通用移動通信系統

通用移動通信系統，簡稱UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)，UMTS作為一個完整的3G移動通信技術標準，UMTS並不僅限於定義空中接口。除WCDMA作為首選空中接口技術獲得不斷完善外，UMTS還相繼引入了TD-SCDMA和HSDPA技術。

一種第三代（3G）行動電話技術。它使用WCDMA作為底層標準，由3GPP定型，代表歐洲對ITUIMT-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分組交換系統是由GPRS系統所演進而來，故系統的架構頗為相像。

基本介紹

• 中文名：通用移動通信系統
• 外文名：Universal Mobile Telecommunications System
• 英文縮寫：UMTS
• 領域：信息科學

版本演進

R99：UMTS的第一個版本為R99（在1999年完成發布），其網路架構與GSM類似，也包括終端、接入網和核心網，如圖1所示。

R4：R4標準在空中接口（Uu）上增加了TD-SCDMA標準。在核心網側的電路域部分，使用移動軟交換架構，如圖2所示。

R5：R5的變化堪稱經典，主要包括三個部分。

• 在空中接口（Uu）引入HSDPA（High Speed Downlink Packet Access，高速下行分組接入），使下行峰值速率達到14.4 Mbit/s。成為真正意義上的寬頻。
• 在接入網中引入IP承載，實現全網IP的傳輸，即全IP。
• 引入IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒體子系統）。

R6：R6在網路架構上基本沒有變化，引入了HSUPA（High Speed Uplink Packet Access，高速上行分組接入）和MBMS（Multimedia Broadcast/Multicast Service，多媒體廣播多播業務）技術。在這之後，3GPP還提出了R7、R8、R9等，繼續為提高速率而努力。只要需求不斷，演進就會繼續下去！

特性

UMTS支持1920kbps的傳輸速率（不是經常看到的2Mbps），然而在現實高負載系統中典型的最高速率大約只有384Kbps。即使這樣數據速度已經高出GSM糾錯數據信道14.4kbps或者多個14.4 kbps組成的HSCSD信道，真正能夠實現價格可接受的移動WWW訪問和MMS。UMTS實現的前提是廣泛使用GSM行動電話系統，屬於2G技術。還有一個叫做GPRS的從2G演進的途徑。（可以看作2.5G） GPRS支持更好的數據速率（理論上最大可以到140.8kbps，實際上能實現接近56Kbps），數據封裝好於面向連線。GPRS已經在很多GSM網路部署。

中國聯通的的UMTS網路升級成HSDPA，有時也叫3.5G。它可以實現下行鏈路大於10Mbps的傳輸速度。

UMTS在市場運作上強調移動視頻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其它可能的套用還有音樂下載和視頻電話。

運營情況

世界上第一個UMTS網路2001年在曼島由Manx Telecom投入運營。下一個網路簡稱移動運營商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（合作夥伴）的運營商。它很快就要在全球啟動其他UMTS網路（2004年12月） 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運營商打算未來升級到UMTS，因為它比較接近於GSM2G標準。

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調試中。

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。

非洲第一個UMTS網路於2004年11月在毛利求斯投入運行，由中國的華為提供全網設備，緊隨其後Vodacom2004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&T Wireless 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&T Wireless聲明他們的UMTS網路在1900MHz頻段獨立運行，已經計畫2004年底啟動UMTS服務。2004七月，AT&T Wireless （屬於Cingular) 在西雅圖（華盛頓），舊金山（加利福尼亞），底特律（密西根），菲尼科斯 （亞利桑那),聖地亞哥（加利福尼亞） and達拉斯（德克薩斯）成功啟動UMTS服務。

2005年第一季度德國移動運營商沃達豐D2，O2－de相繼推出UMTS服務。

與AT&T Wireless合併之後，Cingular已經聲明計畫2005年開始部署使用HSDPA技術的UMTS網路。區別於AT&T開發的 UMTS,Cingular拓展了UMTS的頻率範圍到1900MHz和850MHz兩個頻段。

T-Mobile USA計畫到2007年開始部署UMTS。

運營商開始銷售整合3G和Wi-Fi服務的移動網際網路產品。筆記本電腦用戶可以買到他們提供的UMTS Modem，還有客戶端軟體用於自動探測網路狀態，以便在有Wi-Fi信號時自動從3G網路切換。開始Wi-FI被認為是3G的一個競爭對手，但是不得不承認，運營商為了提供比單純UMTS更有競爭力的產品，他們必須或者擁有或者租用別人的Wi-Fi網路。

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，更多信息請參看條目W-CDMA。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。

技術

簡單的說，UMTS結合了W-CDMA的空中接口（行動電話和基站的空中通信協定）、GSM系統的移動套用核心部分（MAP，參見en:MAP）（此協定提供從用戶或者到用戶的呼叫路由功能），以及GSM的語音編碼算法例如自適應多速率(AMR）和加強全速率(EFR）（它們定義了將語音數位化、壓縮、編碼的方法）。換言之，W-CDMA（依照IMT-2000的定義）只是一個空中接口，而UMTS才是一個用於3G全球移動通訊的完整協定棧，可用來代替GSM。然而，實際上也經常將W-CDMA作為所有採用該空中接口的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信道，上行信道在1900 MHz附近，下行信道在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信道，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。頻段分配可參見[1]。

對現有的GSM運營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

UMTS與GSM的一個主要的差別是由無線接口等構成的通用無線接入網（GRAN），它能夠聯入不同的骨幹網路，如英特網、ISDN、GSM或者UMTS網路。GRAN包含OSI模型的低三層（物理層、數據鏈路層、網路層）。網路層（OSI 3）協定包括RRM協定（RRM），它負責管理移動設備與固定網路之間的承載信道，並完成切換功能。

互操作性和全球漫遊

在空中接口層，UMTS兼容GSM。儘管市場上的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用戶漫遊到沒有UMTS覆蓋的地方，他的手機會自動切換到GSM模式（要支付漫遊費用）。如果用戶在通話中漫遊出了UMTS覆蓋範圍，那么電話將會切換到有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 （前身 J-Phone) 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，但是不兼容UMTS。然而NTT DoCoMo擁有AT&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台. （到2004年12月）

所有UMTS/GSM雙模電話都應當兼容現存GSM標準SIM卡. 有時你被允許在同一個運營商網路里使用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&T無線的網路只能在1900MHz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（FCC）已經決議允許附加2100MHz頻段給UMTS，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（截至2004年），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。1900MHz範圍套用於2G (PCS) 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1900MHz頻段，但是國際上正試圖為3G服務釋放2100MHz頻段。2G GSM 服務因使用900MHz和1800MHz，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&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1900MHz頻段。

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 WCDMA-TDD （無線IP）。然而，人們還是比較期望3GSM/UMTS成為取代當前GSM標準的統治地位成為事實的3G。

CDMA2000和W-CDMA是ITU認可的IMT-20003G標準族成員，另外的還有EDEG和中國自有3G標準TD-SCDMA。

CDMA2000改良升級自CDMA1x，不需要新的頻段分配，可以穩定運行在現有PCS頻段。

大多數現有的GSM運營商因為高昂的頻段和設備費用對UMTS持觀望態度。

多數北美GSM運營商已接受EDGE作為暫定3G解決方案。AT&T無線2003年該國範圍內開始運行EDGE，Cingular 也在該國內運行，T-Mobile美國 計畫全美範圍提供EDGE。Rogers Wireless在2003年晚期開始在加拿大範圍內投入運行EDGE服務。EDGE的好處是它有效利用現有GSM頻段而且兼容現有GSM手機。EDGE為GSM運營商與CDMA2000競爭提供了一個短期的升級途經。

開源的 UMTS 項目　開源對於行行業業的影響是無需置疑的，對於 UMTS 也一樣。開源軟體無線電 GNU Radio 是免費的軟體開發工具套件。它提供信號運行和處理模組，用它可以在易製作的低成本的射頻（RF）硬體和通用微處理器上實現軟體定義無線電。這套套件廣泛用於業餘愛好者，學術機構和商業機構用來研究和構建無線通信系統。GNU Radio 的套用主要是用 Python程式語言來編寫的。但是其核心信號處理模組是C++在帶浮點運算的微處理器上構建的。因此，開發者能夠簡單快速的構建一個實時、高容量的無線通信系統。儘管其主要功用不是仿真器，GNU Radio 在沒有射頻 RF 硬體部件的境況下支持對預先存儲和（信號發生器）生成的數據進行信號處理的算法的研究。

問題

運營商首先面對的問題

超重的手機只有可憐的待機時間；

若要實現UMTS的VOD功能，每100米要設立一個基站。在都市區域經濟上可行，在人口較少的郊區和鄉下不可行。

來自Wi-Fi寬頻網路的競爭

客戶缺少對3G重要的需求

通用移動通信系統（UMTS）是第三代（3G）行動電話技術。它使用的W -作為基礎的CDMA系統，是由3GPP標準化，並代表歐洲/日本的答案國際電聯IMT - 2000的要求3G蜂窩無線電系統。

以區別於競爭的UMTS網路技術，UMTS是有時也叫3GSM大會上，強調了該技術的3G的性質和GSM標準，其目的是成功的組合。

通用移動通信業務

通用移動通信業務在移動用戶和數據網路之間提供了一種連線，為移動用戶提供高速無線數據接入服務，是以蜂窩移動通信為組網方式的移動無線數據通信技術。