UMTS мобильные станции

UMTS мобильные станции официально называют User Equipment – UE. Все UE должны поддерживать следующие обязательные функции:

1. интерфейс с USIM,

2. регистрацию в сети и отключение от нее,

3. локализацию (Location Updating),

4. собственную идентификацию (IMEI),

5. возможность предоставления услуг, как ориентированных на соединение, так и не ориентированных на соединение,

6. поддержку аутентификации и шифрации,

7. идентификацию возможностей терминала,

8. поддержку срочных вызовов без использования USIM.

Кроме названных обязательных функций, терминал должен также обеспечивать следующие дополнительные функциональные возможности:

- подсоединение внешних оконечных устройств,

- загрузка дополнительного программного обеспечения,

- поддержка VHE (Virtual Home Environment) при роуминге,

- возможность использования нескольких IC карт для множественной регистрации абонента.

В своем программном обеспечении UE содержит протокольные стеки MM/GMM и СС/СМ для обеспечения процедур Mobility Management и Communication Management На уровне этих протоколов UE участвует в процедурах локализации и вызовов, взаимодействуя с ядром сети. Для связи с UTRAN UE использует протоколы RLC/MAC и RRC (Radio Resource Control), поддерживая процедуру выделения радиоканала и организуя передачу информационных пакетов с соответствующей защитой и надежностью.

Можно полагать, что большая часть UE будет поддерживать одновременные соединения, как с коммутацией каналов, так и с коммутацией пакетов. Возможна также работа только с одной частью ядра сети, например, с коммутацией пакетов. В этом случае прохождение голосового трафика может быть осуществлено с использованием технологии Voice over IP (см. гл.11).

Можно выделить шесть возможных вариантов взаимодействия UE и ядра сети:

- UE работает только с одним типом ядра сети, например, с GPRS,

- UE может работать, как с коммутацией каналов, так и с коммутацией пакетов, но не одновременно,

- UE одновременно поддерживает трафик с коммутацией каналов и с коммутацией пакетов,

- абонентская станция одномодовая – она работает только в стандарте UTRA-FDD,

- абонентская станция многомодовая, например, UMTS/GERAN, но она всегда подключена только к одной из двух сетей,

- абонентская станция многомодовая с возможным межсистемным роумингом (из GSM в UTRA-FDD и обратно).

Конечно, мобильная станция 3-го поколения должна быть многомодовой и обеспечивать одновременную передачу трафика разных классов.

Исходя из вышесказанного, можно классифицировать UMTS абонентские станции по их назначению и предоставлению услуг.

Классическая мобильная станция. Она будет многомодовой, но без межсистемного роуминга. Такая станция является новой ступенью развития GSM терминалов.

Двухмодовая станция (GSM/UMTS) с предоставлением автоматического выбора сети в соответствии с классом трафика и возможностями межсистемного роуминга.

Мультимедийная станция. Это предыдущая станция, но с расширенным программным обеспечением в отношении передач мультимедийного трафика. Такая станция включает в себя прикладное программное обеспечение, используемое для бизнес пользователей в ноутбуках.

Специализированные терминалы, встроенные в другие устройства: датчики, компьютеры, автомобили и проч.

В UTRA не используют понятия Classmark, принятое в GSM. Вместо этого при организации услуг UE сообщает ряд своих характеристик, определяющих ее возможности. В частности, речь идет о максимальных скоростях передачи в разных направлениях, размерах буферов обработки информации, возможности поддержки HSDPA, HSUPA, турбокодирования, приема MBMS и т.п. Эти параметры специфицированы в виде комбинаций, установленных в [20]. По скоростям передачи вниз установлены следующие классы:

Класс 12 кбит/с.

Класс 32 кбит/с – обеспечивает передачу речи, в том числе при применении адаптивных AMR кодеков.

Класс 64 кбит/с – передача речи и данных.

Класс 128 кбит/с – передача видеотелефонии и данных.

Класс 384 кбит/с – передача потоковых данных.

Класс 768 кбит/с.

Класс 2,048 Мбит/с.

Для передачи вверх установлены следующие классы скоростей: 12, 32, 64, 128, 384 и 768 кбит/с.

Все более высокие классы поддерживают услуги более низких классов. Для каждого класса UE указано количество бит и транспортных блоков, обрабатываемых одновременно, что ограничивает возможную длину кадров (TTI – Transmission Time Interval) и коэффициентов расширения спектра SF.

Кроме того, UE также различают по таким параметрам, как возможные частотные диапазоны, класс мощности передатчиков, наличие программного обеспечения для определения местоположения абонентов.

В спецификациях [12] для разных диапазонов частот (табл. 3.3) установлены следующие уровни максимальной мощности передатчиков UE (в дБм) (табл. 5.1).

Появление UMTS мобильных станций стимулирует развитие SIM карт с переходом к USIM. В станциях GSM используют SIM карты с EEPROM объемом 8, 16, 32, 64, 128, 256 кбайт и до 1 Мбайта. Сейчас самыми распространенными в России являются карты с объемом памяти 32К.

Внедрение новых услуг требует перехода к SIM Application Toolkit. SIM Toolkit – по сути новый стандарт SIM-карты, содержащей собственные приложения, обеспечивающие широкие информационные и банковские услуги. Прежде всего, SIM Toolkit (STK) содержит меню, которое путем простого выбора абонентом услуги создает SMS на информационные запросы для получения “горячих” новостей, прогнозов погоды, локальных услуг, т.е. услуг, привязанных к местонахождению абонента, развлечений, доступа к банковскому счету. Через 10…20с абонент получает SMS с информацией по интересующему его вопросу.

Таблица 5.1.

Диапазон	Класс мощности
I
II
III
IV
V
VI

Дальнейшее развитие STK ведет к реализации услуг мобильной коммерции, чтению электронной почты, получения мобильной музыки и мобильного видео. STK совместно с GPRS и WAP обеспечивают оперативный доступ в Интернет. Для реализации с помощью протоколов WAP безопасного и контролируемого доступа в Интернет требуется наличие у MS WIM (WAP Identity Module), осуществляющего взаимную аутентификацию абонента и провайдера услуг, генерирование и передачу электронной подписи абонента и подтверждения (получения купона) о выполненной транзакции (просмотр банковских счетов, оплата счетов и услуг с мобильного телефона, заказ билетов и проч.). Объединение функций WIM и SIM Toolkit с использованием технологии Java привело к созданию SWIM. SWIM по сути первая “умная” (smart) карта, выполняющая как необходимые защитные функции, так и функции меню услуг. Использование Java позволяет разместить в STK с объемом памяти 64К WAP браузер.

Дальнейшее развитие SIM-карт идет по пути создания универсальной (universal) USIM и USAT (Universal SIM Application Toolkit), предоставляющих широкие услуги пользователю GSM/UMTS. В то время как существующие SIM/SAT работают со скоростями на интерфейсе SIM-ME от 9,6 до 115,2 кбит/с, USIM обеспечивает скорость передачи информации на интерфейсе SIM-ME более 300 кбит/с.

Программное обеспечение USIM построено на основе профилей, каждый из которых представляет собой “фильтр”, определяющих, как группировать записанную в USIM информацию и представлять ее абоненту [21]. Это важно, когда абонент использует одну и ту же USIM в аппаратах разных классов с разными возможностями. На стороне сети данные о профилях USIM обрабатывают промежуточные серверы передачи мультимедийной информации. USAT, кроме меню, содержит также небольшие по объему прикладные программы, которые могут быть использованы совместно с ПО терминала.