Overview of 3G Presented by Warakorn Srichavengsup, Ph.D. Outline History of Mobile Radio 1G 2G 3G Evolution path Outline History of Mobile Radio 1G 2G 3G Evolution path First Mobile Radio Telephone 1924 source: www.bell-labs.com/technology/wireless/earlyservice.html World Wireline and Mobile Wireless Subscribers, 1995–2004 Source: International Telecommunication Union website database: http://www.itu.int/ITU-D/ict/statistics/ Cellular Mobile Telephony 2 5 3 Cellular concept Frequency reuse Bell Labs (1957 & 1960) Typically every 7 cells Handoff as caller moves 1 2 1 7 2 5 1 6 4 7 5 3 2 2 3 6 4 7 3 6 1 4 7 5 Outline History of Mobile Radio 1G 2G 3G Evolution path 1G — Separate Frequencies FDMA — Frequency Division Multiple Access 30 KHz Frequency 30 KHz 30 KHz 30 KHz 30 KHz 30 KHz 30 KHz 30 KHz First Generation Advanced Mobile Phone Service (AMPS) Nordic Mobile Telephony (NMT) officially introduced in the Americas in 1983 800 MHz frequency band Sweden, Norway, Demark & Finland Launched 1981; now largely retired 450 MHz; later at 900 MHz (NMT900) Total Access Communications System (TACS) developed for use in the United Kingdom; similar to AMPS; deployed 1985 900 MHz frequency band First Generation First Generation Technology: FDMA and Analog Technology. Shortages: Inference. Poor security. Advantages: convenience for communication Outline History of Mobile Radio 1G 2G 3G Evolution path Second Generation — 2G Second Generation — 2G Digital systems Leverage technology to increase capacity Speech compression; digital signal processing Second Generation — 2G IS-136 North American TDMA GSM: Global System of Mobile communications Went into commercial service in 1992 Based on TMDA technology Dominant world standard today 900 MHz band; later extended to 1800MHz Added 1900 MHz (US PCS bands) and 850 MHz Quadband GSM phone can roam the world today CDMA: Code Division Multiple Access also known as D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone System) prevail in South and North Speech coded as digital bit stream Compression plus error protection bits Standardized in 1993 as IS-95 Brand name for IS-95 is cdmaOne PDC TDMA-based technology Only used in Japan Second Generation — 2G Technology: TDMA, CDMA Advantages: Higher frequency available Good security Higher capacity Good speech quality 1G — Separate Frequencies FDMA — Frequency Division Multiple Access 30 KHz Frequency 30 KHz 30 KHz 30 KHz 30 KHz 30 KHz 30 KHz 30 KHz 2G — TDMA Time Division Multiple Access One timeslot = 0.577 ms One TDMA frame = 8 timeslots Frequency 200 KHz 200 KHz 200 KHz 200 KHz Time Multi-Access Radio Techniques 2G & 3G — CDMA Code Division Multiple Access Spread spectrum modulation Originally developed for the military Resists many kinds of interference Coded modulation hidden from those w/o the code All users share same (large) block of spectrum Almost all accepted 3G radio standards are based on CDMA CDMA2000, W-CDMA and TD-SCDMA Outline History of Mobile Radio 1G 2G 3G Evolution path Third Generation — 3G Higher bandwidth enables a range of new applications!! Video streaming, TV broadcast Video clips – news, music, sports Enhanced gaming, chat Video conferencing Real-time financial information 3G Vision Provide seamless global roaming, enabling users to move across borders while using the same number and handset Increased data rates (Second-generation systems only provide speeds ranging from 9.6 kbps to 28.8 kbps) 384 kbps while moving 2 Mbps when stationary at specific locations International Standardization ITU (International Telecommunication Union) IMT-2000 Stands for International Mobile Telecommunications 2000 National and regional standards bodies are collaborating in 3G partnership projects Radio standards and spectrum ARIB, TIA, TTA, TTC, CWTS. T1, ETSI 3G Partnership Projects (3GPP & 3GPP2) Focused on evolution of access and core networks 3G Standards 3G Standard is defined by ITU and is called as IMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000) IMT-2000 Radio Standards IMT-MC* Multi Carrier CDMA: CDMA2000 IMT-DS* Direct Spread CDMA: W-CDMA Evolution of IS-95 CDMA, i.e. cdmaOne New from 3GPP; UTRAN FDD IMT-TC** Time Code CDMA New from 3GPP; UTRAN TDD New from China; TD-SCDMA IMT-FT** FDMA/TDMA (DECT legacy) IMT-SC* Single Carrier (UWC-136): EDGE GSM evolution (TDMA); 200 KHz channels; sometimes called “2.75G” * Paired spectrum; ** Unpaired spectrum CDMA2000 Evolution from original Qualcomm CDMA Better migration story from 2G to 3G cdmaOne operators don’t need additional spectrum 1xEVD0 promises higher data rates than UMTS, i.e. W-CDMA W-CDMA (Wideband CDMA) Migration path for other GSM operators Requires substantial new spectrum 5 MHz each way (symmetric) Sales of new spectrum completed in Europe At prices that now seem exorbitant TD-SCDMA (Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access ) Time division duplex (TDD) Chinese development deployed in China Single spectral band (1.6 MHz) possible TD-SCDMA (Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access ) The uplink transmission is received synchronously in the base station Better channel separation Truly orthogonal codes 3rd Generation Partnership Project (3GPP) HSPA GPRS (General Packet Radio Service ) offered speeds up to 114 Kbps EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution) reached up to 384 Kbps WCDMA (Wideband CDMA) offered downlink speeds up to 1.92 Mbps. HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) boosted the downlink to 14 Mbps. HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) offered uplink speeds up to 5.76 Mbps. LTE (Long Term Evolution) is aiming for 100 Mbps. GPRS and EDGE are sometime called "2.5G“ and "2.75G" because they did not offer multi-megabit data rates. 3rd Generation Partnership Project 2 (3GPP2) 1xRTT (One Times Radio Transmission Technology) offered speeds up to 144 Kbps. EV-DO (Evolution – Data Optimized) increased downlink speeds up to 2.4 Mbps. EV-DO Rev. A boosted downlink peak speed to 3.1 Mbps and reduced latency. EV-DO Rev. B increased downlink speeds up to 4.9 Mbps by using multiple channels. UMB (Ultra Mobile Broadband) was slated to reach 288 Mbps on the downlink. UMB, may not catch on, as many CDMA operators are now planning to evolve to LTE instead. Subscribers: GSM vs CDMA Source: U.S. Bancorp Piper Jaffray Evolution of Mobile Systems to 3G - drivers are capacity, data speeds, lower cost of delivery for revenue growth TDMA GSM EDGE GPRS WCDMA PDC cdmaOne 2G EDGE Evolution CDMA2000 1x First Step into 3G HSDPA CDMA2000 1x EV/DV CDMA2000 1x EV/DO 3G phase 1 Evolved 3G Services roadmap Improved performance, decreasing cost of delivery Broadband in wide area Video sharing Video telephony Real-time IP Multitasking multimedia and games WEB browsing Multicasting Corporate data access Streaming audio/video MMS picture / video xHTML browsing Application downloading E-mail Voice & SMS WCDMA 2 Mbps CDMA 2000EVDV EDGE 384 kbps CDMA 2000EVDO GPRS 115 kbps CDMA 2000 1x GSM 9.6 kbps HSDPA 14.4 Mbps Comparative Network Speeds CDMA 1xEV/DO 2400 W-CDMA stationary 2000 W-CDMA moving 384 EDGE 384 CDMA 1xRTT 144 GPRS 114 CDMA 64 GSM/PDC 9.6 Theoretical data transmission speed kbps Source: ITU. Upgrade Cost, By Technology 2G GSM CDMA TDMA 2.5G / 2.75G Software/Hardware GPRS Software-based CDMA 1x Hardware-based GSM/GPRS/EDGE Hardware and software Cost Incremental Substantial Middle of the road 3G W-CDMA cdma2000 W-CDMA Software/Hardware Cost Hardware-based Substantial Software-based Incremental Hardware-based Middle of the road CDMA upgrade to 2.75G is expensive; to 3G is cheap GSM upgrade to 2.5G is cheap; to 3G is expensive TDMA upgrade to 2.5G/3G is complex Takeaway: AT&T and Cingular have a difficult road to 3G Outline History of Mobile Radio 1G 2G 3G Evolution path Cellular Technology & Evolution Network Mobile 2G E v o l v e d E v o l v e d 3G 2G 3G applications getting “bigger, better and more beautiful” 4G Fixed network applications go wireless/mobile 3G Fixed NB WB 0.384 Broadband, “Extreme bit rates” BB 2 Wireless/mobile specific broadband applications 20 Bandwidth (Mbps) Introduction & Technology EDGE TDMA GSM GPRS WCDMA PDC cdmaOne HSPA LTE CDMA2000 1x 2G 9.6 - 14.4 kbps evolved 2G 64–144 kbps LTE-A CDMA2000 1x EV/DO 3G evolved 3G 384 kbps - 2 Mbps 384 kbps - 100 Mbps 4G >1 Gbps Technology MIMO FDMA TDMA CDMA OFDMA Technology Technology 2G = GSM 2.5G = GPRS 2.75G = EDGE 3G = WCDMA 3.5G = HSDPA 3.75G = HSUPA 3.8G = HSPA+ (HSPA Enhancements) 3.85G = 'HSPA+' + MIMO 3.9G = LTE 4G = WiMAX2 or LTE-A พัฒนาการเครื อข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ ในประเทศไทย 1G ยุค 1G กันยายน พ.ศ. 2529 กรมไปรษณีย์โทรเลขอนุมัติคลืน ่ ความถี่วทิ ยุ 470 MHz ให้ กบั องค์ การโทรศัพท์แห่ งประเทศไทย เพือ่ ให้ บริการ โทรศัพท์ เคลือ่ นที่ระบบ NMT (Nordic Mobile Telephone) เริ่มต้ นมีผ้ ูให้ บริการเพียงสองราย องค์ การโทรศัพท์ แห่ งประเทศไทย หรือ บริษัท ทีโอที จากัด (มหาชน) ใน ปัจจุบัน (TOT Public Company Limited) การสื่ อสารแห่ งประเทศไทย หรื อ บริ ษัท กสท โทรคมนาคม จากัด (มหาชน) ในปัจจุบัน (CAT TELECOM PUBLIC COMPANY LIMITED) ยุค 1G ปัญหาที่เกิดขึน ้ งบประมาณ ความชานาญในการดาเนินนโยบายทางการตลาด ราคาเครื่ องลูกข่ ายโทรศัพท์ เคลือ ่ นทีท่ ี่มรี าคาแพง ให้ เอกชนเข้ ามาประมูลสิ ทธิการให้ บริ การภายใต้ การดูแลของตน เอกชนเป็ นผู้ลงทุนสร้ างเครือข่ าย โอนกรรมสิ ทธิอุปกรณ์ เครื อข่ ายให้ กบ ั ผู้รับสั มปทานไปดูแล ยุค 1G กรมไปรษณีย์โทรเลขเลือกใช้ ระบบ NMT โดยใช้ ความถี่วท ิ ยุในย่ าน 470 เมกะเฮิร์ตซ์ เริ่มแรกมีเฉพาะเครื่องทีต ่ ิดตั้งในยานพาหนะ และ เครื่องชนิดหิว้ (Portable Set) ยุค 1G องค์ การโทรศัพท์ แห่ งประเทศไทยเร่ งบริษัททีเ่ กีย่ วข้ องให้ พฒ ั นาและ ผลิตโทรศัพท์ มือถือออกวางจาหน่ าย แต่ ยงั มีข้อจากัดดังนี้ ขนาดใหญ่ ราคาแพง อายุการใช้ งานไม่ ทนทาน ยุค 1G ด้ วยข้ อจากัดหลายประการของระบบ NMT กสท. นาเอามาตรฐาน AMPS (Advanced Mobile Phone System) มาเปิ ด บริการในประเทศไทยโดยใช้ คลิน่ ความถี่ 900 MHz โทรศัพท์ มือถือมีขนาดค่ อนข้ างเล็ก องค์ การโทรศัพท์ แห่ งประเทศไทยได้ ระงับการขยายโครงข่ ายระบบ NMT 470 MHz และหันมาใช้ มาตรฐาน NMT 900 MHz พร้ อมเปิ ดให้ บริษัทเอกชนเข้ ามาร่ วมลงทุน ยุค 1G บริษัทเอกชนทีเ่ ข้ ามาร่ วมลงทุนในระยะแรกได้ แก่ บริษัท แอดวานซ์ อินโฟร์ เซอร์ วสิ จากัด (มหาชน) หรือ AIS ได้ รับ สั มปทาน ตั้งแต่ พ.ศ. 2533 ภายใต้ เครื่องหมายการค้ า Cellular 900 โดยมี ระยะเวลาสั มปทาน 20 ปี TAC หรื อ บริ ษัท โทเทิล แอ็คเซส คอมมูนิเคชั่ น จากัด (มหาชน) ได้ รับ สั มปทานจาก การสื่ อสารแห่ งประเทศไทย เป็ นระยะเวลา 27 ปี และได้ เริ่ม ดาเนินธุรกิจโทรศัพท์ เคลือ่ นทีใ่ นระบบ AMPS 800 MHz ภายใต้ เครื่องหมายการค้ า Worldphone 800 พัฒนาการเครื อข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ในประเทศไทย ข้ อจากัดของโทรศัพท์ ในยุคนี้ คุณภาพเสี ยงไม่ ค่อยดี ไม่ สามารถตอบสนองลูกค้ าทีม ่ ีอตั ราการขยายตัวเพิม่ ขึน้ อาจถูกแอบดังฟังคลืน ่ วิทยุทใี่ นติดต่ อ เพือ่ ดึงรหัสประจาตัวเครื่องออกมา เพือ่ นาไปโคลนนิ่งอุปกรณ์ โทรศัพท์ ขนึ้ มาได้ 2G ยุค 2G ปี 2537 AIS นาระบบ GSM คลืน่ ความถี่ 900 MHz มาให้ บริการ สาหรับลูกค้ า Postpaid ภายใต้ เครื่องหมายการค้ า GSM Advance TAC นาระบบ GSM 1800 MHz มาแข่ งขัน ภายใต้ เครื่องหมายการค้ า Worldphone 1800 ยุค 2G เทคโนโลยีมีการพัฒนาอย่ างมาก ฐานลูกค้ าทีม่ กี ารขยายตัวมากยิง่ ขึน้ อุปกรณ์ โทรศัพท์ มอ ื ถือก็มรี าคาถูกลง มีการนาระบบ Prepaid มาใช้ AIS ใช้ เครื่องหมายการค้ า One-2-Call ส่ วน TAC ใช้ เครื่องหมายการค้า Dprompt และเปลีย่ นเครื่องหมาย การค้ าจาก Worldphone เป็ น DTAC ยุค 2G ระบบโทรศัพท์ แอนะล็อกค่ อย ๆ หายไป โดยผู้ให้ บริ การได้ ระงับการ ขยายโครงข่ าย และพยายามดึงลูกค้ าให้ มาใช้ ระบบ GSM แทน โดย ลูกค้ าไม่ ต้องเปลีย่ นหมายเลขโทรศัพท์ ยุค 2G พ.ศ. 2544 TAO หรือ บริษัท ทีเอ ออเร้ นจ์ จากัด เริ่มเข้ ามาให้ บริการ โทรศัพท์ เคลือ่ นที่ในระบบ GSM 1800 MHz เปิ ดให้ บริการทั้งในระบบ Postpaid และ Prepaid ภายใต้ เครื่องหมายการค้ า Just Talk ระยะแรกการให้ บริการของออเร้ นจ์ ติดขัดในเรื่องสั ญญาณไม่ ครอบคลุม แต่ กม็ ีการพัฒนาอย่ างต่ อเนื่อง จนมีฐานลูกค้ ามากยิง่ ขึน้ บริษัทออเร้ นจ์ ฝรั่งเศสถอนตัวไป และถ่ ายโอนกิจการให้ บริ ษัท ทรู คอร์ ปอเรชั่น จากัด (มหาชน) ปัจจุบันได้ เปลีย่ นเครื่องหมายการค้ า เป็ น True ยุค 2G พ.ศ. 2545 กิจการร่ วมการค้ าไทยโมบาย ได้ ถือกาเนิดขึน ้ ภายใต้ ความ ร่ วมมือระหว่ าง บริษัท กสท โทรคมนาคม จากัด (มหาชน) กับ บริษัท ทีโอที คอร์ ปอเรชั่น จากัด (มหาชน) โดยเปิ ดให้ บริการเครือข่ าย โทรศัพท์ เคลือ่ นที่ในระบบ GSM 1900 เมกะเฮิร์ตซ์ ยุค 2G ปี พ.ศ. 2546 บริษัท ฮัทชิสัน ซีเอที ไวร์ เลส จากัด ภายใต้ ชื่อ เครื่องหมายการค้ า HUTCH ได้ เข้ ามาดาเนินธุรกิจโทรศัพท์ เคลือ่ นที่ ในระบบ CDMA (Code Division Multiple Access) ความถี่ 800 MHz โดยได้ รับสั มปทานจาก บริษัท กสท. โทรคมนาคม จากัด (มหาชน) โดยเน้ นให้ บริการด้ านข้ อมูล และ คุณภาพของสั ญญาณที่ ชัดเจน ยุค 2G ปี พ.ศ. 2546 บริษัท ฮัทชิสัน ซีเอที ไวร์ เลส จากัด ภายใต้ ชื่อ เครื่องหมายการค้ า HUTCH ได้ เข้ ามาดาเนินธุรกิจโทรศัพท์ เคลือ่ นที่ ในระบบ CDMA (Code Division Multiple Access) ความถี่ 800 MHz โดยได้ รับสั มปทานจาก บริษัท กสท โทรคมนาคม จากัด (มหาชน) โดยเน้ นให้ บริการด้ านข้ อมูล และ คุณภาพของสั ญญาณที่ ชัดเจน รายละเอียดสัญญาสัมปทานมือถือ ผู้ประกอบการ ระยะเวลาสัญญาที่ เหลืออยู่ (ปี ) AIS 5 DTAC 8 True 3 จ่ ายค่ าสั มปทานอยู่ที่ 25-30% ต่ อปี 3G ผูใ้ ห้บริ การระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ในประเทศไทย AIS DTAC True Move TOT CAT Hutch HSPA CDMA 2000 1X หรือ CDMA 2000 1X EV-DO เทคโนโลยี HSPA DTAC และ True Move ให้ บริการที่คลืน ่ 850 MHz (ทดลอง ให้ บริการ) AIS ที่ 900 MHz เริ่มทีเ่ ชี ยงใหม่ ชลบุรี กรุ งเทพ(บางจุด) หัวหิน โดย ใช้ ชื่อ AIS Super3G ให้ บริการเชิงพาณิชย์ เต็มตัว เครื อข่าย 3G DTAC ที่มา : http://3g.vivaonline.biz/พืน้ ที่-3g-กรุงเทพ/ เครื อข่าย 3G True Move ที่มา : http://3g.vivaonline.biz/พืน้ ที่-3g-กรุงเทพ/ เทคโนโลยี HSPA TOT 3G ให้ บริการเชิ งพาณิชย์ ส่ วนใหญ่ ให้ บริการ ในเขตกรุ งเทพและ ปริมณฑล ให้ บริการด้ วยคลืน่ 1900/2100 MHz เทคโนโลยี 3.5G HSPA TOT 3G มี MVNO (Mobile Visual Network Operator) หรือผู้ ให้ บริการที่เช่ าใช้ เครือข่ ายของ ToT ดังนี้ i-mobile 3GX 365 IEC 3G Mojo 3G i-Kool TOT ใช้ ย่านความถี่ในการให้ บริการคือ 1965-1980 MHz และ 2155-2170 MHz เครื อข่าย TOT 3G รวม TOT 3G, i-mobile 3GX, 3G 365, Mojo 3G, IEC 3G และ i-Kool 3G เนื่องจากใช้ เครือข่ ายเดียวกัน ที่มา : http://3g.vivaonline.biz/พืน้ ที่-3g-กรุงเทพ/ เทคโนโลยี CDMA2000 CAT CDMA ครอบคลุม 51 จังหวัด มี Cell Site CDMA ทั้งหมด 800 แห่ ง ภาคเหนือ ภาคอีสาน ภาคใต้ ยกเว้ นภาคกลางและตะวันออก (http://www.catcdma.com/about_as/coveragearea/index.htm) ใช้ เทคโนโลยี CDMA 2000 1X EV-DO rev. A ซึ่ งมี ความเร็ ว 3.1 Mbps ย่ านคลืน ่ ความถี่ให้ บริการคือ 800 MHz เทคโนโลยี CDMA2000 HUTCH CDMA ครอบคลุม 25 จังหวัด CDMA 2000 1X และ CDMA 2000 1X EV-DO ซึ่งมีความเร็วสู งสุ ด 2.4 Mbps ใช้ โครงข่ ายของ กสท โดยบริ ษัท ฮัทชิ สัน ซี เอที ไวร์ เลส มัลติมีเดีย จากัด ทา การตลาด ที่มา : http://www.hutch.co.th/networkcoverage/map/thai/index_th.htm ความสาคัญของคลื่นความถี่ 2.1 GHz ความถี่ 2G ในปัจจุบัน ถูกใช้ บริ การอย่ างแออัดอยู่แล้ ว โทรศัพท์ มือถือที่ใช้ เทคโนโลยี WCDMA ทุกเครื่องทีผ ่ ลิตออกมา จะ รองรับความถี่ 2100 MHz เสมอ ถ้ าเป็ นโทรศัพท์ มือถือ Dual-Band, Triple-band, Quad-Band จะมีความถี่ 2100 MHz อยู่เสมอ อย่ างเช่ น iPhone 3GS ซึ่งปัจจุบัน DTAC และ TRUE ทาตลาดในประเทศไทย รองรับ เฉพาะคลืน่ 850, 1900, 2100 MHz HTC Desire มือถือระดับสู งของบริ ษัท HTC วางขายช่ วงกลางปี 2010 รองรั บ เฉพาะ 900 และ 2100 MHz BlackBerry Torch ซึ่ งเป็ นมือถือรุ่ นล่ าสุ ดของ BlackBerry ทีเ่ พิง ่ เปิ ดตัว รองรับเฉพาะ 2100/1900/850/800 MHz iPhone 4 มือถือรุ่ นล่ าสุ ดของแอปเปิ ล รองรั บ 850/900/1900/2100 โทรศัพท์มือถือที่รองรับ 3G iPhone 3GS Technical Specifications Source : http://www.gsmarena.com/apple_iphone_3gs-2826.php โทรศัพท์มือถือที่รองรับ 3G HTC Desire Technical Specifications Source : http://www.htc.com/www/product/desirehd/specification.html โทรศัพท์มือถือที่รองรับ 3G iPhone 4 Technical Specifications Source : http://www.apple.com/iphone/specs.html โทรศัพท์มือถือที่รองรับ 3G Nokia 2730 classic Specifications Source : http://europe.nokia.com/find-products/devices/nokia-2730-classic/specifications โทรศัพท์มือถือที่รองรับ 3G Nokia 6225 Specifications Source : http://www.phonearena.com/phones/Nokia-6225_id829 โทรศัพท์มือถือที่รองรับ 3G Nokia 6316 CDMA Specifications Source : http://www.mobile88.co.id/mobilegallery/specification.asp?pg=spec&prodid=22281&cat=1