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ユニバーサルモバイルテレコミュニケーションシステム（UMTS）は、GSM規格に基づくネットワーク向けの第3世代移動セルラーシステムです。[ 1 ] UMTSは、 GPRSやCSDなどの以前の第2世代システムと比較して、モバイルネットワーク事業者に優れたスペクトル効率と帯域幅を提供するために、広帯域符号分割多重アクセス（W - CDMA ）無線アクセス技術を使用しています。[ 2 ] UMTSのオリジナルバージョンは、最大理論データレートが384 kbit/sです。[ 3 ]
3GPP（第3世代パートナーシッププロジェクト） によって開発および維持されているUMTSは、国際電気通信連合IMT-2000標準セットの構成要素であり、競合するcdmaOne技術に基づくネットワーク向けのCDMA2000標準セットと比較されます。UMTSで説明されている技術は、 Freedom of Mobile Multimedia Access（FOMA）[ 4 ]または3GSMとも呼ばれることがあります。
UMTSは、無線アクセスネットワーク（UMTS地上無線アクセスネットワーク、UTRAN）、コアネットワーク（モバイルアプリケーションパート、MAP）、およびSIM（加入者識別モジュール）カードによるユーザー認証を含む完全なネットワークシステムを規定しています。EDGE（GSMに基づくIMTシングルキャリア）やCDMA2000（IMTマルチキャリア）とは異なり、UMTSは新しい基地局と新しい周波数割り当てを必要とします。UMTSはその後、高速パケットアクセス（HSPA）として拡張されました。[ 5 ]
UMTS は、ネットワークでEvolved HSPA (HSPA+) が実装されている場合、理論上の最大データ転送速度42 Mbit/sをサポートします。 [ 6 ]展開されたネットワークのユーザーは、リリース '99 (R99) ハンドセット (最初の UMTS リリース) では最大 384 kbit/s、ダウンリンク接続では高速ダウンリンクパケットアクセス(HSDPA) ハンドセットで 7.2 Mbit/s の転送速度を期待できます。これらの速度は、単一の GSM エラー訂正回線交換データチャネルの 9.6 kbit/s、高速回線交換データ(HSCSD)の複数の 9.6 kbit/s チャネル、およびCDMAOne チャネルの14.4 kbit/s よりも大幅に高速です。
2006 年以降、多くの国の UMTS ネットワークは、 3.5Gとも呼ばれる高速ダウンリンクパケットアクセス (HSDPA) でアップグレードされているか、アップグレードの過程にあります。現在、HSDPA では最大 21 Mbit/s のダウンリンク転送速度を実現しています。高速アップリンクパケットアクセス(HSUPA) によるアップリンク転送速度の向上も進められています。3GPP LTE規格は UMTS の後継であり、当初は直交周波数分割多重方式に基づく次世代無線インターフェース技術を使用して、最大 3 Gbit/s まで拡張可能な 4G 速度のダウン 100 Mbit/s、アップ 50 Mbit/s を提供しました。
2002年に最初の全国規模の消費者向けUMTSネットワークが立ち上げられ、モバイルTVやビデオ通話などの通信事業者提供のモバイルアプリケーションに重点が置かれました。UMTSの高速データ通信は現在、インターネットアクセスに最もよく利用されています。日本やその他の地域での経験から、ビデオ通話に対するユーザーの需要は高くなく、通信事業者提供のオーディオ/ビデオコンテンツの人気は低下し、代わりに、携帯電話で直接、またはWi-Fi、Bluetooth、USB経由でコンピュータに接続して、ワールドワイドウェブに高速アクセスすることが好まれるようになりました。[ 7 ]
UMTSは、3つの異なる地上無線インターフェース、GSMのモバイルアプリケーションパート（MAP）コア、およびGSMファミリーの音声コーデックを組み合わせたものです。
無線インターフェースはUMTS地上無線アクセス（UTRA）と呼ばれます。[ 8 ]すべての無線インターフェースオプションはITUのIMT-2000の一部です。現在、携帯電話で最も普及している方式では、W-CDMA（IMTダイレクトスプレッド）が使用されています。これは、ユーザー機器をUMTS地上無線アクセスネットワークに接続するため、「Uuインターフェース」とも呼ばれます。
W-CDMA、TD-CDMA、TD-SCDMAという用語は誤解を招く可能性があります。これらは単にチャネルアクセス方式（つまりCDMAの変種）を示唆しているように見えますが、実際には無線インターフェース規格全体の一般的な名称です。[ 9 ]
W-CDMA（WCDMA; Wideband Code-Division Multiple Access）は、UMTS-FDD、UTRA-FDD、またはIMT-2000 CDMA Direct Spreadとともに、3Gモバイル通信ネットワークで使用されている無線インターフェース規格です。従来の携帯電話の音声、テキスト、 MMSサービスをサポートするだけでなく、高速でデータを伝送することもできるため、モバイルオペレーターはストリーミングやブロードバンドインターネットアクセスなどの高帯域幅アプリケーションを提供できます。[ 10 ]
W-CDMAは、 5MHz幅のチャネルを2つ使用するDS-CDMA チャネルアクセス方式を採用しています。これに対し、競合するCDMA2000システムは、通信の双方向ごとに1つ以上の1.25MHz チャネルを使用します。W-CDMAシステムは、その広い周波数帯域の使用により、3Gサービス専用の周波数割り当てに比較的遅れをとった国々（例えば米国）での導入が遅れたとして、広く批判されています。
UMTS 規格で最初に定義された特定の周波数帯域 は、移動体から基地局へのアップリンクが 1885 ～ 2025 MHz、 基地局から移動体へのダウンリンクが 2110 ～ 2200 MHz です。米国では、 1900 MHz 帯域がすでに使用されていたため、代わりに 1710 ～ 1755 MHz と 2110 ～ 2155 MHz が使用されています。 [ 11 ] UMTS2100 は最も広く展開されている UMTS 帯域ですが、一部の国の UMTS 事業者は、850 MHz (ヨーロッパでは 900 MHz) および/または 1900 MHz 帯域 (アップリンクとダウンリンクが同じ帯域内にあることを意味して独立して) を使用しており、特に米国ではAT&T Mobility、ニュージーランドではTelecom New ZealandのXT Mobile Network、オーストラリアではTelstraのNext Gネットワークで使用されています。T -Mobileなどの一部のキャリアは、UMTS 周波数を識別するためにバンド番号を使用しています。例えば、バンドI（2100MHz ）、バンドIV（1700/ 2100MHz）、バンドV（850MHz ）など。
UMTS-FDDはUniversal Mobile Telecommunications System (UMTS) – frequency-division duplexing (FDD)の頭文字をとったもので、 UMTS地上無線アクセス（UTRA ）無線インターフェース上でのデュプレックスに周波数分割デュプレックスを使用する3GPP標準化バージョンのUMTSネットワークです。[ 12 ]
W-CDMAは、日本のNTTドコモのFOMAサービスの基盤であり、ユニバーサルモバイルテレコミュニケーションシステム（UMTS）ファミリーの中で最も一般的に使用されているメンバーであり、UMTSの同義語として使用されることもあります。[ 13 ]これは、DS-CDMAチャネルアクセス方式とFDDデュプレックス方式を使用して、従来使用されていたほとんどの時分割多重アクセス（TDMA）および時分割デュプレックス（TDD）方式と比較して、より高速でより多くのユーザーをサポートすることを実現します。
無線側では進化的なアップグレードではないものの、世界中で展開されている2G GSMネットワークと同じコアネットワークを使用しており、GSM/ EDGEに加えてデュアルモードのモバイル運用が可能となっている。これは、UMTSファミリーの他のメンバーと共通する機能である。
1990年代後半、NTTドコモは自社の3GネットワークFOMAの無線インターフェースとしてW-CDMAを開発しました。その後、NTTドコモは国際電気通信連合（ITU）に、IMT-2000として知られる国際3G規格の候補としてW-CDMAの仕様を提出しました。ITUは最終的に、CDMA2000、EDGE、および短距離DECTシステムに代わるものとして、W-CDMAをIMT-2000ファミリーの3G規格の一部として承認しました。その後、W-CDMAはUMTSの無線インターフェースとして採用されました。
NTTドコモは3Gリリース99仕様の最終決定を待たなかったため、当初はUMTSと互換性のないネットワークだった。[ 14 ]しかし、NTTドコモがネットワークを更新したことでこの問題は解決された。
符号分割多元接続（CDMA）通信ネットワークは長年にわたり多くの企業によって開発されてきましたが、CDMA（W-CDMA以前）に基づく携帯電話ネットワークの開発はクアルコムが主導しました。クアルコムは、民生用携帯電話向けの実用的かつ費用対効果の高いCDMA実装の開発に成功した最初の企業であり、その初期のIS-95無線インターフェース規格は、現在のCDMA2000（IS-856/IS-2000）規格へと進化しました。クアルコムは、W-CDMA（3GPP）とCDMA2000（3GPP2 ）のネットワーク技術を世界標準の無線インターフェースとして単一の設計に統合した、CDMA2000 3xと呼ばれる実験的な広帯域CDMAシステムを開発しました。クアルコムのCDMA2000ネットワークは、特に南北アメリカ大陸で広く展開されており、 2006年時点で58か国をカバーしているため、CDMA2000との互換性があれば、日本以外の既存ネットワークでのローミングが可能になったでしょう。しかし、要求事項の相違により、W-CDMA規格が維持され、世界中で展開されることになった。W-CDMAは、2012年4月時点で178か国に457の商用ネットワークを持つ主要な技術となった。[ 15 ]いくつかのCDMA2000事業者は、国際ローミングの互換性とLTEへのスムーズなアップグレードパスのために、ネットワークをW-CDMAに変換した。
既存の無線インターフェース規格との互換性の問題、導入時期の遅れ、そして全く新しい送信機技術を導入するための高額なアップグレード費用にもかかわらず、W-CDMAは主流の規格となった。
W-CDMAは5MHz幅の無線チャネルのペアで送信するのに対し、CDMA2000は 1.25MHz幅の無線チャネルのペアを1つまたは複数使用して送信します。W-CDMAはCDMA2000と同様に直接シーケンスCDMA伝送技術を使用しますが、W-CDMAは単にCDMA2000の広帯域版ではなく、多くの点でCDMA2000とは異なります。エンジニアリングの観点から見ると、W-CDMAはコスト、容量、パフォーマンス、密度のトレードオフのバランスが異なり、ビデオ電話端末のコスト削減というメリットも期待できます。W-CDMAは、ヨーロッパやアジアの人口密度の高い都市での展開にもより適している可能性があります。しかし、課題は残っており、クアルコムとW-CDMAベンダー間の特許の相互ライセンスによって、クアルコムの特許でカバーされているW-CDMAの機能による特許問題の可能性は解消されていません。[ 16 ]
W-CDMAは、携帯電話が基地局とどのように通信するか、信号がどのように変調されるか、データグラムがどのように構造化されるか、そしてシステムインターフェースがどのように規定されるかを定義する詳細なプロトコルを含む、完全な仕様セットとして開発されており、技術要素に関して自由な競争を可能にしている。
世界初の商用W-CDMAサービスであるFOMAは、2001年にNTTドコモによって日本で開始された。
他の地域では、W-CDMAの展開は通常UMTSブランドで販売されている。
W-CDMAは、米国の移動ユーザー目標システム（MUOS）における衛星通信にも応用されており、携帯電話基地局の代わりに静止衛星を使用している。
J-Phone Japan（旧ボーダフォン、現ソフトバンクモバイル）は、間もなく独自のW-CDMAベースのサービスを開始した。当初は「Vodafone Global Standard」というブランド名で、UMTSとの互換性を謳っていた。このサービスの名称は、2004年12月に「Vodafone 3G」（現「SoftBank 3G」）に変更された。
ハチソン・ワンポアは2003年から、新興のUMTSネットワークを徐々に展開し始めた。
ITUが3Gモバイルサービスを承認して以来、ほとんどの国は、最も高い金額を提示した企業に無線周波数を「オークション」するか、「美人コンテスト」を実施して、ライセンスが付与された場合にどのような取り組みを行うつもりかを各企業に提示させるかのいずれかの方法をとってきた。この戦略は、入札や提案を履行するために通信事業者の資金を破産寸前にまで追い込むことを目的としているとして批判されている。これらの企業のほとんどは、サービス展開に時間的な制約があり、特定の「カバレッジ」を期日までに達成しなければライセンスが取り消される。
ボーダフォンは2004年2月にヨーロッパで複数のUMTSネットワークを立ち上げた。シンガポールのモバイルワンは2005年2月に3G（W-CDMA）サービスを商用開始し、ニュージーランドでは2005年8月、オーストラリアでは2005年10月にサービスを開始した。
AT&T Mobilityは、 2005年から2022年2月にサービスを終了するまで、HSPA+を含むUMTSネットワークを利用していた。
カナダのロジャースは、2007年3月にトロントのゴールデンホースシュー地区でW-CDMA方式（850/1900MHz）によるHSDPAサービスを開始し 、2007年10月には上位25都市で商用サービスを開始する予定である。
TeliaSoneraは2004年10月13日、フィンランドで最大384kbpsのW-CDMAサービスを開始しました 。サービスは主要都市のみで利用可能です。料金は約2ユーロ/MBです。
韓国最大の携帯電話サービスプロバイダーであるSKテレコムとKTFは、それぞれ2003年12月にW-CDMAサービスの提供を開始しました。しかし、カバレッジが悪く、端末の選択肢も限られていたため、CDMA2000が主流だった韓国市場ではW-CDMAサービスはほとんど普及しませんでした。2006年10月までに両社は90以上の都市をカバーし、SKテレコムは2007年前半までにSBSM（シングルバンドシングルモード）端末を提供するためにWCDMAネットワークを全国規模で展開すると発表しました。そのため、 KTフリーセルはCDMA2000ネットワーク開発への資金提供を最小限に抑えることになります。
ノルウェーでは、Telenorが2004年末までに主要都市でW-CDMAを導入し、その数か月後には競合他社のNetComもこれに追随した。両社ともEDGEによる国内カバー率は98%だが、TelenorはGSMによるWLANローミングネットワークも並行して展開しており、UMTSサービスがこれと競合している。そのため、TelenorはオーストリアでのWLANサービスのサポートを終了した（2006年）。
マレーシアの携帯電話サービスプロバイダーであるMaxis CommunicationsとCelcomは、2005年にW-CDMAサービスの提供を開始した。
UMTS-TDD は、Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) – time-division duplexing (TDD) の頭文字をとった略語で、UTRA-TDD を使用する UMTS ネットワークの 3GPP 標準化バージョンです。[ 12 ] UTRA-TDD は、デュプレクサに時分割デュプレクサを使用する UTRA です。 [ 12 ] UMTS の完全な実装ですが、主にWiMAX が使用されるような状況でインターネット アクセスを提供するために使用されます。UMTS -TDD は UMTS-FDD と直接互換性がありません。一方の規格を使用するように設計されたデバイスは、特にそのように設計されていない限り、エア インターフェイス技術と使用される周波数の違いにより、もう一方の規格では動作しません。より正式には、IMT-2000 CDMA-TDD または IMT 2000 Time-Division (IMT-TD) と呼ばれます。[ 17 ] [ 18 ]
UMTS-TDD 用の 2 つの UMTS 無線インターフェース (UTRA) は、TD-CDMA と TD-SCDMA です。どちらの無線インターフェースも、符号分割多元接続(CDMA) と時分割多元接続 (TDMA) という 2 つのチャネルアクセス方式を組み合わせて使用します。周波数帯域はタイムスロット (TDMA) に分割され、さらに CDMA 拡散符号を使用してチャネルに分割されます。これらの無線インターフェースは、タイムスロットをアップリンクまたはダウンリンクのトラフィックに割り当てることができるため、TDD に分類されます。
TD-CDMAは、Time-Division -Code-Division Multiple Accessの略で、複数のタイムスロット（TDMA ）にわたってスペクトラム拡散多重アクセス（CDMA）を使用するチャネルアクセス方式です。TD-CDMAは、UMTS Terrestrial Radio Access-Time Division Duplex High Chip Rateの略であるUTRA-TDD HCRのチャネルアクセス方式です。[ 17 ]
TD-CDMAチャネルアクセス技術を使用するUMTS-TDDのエアインターフェースはUTRA-TDD HCRとして標準化されており、5 MHzのスペクトル増分を使用し、各スライスは15個のタイムスロット（1秒あたり1500個）を含む10 msのフレームに分割されています。[ 17 ]タイムスロット（TS）は、ダウンリンクとアップリンクに対して固定の割合で割り当てられます。TD-CDMAは、複数のトランシーバーとの間でストリームを多重化するために使用されます。W-CDMAとは異なり、アップリンクとダウンリンクに別々の周波数帯域を必要としないため、狭い周波数帯域での展開が可能です。[ 19 ]
TD-CDMAはIMT-2000の一部であり、IMT-TD時分割（IMT CDMA TDD）として定義され、3GPPによってUTRA-TDD HCRで標準化された3つのUMTSエアインターフェース（UTRA）の1つです。UTRA-TDD HCRはW-CDMAと密接に関連しており、可能な限り同じタイプのチャネルを提供します。UMTSのHSDPA/HSUPA拡張機能もTD-CDMAで実装されています。[ 20 ]
米国では、この技術はニューヨーク市をはじめとするいくつかの地域で、公共の安全や行政目的で使用されている。[ 21 ]日本では、IPMobileは2006年にTD-CDMAサービスを提供する予定だったが、延期され、TD-SCDMAに変更され、サービスが正式に開始される前に倒産した。
時分割同期符号分割多重アクセス（TD-SCDMA）またはUTRA TDD 1.28 Mcps低チップレート（UTRA-TDD LCR）[ 18 ] [ 9 ]は、中国のUMTS移動体通信ネットワークでW-CDMAの代替として使用されている無線インターフェース[ 18 ]です。
TD-SCDMAは、 1.6 MHzのスペクトルスライス上で適応同期CDMAコンポーネント[ 18 ]と組み合わせたTDMAチャネルアクセス方式を使用しており 、TD-CDMAよりもさらに狭い周波数帯域での展開が可能です。これは3GPPによって標準化されており、「UTRA-TDD LCR」とも呼ばれています。しかし、この中国で開発された標準の開発の主な動機は、中国以外の特許所有者に支払う必要のあるライセンス料を回避または削減することでした。他の無線インターフェースとは異なり、TD-SCDMAは当初UMTSの一部ではありませんでしたが、仕様のリリース4で追加されました。
TD-CDMAと同様に、TD-SCDMAはIMT-2000規格内ではIMT CDMA TDDとして知られています。
「TD-SCDMA」という用語は誤解を招く可能性があります。チャネルアクセス方式のみを対象としているように見えますが、実際には無線インターフェース仕様全体の一般的な名称です。[ 9 ]
TD-SCDMA / UMTS-TDD (LCR) ネットワークは、W-CDMA / UMTS-FDD および TD-CDMA / UMTS-TDD (HCR) ネットワークとは互換性がありません。
TD-SCDMAは、中国通信技術研究院（CATT）、大唐電信、シーメンスによって中華人民共和国で開発されました。これは、欧米の技術への依存を避けるための試みでした。他の3G規格では、多数の欧米特許権者に特許料を支払う必要があるため、これは主に実用的な理由によるものと考えられます。
TD-SCDMAの支持者は、人口密度の高い地域により適していると主張している。[ 18 ]さらに、TD-SCDMAはすべての使用シナリオをカバーするとされているのに対し、W-CDMAは対称トラフィックとマクロセルに最適化されており、TD-CDMAはマイクロセルまたはピコセル内の低移動シナリオでの使用に最適である。[ 18 ]
TD-SCDMAはスペクトラム拡散技術に基づいているため、西側の特許権者へのライセンス料の支払いを完全に免れることは難しいだろう。全国的なTD-SCDMAネットワークの立ち上げは当初2005年までに計画されていたが[ 22 ]、2008年に8都市で6万人のユーザーを対象とした大規模な商用試験にようやく到達した[ 23 ]。
2009年1月7日、中国はチャイナモバイルにTD-SCDMA 3Gライセンスを付与した。[ 24 ]
2009年9月21日、チャイナモバイルは、2009年8月末時点でTD-SCDMA加入者数が132万7000人に達したことを正式に発表した。
TD-SCDMAは中国以外では一般的に使用されていない。[ 25 ]
TD-SCDMAは、 W-CDMAで使用されるFDD方式とは異なり、TDD方式を採用しています。ダウンリンクとアップリンクで使用するタイムスロット数を動的に調整することで、FDD方式よりもダウンリンクとアップリンクでデータレート要件が異なる非対称トラフィックに容易に対応できます。また、ダウンリンクとアップリンクにペアとなるスペクトルを必要としないため、スペクトル割り当ての柔軟性も向上します。さらに、アップリンクとダウンリンクで同じ搬送波周波数を使用することで、両方向のチャネル状態が同じになり、基地局はアップリンクのチャネル推定値からダウンリンクのチャネル情報を推測できるため、ビームフォーミング技術の適用に役立ちます。
TD-SCDMAは、WCDMAで使用されるCDMAに加えてTDMAも使用します。これにより、各タイムスロット内のユーザー数が減り、マルチユーザー検出やビームフォーミング方式の実装の複雑さが軽減されますが、非連続送信のため、カバレッジ（必要なピーク電力が高くなるため）、モビリティ（電力制御周波数が低くなるため）が低下し、無線リソース管理アルゴリズムが複雑化します。
TD-SCDMAの「S」は「同期」を意味し、これはアップリンク信号が基地局受信機で同期されることを示しており、これは連続的なタイミング調整によって実現されます。これにより、異なるコードを使用する同一タイムスロットのユーザー間の干渉が低減され、コード間の直交性が向上するため、システム容量が増加します。ただし、アップリンク同期を実現するためのハードウェアがやや複雑になるという代償を伴います。
2006年1月20日、中華人民共和国情報産業部は、TD-SCDMAが中国の3G移動体通信の標準規格であることを正式に発表した。2006年2月15日、中国におけるネットワーク展開のタイムラインが発表され、一部の都市でテストネットワークが完成した後、商用化前の試験が開始されるとされた。これらの試験は2006年3月から10月まで行われたが、結果は明らかに不十分だった。2007年初頭、中国政府は、有力な携帯電話事業者であるチャイナモバイルに8都市で商用試験ネットワークを構築するよう指示し、固定電話事業者であるチャイナテレコムとチャイナネットコムには、それぞれ別の2都市で1つずつ構築するよう指示した。これらの試験ネットワークの構築は2007年第4四半期に完了する予定だったが、遅延により、構築は2008年初頭まで完了しなかった。
この規格は、3GPPによってRel-4以降採用されており、「UTRA TDD 1.28 Mcpsオプション」として知られています。[ 18 ]
2008年3月28日、中国移動通信集団は、2008年4月1日から8都市で6万人のテストユーザーを対象としたTD-SCDMAの「商用トライアル」を開始すると発表した。他の3G規格（WCDMAおよびCDMA2000 EV/DO）を使用するネットワークは、TD-SCDMAの商用展開準備が整うまで延期されていたため、中国ではまだ開始されていなかった。
2009年1月、中国工業情報化部（MIIT）は、3つの異なる第3世代移動通信規格のライセンスを3つの通信事業者に割り当てるという異例の措置をとった。これは、新しい機器への410億ドルの投資を促すと予想される待望の措置である。中国が開発した規格であるTD-SCDMAは、加入者数で世界最大の携帯電話事業者である中国移動に割り当てられた。これは、新しいシステムが成功するための財政的および技術的な支援を確実にするための取り組みであると思われる。既存の2つの3G規格であるW-CDMAとCDMA2000 1xEV-DOのライセンスは、それぞれ中国聯通と中国電信に割り当てられた。第3世代、つまり3G技術は、ウェブサーフィン、ワイヤレスビデオ、その他のサービスをサポートしており、サービスの開始は新たな収益成長を促進すると予想されている。
MIITによる技術的な分割により、チャイナモバイルの3G市場でのパフォーマンスが阻害され、ユーザーとチャイナモバイルのエンジニアの両方が、ネットワークで使用するのに適した端末がないことを指摘している。[ 26 ]基地局の展開も遅く、ユーザーへのサービスの改善が見られない。[ 27 ]ネットワーク接続自体も他の2つのキャリアよりも一貫して遅く、市場シェアの急激な低下につながっている。2011年までに、チャイナモバイルはすでにTD-LTEに重点を移している。[ 28 ] [ 29 ] TD-SCDMA局の段階的な閉鎖は2016年に始まった。[ 30 ] [ 31 ]
以下は、第3世代TD-SCDMA/UMTS-TDD（LCR）技術を使用している移動体通信ネットワークの一覧です。
ヨーロッパでは、CEPTが 免許不要の自己提供使用を目的としたUMTS-TDDのバリアントに2010～2020MHz帯を割り当てました。 [ 34 ]一部の通信グループや管轄区域は、需要の不足と、この帯域での展開に適したUMTS TDD無線インターフェース技術の開発不足のため、このサービスを廃止して免許制のUMTS-TDDに切り替えることを提案しています。 [ 35 ]
一般的なUMTSは、無線インターフェースとしてUTRA-FDDを使用し、UMTS-FDDと呼ばれています。UMTS-FDDは、多重アクセスにW-CDMA、二重化に周波数分割複信（FDD ）を使用し、アップリンクとダウンリンクは異なる周波数で送信されます。UMTSは通常、運用国で1G、2G 、または3Gモバイル電話サービスに割り当てられた周波数で送信されます。
UMTS-TDDは時分割複信方式を採用しており、アップリンクとダウンリンクで同じ周波数帯域を共有できます。これにより、通信事業者はトラフィックパターンに応じて利用可能な周波数帯域をより柔軟に分割できます。通常の電話サービスでは、アップリンクとダウンリンクでほぼ同量のデータが伝送されることが想定されます（すべての通話には双方向の音声伝送が必要となるため）。しかし、インターネット関連のトラフィックは、多くの場合、一方通行です。例えば、ウェブサイトを閲覧する際、ユーザーは短いコマンドをサーバーに送信しますが、サーバーは応答として、通常そのコマンドよりも大きいファイル全体を送信します。
UMTS-TDDは、既存の携帯電話周波数帯ではなく、モバイル/無線インターネットサービス向けに割り当てられた周波数帯を使用する傾向があります。これは、TDDデュプレックスが通常、携帯電話、PCS /PCN、および3G周波数帯では許可されていないためです。TDD技術は、余剰の未ペア周波数帯の利用を可能にします。
ヨーロッパ全体では、UMTS-TDD 専用または類似の技術用にいくつかのバンドが割り当てられています。これらは 1900 MHz と 1920 MHz、および 2010 MHz から 2025 MHz の間です。いくつかの国では、2500 ～ 2690 MHz バンド (米国では MMDS としても知られています) が UMTS-TDD の展開に使用されています。さらに、英国をはじめとするいくつかの国では、技術中立的な環境で 3.5 GHz 付近のスペクトルが割り当てられています。チェコ共和国では、UTMS-TDD は 872 MHz 付近の周波数範囲でも使用されています。 [ 36 ]
UMTS-TDDは、世界少なくとも19か国で公共ネットワークおよび／または民間ネットワークに導入されており、オーストラリア、チェコ共和国、フランス、ドイツ、日本、ニュージーランド、ボツワナ、南アフリカ、英国、米国などでは実際にシステムが稼働している。
米国での導入は今のところ限定的である。ニューヨークの緊急対応要員が使用する公共安全支援ネットワークに採用されているが[ 37 ] 、 Nextelのシステムなどいくつかの実験的なシステムを除けば、WiMAX規格は今のところ一般的なモバイルインターネットアクセスシステムとしてより大きな支持を得ているようだ。
インターネットへのブロードバンド速度アクセスを提供するさまざまなインターネットアクセスシステムが存在する。これにはWiMAXやHIPERMANなどがある。UMTS-TDDの利点は、事業者が既存のUMTS/GSMインフラストラクチャを保有している場合、それを利用できること、また、例えば事業者が電話サービスを提供したい場合、回線交換に最適化されたUMTSモードが含まれていることである。UMTS-TDDのパフォーマンスはより安定している。しかし、UMTS-TDDの導入者は、UMTS互換性によって提供されるサービスの一部を利用する際に、規制上の問題に直面することが多い。例えば、英国ではUMTS-TDDスペクトルを電話サービスの提供に使用することはできないが、規制当局であるOFCOMは将来的にこれを許可する可能性について議論している。UMTS-TDDを検討している事業者のうち、既存のUMTS/GSMインフラストラクチャを保有している事業者は少ない。
さらに、WiMAXおよびHIPERMANシステムは、移動局が基地局の近くにある場合、大幅に広い帯域幅を提供する。
ほとんどのモバイルインターネットアクセスシステムと同様に、UMTS-TDDを選択する可能性のある多くのユーザーは、多くのレストランや交通機関の拠点に設置された、接続されていないWi-Fiアクセスポイントの集合体、あるいは携帯電話事業者が既に提供しているインターネットアクセスによってニーズを満たすことができるでしょう。これに対し、UMTS-TDD（およびWiMAXのようなシステム）は、前者よりもモバイルで安定したアクセスを提供し、後者よりも一般的に高速なアクセスを提供します。
UMTSはまた、複数の基地局で構成され、異なる地上無線インターフェース規格や周波数帯域を使用する可能性のあるユニバーサル地上無線アクセスネットワーク（UTRAN）についても規定している。
UMTSとGSM/EDGEはコアネットワーク（CN）を共有できるため、UTRANはGERAN（GSM/EDGE RAN）に代わる無線アクセスネットワークとなり、利用可能なカバレッジとサービスニーズに応じてRAN間で（ほぼ）透過的な切り替えが可能になります。そのため、UMTSとGSM/EDGEの無線アクセスネットワークは、まとめてUTRAN/GERANと呼ばれることがあります。
UMTSネットワークは、GSM/EDGEと組み合わせて使用されることが多く、後者もIMT-2000の一部である。
RAN（無線アクセスネットワーク）のUE（ユーザ機器）インターフェースは、主にRRC（無線リソース制御）、PDCP（パケットデータ収束プロトコル）、RLC（無線リンク制御）、MAC（メディアアクセス制御）プロトコルで構成されています。RRCプロトコルは、接続確立、測定、無線ベアラサービス、セキュリティ、ハンドオーバーの決定を処理します。RLCプロトコルは、主に透過モード（TM）、非確認モード（UM）、確認モード（AM）の3つのモードに分かれています。AMエンティティの機能はTCPの動作に似ており、UMの動作はUDPの動作に似ています。TMモードでは、上位レイヤのSDUにヘッダーを追加することなく、データが下位レイヤに送信されます。MACは、上位レイヤ（RRC）で設定されたパラメータに基づいて、無線インターフェース上のデータのスケジューリングを処理します。
データ伝送に関連するプロパティのセットは、無線ベアラ（RB）と呼ばれます。このプロパティのセットは、TTI（伝送時間間隔）で許容される最大データ量を決定します。RBには、RLC情報とRBマッピングが含まれます。RBマッピングは、RB<->論理チャネル<->トランスポートチャネル間のマッピングを決定します。シグナリングメッセージはシグナリング無線ベアラ（SRB）で送信され、データパケット（CSまたはPS）はデータRBで送信されます。RRCおよびNASメッセージはSRBで送信されます。
セキュリティには、完全性と暗号化という2つの手順が含まれます。完全性とは、メッセージのリソースを検証し、無線インターフェース上の第三者（不明な当事者）がメッセージを改ざんしていないことを確認する手順です。暗号化とは、無線インターフェース上でデータが傍受されていないことを保証する手順です。SRB（シングルレコードバック）には完全性と暗号化の両方が適用されますが、データRB（レコードバック）には暗号化のみが適用されます。
UMTSは、モバイルアプリケーション部分において、GSM/EDGEと同じコアネットワーク規格を使用しています。これにより、既存のGSM事業者は容易に移行できます。しかし、UMTSへの移行には依然としてコストがかかります。コアインフラの大部分はGSMと共有されていますが、新たな周波数ライセンスの取得や既存の基地局へのUMTSのオーバーレイには高額な費用がかかるためです。
CNは、インターネットやISDN（ Integrated Services Digital Network ）電話網など、さまざまなバックボーンネットワークに接続できます。UMTS（およびGERAN）は、OSIモデルの下位3層を含んでいます。ネットワーク層（OSI 3）には、ハンドオーバーを含め、移動端末と固定ネットワーク間のベアラチャネルを管理する無線リソース管理プロトコル（RRM）が含まれています。
UARFCN（ UTRA Absolute Radio Frequency Channel Numberの略で、UTRAはUMTS Terrestrial Radio Accessの略）は、UMTS周波数帯域内の周波数を識別するために使用されます。
通常、チャネル番号はMHz単位の周波数から「チャネル番号 = 周波数 × 5」という式で算出されます。しかし、この式では200kHzの倍数を中心とするチャネルしか表現できず 、北米のライセンス制度とは一致しません。そこで、3GPPは北米で一般的に使用されるチャネル用にいくつかの特別な値を追加しました。
2004年12月時点で、GSMを基盤とするW-CDMA無線アクセス技術を規定するライセンスが世界中の通信事業者に130件以上付与されていた。ヨーロッパでは、ライセンス付与プロセスは技術バブルの末期に行われ、一部の国で設定された割り当てオークション方式により 、特に英国とドイツでは、当初の2100MHz帯ライセンスに非常に高額な価格が支払われた。ドイツでは、入札者が6件のライセンスに総額508億ユーロを支払ったが、そのうち2件は購入者（MobilcomとSonera / Telefónicaコンソーシアム）によって放棄され、償却された。これらの巨額のライセンス料は、何年も先の将来に見込まれる収入に対する非常に大きな税金のようなものだと指摘されている。いずれにせよ、支払われた高額な価格により、一部のヨーロッパの通信事業者（特にKPN）は破産寸前に追い込まれた。ここ数年で、一部の事業者はライセンス費用の一部または全部を償却している。 2007年から2009年にかけて、フィンランドの通信事業者3社すべてが、農村地域をカバーするために、周辺の2G GSM基地局と共有する形で900MHz帯のUMTSを使用し始めた。 この傾向は、今後1～3年でヨーロッパ全土に拡大すると予想されている。
ヨーロッパとアジアの大部分でUMTSに割り当てられている2100MHz 帯（下りリンクは約2100MHz 、上りリンクは約1900MHz ）は、すでに北米で使用されています。1900MHz 帯は2G（PCS）サービスに、2100MHz 帯は衛星通信に使用されています。しかし、規制当局は2100MHz帯の一部を3Gサービス用に解放し、上りリンク用 に1700MHz付近の別の周波数帯も割り当てました。
AT&T Wirelessは、2G PCSサービス用に割り当てられた既存の1900 MHzスペクトルのみを使用して、2004年末までに米国でUMTSサービスを開始しました。Cingularは2004年にAT&T Wirelessを買収し、それ以来、米国の一部の都市でUMTSを開始しました。Cingularは社名をAT&T Mobilityに変更 し、既存の1900 MHzのUMTSネットワークを強化するために、 850 MHzのUMTSネットワークをいくつかの都市で展開し、現在では加入者に多数のデュアルバンドUMTS 850/1900電話を提供しています。
T-Mobileの米国におけるUMTSの展開は当初1700MHz 帯に重点を置いていた。しかし、T-Mobileは4G LTEサービスにスペクトルを再割り当てするために、ユーザーを1700MHzから 1900MHz（PCS）に移行させている。[ 39 ]
カナダでは、UMTSはRogersとBell-Telusのネットワーク上で850MHz 帯と1900MHz 帯で提供されています。BellとTelusはネットワークを共有しています。最近、Wind Mobile、Mobilicity、Videotronといった新規プロバイダーが1700MHz帯でのサービスを開始しました 。
2008年、オーストラリアの通信会社テルストラは、既存のCDMAネットワークを、850MHz帯で動作するNextG というブランド名の全国UMTSベースの3Gネットワークに置き換えました。テルストラは現在、このネットワークと、 所有・管理会社である3GISとの共同所有を通じて2100MHz UMTSネットワークでもUMTSサービスを提供しています。この会社はハチソン3Gオーストラリアとも共同所有しており、これが同社の顧客が使用する主要なネットワークです。オプタスは 現在、都市部とほとんどの大都市で2100MHz帯、 地方部で900MHz帯で動作する3Gネットワークを展開しています。ボーダフォンも900MHz帯を使用して3Gネットワークを構築しています 。
インドでは、BSNLが2009年10月から3Gサービスを開始し、まず大都市からサービスを開始し、その後中小都市へと拡大していった。850MHz 帯と900MHz 帯は、同等の1700/1900/2100MHz帯ネットワークと比較してより広い範囲をカバーし 、基地局と加入者間の距離が長い地方地域に最適である。
南米の通信事業者も現在、850MHz 帯のネットワークを展開している。
UMTS電話（およびデータカード）は非常に携帯性に優れており、他のUMTSネットワークに簡単にローミングできるように設計されています（プロバイダーがローミング契約を結んでいる場合）。さらに、ほとんどすべてのUMTS電話はUMTS/GSMデュアルモードデバイスであるため、通話中にUMTS電話がUMTSエリア外に出た場合でも、通話は利用可能なGSMエリアに自動的に切り替わります。ローミング料金は通常、通常の利用料金よりもかなり高額になります。
UMTSライセンス保有者のほとんどは、ユビキタスで透過的なグローバルローミングを重要な課題と考えています。高度な相互運用性を実現するために、UMTS電話は通常、GSMフォールバックに加えて複数の異なる周波数をサポートしています。各国でサポートされるUMTS周波数帯は異なり、ヨーロッパでは当初2100MHzが使用されていましたが、米国のほとんどのキャリアは850MHzと1900MHzを使用しています。T-Mobileは米国で1700MHz （アップリンク）/2100MHz （ダウンリンク）で動作するネットワークを開始しており、これらの帯域は米国、カナダ、ラテンアメリカの他の地域でも採用されています。UMTS電話とネットワークが連携して動作するには、共通の周波数をサポートする必要があります。使用される周波数のため、米国向けに設計された初期のUMTS電話モデルは他の地域では動作しない可能性が高く、その逆も同様です。現在、世界中で11種類の異なる周波数の組み合わせが使用されており、これには以前は2Gサービス専用に使用されていた周波数も含まれています。
UMTS電話機は、ユニバーサル加入者識別モジュール（USIM）（GSMのSIMカードに基づく）を使用でき、GSM SIMカードでも（UMTSサービスを含め）動作します。これは世界標準の識別方法であり、ネットワークが電話機内の（U）SIMを識別および認証できるようにします。ネットワーク間のローミング協定により、ローミング中に顧客への通話を転送したり、ユーザーが利用できるサービス（および料金）を決定したりできます。（U）SIMは、ユーザーの加入者情報と認証情報に加えて、電話帳の連絡先を保存するためのスペースを提供します。ハンドセットは、データを自身のメモリまたは（U）SIMカードに保存できます（（U）SIMカードの電話帳連絡先情報は通常より制限されています）。（U）SIMは別のUMTSまたはGSM電話機に移動でき、電話機は（U）SIMのユーザーの詳細を引き継ぎます。つまり、電話機の電話番号と電話機からの通話料金を決定するのは（U）SIM（電話機ではありません）です。
日本は3G技術を最初に採用した国であり、それまでGSMを使用していなかったため、携帯電話にGSM互換性を組み込む必要がなく、日本の3G携帯電話は他国で入手可能なものよりも小型でした。2002年、NTTドコモのFOMA 3Gネットワークは、プレリリース仕様を使用していた最初の商用UMTSネットワークでした[ 40 ]。当初は無線レベルでUMTS規格と互換性がありませんでしたが、標準USIMカードを使用していたため、USIMカードベースのローミングが可能でした（旅行中にUSIMカードをUMTSまたはGSM電話に転送する）。NTTドコモとソフトバンクモバイル（2002年12月に3Gを開始）は現在、標準UMTSを使用しています。
主要な2G携帯電話メーカーのほとんどは、3G携帯電話も製造していました。初期の3G端末とモデムは、それぞれの国で必要とされる周波数に特化していたため、同じ3G周波数帯を使用している他国でしかローミングできませんでした（ただし、旧規格のGSMがまだ提供されている場合は、そちらにフォールバックできます）。カナダと米国は周波数帯を共有しており、ほとんどのヨーロッパ諸国も同様です。UMTS周波数帯に関する記事では、世界中のUMTSネットワーク周波数帯の概要を説明しています。
セルラールーター、PCMCIAカード、またはUSBカードを使用すれば、タブレットPCやPDAなど、使用するコンピューターの種類に関わらず、3Gブロードバンドサービスにアクセスできます。一部のソフトウェアはモデムから自動的にインストールされるため、場合によっては技術的な知識が全くなくてもすぐにインターネットに接続できます。3GとBluetooth 2.0に対応したスマートフォンを使用すれば、複数のBluetooth対応ノートパソコンをインターネットに接続できます。また、一部のスマートフォンはモバイルWLANアクセスポイントとしても機能します。
3Gの全周波数帯（UMTS850/900/1700/1900/2100 MHz）に対応した3G携帯電話やモデムはごくわずかしか存在しません。2010年、ノキアはN8やE7など、ペンタバンド3Gに対応し た携帯電話を発売しました。他にも多くの携帯電話が複数の周波数帯に対応しており、広範囲のローミングが可能です。例えば、AppleのiPhone 4は850/900/1900/2100 MHzで動作するクワッドバンドチップセットを搭載しており、UMTS-FDDが展開されているほとんどの国で使用できます。
UMTSの主な競合相手は、 3GPP2が開発したCDMA2000（IMT-MC）です。UMTSとは異なり、CDMA2000は既存の2G規格であるcdmaOneの進化版であり、同じ周波数帯域で動作可能です。この点とCDMA2000の帯域幅要件が狭いことから、既存のスペクトルへの展開が容易になっています。一部のケースでは、既存のGSM事業者はUMTSまたはGSMのいずれか一方しか実装できないスペクトルしか持っていません。例えば、米国のD、E、F PCSスペクトルブロックでは、利用可能なスペクトルは 各方向5MHzです。標準的なUMTSシステムでは、このスペクトルは飽和してしまいます。CDMA2000が展開されている場所では、通常UMTSと共存しています。しかし、多くの市場では、同じライセンスされたスペクトル領域で2つの規格を共存させるには法的な障壁があるため、共存の問題はほとんど関係ありません。
UMTSのもう一つの競合相手はEDGE（IMT-SC）で、これは既存のGSMスペクトルを活用する2G GSMシステムの進化版です。無線通信事業者にとって、既存のGSM伝送ハードウェアをEDGE対応にアップグレードすることでEDGE機能を「追加」する方が、UMTSを提供するためにほぼすべての機器を新規に導入するよりもはるかに簡単、迅速、かつ大幅に安価です。しかし、EDGEはUMTSと同様に3GPPによって開発されているため、真の競合相手ではありません。むしろ、UMTSの展開に先立つ一時的な解決策として、あるいは農村地域向けの補完的な手段として使用されます。これは、GSM/EDGEとUMTSの仕様が共同で開発され、同じコアネットワークに依存しているため、垂直ハンドオーバーを含むデュアルモード動作が可能になるという事実によって促進されます。
中国のTD-SCDMA規格も、競合規格としてしばしば挙げられます。TD-SCDMAは、UMTSリリース4にUTRA-TDD 1.28 Mcps Low Chip Rate（UTRA-TDD LCR）として追加されました。W-CDMA（UTRA-FDD）を補完するTD-CDMA（UTRA-TDD 3.84 Mcps High Chip Rate、UTRA-TDD HCR）とは異なり、マイクロセルとマクロセルの両方に適しています。しかし、ベンダーのサポート不足が、真の競合規格となることを阻んでいます。
DECTは技術的には、人口密度の高い都市部においてUMTSやその他の携帯電話ネットワークと競合できる能力を持っているものの、これまで家庭用コードレス電話や社内ネットワークにのみ導入されてきた。
これらの競合技術はすべて、UMTS-FDDとともに、ITUによってIMT-2000ファミリーの3G規格の一部として承認されている。
インターネットアクセス分野では、WiMAXやFlash-OFDMといったシステムが競合している。
GSM/GPRSネットワークからは、以下のネットワーク要素を再利用できます。
GSM/GPRS通信無線ネットワークから、以下の要素は再利用できません。
これらの端末はネットワーク内に留まり、ネットワーク移行や新しい3G端末がネットワークで使用可能になるまでの間、2Gネットワークと3Gネットワークが共存するデュアルネットワーク運用で使用される。
UMTSネットワークは、3GPPで規定されたとおりに機能する新しいネットワーク要素を導入しています。
UMTSに移行すると、MSCの機能が変わります。GSMシステムでは、MSCはA加入者とB加入者をネットワーク経由で接続するなど、回線交換のすべての操作を処理します。UMTSでは、メディアゲートウェイ（MGW）が回線交換ネットワークにおけるデータ転送を担います。MSCはMGWの動作を制御します。
米国を含む一部の国では、ITUの勧告とは異なる方法で周波数帯域を割り当てているため、UMTSで最も一般的に使用されている標準帯域（UMTS-2100）が利用できません。これらの国では代替帯域が使用されているため、既存のUMTS-2100機器の相互運用性が阻害され、これらの市場で使用するための異なる機器の設計と製造が必要となります。今日のGSM900と同様に、これらの市場では標準のUMTS 2100 MHz機器は動作しません。しかし、多くのUMTS端末がUMTSモードとGSMモードの両方でマルチバンドに対応しているため、UMTSはGSMほど端末の帯域互換性の問題に悩まされていないようです。ペンタバンド（850、900、1700、2100、1900 MHz帯）、クワッドバンドGSM（850、900、1800、1900 MHz帯）、トライバンドUMTS（850、1900、2100 MHz帯）の携帯電話が普及しつつある。[ 41 ]
UMTSは初期の頃、多くの国で問題を抱えていました。重量と形状に非常に敏感な市場に最初に登場したのは、バッテリー寿命の短い重い端末でした。ハチソンの3ネットワークで初めて登場したMotorola A830は200グラム以上あり、端末の重量を軽減するために取り外し可能なカメラまで搭載していました。もう一つの大きな問題は、UMTSからGSMへのハンドオーバーの問題に関連する通話の信頼性でした。ハンドオーバーは一方向（UMTS→GSM）でしか実行できず、端末がUMTSに戻るのは通話を切断した後だったため、顧客は接続が切断されるという問題に直面しました。世界のほとんどのネットワークでは、これはもはや問題ではありません。
GSMと比較して、UMTSネットワークは当初、より高い基地局密度を必要とした。ビデオオンデマンド機能を組み込んだ本格的なUMTSでは、1 ～1.5km （0.62～0.93マイル）ごとに基地局を設置する必要があった。これは2100MHz帯のみが使用されていた場合の話だが、850MHzや900MHzといった低周波数帯の使用が拡大するにつれて、もはやそうではなくなった。このため、2006年以降、通信事業者は低周波数帯ネットワークの展開を加速させている。
現在の技術や低帯域UMTSでも、UMTS経由の電話やデータ通信は、同等のGSMネットワークよりも多くの電力を必要とします。Apple Inc.は、初代iPhoneがEDGEのみをサポートした理由として、UMTSの消費電力を挙げています[ 42 ]。iPhone 3Gの発売時には、UMTSでの通話時間は、端末をGSMに設定した場合の半分であるとされています。他のメーカーも、UMTSモードとGSMモードでバッテリー寿命が異なることを示しています。バッテリーとネットワーク技術の向上に伴い、この問題は軽減されつつあります。
2008年にはすでに、通信事業者のネットワークを利用してユーザーの位置情報を密かに収集できることが知られていた。[ 43 ] 2014年8月、ワシントン・ポスト紙は、発信者を世界中のどこにいても特定するためにシグナリングシステムNo.7 （SS7）プロトコルを使用する監視システムが広く販売されていることを報じた。[ 43 ]
2014年12月、SS7のセキュリティが緩いため、その機能が監視用に転用され、リアルタイムで通話を傍受したり、暗号化された通話やテキストを後で復号化するために記録したり、ユーザーや携帯電話会社を騙したりできるというニュースが報じられた。[ 44 ]
ドイツテレコムとボーダフォンは同日、ネットワークのギャップを修正したと発表したが、問題はグローバルなものであり、通信システム全体の解決策でしか解決できないと述べた。[ 45 ]
UMTSの進化は、計画されたリリースに従って進められます。各リリースは、新機能の導入と既存機能の改善を目的として設計されています。
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