟件升級，如果升級后網(wǎng)絡(luò)容量不能滿足新的要求，可以在升級的同時對核心網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)容。對于UMTS用戶來說，升級后的核心網(wǎng)支持UMTS協(xié)議要求的所有功能和業(yè)務(wù)。



UMTS的特點



　　第三代移動通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)必須考慮與現(xiàn)有GSM系統(tǒng)的兼容，充分利用已有的、遍布世界各地的GSM網(wǎng)絡(luò)資源，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)建設(shè)資金。從這個角度來講，UMTS可以滿足基于GSM向第三代移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的要求，因為UMTS通信具有下面的特點。



　　1. 它能直接與GSM的基礎(chǔ)設(shè)施相連。網(wǎng)絡(luò)運營商可以不需要安裝全新的網(wǎng)絡(luò)就能提供高速話音、視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)�？梢愿鶕�(jù)市場需求而逐步把UMTS的節(jié)點引入到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中并逐漸增加UMTS通信的覆蓋率。該方案的優(yōu)點是如果運營商已經(jīng)具有一定規(guī)模的GSM／GPRS網(wǎng)絡(luò)，則在向3G升級時，可以充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)備，這樣不但可以保護(hù)用戶的投資，而且可以為運營商的維護(hù)管理提供方便。



　　2. 支持多種數(shù)據(jù)連接業(yè)務(wù)。UMTS可以為兩個用戶或者多個用戶發(fā)送多種分組業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)要求系統(tǒng)具有建立連接、數(shù)據(jù)傳送以及連接釋放等工作程序。UMTS也可以根據(jù)某個業(yè)務(wù)請求的要求，把單一信息傳送給多個用戶。UMTS還能提供點對點無連接型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)中的各個數(shù)據(jù)分組彼此互相獨立，用戶之間的信息傳輸不需要端到端的呼叫建立程序。



　　3. 抗衰弱能力強。UMTS技術(shù)具有更大的抗衰弱能力，這就意味著在相同的輸出功率下能提供范圍更廣泛的性能, 或者在同樣的覆蓋范圍下可降低功率要求。另外，附加的帶寬意味著有更大的能力支持、更高帶寬業(yè)務(wù)和提供更靈活的多種混合業(yè)務(wù)。



　　4. 業(yè)務(wù)處理能力增強。UMTS克服了傳統(tǒng)通信系統(tǒng)的容量不足、語音失真度大、易掉線串線、功率輻射強、數(shù)據(jù)傳輸慢等問題，它的業(yè)務(wù)能力和性能大大增加。



　　5. 應(yīng)用范圍廣泛。在UMTS的實際實現(xiàn)中，有些用戶可能不需要在任何時候都獲得高數(shù)據(jù)傳輸速率。因此，UMTS服務(wù)要適應(yīng)不同的數(shù)據(jù)速率和不同的服務(wù)質(zhì)量保證。為此，專家正致力于研究UMTS在不同網(wǎng)絡(luò)間的漫游技術(shù)。這些網(wǎng)絡(luò)包括由同一運營商管理的GSM系統(tǒng)，或其他具有漫游協(xié)定的網(wǎng)絡(luò)。



　　6. 通話質(zhì)量及數(shù)據(jù)通信速度大大提高。與傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比，UMTS通信技術(shù)的優(yōu)勢在于通話質(zhì)量及數(shù)據(jù)通信速度。另外，由于技術(shù)的先進(jìn)性確保了成本投資的減少，UMTS通信費用也要比目前的通信費低。



UMTS的問題



　　作為介于現(xiàn)有第二代移動通信系統(tǒng)與正在研發(fā)的第三代移動通信系統(tǒng)之間的一種過渡性數(shù)據(jù)通信技術(shù)，引進(jìn)UMTS蜂窩通信技術(shù)必然會對現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和移動通信設(shè)備帶來影響，雖然UMTS技術(shù)能夠大大提高現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)服務(wù)速率，但要使UMTS易于被網(wǎng)絡(luò)運營商接受和推廣，UMTS必須將它對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響降到最低，并且UMTS系統(tǒng)應(yīng)該允許運營商再次利用現(xiàn)有的基站設(shè)備。



　　此外，使用UMTS，運營商應(yīng)該不需要修改它們的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，而且UMTS的引入也不能影響移動通信的質(zhì)量。



摘自《計算機世界報 第10期D36》