Universal Mobile Telecommunications System

第3世代 (3G) 移動通信テクノロジー

ユニバーサル移動体通信システム(ユニバーサルいどうたいつうしんシステム)、Universal Mobile Telecommunications SystemUMTS)は第3世代 (3G) 移動通信テクノロジーの1つであり、同時に4Gテクノロジーに発展しつつある。

UMTSのネットワーク・アーキテクチャ

概要

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UMTS99 (R99) 3GPPITUIMT-2000UMTSW-CDMA (IMT Direct Spread) 使TD-CDMATD-SCDMA IMT CDMA TDDUMTSUMTS Terrestrial Radio Access NetworkMobile Application PartMAPUIM

EDGEGSM IMT Single-CarrierCDMA2000 (IMT Multi-Carrier) UMTSGSMGSM/EDGE UMTSGSMUMTS3GSMGSM調

UMTS (ETSI) 使FOMA[1]W-CDMA[nb 1][2][1] 3G  3G+ 

特徴・機能

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3GUMTS 42 Mbit/sHSPA+[3]R99 384 kbit/sHSDPA 7.2 Mbit/s GSM 9.6 kbit/s HSCSD9.6kbit/sCDMAOne14.4kbit/sCDMA2000LAN World Wide Web 

3G GSMIS-95PDCCDMA PHS2G2G使GSM2G2.5GGPRSGPRS 140.8 kbit/s  56 kbit/sGSME-GPRSEDGEGPRSEDGE 180 kbit/s EDGE2.75G

2006UMTSHSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) 3.5GHSDPA 21 Mbit/s HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access)  3GPP Long Term Evolution UMTS4G 100Mbit/s 50 Mbit/s 使

UMTS2002調UMTS/ World Wide Web BluetoothUSB使

テクノロジー

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UMTSは3種類の無線インタフェース、GSMMobile Application Part (MAP) コア、GSM系の音声コーデックなどをまとめたものである。

無線インタフェース

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UMTS UMTS Terrestrial Radio Access (UTRA) [4]ITUIMT-2000使 W-CDMA (IMT Direct Spread) 

W-CDMATD-CDMATD-SCDMA CDMA[5]

 (terrestrial) 

W-CDMA (UTRA-FDD)

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建物の屋上に設置されたUMTSトランスミッター

W-CDMA5MHz2使CDMA200011.25MHz使使

UMTS1885-2025MHz21102200MHz1900MHz使17101755MHz21102155MHz使[6]UMTS2100UMTS使850MHz1900MHzUMTSAT&T使

W-CDMA  IMT-2000  IMT Direct Spread 

UTRA-TDD HCR

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UMTS-TDDTD-CDMA使 UTRA-TDD HCR 5MHz10ms115使1500[7]TD-CDMA使W-CDMA使

TD-CDMA  IMT-2000  IMT CDMA TDD 

TD-SCDMA (UTRA-TDD 1.28 Mcps Low Chip Rate)

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TD-SCDMATDMACDMA[8]1.6MHz使TD-CDMATD-SCDMAUMTSRelease 4 

TD-CDMA IMT-2000  IMT CDMA TDD 

無線アクセスネットワーク

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UMTS使 UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) 

UMTSGSM/EDGE(CN)GERANGSM/EDGERANUTRAN使RANUMTSGSM/EDGE UTRAN/GERAN 

UMTSGSM/EDGEGSM/EDGEIMT-2000

RANUERRC (Radio Resource Control)RLC (Radio Link Control)MAC (Media Access Control) RRCRLC Transparent Mode (TM)Unacknowledge Mode (UM)Acknowledge Mode (AM) 3AMTCPUMUDPTMSDU (Service Data Unit) MAC(RRC)

 Radio Bearer (RB) TTI (Transmission Time Interval) RBRLCRBRBRB Signaling Radio Bearers (SRBs) CSPSRBRRCNASSRB

2SRBRB

コアネットワーク

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Mobile Application Part と共に、UMTSはGSM/EDGEと同じコアネットワーク規格を採用している。そのため、既存のGSM運用業者の移行が容易になっている。ただし、UMTSへの移行にはコストがかかる。コア基盤のほとんどはGSMと共通だが、新規周波数帯のライセンス取得などにコストがかかる。

コアネットワーク (CN) はインターネットISDNなどの各種バックボーンネットワークに接続可能である。UMTS(とGERAN)はOSI参照モデルの下位3層を含んでいる。ネットワーク層(OSI第3層)には Radio Resource Management (RRM) プロトコルがあり、携帯電話と固定電話間の通話などを管理している。

周波数割り当て

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200412130GSMW-CDMA2100MHz65082Mobilcom/KPN2GGSM900MHzUMTS使1-3

2100MHzUMTS使1900MHz2G (PCS) 使2100MHz使調2100MHz3G1700MHzUMTS2100/1900MHz1900MHz2G

AT&T2G1900MHzUMTS20042004AT&TUMTSAT&T850MHzUMTS1900MHzUMTS850MHz1900MHz

TUMTS2100/1700MHz使

RogersBellTelus 850MHzUMTS Wind Mobile  Mobilicity 2100/1700MHzQuebecor  Shaw Communications 

2008CDMA3G NextG 850MHzUMTS3GIS2100MHzUMTS3GIS Hutchison 3G Australia 使2100MHz900MHz3GVodafone 900MHz3G

BSNL2009103G850MHz900MHz1700/1900/2100MHz

850MHz

相互運用性と国際的ローミング

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UMTSUMTSUMTSUMTS/GSMUMTSGSM

UMTSUMTSGSMUMTS2100MHz850MHz1900MHz使T1700MHz/2100MHzUMTS使11UMTS使

UMTSGSMSIMUSIM使GSMSIMUMTS(U)SIM(U)SIM(U)SIM(U)SIMUMTSGSM

3GGSMGSM3G2002NTTFOMAUMTS3G[9]UMTSUSIM使USIMUSIMUMTSGSMNTT2002123GUMTS

携帯機器とモデム

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Nokia 6280 はUMTS携帯電話の1つ

2G3G3G使使使UMTSW-CDMA (UMTS-FDD) W-CDMA

LANPCMCIAUSB使PCPDA3GBluetooth 2.0 3G使BluetoothLAN

3G850/900/1700/1900/2100MHz850/900/1900/2100MHz4AppleiPhone使UMTS-FDD使

競合規格

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UMTSCDMA2000 (IMT-MC) 3GPP2UMTSCDMA20002G CdmaOne CDMA2000GSMUMTSGSMDEF5MHz[10]UMTS使CDMA2000UMTS

UMTS12GGSMEDGE (IMT-SC) GSM使UMTSEDGEUMTSEDGE3GPPUMTSGSM/EDGEUMTS

TD-SCDMATD-SCDMA UMTS Release 4  UTRA-TDD 1.28 Mcps Low Chip Rate (UTRA-TDD LCR) W-CDMA (UTRA-FDD)  TD-CDMA (UTRA-TDD 3.84 Mcps High Chip Rate, UTRA-TDD HCR) 

DECTUMTSDECT

ITUIMT-2000

WiMAXFlash-OFDM

GPRSからUMTSへの移行

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GPRS

Home Location Register (HLR)

Visitor Location Register (VLR)

Equipment Identity Register (EIR)

Mobile Switching Center (MSC) 

Authentication Center (AUC)

Serving GPRS Support Node (SGSN) 

Gateway GPRS Support Node (GGSN)

GSM

Base Station Controller (BSC)

Base Transceiver Station (BTS)

2G3G3G

UMTS3GPP

Node B GSMBTS

Radio Network Controller (RNC)

Media Gateway (MGW)

MSCSGSNUMTSGSMMSCSGSNUMTS(MGW)MSCSGSNMGWMSCSGSN

課題

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ITUUMTS (UMTS-2100) 使UMTS-2100使GSMUMTSUMTSGSM4GSM85090018001900MHz3UMTS85019002100MHz

UMTS寿A8302001UMTSGSMUMTSGSM

UMTSGSMUMTS1km1.5km2100MHz850MHz900MHz2006

UMTSGSMApple iPhone EDGEUMTS[11]iPhone 3G UMTS使GSMUMTSGSM寿

リリース履歴

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UMTSは計画されたリリースに従って進歩している。各リリースで、新機能が導入され、既存機能が改良されていく。

Release '99

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  • ベアラ・サービス
  • 回線交換 64 kbit/s
  • パケット交換 384 kbit/s
  • ロケーション・サービス
  • 電話サービス - GSM互換。USIMカードベース。

Release 4

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  • EDGEラジオ
  • マルチメディア・メッセージング
  • MExE (Mobile Execution Environment)
  • ロケーションサービスの改良
  • IP Multimedia Services (IMS)

Release 5

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Release 6

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  • WLAN統合
  • マルチメディアのブロードキャストとマルチキャスト
  • IMSの改良
  • HSUPA
  • Fractional DPCH

Release 7

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  • Enhanced L2
  • 64 QAM , MIMO
  • VoIP over HSPA
  • CPC - Continuous Packet Connectivity
  • FRLC - Flexible RLC

Release 8

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  • DC-HSPA
  • HSUPA 16QAM

脚注

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  1. ^ W-CDMAという用語は、通常UMTSの主要無線インタフェース UTRA-FDD またはUTRA-FDD上でのみ運用されるネットワークを意味する。しかし、これをUMTSそのものまたはUMTSの無線インタフェースの意味で使うこともある。例えば3GPPでもW-CDMAには「周波数分割複信 (FDD) と時分割複信 (TDD) のバリエーション」があると記しているが、これはUTRA-FDDとUTRA-TDDのことを指している。

出典

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(一)^ ab3GPPFOMAW-CDMAUMTS; 3GPP. Draft summary minutes, decisions and actions from 3GPP Organizational Partners Meeting#6, Tokyo, 9 October 2001 (PDF). pp. 7. 2010810

(二)^ 3GPP. Keywords (WCDMA, HSPA, LTE, etc): W-CDMA. 2009615

(三)^ Tindal, Suzanne (2008128). Telstra boosts Next G to 21Mbps. ZDNet Australia. 2009316

(四)^ 3GNewsroom.com (20031129). 3G Glossary - UTRA. 2009216

(五)^ ITU-D Study Group 2. Guidelines on the smooth transition of existing mobile networks to IMT-2000 for developing countries (GST); Report on Question 18/2. pp. 4, 2528. 2009615

(六)^ The FCC's Advanced Wireless Services bandplan

(七)^ Forkel et al. (2002). Performance Comparison Between UTRA-TDD High Chip Rate And Low Chip Rate Operation. 2009216

(八)^ Siemens (2004610). TD-SCDMA Whitepaper: the Solution for TDD bands (pdf). TD Forum. pp. 69. 2009615

(九)^ Hsiao-Hwa Chen (2007), John Wiley and Sons, pp. 105106, ISBN 978-047002294-8 

(十)^ FCC Broadband PCS Band Plan

(11)^ iPhone 'Surfing' On AT&T Network Isn't Fast, Jobs Concedes

参考文献

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  • Martin Sauter: Communication Systems for the Mobile Information Society, John Wiley, September 2006, ISBN 0-470-02676-6
  • Ahonen and Barrett (editors), Services for UMTS (Wiley, 2002) first book on the services for 3G, ISBN 978-0-471-48550-6
  • Holma and Toskala (editors), WCDMA for UMTS, (Wiley, 2000) first book dedicated to 3G technology, ISBN 978-0-471-72051-5
  • Kreher and Ruedebusch, UMTS Signaling: UMTS Interfaces, Protocols, Message Flows and Procedures Analyzed and Explained (Wiley 2007), ISBN 978-0-470-06533-4
  • Laiho, Wacker and Novosad, Radio Network Planning and Optimization for UMTS (Wiley, 2002) first book on radio network planning for 3G, ISBN 978-0-470-01575-9

関連項目

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外部リンク

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