R99 je základní vydání (release) 3GPP, které poprvé standardizovalo systém UMTS (3G), včetně rozhraní WCDMA pro přenos po rádiu a nové paketově přepínané jádrové sítě.

Popis

3GPP Release 1999, často zkracované jako R99 nebo Rel-99, je počáteční soubor specifikací, které definovaly Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), technologii mobilních sítí třetí generace (3G). Šlo o zásadní vydání, které zavedlo zcela novou rádiovou přístupovou síť UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) založenou na technologii Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA). Zároveň vyvinulo stávající jádrovou síť 2G GSM zavedením paketově přepínané domény vedle domény s přepojováním okruhů, čímž vytvořilo rozdělenou architekturu, která definovala mobilní sítě na desetiletí.

Architekturu R99 charakterizují dvě hlavní domény. UTRAN se skládá z Node B (základnových stanic) a Radio Network Controllerů (RNC). Rozhraní WCDMA pro přenos po rádiu využívá nosné o šířce 5 MHz a používá CDMA kódy pro rozprostření signálu k oddělení uživatelů, podporuje proměnné přenosové rychlosti až do 384 kbps pro rané vysokorychlostní datové služby. Jádrová síť je rozdělena na doménu s přepojováním okruhů (Circuit-Switched, CS), postavenou na GSM Mobile Switching Centre (MSC), a doménu s přepojováním paketů (Packet-Switched, PS), která zavedla nové uzly: Serving GPRS Support Node (SGSN) a Gateway GPRS Support Node (GGSN). SGSN spravuje mobilitu a správu relací pro uživatele paketových dat, zatímco GGSN funguje jako brána k externím paketovým datovým sítím, jako je internet. Kritické rozhraní Iu spojuje UTRAN s oběma doménami jádrové sítě (CS i PS) a odděluje přenos od řízení pomocí ATM (Asynchronous Transfer Mode) jako primární přenosové technologie.

Fungování systému zahrnuje odlišné procedury pro hlas a data. Pro hlasový hovor signalizace vytvoří vyhrazený okruh přes UTRAN a CS jádro. Pro paketová data je mezi UE a GGSN aktivován kontext Packet Data Protocol (PDP), čímž vznikne virtuální tunel pro IP provoz. RNC provádí klíčové funkce řízení rádiových zdrojů, jako je předávání hovoru (handover), řízení výkonu a řízení zahlcení. Úlohou R99 bylo poskytnout jasnou evoluční cestu ze sítí GSM/GPRS, což operátorům umožnilo nasadit novou rádiovou síť při opětovném využití a modernizaci jejich jádrových aktiv. Jeho specifikace, zejména řady 21 (požadavky) a 25 (rádiové aspekty), stanovily principy pro třídy kvality služby (QoS), bezpečnostní mechanismy (založené na GSM, ale vylepšené) a servisní architekturu, které ovlivnily všechna pozdější vydání.

K čemu slouží

Release 1999 byl vytvořen, aby naplnil vizi Mezinárodní telekomunikační unie (ITU) pro International Mobile Telecommunications-2000 (IMT-2000) – globální standard pro 3G poskytující výrazně vyšší přenosové rychlosti, podporu multimediálních služeb a lepší spektrální účinnost ve srovnání s 2G. Hlavní problém, který řešil, byla omezená datová kapacita GSM a GPRS, která byla nedostatečná pro nové internetové aplikace. Cílem bylo také vytvořit jediný globální standard, který by nahradil roztříštěné prostředí 2G, ačkoli byly nakonec definovány vícečetná rádiová rozhraní (UTRA FDD a TDD).

Historický kontext je klíčový. Koncem 90. let internet zažíval boom a mobilní operátoři potřebovali technologii pro nabídku ‘mobilního broadbandu’. Konsorcium 3GPP pod vedením Evropy bylo zformováno k vývoji 3G standardu založeného na vyvinuté jádrové síti GSM. Účelem R99 bylo učinit rozhodující technologický skok a zároveň zajistit zpětnou kompatibilitu a hladkou migrační cestu. Odstranilo omezení předchozích přístupů zavedením širokopásmového rozhraní pro přenos po rádiu (WCDMA) pro vyšší kapacitu a přenosové rychlosti a nativní paketově přepínané jádro pro efektivní zpracování přerušovaných IP dat, což přesahovalo služby přepojování okruhů pro data v GSM. Toto vydání připravilo půdu pro mobilní datovou revoluci a umožnilo první životaschopné služby mobilního prohlížení webu, videohovorů a firemního přístupu k datům.

Klíčové vlastnosti

• Zavedení UTRAN s rozhraním WCDMA (UTRA FDD) pro přenos po rádiu využívajícím šířku pásma 5 MHz
• Rozdělená jádrová síť s doménami pro přepojování okruhů (MSC) a přepojování paketů (SGSN/GGSN)
• Podpora teoretických špičkových přenosových rychlostí 384 kbps ve směru downlink
• Definice rozhraní Iu (Iu-CS a Iu-PS) mezi UTRAN a jádrem s využitím ATM přenosu
• Vylepšená bezpečnost s vzájemným ověřováním a silnějšími šifrovacími algoritmy
• Čtyři třídy kvality služby (QoS): Konverzační, Streamovací, Interaktivní a Na pozadí

Související pojmy

• UMTS – Universal Mobile Telecommunications System
• UTRAN – Universal Terrestrial Radio Access Network
• WCDMA – Wideband Code Division Multiple Access
• SGSN – Serving GPRS Support Node
• IMT-2000 – International Mobile Telecommunications 2000

Definující specifikace

• TR 21.905 (Rel-19) — 3GPP Technical Terms and Definitions

📖 Anglický originál a plná specifikace: R99 na 3GPP Explorer