الهندسةهندسة الاتصالات

النظام العالمي للاتصالات المتنقلة UMTS

اقرأ في هذا المقال
  • ما هو النظام العالمي للاتصالات المتنقلة UMTS؟
  • أساسيات UMTS
  • تطبيقات UMTS
  • ميزات UMTS
  • عيوب UMTS

تعمل شبكات الهاتف المحمول من الجيل الثالث “3G” في ألمانيا منذ عام 2004م، وهي تستند إلى معيار الإرسال الرقمي النظام العالمي للاتصالات المتنقلة “UMTS”، حيث يتراوح مدى التردد المخصص للشبكات بين “1920 ميجاهرتز” و”2170 ميجاهرتز”.

 

ما هو النظام العالمي للاتصالات المتنقلة UMTS؟

 

النظام العالمي للاتصالات المتنقلة “UMTS”: هو خليفة “3G” لعائلة “GSM” من التدابير التي تحسب “GPRS” و”EDGE”، ويستخدم واجهة راديو متنوعة تماماً تعتمد على استخدام نطاق انتشار التجميع المنسق، مثل الوصول المختلف “CDMA” أو قسم الكود.

 

على الرغم من أنّ “3G UMTS” تستخدم راديواً مميزاً تماماً، إلّا أنّ الترتيب المركزي هو نفسه المستخدم في “GPRS” و”EDGE” لنقل الصوت وبيانات الحزمة المُقسمة، كما يمكن استخدام ترددات راديو متنقلة أخرى، يُشار أحياناً إلى الجيل الثالث باسم “WCDMA”.

 

تستخدم “UMTS” تكييفاً واسع النطاق لـ “CDMA” يمتلك قناة بعرض “5 ميجاهرتز”، ونظراً لكونها أكثر شمولاً من “CDMA2000” المنافسة لها والتي تم استخدامها لقناة “1.25 ميجاهرتز”، فقد عُرف هذا الاندماج باسم النطاق العريض “CDMA” أو “WCDMA“، وتم استخدام هذا العنوان بانتظام للإشارة إلى الإطار الكلي.

 

يمكن أن يكون إطاراً لنقل الوسائط يستخدم للتجميع والإرسال عن بُعد، حيث إنّه تقدم في زيادة السرعة من معيار “2G” الأكثر خبرة لسرعة الإرسال، ويمكن أن يزيد أوقات نقل المعلومات بين الأدوات والخوادم.

 

  • “WCDMA” هي اختصار لـ “Wide Code Division Multi Access”.

 

  • “UMTS” هي اختصار لـ “Universal Mobile Telecommunications System”.

 

  • “CDMA” هي اختصار لـ “Code Division Multi Access”.

 

  • “GSM” هي اختصار لـ “Global System for Mobile”.

 

  • “GPRS” هي اختصار لـ “General Packet Radio Service”.

 

  • “EDGE” هي اختصار لـ “Enhanced Data rates for GSM Evolution”.

 

أساسيات UMTS:

 

معايير النظام العالمي للاتصالات المتنقلة “UMTS” يجري تطويرها من قبل المعهد الأوروبي لتقييس الاتصالات “ETSI”، وهي مجموعة من المعايير التي تستهدف السوق العالمية، وسيكون نظاماً عالمياً حقيقياً من الجيل الثالث للاتصالات المتنقلة، ومضيفاً ميزات جديدة وإدخال ابتكارات تكنولوجية ذات صلة.

 

ومع التطور من كل من نظام عالمي للاتصالات المتنقلة “GSM” والشبكات الرقمية للخدمات المتكاملة “ISDN“، فإنّ توحيد معايير “UMTS” هو عملية مدفوعة، وتستند معايير “UMT” إلى متطلبات السوق المختارة بعناية، والتي تم تطويرها بالتعاون الوثيق مع منتدى “UMTS”، وتنتمي “UMTS” إلى عائلة “IMT-2000”.

 

وستكون قادرة أثناء دعم الخدمات الحالية لتقديم خدمات جديدة وثورية بما في ذلك الوسائط المتعددة والوصول إلى الإنترنت، ممّا يوفر سرعة “2 ميجابايت / ثانية” لمستخدم واحد على شبكة الوصول اللاسلكي.

 

  • “ETSI” هي اختصار لـ “European Telecommunication Standards Institute”.

 

  • “IMT-2000” هي اختصار لـ “International Mobile Telecommunications”.

 

  • “ISDN” هي اختصار لـ “Integrated Service of Digital Network”.

 

1- المبادئ الوظيفية:

 

كما هو الحال مع تقنية “GSM” يتم تقسيم المناطق المراد خدمتها إلى ما يسمى بالخلايا، كما يتم توفير كل منها بواسطة محطات إرسال ثابتة أي محطات قاعدية، وفي محطة القاعدة غالباً ما يتم تثبيت ثلاثة هوائيات توفر ثلاثة قطاعات، ويغطي كل منها زاوية “120 درجة” مع قناة راديو واحدة لكل منها.

 

في شبكات “UMTS” يتم نقل البيانات بشكل مختلف عن “GSM”، ولا يتم تخصيص قنوات تردد محددة وفترات زمنية للاتصالات الفردية، ولكن جميع المشتركين في الشبكة يستخدمون نطاق التردد المتاح في نفس الوقت، كما تعمل أنظمة “UMTS” بشكل نموذجي عند عرض نطاق قناة يبلغ “5 ميجاهرتز”.

 

يتم تحديد تدفقات البيانات المفردة بواسطة رمز فردي ويتم توزيعها على عرض نطاق التردد المتاح، حيث باستخدام الكود المعروف، يقوم المستقبل بعد ذلك بفك تشفير تيار البيانات المخصص للمستقبل من خليط الإشارات المستقبلة.

 

2- معدل نقل البيانات العالي يجعل الوسائط المتعددة لشبكات UMTS قادرة على العمل:

 

يمكن تحقيق معدل نقل بيانات أعلى بشكل ملحوظ مع “UMTS” منه مع “GSM” وطرق نقل البيانات خدمة حزمة الراديو العامة “GPRS” و”EDGE”، أي معدلات البيانات المحسنة لتطور “GSM” على أساس “GSM” وشبكات “UMTS” قادرة على الوسائط المتعددة، أي يمكنها نقل الصور والصوت والبيانات، ومع ذلك تُستخدم الشبكات أيضاً للمهاتفة التقليدية للهواتف المحمولة.

 

3- ازدواج تقسيم التردد:

 

يُفضل استخدام ما يسمى بالطباعة المزدوجة بتقسيم التردد للتمييز بين البيانات التي ترسلها المحطة الأساسية من تلك المرسلة بواسطة الهاتف المحمول، ووفقاً للمعلومات المقدمة من المنتجين، وهذا يعني أنّه يتم استخدام نطاق تردد آخر للاتصال من المحطة الأساسية إلى الهاتف المحمول بدلاً من الاتجاه المعاكس، والإشارة لها طابع يشبه الضوضاء.

 

الاحتمال الآخر هو ما يسمى بالطباعة المزدوجة بتقسيم الوقت، وهنا يتم استخدام نفس نطاق التردد بالتناوب في كلا الاتجاهين من الاتصال وتنبض الإشارة، وهذه الطريقة مخصصة حالياً فقط للشبكات الأصغر مثل الشبكات الداخلية للشركة.

 

4- قوة الارسال:

 

يضمن الضبط الدقيق والسريع لقدرة جهاز الإرسال تشغيل شبكة “UMTS” بدون مشاكل، وهذا ينطبق على المحطات القاعدة وكذلك على الأطراف المتنقلة، ولتقليل التداخل المتبادل تعمل الهواتف بأقل مستويات طاقة إرسال ممكنة.

 

أثناء إعداد الاتصال تزداد قدرة جهاز الإرسال في تتابع سريع فقط حتى يتم إنشاء اتصال ثابت بين المحطة الأساسية والمحطة، ومقارنة بشبكات “GSM” تُظهر المحطات الطرفية في شبكات “UMTS” سلوكاً معاكساً، وفي شبكات “GSM” يتم استخدام طاقة إرسال عالية في بداية إعداد الاتصال، كما يتم تقليل قدرة جهاز الإرسال إلى المستوى المطلوب فقط بعد إنشاء الاتصال.

 

5- ملحقات UMTS:

 

مع معايير الاتصالات المتنقلة الوصول عالي السرعة للحزم “HSPA” و”HSPA+” المستندة إلى “UMTS” يمكن تحقيق معدل نقل بيانات أعلى من تقنية “UMTS” الأصلية، وتنشأ التحسينات بشكل أساسي من إدخال تقنيات تشكيل فائقة وتقنيات الهوائي المحسنة.

 

  • “HSPA” هي اختصار لـ “High Speed Packet Access”.

 

تطبيقات UMTS:

 

  • لتحمل أو لتنزيل الفيديو والصوت.

 

  • مؤتمرات الفيديو.

 

  • إنترنت سريع أو إنترانت.

 

  • التجارة الإلكترونية عبر الهاتف المحمول.

 

  • الدخول عن بعد.

 

  • الوسائط المتعددة أو الرسائل والبريد الإلكتروني.

 

  • الوصول إلى “FTP”.

 

  • ترفيه متنقل أي ألعاب.

 

ملاحظة: “FTP” هي اختصار لـ “File Transfer Protocol”.

 

ميزات UMTS:

 

  • يمكن أن تكون “UMTS” أحد مكونات معيار “IMT-2000” لاتحاد اتصالات البث العالمي “ITU” والذي تم إنشاؤه بواسطة “3GPP“.

 

  • تستخدم واجهة مناقشة ذات نفاذ متعدد بتقسيم رمز النطاق العريض “WCDMA”.

 

  • يوفر نقل المحتوى والصوت الرقمي والفيديو والوسائط المتعددة.

 

  • إنّه يعطي قدرة نقل عالية للمشغلين المتنقلين.

 

  • يعطي معدل معلومات طويل يصل إلى “2 ميجابت في الثانية”.

 

  • بالنسبة للإرسالات الهابطة عالية السرعة إلى أجهزة “HSDPA”، فإنّ معدل البيانات يصل إلى “7.2 ميجابت في الثانية” داخل اتصال الوصلة الهابطة.

 

  • يُعرف أيضاً باسم مرونة الوصول إلى الوسائط المتعددة المتنقلة “FOMA”.

 

  • يمكن أن تكون “UMTS” خليفة لنظام “GSM” المستند إلى “2G” مع احتساب “GPRS” و”EDGE”، والحصول على لقب ثالث “3GSM” لأنّه يمكن أن يكون نقل “3G” لـ “GSM”.

 

  • دعم معدلات المعلومات “2 ميجابت لكل ثانية”.

 

  • معدلات معلومات أعلى بتكاليف إضافية منخفضة.

 

  • فوائد التجوال العالمي المبرمج أيضاً بالضرورة قدرات الأمان والشحن، ممّا يسمح للمسؤولين بالانتقال من “2G” إلى “3G” مع الاحتفاظ بالعديد من أطر عمل المكتب الخلفي الحالية.

 

  • يمنح المسؤولين القدرة على التكيف لتقديم إدارات الوسائط المختلطة غير المستخدمة للعملاء التجاريين والمشترين، وهذا ليس لأنّه كان يمنح العميل هاتفاً ذا قيمة، ولكنّه علاوة على ذلك يزيل المداخيل الأعلى للمسؤول.

 

ملاحظة: “3GPP” هي اختصار لـ “3rd Generation Partnership Project” و”FOMA” هي اختصار لـ “Freedom of Mobile Multimedia Access”.

 

عيوب UMTS:

 

  • إنّه أغلى من “GSM”.

 

  • يتمتع نظام “UMTS” بتجربة فيديو سيئة.

 

  • لا يزال النظام العالمي للاتصالات المتنقلة غير واسع النطاق.

 

المصدر
  Introduction to Analog and Digital Communications /Simon Haykin Data Communication and Computer NetworkWIRELESS COMMUNICATIONS / Andreas F. Molisch  Theory and Problems of Signals and Systems / Hwei P. Hsu, Ph.D  Optical Fiber Communications Principles and Practice Third Edition \ JOHN M. SENIOR

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى