Inleiding tot 3G frequentiebands

De derde generatie (3G) mobiele netwerken, die begin 2000 commercieel van start gingen, veranderde de draadloze communicatie fundamenteel door mobiele breedbandsnelheden, multimediasteun en wereldwijde roamingmogelijkheden te leveren.In tegenstelling tot eerdere 2G-systemen, werd 3G ontworpen rond een uniforme wereldwijde standaard, bekend als International Mobile Telecommunications-2000 (IMT-2000), opgericht door de International Telecommunication Union (ITU). Echter, het bereiken van echte wereldwijde harmonisatie bleek ongrijpbaar. Verschillende regio's hebben verschillende frequentiebanden voor 3G-diensten aangenomen, gevormd door historische spectrumtoewijzingen, regelgevingsprioriteiten en technologische keuzes (UMTS vs. CDMA2000). In dit artikel worden de specifieke frequentiebanden onderzocht die worden gebruikt voor 3G-netwerken in grote regio's, de technische afwegingen achter deze keuzes, en de implicaties voor dekking, capaciteit en uiteindelijke netwerkzonnewerving.

Global 3G Technologies: UMTS, CDMA2000 en TD-SCDMA

Voordat je in regionale banden duikt, is het van essentieel belang om de drie belangrijkste 3G-luchtinterfacefamilies te begrijpen. Het Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), gebaseerd op WCDMA, werd aangenomen door de 3GPP en werd de dominante standaard in Europa, Azië en een groot deel van de rest van de wereld. CDMA2000, ontwikkeld door 3GPP2, evolueerde uit 2G CDMA (IS-95) en bleef sterk in Noord-Amerika, Zuid-Korea, en sommige delen van Azië. China ontwikkelde zijn eigen standaard, TD-SCDMA, die werkte in verschillende frequentiebanden toegewezen door de Chinese overheid. Hoewel al deze technologieën worden beschouwd als "3G," hun frequentiebandtoewijzingen verschillen aanzienlijk.

Frequentiebandtoewijzingen per regio

De onderstaande tabel geeft een overzicht van de kernfrequenties die in de zes grote geografische gebieden voor 3G-netwerken worden gebruikt.

  • Noord-Amerika: 850 MHz (Band 5), 1900 MHz (Band 2), 1700/2100 MHz AWS (Band 4), 800 MHz (Band 0 voor CDMA)
  • Europa: 900 MHz (Band 8), 1800 MHz (Band 3), 2100 MHz (Band 1)
  • Asia-Pacific (met uitzondering van China): 850 MHz, 900 MHz, 2100 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz AWS (met uitzondering van sommige markten)
  • China: 850 MHz, 900 MHz, 1900 MHz, 2100 MHz (voor TD-SCDMA: 1900
  • Afrika: 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz
  • Latijns-Amerika: 850 MHz, 900 MHz, 1900 MHz, 2100 MHz

Noord-Amerika

In de Verenigde Staten en Canada werden 3G-implementaties verdeeld tussen CDMA2000 en UMTS-exploitanten vanwege historische spectrumbezit. De Federal Communications Commission (FCC) en Industrie Canada geveild spectrum in banden die later de basis voor 3G werden. De primaire banden zijn:

  • 850 MHz (Band 5): Oorspronkelijk gebruikt voor AMPS-cellulaire, deze band werd herbound voor zowel CDMA2000 (bijv. Verizon, Sprint) en UMTS (AT&T, T-Mobile na rebanding). Het biedt uitstekende dekking in landelijke en voorstedelijke gebieden vanwege de voortplantingskenmerken. In de VS, de Cellular A en B blokken (824
  • 1900 MHz (Band 2): De PCS-band (1850
  • 1700/2100 MHz AWS (Band 4):[ De geavanceerde draadloze servicebanden (1710/1755 MHz uplink, 2110
  • 800 MHz (Band 0): Gebruikt door sommige CDMA2000-operators voor digitale AMPS rebanding (bijvoorbeeld Sprint iDEN pensionation). Het overlapt met het onderste deel van de cellulaire band in sommige landen maar is minder gestandaardiseerd.

Door het gefragmenteerde bandgebruik heeft een AT&T 3G-telefoon 850/1900 MHz UMTS nodig, terwijl een Verizon 3G-telefoon 800/1900 MHz CDMA2000 nodig had. Het ontbreken van één enkele pan-Amerikaanse 3G-band leidde tot complexe roamingovereenkomsten en ondersteuningseisen voor apparaten.

Europa

Europa was de speerpunt van de UMTS-norm in het kader van het Europees Instituut voor Telecommunicatienormen (ETSI).De Europese Commissie heeft het spectrum voor 3G geharmoniseerd via de UMTS-richtlijn, waarbij de 2100 MHz (Band 1) werd toegewezen als de primaire band (1920

  • 900 MHz (Band 8): Aanvankelijk gereserveerd voor GSM, werd de 900 MHz-band (880
  • 1800 MHz (Band 3): Deze band (1710
  • 2100 MHz (Band 1): Bijna alle Europese exploitanten hebben UMTS in Band 1 gelanceerd. Het blijft de standaard 3G-band voor veel landen, die aanvankelijk tot 384 kbps aanbood, waarna ze zich tot HSPA+ met maximaal 42 Mbps (dual-carrier) evolueerde. De dekkingsbeperking in landelijke gebieden stuwde echter de behoefte aan 900 MHz herlandbouwen.

De Europese 3G-netwerken waren typisch single-technology (UMTS/HSPA), maar vanaf 2010 zetten de meeste exploitanten LTE als afzonderlijke laag in. De 3G-zonsondergang begon rond 2020, met vervoerders in Zwitserland, het Verenigd Koninkrijk en Duitsland herbossen spectrum voor LTE en 5G.

Azië-Pacific

Azië-Pacific presenteert een gevarieerde reeks bandtoewijzingen vanwege verschillende regelgevings- en technologievoorkeuren.

  • Japan: NTT DoCoMo lanceerde in 2001 het eerste commerciële 3G-netwerk ter wereld met behulp van WCDMA in 2100 MHz (Band 1)]. SoftBank en KDDI hebben ook 3G in dezelfde band ingezet. Japan gebruikte bovendien 800 MHz (Band 0) voor CDMA2000 door KDDI (au). Japan heeft later 900 MHz en 1500 MHz voor LTE herbosseerd, maar 3G bleef in 2100 MHz.
  • Zuid-Korea: Korea Telecom (KT) en SK Telecom lanceerden oorspronkelijk CDMA2000 1xEV-DO in 800 MHz (Band 0) en zetten later WCDMA in 2100 MHz (Band 1)[]. Zuid-Korea gebruikte ook 1,8 GHz (Band 3) voor LTE maar niet voor 3G. Het land verhuisde snel naar LTE en 5G, met 3G-netwerken grotendeels gesloten in 2022.
  • Australië: Telstra, Optus en Vodafone gebruikten een combinatie van 850 MHz (Band 5)[] voor UMTS in landelijke gebieden en 2100 MHz (band 1) [] voor stedelijke capaciteit. Telstras Next G-netwerk (850 MHz UMTS) zorgde voor uitzonderlijke dekking, een mijlpaal in de Australische mobiele geschiedenis.
  • India: Aanvankelijk lanceerden Indiase exploitanten UMTS in 2100 MHz (band 1) na de overheidsveiling van het 3G-spectrum in 2010. Later hebben sommige exploitanten 900 MHz (band 8)] gebruikt voor 3G (bv. Bharti Airtel, Vodafone Idee). India gebruikte ook 850 MHz (band 5) ] voor CDMA2000 (Reliance Communications, Tata Teleservices), maar die netwerken werden tegen 2018 afgesloten.

De Commissie heeft de Commissie in overweging gegeven om de door de Commissie voorgestelde maatregelen te wijzigen.

China

China Mobile, de grootste vervoerder ter wereld door abonnees, moest TD-SCDMA inzetten in de 1900

Afrika

De 3G uitrol van Afrika was sterk afhankelijk van donorprogramma's en regelgevingsbesluiten.

  • 900 MHz (Band 8): Gebruikt over het hele continent voor UMTS, waardoor de bestaande GSM850/900-infrastructuur wordt benut. Veel exploitanten lanceerden 3G aanvankelijk op 2100 MHz in steden en later 900 MHz voor plattelandsuitbreiding.
  • 2100 MHz (Band 1): In de meeste Afrikaanse hoofdsteden zijn alle grote exploitanten, waaronder MTN, Airtel, Vodacom en Orange, in dienst genomen.
  • 850 MHz (Band 5): Gebruikt in verschillende West-Afrikaanse en Zuidelijke Afrikaanse landen (bv. Nigeria, Ghana, Zuid-Afrika) voor UMTS en CDMA2000. Zain en anderen hebben CDMA2000 in 850 MHz ingezet op sommige Oost-Afrikaanse markten.
  • 1800 MHz (Band 3): Minder gebruikelijk voor 3G, maar sommige exploitanten hebben deze band in de jaren 2010 verbouwd voor 3G capaciteit, vooral in Zuid-Afrika.

De 3G-netwerkdekking van Afrika blijft ongelijk, waarbij veel landen nog steeds afhankelijk zijn van 2G/3G voor landelijke connectiviteit. De 3G-zonsondergang is langzamer naarmate de regio overgaat naar 4G en 5G.

Latijns-Amerika

Latijns Amerika vertoont een mix van Noord-Amerikaanse en Europese invloeden. De dominante bands voor 3G zijn:

  • 850 MHz (Band 5): Grote inzet in Brazilië, Mexico, Argentinië en Chili door exploitanten zoals Claro, Telcel en Movistar. Deze band maakte een goede dekking in grote geografische gebieden mogelijk.
  • 1900 MHz (Band 2): Gebruikt in Mexico en enkele Midden-Amerikaanse markten door Telefonica en América Móvil voor UMTS.
  • 900 MHz (Band 8): Gemeenschappelijk in Andeslanden en Zuid-Amerika (bv. Peru, Colombia, Chili).
  • 2100 MHz (Band 1): Stedelijke inzet in veel hoofdsteden door exploitanten als Vivo (Brazilië) en Claro (Argentina).
  • 1700 MHz AWS (Band 4): Gebruikt in Chili, Colombia en Ecuador voor UMTS, na de AWS-toewijzing in Amerika.

Latijns-Amerika . 3G zonsondergang is al bezig, met veel exploitanten herlandbouwen deze bands voor LTE en 5G.

Technische overwegingen: Voortplanting, gegevenssnelheden en capaciteit

De keuze van de frequentieband heeft direct invloed op de gebruikerservaring. Lagere frequenties (bijv. 700.900 MHz) verspreiden zich verder en dringen gebouwen beter binnen, waardoor ze ideaal zijn voor dekking in voorsteden en landelijke gebieden. Hogere frequenties (bijv. 1800.2100 MHz) bieden meer bandbreedte per drager (tot 5 MHz voor UMTS) en kunnen een hogere gebruikersdichtheid ondersteunen door verminderde celgroottes. In de praktijk gebruikten exploitanten een gelaagde benadering: 2100 MHz voor stedelijke capaciteit en 850/900 MHz voor dekking. Bijvoorbeeld, een stadscentrum zou meerdere 2100 MHz-knooppunten met overlappende dekking kunnen hebben, terwijl een snelweg zou afhangen van enkele 850 MHz torens die elke 50.000 km zouden worden verdeeld.

  • Overgang vs. Capaciteit: Een 3G-cel bij 900 MHz kan een straal tot 30 km hebben in landelijke omgevingen, terwijl een 2100 MHz-cel in stedelijke gebieden slechts 2
  • Data-doorvoer: UMTS met HSPA+ (Dual-Cell) kan tot 42 Mbps leveren in 5 MHz spectrum. Met behulp van een 10 MHz-inzet (bv. dual-carrier) in 2100 MHz konden hogere snelheden worden bereikt, maar de spectrum-beschikbaarheid beperkt dit. Op 900 MHz waren 5 MHz-toewijzingen typisch, wat een ~21 Mbps piek opleverde.
  • Interferentie en hergebruik: Lagere frequenties zijn gevoeliger voor geluid van aangrenzende cellen, waarvoor zorgvuldige frequentieplanning vereist is. Exploitanten gebruikt 1:3 of 1:1 hergebruik patronen afhankelijk van band en verkeer.
  • Multimode-apparaten: Om door regio's te zwerven, moesten 3G-telefoons meerdere banden ondersteunen. Een wereldwijde 3G-telefoon ondersteund vaak Bands 1, 2, 5 en 8. De iPhone 4S, bijvoorbeeld, ondersteunde UMTS-bands 1, 2, 5, 8. Deze complexiteit gedreven de ontwikkeling van software-gedefinieerde radio's.

Regelgeving en economische drijfveren

De keuzes van de verschillende regio's werden sterk beïnvloed door historische spectrumtoewijzingen en regelgevende veilingen. In Europa, de 1998 UMTS veiling steeg meer dan 109 miljard euro, maar de hoge kosten van 2100 MHz-licenties vertraagde investeringen in landelijke dekking. In de VS, de FCC . spectrum caps en de stijging van CDMA2000 leidde tot een gefragmenteerd landschap. Het ITU IMT-2000-kader in eerste instantie identificeerde drie kernbanden: 1885 .2025 MHz en 2110 .2200 MHz (TDD en FDD), en 806 .960 MHz voor FDD uitbreidingen. Echter, nationale regelgevers toegewezen banden binnen deze ranges verschillend.

  • ITU-aanbevelingen: In het ITU-R M.1036-document werden voorkeursfrequentieregelingen voor IMT-2000 gedefinieerd, maar het was niet verplicht.
  • GSMA Harmoniseringsinspanningen: De GSMA drong aan op geharmoniseerde banden om de roamingkosten te verlagen, maar worstelde buiten de 2100 MHz kern.
  • Het heropvoeden van 2G-bands: Eind 2000 konden de regelgevende instanties in Europa, Afrika en Azië GSM-frequenties voor UMTS heropfokken. Dit verlaagde de inzetkosten, maar veroorzaakte interferentierisico's als deze niet gecoördineerd waren.
  • Spectrum Trading: Op markten zoals de VS konden exploitanten op secundaire spectrummarkten extra frequenties kopen of verhuren (bv. AT&T die spectrum van Verizon in 850 MHz verwerven).

Impact op internationale roaming

De verscheidenheid van 3G-banden vormde uitdagingen voor wereldwijde roamers. Een reiziger uit Europa (Bands 1, 8) kon geen verbinding maken met een Noord-Amerikaans 3G-netwerk als het apparaat niet Band 5 of Band 2 ontbrak. Fabrikanten aangepakt dit door het creëren van "wereldtelefoons" die meerdere banden bevatten, maar dit extra kosten. Bijvoorbeeld, de Nokia N95 had quad-band GSM maar alleen dual-band UMTS (2100/1900). Later, de iPhone 4S toegevoegd 850/900/1900/2100 UMTS. Zelfs vandaag de dag, roaming overeenkomsten vereisen netwerkexploitanten om apparaat mogelijkheden te screenen. Het ontbreken van een wereldwijde 3G-band is een belangrijke reden waarom 4G LTE en 5G hebben gestreefd naar meer agressieve harmonisatie.

Zonsopgang 3G en Spectrum Refarming

Vanaf 2018 begonnen veel operators hun 3G-netwerken te sluiten om spectrum voor LTE en 5G terug te winnen. Deze zonsondergang wordt aangedreven door het dalen van 3G verkeer, het verhogen van de penetratie van LTE/5G-apparaten, en de wens om grotere bandbreedtes te implementeren.

  • Australië: Optus en Vodafone sloten 3G in 2024; Telstra in 2024.
  • Verenigde Staten: AT&T heeft in februari 2022 haar 3G UMTS-netwerk gesloten; Verizon heeft in 2022 CDMA2000 gesloten; T-Mobile heeft Sprint .3G in 2023 afgeschaft.
  • Europa: Veel exploitanten in Zwitserland (Swisscom, 2021), het Verenigd Koninkrijk (Vodafone, 2023) en Duitsland (Deutsche Telekom, 2022) hebben zonsondergang 3G. De 2100 MHz-band wordt herbold voor LTE (Band 1) en 5G (n1). 900 MHz wordt hergebruikt voor LTE (Band 8) en 5G (n8).
  • Asia: Japan
  • Afrika: Sommige exploitanten (bijv. MTN Zuid-Afrika, Airtel Nigeria) hebben 3G zonsondergang tijdlijnen voor de 2e en 2e durende periode aangekondigd, maar veel sterk landelijke markten kunnen 3G langer behouden vanwege beperkte LTE dekking.

Refarming maakt waardevol laagbandspectrum (850/900 MHz) vrij dat zeer wordt gezocht voor 5G dekking. De 2100 MHz band is ook waardevol voor 5G capaciteit in dichte stedelijke gebieden. Echter, de overgang moet zorgvuldig worden beheerd om te voorkomen dat verstoren van de erfenis IoT en noodhulpdiensten die nog steeds afhankelijk zijn van 3G.

Conclusie

De frequentiebanden die worden gebruikt voor 3G-netwerken in verschillende regio's zijn een product van geschiedenis, technologie, regulering en marktkrachten. De mix van 850.000-1700 MHz in Noord-Amerika, de afhankelijkheid van Europa op 2100/900 MHz, het patchwork van Azië-Pacific, het zware gebruik van 9002100 MHz in Afrika en de uiteenlopende toewijzingen in Latijns-Amerika illustreren het gebrek aan echte wereldwijde harmonisatie. Het begrijpen van deze banden is essentieel voor telecom-ingenieurs, fabrikanten van apparaten en netwerkplanners, vooral als de industrie van 3G naar 5G overschakelt. Terwijl 3G wordt gefaseerd, blijven de lessen geleerd over spectrumbeheer en regionale nuances de toekomst van mobiele communicatie vorm geven. Zie voor meer lezingen de ITU's officiële pagina , de GSMA's 3G refarming guide[[], en gedetailleerde bandspecificaties op ]] De UMTS-frequentiebands van Wikipedia's ].