Universal Mobile Telecommunications System: differenze tra le versioni

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[[Image:Universal_Mobile_Telecommunications_System_Logo.gif|thumb|Logo UMTS]]

'''Universal Mobile Telecommunications System''' '''(UMTS)''' è la tecnologia di [[telefonia mobile]] di '''terza generazione ([[3G]])'''. Tale tecnologia impiega lo standard base [[W-CDMA]], è compatibile con lo standard [[3GPP]] e rappresenta la risposta europea al sistema [[International Telecommunications Union|ITU]] di telefonia cellulare [[3G]].

lL'UMTS è a volte lanciato sul mercato con la sigla [[3GSM]] per mettere in evidenza la combinazione fra la tecnologia 3G e lo standard [[GSM]] di cui dovrebbe in futuro a prendere il posto.

== Introduzione ==

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== Caratteristiche tecniche ==

Il sistema UMTS supporta un [[transfer rate]] (letteralmente: ''tasso di trasferimento'') massimo di 1920 [[Bit|kbit]]/[[s]] (e non di 2000 kbit/s come a volte, erroneamente, si sostiene). Per applicazioni tipiche, tuttavia, il valore effettivo è di circa 384 kbit/s in un ambiente reale fortemente saturato. Tuttavia da misure in campo in mobilità su reti scariche si sono raggiunti 300 kbit/s. In ogni caso questo valore è decisamente superiore ai 14,4 kbit/s di un singolo canale GSM con correzione di errore ed anche al ''transfer rate'' di un sistema a canali multipli in [[HSCSD]]. UMTS è quindi è in grado, potenzialmente, di consentire per la prima volta l'accesso, a costi contenuti, di dispositivi mobili al [[World Wide Web]] di Internet.

Il precursore dei sistemi 3G è l'oramai diffusissimo sistema di telefonia mobile [[GSM]], spesso denominato sistema [[2G]] (cioè di ''seconda generazione.''). Un altro sistema evolutosi dal 2G è il [[GPRS]], conosciuto anche come [[2.5G]]. Il GPRS supporta un ''transfer-rate'' nettamente più alto del GSM (fino ad un massimo di 140,8 kbit/s), e può essere talvolta utilizzato insieme al GSM.

In un prossimo futuro le attuali reti UMTS potranno essere potenziate mediante il sistema di accesso denominato [[HSDPA]] (''High Speed Downlink Packet Access''), con una velocità massima teorica di scaricamento dati di 10 Mbit/s. Gli operatori interessati al lancio sul mercato di questo sistema hanno preannunciato la possibilità di fornire servizi di [[videoconferenza]] tramite dispositivi mobili. Rimane tuttavia ancora da dimostrare l'esistenza, ad oggi, di un mercato di massa per questo tipo di servizi. Un'altra applicazione possibile è lo scarico di brani musicali.

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Nel [[dicembre]] [[2003]], la T-Mobile ha lanciato l'UMTS in Austria, e ha eseguito test nel Regno Unito e in Germania. Nel [[febbraio]] [[2004]] la [[Vodafone]] ha lanciato in grande stile l'UMTS in diversi paesi europei, fra cui: Germania, Olanda e Svezia.

In base ad un precedente accordo con la [[NTT DoCoMo]], il ''[[provider]]'' americano [[AT&T Wireless]] dei sistemi [[AMPS]]/[[TDMA]]/[[GSM]] dovrà installare e commercializzare reti UMTS in 4 grandi città americane entro la fine del [[2004]]. In occasione del CTIA 2004 la AT&T Wireless ha confermato che le sue reti 3G saranno soltanto implementazioni a 1900 Kbit/s dell'UMTS e saranno lanciate entro la fine dell'anno, come previsto. Nel [[luglio]] [[2004]] [[AT&T Wireless]] ha lanciato con successo il nuovo sistema nelle città di [[Seattle]], [[San Francisco]], [[Detroit]], [[Phoenix]], [[San Diego]], e [[Dallas]].

Alcuni operatori del settore stanno lanciando sul mercato dispositivi portatili in grado di connettersi sia a reti 3G che a reti [[Wi-Fi]]. Sono disponibili [[modem]] UMTS per PC laptop che, previa installazione di un programma ''[[client]]'' che monitorizza la presenza di una delle due reti, commutano da una rete all'altra a seconda della disponibilità e della intensità del campo. In un primo momento le reti Wi-Fi erano considerate concorrenti dei sistemi 3G, ma ora ci si è convinti che la combinazione delle due tecnologie consente di offrire prodotti molto più competitivi di quelli che utilizzano unicamente l'UMTS.

Nella sezione [[#Link esterni|LinkCollegamenti esterni]] è riportata una lista delle reti UMTS già operative o in fase di collaudo.

== Tecnologia ==

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In parole semplici, l'UMTS è una combinazione delle seguenti interfacce trasmissive (dove per ''interfaccia trasmissiva'' si intende il protocollo che definisce lo scambio di dati fra i dispositivi mobili e le [[stazioni radio base]]):

* [[W-CDMA]]

* [[MAP]] del GSM ([[acronimo]] di Mobile Application Part), protocollo che fornisce funzionalità varie ai dispositivi mobili, come ad esempio l'instradamento delle chiamate ''da'' e ''per'' i gestori.

* La famiglia di [[codec]] (''codec = algoritmo software di codifica-decodifica'') del GSM come ad esempio i protocolli [[MR]] e [[EFR]], che definiscono il modo in cui il segnale audio è digitalizzato, compresso e codificato)

Da un punto di vista tecnico il [[W-CDMA]] (secondo la definizione del [[IMT2000]]) è solo l'interfaccia trasmissiva, mentre l'UMTS è l'insieme completo dello [[stack]] di protocolli di comunicazione progettati per i sistemi 3G, successori diretti del GSM. Comunque l'acronimo [[W-CDMA]] è spesso usato come termine generico per comprendere tutta la famiglia di standard 3G che utilizzano l'interfaccia trasmissiva [[W-CDMA]], compresi i sistemi UMTS, [[FOMA]] e [[J-Phone]].

Come altre implementazioni del [[W-CDMA]], l'UMTS utilizza una coppia di canali a 5MHz5 [[Hz|MHz]] di larghezza di banda, uno nel range 1900 MHz per la trasmissione e uno nel range 2100 MHz per la ricezione. Al contrario il sistema [[IS-95|cdma2000]] utilizza uno o più canali con 1,25 MHz di larghezza in range di frequenza non predefiniti per ciascuna delle due direzioni di trasmissione. L'UMTS viene spesso criticato per la grande larghezza di banda di cui necessita.

Le bande di frequenza originariamente previste per lo standard UMTS sono 1885-2025 MHz e 2110-2200 MHz, per la trasmissione e la ricezione rispettivamente. Consultare la sezione [[#Link_esterni|Link esterni]] per la mappa delle allocazioni di frequenze UMTS. Per gli operatori GSM esistenti la migrazione all'UMTS è relativamente semplice ma anche costosa: la maggior parte delle infrastrutture esistenti può essere riutilizzata, ma la spesa per ottenere le concessioni per le nuove frequenze e per gestirle con le esistenti stazioni radio base, può ancora richiedere investimenti elevatissimi.

Una delle principali differenze rispetto al GSM è la configurazione dell'interfaccia trasmissiva (il cosidettocosiddetto GRAN, acronimo di ''Generic Radio Access Network''). Sono possibili connessioni con le [[dorsali]] (''backbone'') di varie altre reti, come [[Internet]], [[ISDN]] (acronimo di ''Integrated Services Digital Network''), GSM o altre reti UMTS. L'interfaccia GRAN utilizza i 3 ''[[layer]]'' di più basso livello del cosiddetto modello [[OSI]]. Il ''layer'' di rete del protocollo OSI (precisamente il ''layer'' 3) rappresenta il cosiddetto protocollo [[RRM]] (acronimo di ''Radio Resource Management''). L'insieme di questi protocolli ha la funzione di gestire i canali portanti fra i dispositivi mobili e le reti fisse, compresa la gestione delle commutazioni (''handover'') fra reti diverse.

== Interoperabilità e [[roaming]] globale ==

A livello di interfaccia trasmissiva, l'UMTS è di per sèsé compatibile con il GSM. Poiché tutti i telefoni cellulari UMTS immessi sul mercato fino ad oggi ([[2004]]) sono del tipo dual-mode UMTS/GSM, essi possono inviare e ricevere chiamate attraverso l'esistente rete GSM. Quando un utente UMTS si sposta verso un'area non coperta dalla rete UMTS, un terminale UMTS commuta automaticamente al GSM (con eventuale addebito delle tariffe per il ''roaming''). Se l'utente esce dalla zona di copertura UMTS durante una chiamata, la chiamata stessa sarà presa in carico dalla rete GSM in modo ''trasparente'' (cioè senza che l'utente se ne accorga). Al contrario i terminali GSM non possono essere usati all'interno di reti UMTS.

La Japan Telecom (ora divenuta Vodafone Japan) ha realizzato una rete 3G chiamata [[J-Phone]] che utilizza la tecnologia [[W-CDMA]] ed è compatibile con l'UMTS, divenendo così il primo esempio di rete globale totalmente wireless. L'attuale standard [[GSM]], per contro, è disponibile in tutto il mondo, tranne che in Giappone e in Corea.

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Alcuni dei principali problemi che gli operatori devono tuttora risolvere sono:

* realizzare la commutazione (''handover'') da una [[cella radio]] [[GSM]] ad una cella [[UMTS]]. Attualmente è possibile solo l'handover inverso, dal 3G al 2G;

* ridurre il peso eccessivo dei terminali portatili, aumentare la capacità delle batterie;

* i terminali dotati di tutte le funzionalità, compresi i servizi di [[Video on Demand]], necessitano di una stazione radio base ogni 100 metri, cosa realizzabile a costi contenuti in aree urbane ad alta concentrazione abitativa, ma attualmente impossibile in zone urbane a bassa densità di popolazione e in zone rurali. Pur volendo limitare il carico della cella al 50% e la velocità a 128 kbit/s il raggio massimo di una cella non va oltre i 400 ÷ 500 m;

* fronteggiare la concorrenza della tecnologia Wi-Fi nel settore [[broadband]] (''accesso a banda larga'');

* ridurre i costi d'impianto che, attualmente, a partitàparità di copertura base fornita per il servizio voce, va da 4 a 10 volte il costo della rete GSM;

* verificare l'effettiva possibilità di ricavare ulteriori profitti dai nuovi servizi a ''valore aggiunto''. Alcuni analisti prevedono che l'aumento della concorrenza, la maggiore diffusione della rete e la possibilità di accedere a [[Internet]] dai terminali mobili finiranno con l'assorbire anche i margini di profitto attualmente esistenti.