Lo Standard:

L'UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) è uno dei principali sistemi mobili della terza generazione definito dall' ITU (International Telecommunications Union) all'interno dell'IMT2000.

L'UMTS, sostenuto da importanti operatori di telecomunicazioni, rappresenta l'opportunità di creare un nuovo mercato per l'accesso mobile con la possibilità di personalizzare diversi servizi. Tale scopo è ottenuto fornendo capacità, capienza dati e servizi di gran lunga superiori a quelli attuali, utilizzando un avanzato schema di accesso radio e core network.

L'IMT-2000 è uno standard aperto per i sistemi di telecomunicazioni mobili ad alte capacità e velocità di trasferimento dei dati e comprende sia componenti satellitari che radio terrestri.

L'UMTS è in fase di standardizzazione da parte dell'ETSI (European Telecommunications Standards Institute), in collaborazione con altri organismi di standardizzazione di tutto il mondo, e si pone come obiettivo la definizione di standard dettagliati volti a soddisfare le nuove e crescenti esigenze di mercato in termini di roaming e disponibilità di servizio.

I Servizi:

Attualmente, per le reti di telefonia (sia fissa che mobile), il servizio dominante è, e sarà ancora per i prossimi tre anni, quello vocale, con miglioramenti nella qualità e minori costi.

I servizi UMTS si basano sulla standardizzazione comune agli utenti e agli ambienti radio. L'utente potrà in tal modo utilizzare tutti i servizi offerti senza alcuna interruzione anche durante gli spostamenti passando ad altri operatori UMTS; avrà cioè la possibilità di sfruttare una "Virtual Home Environment" (VHE).

Il VHE consentirà ai terminali di interagire con le reti, possibilmente anche tramite l'utilizzo di appositi software che forniscano un'interfaccia simile a quella domestica.

L'UMTS permetterà, quindi, l'integrazione di testo, voce, video, multimedia, su terminali mobili, permettendo la realizzazione di servizi usufruibili in ogni istante e da qualsiasi posto. Servizi come video-conferenze, video streaming on demand, integrazione tra voce e dati, diventeranno strumenti di uso comune. L'UMTS consegnerà a basso costo comunicazioni ad alta velocità (2Mbit/sec) su tutto il pianeta.
 

Le frequenze assegnate per l'UMTS:

Nel 1992, la World Radio Conference identificava le bande di frequenza 1885-2025 MHz e 2110-2200 MHz per i futuri sistemi IMT-2000. Di queste, le bande 1980-2010 MHz e 2170-2200 MHz sono destinate alla parte satellitare di questi futuri sistemi.

L'Europa ed il Giappone hanno deciso di implementare la parte terrestre dell'UMTS (l'UTRA air interface - interfaccia aerea UTRA) nelle bande accoppiate 1920-1980 MHz e 2110-2170 MHz. L'Europa inoltre ha deciso di implementare l'UTRA nelle bande non accoppiate 1900-1920 MHz e 2010-2025 MHz. All'inizio del 1998, la Commissione Europea ha pubblicato la "Proposta CEE per una decisione del Parlamento Europeo e del Consiglio sull'introduzione coordinata dell'UMTS", al fine di garantire che gli stati membri dell'UE adottino le misure adeguate ad attuare la decisione dell'European Radio Committee (ERC) in merito allo spettro delle frequenze.

Grazie a queste decisioni, e alla già esistente Direttiva per la concessione delle licenze, i servizi UMTS potranno avere inizio nel 2002.

Negli USA, in linea di principio qualsiasi concessionario di licenza è libero di attuare qualunque tecnologia scelga. Le bande candidate per le tecnologie di terza generazione sono le bande PCS, quelle WCS e parte delle bande TV UHF.

La comunità UMTS ha definito una tabella dei tempi serrata per l'introduzione dell'UMTS al fine di soddisfare le richieste degli utenti all'inizio del 21° secolo. La data obiettivo per la sua introduzione è stata fissata per l'anno 2002. L'introduzione dell'UMTS prevede che siano presenti molti elementi, tra i quali, ad esempio, lo sviluppo tecnologico, la standardizzazione, un Applications Programming Interface (API) - interfaccia di programmazione delle applicazioni) per un ambiente di creazione del servizio, la normativa, la concessione di licenze e l'allocazione dello spettro.

Per rispettare l'appuntamento del 2002, l'UMTS sta seguendo un approccio scadenzato, che permetterà di incrementarne le capacità anche successivamente alla sua introduzione. Al momento del lancio, l'UMTS terrestre avrà una capacià di trasmissione dei dati fino a 2 Mbit/s, ma è progettato come sistema aperto che può successivamente evolvere per incorporare nuove tecnologie, man mano che si renderanno disponibili.

Questo consentirà all'UMTS di incrementare alla fine la sua capacità oltre quella attualmente standardizzata, in maniera simile all'evoluzione del GSM, che passerà dalla capacità originaria di trasmissione dati di 9,6 Kb/s a quella GPRS (fino a 115 Kb/s) e poi alla tecnologia EDGE (384 Kb/s).

L'UMTS è un fondamentale passo avanti rispetto ai sistemi di comunicazione mobile attuali La progettazione viene realizzata tenendo presente, soprattutto, la flessibilità a favore di utenti e di operatori di rete, ed abbraccia molti nuovi e diversi concetti e tecnologie.

La Copertura

L'UMTS è stato progettato fin dall'inizio come sistema globale, comprendente componenti sia terrestri, sia satellitari. I terminali multibanda che sono in grado anche di operare tramite i sistemi di seconda generazione come il GSM 900 e 1800 estenderanno ulteriormente la portata di numerosi servizi UMTS.

In futuro, è probabile che vi siano anche più reti che utilizzeranno questi ed altri standard: l'obiettivo è quello di raggiungere comunicazioni veramente personali, con terminali in grado di migrare tra queste diverse reti. Un abbonato sarà in grado di migrare da una rete privata ad una rete pubblica picocellulare/microcellulare, poi ad una rete macrocellulare ad ampia area (che di fatto potrebbe essere una rete di seconda generazione) e poi ad una rete mobile satellitare con minimi disturbi nella comunicazione.

I terminali UMTS esisteranno in un mondo di diversi standard e ciò consentirà agli operatori di offrire capacità e copertura massime alla propria base utenti, combinando l'UTRA con altri standard di seconda e terza generazione. Pertanto, gli operatori inizialmente utilizzeranno terminali che siano in grado di connettersi con infrastrutture di generazioni precedenti, come la GSM/DCS 1800 e la DECT, come pure con altri standard mondiali di seconda generazione quali quelli basati sullo standard AMPS USA, in quanto inizialmente avranno una copertura più completa rispetto all'UMTS. Molti terminali UMTS dunque saranno multibanda e multimodali in modo da poter lavorare su standard diversi.
 

Tecnologie

La decisione ETSI del gennaio 1998 in merito alla tecnica di accesso radio per l'UMTS racchiudeva due tecnologie - la W-CDMA per bande a spettro accoppiato e la TD-CDMA per le bande non accoppiate - in unico standard comune. Questo significativo approccio garantisce una soluzione ottimale per tutti i vari ambienti operativi e le diverse esigenze di servizio.

La velocità di trasmissione dell'UTRA assicurerà almeno 144 Kbit/s per le applicazioni a mobilità totale in tutti gli ambienti, 384 Kbt/s per applicazioni a mobilità parziale e 2.048 Mbit/s per le applicazioni a bassa mobilità. La velocità di 2.048 Mbit/s potrà essere disponibile anche per le applicazioni a breve raggio, a secondo delle strategie di diffusione, della pianificazione della rete radio e della disponibilità di banda.
 

Caratteristiche

Carte USIM - Smart Cards

Una delle più importanti innovazioni introdotte dal GSM è rappresentata dal Subscriber Identity Module (SIM) o Smart Card. Alto livello di sicurezza e un certo grado di personalizzazione dell'utente nel terminale mobile sono i vantaggi della Smart Card. I requisiti SIM, gli algoritmi di sicurezza, la card e la tecnologia IC al silicone continueranno ad evolversi anche durante il periodo della diffusione dell'UMTS.

Le nuove USIM saranno in grado di offrire una maggiore capacità di memoria, una più rapida presentazione CPU, il funzionamento senza contatto e una maggiore capacità di codificazione/criptazione. Questi progressi consentiranno al Subscriber Identity Module (USIM) dell'UMTS di essere aggiunto al pacchetto servizi UMTS offrendo all'utente memoria e trasmissione dati portatili ad alta sicurezza.

Il funzionamento senza contatto delle USIM permetterà un più facile e comodo utilizzo per transazioni finanziarie e gestione di commercio elettronico o emissione di biglietti elettronica, senza necessità di estrarle in continuazione dal telefono.


Compatibilità del protocollo Internet (IP)

L'UMTS è un concetto modulare che tiene conto della tendenza verso la convergenza dei servizi e delle reti fisse e mobili, consentendo lo sviluppo di un enorme numero di applicazioni.

Il numero di reti ed applicazioni IP sta crescendo rapidamente. L'UMTS diverrà la più flessibile tecnologia di accesso alla banda larga in quanto consente l'uso residenziale, da ufficio a mobile, in una vasta gamma di reti pubbliche e non pubbliche. L'UMTS può supportare sia il traffico IP, sia non IP, in una varietà di modalità che includono quella a pacchetti, quella a commutazione ed il circuito virtuale.


Terminali riconfigurabili

Oltre alla capacità di adattarsi ai diversi standard, i terminali saranno capaci di effettuare il download da rete per permettere agli operatori di rete di distribuire via radio nuovo software al fine di migliorare le prestazioni dei terminali nella rete stessa o di risolvere problemi di minore importanza. Questa caratteristica sarà completamente invisibile all'utente.
 

Seconda Generazione : Sistemi digitali multipli
Lo sviluppo di sistemi cellulari 2G fu reso necessario per il miglioramento della qualità di trasmissione, capacità del sistema e copertura. Ulteriori progressi nella tecnologia dei semiconduttori e strumenti a microonde portò la trasmissione digitale nella telefonia mobile. Negli ultimi anni la domanda di fax, SMS e trasmissione di dati è cresciuta rapidamente. Servizi supplementari, come prevenzione da frodi, intercettazioni e criptazione dei dati degli utenti sono diventati caratteristiche di base comparabili a quelle della telefonia fissa. I sistemi cellulari 2G comprendono il GSM, Digital AMPS (D-AMPS), Code Division Multiple Access (CDMA) e Personal Digital Comunication (PDC). Oggi i diversi standard 1G e 2G sono utilizzati nelle comunicazioni mobili mondiali. Modelli differenti offrono diverse applicazioni con differenti livelli di mobilità, capacità e servizi locali (sistemi cerca persona, telefoni cordless, nodi locali di accesso alla rete, sistemi cellulari e sistemi mobili satellitari). Molti standard possono essere utilizzati solo in alcune nazioni e molti sono incompatibili tra loro. GSM ha ottenuto il maggior successo di standard, GSM900, GSM-railway, GSM1800, GSM1900, GSM400, totalizzando qualcosa come 250 milioni tra i 450 milioni di utenti nel mondo e con roaming internazionale in quasi 140 paesi e 400 reti.

Dal 2G al 3G: l'evoluzione del GSM
La fase 1 della standardizzazione del GSM900 fu completata dall' ETSI nel 1990 e incluse tutte le definizioni necessarie per operare nella rete GSM. Molti servizi furono definiti compresa la trasmissione dati fino a 9.6 kbps, ma furono offerti soltanto pochi servizi supplementari. Risultato, gli standard GSM passarono alla fase 2 (1995) per inglobare una grande varietà di servizi supplementari paragonabili a quelli offerti dagli standard di reti fisse quali ISDN. Nel 1996 l'ETSI decise di migliorare ancora il GSM passando alla fase 2+ che comprende le proprietà 3G. Il GSM fase 2+ ha introdotto importanti caratteristiche di terza generazione come ad esempio i servizi di rete intelligente (IN) con applicazioni personalizzabili (CAMEL), CODEC, EFR per finire al GPRS (general packet radio service).

IMT-2000
Le principali caratteristiche dei sistemi 3G, conosciute da tutti come IMT-2000, sono una singola famiglia di standard compatibili che hanno le seguenti caratteristiche:

utilizzo mondiale;
utilizzo per tutte le applicazioni mobili;
supporto sia per la trasmissione dati racket-switched (PS) che per circuit-switched (CS);
velocità di trasferimento dati fino a 2Mbps;
elevata efficienza dello spettro


IMT-2000 è un set di requisiti definiti dall'ITU (Iternational Telecomunications Union). Tutti gli standard 3G sono stati sviluppati da organizzazioni di sviluppo regionali(SDO). Le proposte per 17 diversi standard IMT-2000 furono presentate dall' SDO nel 1998: 11 per il sistema terrestre e 6 per il sistema mobile satellitare (MSSs). La valutazione delle proposte fu completata alla fine del 1998, e le negoziazioni necessarie a creare un consenso fra i differenti punti di vista terminarono nella metà del 1999. Tutte e 17 le proposte furono accettate dall' ITU come standard IMT-2000. Le specifiche per la tecnologia di trasmissione radio (RTT) furono rilasciate alla fine del 1999.

Le proposte più importanti dell'IMT-2000 sono l'UMTS (W-CDMA) come successore del GSM, il CDMA2000 come successore del IS-95 e il CDMA (TD-SCDMA). Tutti, comunque, stanno già sviluppando gli standard verso l'ultimo obbiettivo dell'IMT-2000.

L'UMTS introduce molte altre applicazioni per gli utenti collegati accrescendo la velocità di trasmissione dati fino a 2 Mbps per utente e stabilisce uno standar di roaming globale.

L'UMTS è stato sviluppato dal 3GPP (Third Generation Partnership Project) una join venture tra diversi SDO: ETSI (Europa), ARIB/TTC (Giappone), ANSI (USA), TTA (Corea del Sud) e CWTS (Cina). Per raggiungere una totale approvazione il 3GPP sta introducendo l'UMTS in fasi e release annuali. La prima release (UMTS Rel. '99) è stata introdotta nel dicembre del 1999 e definisce gli aggiornamenti e gli sviluppi per la rete GSM esistente. Per la seconda fase (UMTS Rel.'00) sono stati introdotti ulteriori aggiornamenti per l'IS-95 (con il CDMA2000) e per il TDMA (con il TD-CDMA e l'EDGE).

Il cambiamento più importante nella Rel.'99 è il nuovo UTRA (UMTS terrestrial radio access), un'interfaccia W-CDMA per le comunicazioni terrestri. L'UTRA supporta sia il TDD (Time Division Duplex) che il FDD (frequency division duplex). Il TDD è ottimizzato per le micro e pico celle. Il FDD è ottimizzato per la copertura di ampie zone. Entrambe le modalità offrono un trasferimento dati flessibile e dinamico fino a 2 Mbps. Infine un'altra modalità MC (multicarrier) è attesa per stabilire una compatibilità tra l'UMTS e il CDMA2000.