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UMTS Referat von Sven Beierlein Klasse: IAV2 Fach: DVT.

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Präsentation zum Thema: "UMTS Referat von Sven Beierlein Klasse: IAV2 Fach: DVT."—  Präsentation transkript:

1 UMTS Referat von Sven Beierlein Klasse: IAV2 Fach: DVT

2 UMTS - Gliederung Der Begriff UMTS Der Begriff UMTS Geschichte Geschichte Verbreitung Verbreitung Zellenhierarchie Zellenhierarchie Datenraten Datenraten Systemarchitektur Systemarchitektur Datenübertragungsverfahren (WCDMA) Datenübertragungsverfahren (WCDMA) Vorteile gegenüber GSM Vorteile gegenüber GSM Dienste Dienste Endgeräte Endgeräte Auswirkungen auf die Gesundheit Auswirkungen auf die Gesundheit Quellen Quellen

3 UMTS – Der Begriff Mobilfunkstandard der ersten Generation sind die analogen Mobilfunknetze (A-Netze, B-Netze und C-Netz). Mobilfunkstandard der ersten Generation sind die analogen Mobilfunknetze (A-Netze, B-Netze und C-Netz). Mobilfunkstandard der zweiten Generation sind GSM (Global System for Mobile Communication) Mobilfunkstandard der zweiten Generation sind GSM (Global System for Mobile Communication) UMTS steht für Universal Mobile Telecommunications System und ist Mobilfunkstandard der dritten Generation UMTS steht für Universal Mobile Telecommunications System und ist Mobilfunkstandard der dritten Generation

4 UMTS - Geschichte Das weltweit erste UMTS-Netz wurde 2001 durch die Manx Telecom auf der Isle of Man (britische Insel) in Betrieb genommen. Das weltweit erste UMTS-Netz wurde 2001 durch die Manx Telecom auf der Isle of Man (britische Insel) in Betrieb genommen. Seit 2004 ist UMTS auch in Deutschland kommerziell verfügbar Seit 2004 ist UMTS auch in Deutschland kommerziell verfügbar Versteigerung der UMTS-Lizenzen im Juli/August 2000 Versteigerung der UMTS-Lizenzen im Juli/August 2000 sechs Lizenzen zu je ca. acht Milliarden Euro sechs Lizenzen zu je ca. acht Milliarden Euro

5 UMTS - Geschichte BetreiberUplinkDownlinkdamaliger Preis Vodafone 1.920,3 MHz – 1.930,2 MHz 2.110,3 MHz – 2.120,2 MHz16,47 Mrd. DM (8,42 Mrd. ) unbelegt 1.930,2 MHz – 1.940,1 MHz 2.120,2 MHz – 2.130,1 MHz16,45 Mrd. DM an Group 3G E-Plus 1.940,1 MHz – 1.950,0 MHz 2.130,1 MHz – 2.140,0 MHz16,42 Mrd. DM (8,39 Mrd. ) unbelegt 1.950,0 MHz – 1.959,9 MHz 2.140,0 MHz – 2.149,9 MHz (16,37 Mrd. DM an Mobilcom ; später zurückgegeben) O ,9 MHz – 1.969,8 MHz 2.149,9 MHz – 2.159,8 MHz16,52 Mrd. DM (8,45 Mrd. ) T-Mobile 1.969,8 MHz – 1.979,7 MHz 2.159,8 MHz – 2.169,7 MHz16,58 Mrd. DM (8,48 Mrd. )

6 UMTS - Verbreitung

7 UMTS – Verbreitung am Bsp. Vodafone

8 UMTS - Zellenhierarchie Worldzelle, Makrozelle, Mikrozelle, Pikozelle Worldzelle, Makrozelle, Mikrozelle, Pikozelle

9 UMTS - Zellenhierarchie Worldzelle Worldzelle Satellitenanbindung (z.B. für die Wüste oder Ozean) Satellitenanbindung (z.B. für die Wüste oder Ozean) Eigenständiges Funknetzteil (kein UTRAN) Eigenständiges Funknetzteil (kein UTRAN) Technologie für Satellitenübertragung ist noch nicht entschieden Technologie für Satellitenübertragung ist noch nicht entschieden

10 UMTS - Zellenhierarchie Makrozelle Makrozelle 2 km Reichweite 2 km Reichweite Mobilfunkteilnehmer kann sich 500 km/h schnell bewegen (bei GSM nur 250 km/h) Mobilfunkteilnehmer kann sich 500 km/h schnell bewegen (bei GSM nur 250 km/h) Aufgabe der Makrozellen ist ein Land komplett mit UMTS-Diensten zu versorgen Aufgabe der Makrozellen ist ein Land komplett mit UMTS-Diensten zu versorgen

11 UMTS - Zellenhierarchie Mikrozelle Mikrozelle 1 km Reichweite 1 km Reichweite Mobilfunkteilnehmer kann sich 120 km/h schnell bewegen Mobilfunkteilnehmer kann sich 120 km/h schnell bewegen Makrozellen werden in Gebieten mit größerer Besiedelungsdichte eingesetzt (Großräume um Städte herum) Makrozellen werden in Gebieten mit größerer Besiedelungsdichte eingesetzt (Großräume um Städte herum)

12 UMTS - Zellenhierarchie Pikozelle Pikozelle Reichweite 60m Reichweite 60m Mobilfunkteilnehmer kann sich 10 km/h schnell bewegen Mobilfunkteilnehmer kann sich 10 km/h schnell bewegen Hauptsächlich im Indoorbereich für schnelle Dienste mit hoher Datenrate z.B. Videokonferenz Hauptsächlich im Indoorbereich für schnelle Dienste mit hoher Datenrate z.B. Videokonferenz

13 UMTS - Datenraten ZelleGrößeMax. DatenrateMax. Geschwindigkeit Makrozelle2km144kbit/s500km/h Mikrozelle1km384kbit/s120km/h Pikozelle60m2Mbit/s10km/h

14 UMTS - Systemarchitektur Bestandteile: Bestandteile: CBC CBC SGSN (Serving GPRS Support Node) SGSN (Serving GPRS Support Node) Organisiert den GPRS Zugang Organisiert den GPRS Zugang MSC-Server (Mobile Switching Center) MSC-Server (Mobile Switching Center) Schnittstelle zwischen Telefonnetz und Funknetz Schnittstelle zwischen Telefonnetz und Funknetz MGW MGW RNC (Radio Network Controller) RNC (Radio Network Controller) überwacht die Funkverbindung im UMTS-Netz überwacht die Funkverbindung im UMTS-Netz NodeB (bei GSM BTS) UMTS-Basisstation NodeB (bei GSM BTS) UMTS-Basisstation Verantwortlich für das Senden der Daten Verantwortlich für das Senden der Daten

15 UMTS - Systemarchitektur Core Network Core Network Services (Netzwerk) Services (Netzwerk) UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network ) angeschlossen am Core Network UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network ) angeschlossen am Core Network Besteht aus mehreren RNS (Radio Network Subsystem ) Besteht aus mehreren RNS (Radio Network Subsystem ) Besteht aus mehreren RNCs (Radio Network Controller) und NodeBs (Basisstation) Besteht aus mehreren RNCs (Radio Network Controller) und NodeBs (Basisstation)

16 UMTS - Systemarchitektur

17 Softhandover (Zellwechsel) Softhandover (Zellwechsel) Softhandover durch Combining/Splitting Softhandover durch Combining/Splitting Handy muss 2 Empfangene Signale kombinieren Handy muss 2 Empfangene Signale kombinieren Softer Handover Softer Handover Intra RNC Softhandover Intra RNC Softhandover Inter RNC Soft Handover Inter RNC Soft Handover

18 UMTS - Systemarchitektur Softer Handover Softer Handover 2 Zellen, selbe NodeB managed Handover 2 Zellen, selbe NodeB managed Handover

19 UMTS - Systemarchitektur Intra RNC Softhandover Intra RNC Softhandover 2 Zellen, 2 NodeBs, selbe RNC managed Handover 2 Zellen, 2 NodeBs, selbe RNC managed Handover

20 UMTS - Systemarchitektur Inter RNC Soft Handover Inter RNC Soft Handover 2 Zellen, 2 NodeBs, 2 RNCs 2 Zellen, 2 NodeBs, 2 RNCs SRNC (Serving RNC) SRNC (Serving RNC) Anbindung an Core Network Anbindung an Core Network Managing des Handovers Managing des Handovers DRNC (Drift RNC) DRNC (Drift RNC) Durchschleusen der Information zu SRNC Durchschleusen der Information zu SRNC Verwalten der an ihn angeschlossenen NodeB Verwalten der an ihn angeschlossenen NodeB

21 UMTS - Systemarchitektur Inter RNC Soft Handover Inter RNC Soft Handover

22 UMTS – DÜ-Verfahren WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) Codemultiplexverfahren. WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) Codemultiplexverfahren. Spreizt das zu sendende Signal Spreizt das zu sendende Signal Dadurch weniger störanfällig Dadurch weniger störanfällig Sendeleistung pro Hz kann verringert werden Sendeleistung pro Hz kann verringert werden

23 UMTS - WCDMA Es können sich mehrere Mobilfunkteilnehmer über ein Frequenzband an der Zelle anmelden. Es können sich mehrere Mobilfunkteilnehmer über ein Frequenzband an der Zelle anmelden. Bei GSM möglich durch Zeitmultiplexing Bei GSM möglich durch Zeitmultiplexing Bei UMTS möglich durch Codemultiplexing mit WCDMA Bei UMTS möglich durch Codemultiplexing mit WCDMA Vergabe eines orthogonalen Codes (zueinander unabhängig) pro Mobilfunkteilnehmer für Multiplexing Vergabe eines orthogonalen Codes (zueinander unabhängig) pro Mobilfunkteilnehmer für Multiplexing Medium

24 UMTS - WCDMA Beispiel mit jeweils 4 Bit Beispiel mit jeweils 4 Bit Codea = [1,0,0,1], Codeb = [0,0,1,1] Codea = [1,0,0,1], Codeb = [0,0,1,1] Umwandlung in NRZ-Signale (No Return to Zero) Umwandlung in NRZ-Signale (No Return to Zero) 1 -1 und und 0 +1 Codea = [-1,+1,+1,-1], Codeb = [+1,+1,-1,-1] Codea = [-1,+1,+1,-1], Codeb = [+1,+1,-1,-1] Signale werden in Vektoren umgewandelt Signale werden in Vektoren umgewandelt

25 UMTS - WCDMA Vektorendarstellung für Prüfung der Orthogonalität durch Anwendung des skalaren Produkts (wenn s. P. gleich 0 dann orthogonal) Vektorendarstellung für Prüfung der Orthogonalität durch Anwendung des skalaren Produkts (wenn s. P. gleich 0 dann orthogonal) orthogonal Verwendung für 2 Teilnehmer orthogonal Verwendung für 2 Teilnehmer

26 UMTS - WCDMA Prinzip der orthogonalen Kodierung Prinzip der orthogonalen Kodierung Signal S1 wird mit Code C1 codiert S1.C1 Signal S1 wird mit Code C1 codiert S1.C1 Signal S2 wird mit Code C2 codiert S2.C2 Signal S2 wird mit Code C2 codiert S2.C2 Übertragungssignal => Summensignal Übertragungssignal => Summensignal Kodierung im Sender

27 UMTS - WCDMA Dekodierung des Summensignals Dekodierung des Summensignals Signal S1 = Summensignal * Code C1 Signal S1 = Summensignal * Code C1 Signal S2 = Summensignal * Code C2 Signal S2 = Summensignal * Code C2 Orthogonal = 0 !

28 UMTS - WCDMA Kodierung im Detail Kodierung im Detail Bsp. Code mit 4 Bit Bsp. Code mit 4 Bit Jedes Bit in 4 Teile teilen Jedes Bit in 4 Teile teilen 1 Teil heißt Chip 1 Teil heißt Chip Signal um Faktor 4 größer Signal um Faktor 4 größer Frequenzspektrum gespreizt Frequenzspektrum gespreizt Codelänge wird so gewählt dass das kodierte Signal Chips/s aufweißt. Codelänge wird so gewählt dass das kodierte Signal Chips/s aufweißt. 3.8 Mchips/s passen genau in ein 5 MHZ-Frequenzband 3.8 Mchips/s passen genau in ein 5 MHZ-Frequenzband

29 UMTS - WCDMA Dekodierung Dekodierung Kodiertes Signal wieder mit Code multiplizieren Kodiertes Signal wieder mit Code multiplizieren

30 UMTS – WCDMA Dekodierung Dekodierung Code [1,0,0,1] = mit NRZ [-1,1,1,-1] Code [1,0,0,1] = mit NRZ [-1,1,1,-1] NRZ Werte 4 bzw. -4 wegen Spreizfaktor = 4 NRZ Werte 4 bzw. -4 wegen Spreizfaktor = 4 Man spricht hier von einem Prozessgewinn Man spricht hier von einem Prozessgewinn Je geringer die Datenrate, desto größer der Prozessgewinn und umso kleiner die Sendeleistung Je geringer die Datenrate, desto größer der Prozessgewinn und umso kleiner die Sendeleistung

31 UMTS - WCDMA Eigene Codeklasse für UMTS Eigene Codeklasse für UMTS Channelizationscode (Spreadingcode, OSFV = Orthogonale Spreiz Faktor Variable) Channelizationscode (Spreadingcode, OSFV = Orthogonale Spreiz Faktor Variable) Bildungsgesetz der Codepunkte für den Codebaum Bildungsgesetz der Codepunkte für den Codebaum Oben wiederholt man das gleiche Muster Oben wiederholt man das gleiche Muster Unten wiederholt man das invertierte Muster Unten wiederholt man das invertierte Muster

32 UMTS - WCDMA Gestartet wird beim Codebaum mit 1 Gestartet wird beim Codebaum mit 1 z.B. C4,2 sagt aus dass der Code aus 4 Zeichen besteht, einen Spreizfaktor von 4 hat und dass der Code der 2. von oben in der Ebene mit Spreizfaktor 4 ist z.B. C4,2 sagt aus dass der Code aus 4 Zeichen besteht, einen Spreizfaktor von 4 hat und dass der Code der 2. von oben in der Ebene mit Spreizfaktor 4 ist

33 UMTS - WCDMA Orthogonalität der Codes zueinander Orthogonalität der Codes zueinander z.B. Code C4,2 wird vergeben z.B. Code C4,2 wird vergeben Es dürfen nur orthogonale Codes weiterhin vergeben werden also C1,1, C2,1, C8,3, C8,4, C16,5, C16,6, C16,7, C16,8, … sind tabu Es dürfen nur orthogonale Codes weiterhin vergeben werden also C1,1, C2,1, C8,3, C8,4, C16,5, C16,6, C16,7, C16,8, … sind tabu

34 UMTS - WCDMA Überprüfung des Baumcodes auf Regelorthogonalität Überprüfung des Baumcodes auf Regelorthogonalität orthogonal (C4,2 und C8,8)nicht orthogonal(C4,2 und C8,3)

35 UMTS - WCDMA Nutzraten und deren Spreizfaktoren Nutzraten und deren Spreizfaktoren Nutzdatenrate * Spreizfaktor = 3,84 Mchip/s Nutzdatenrate * Spreizfaktor = 3,84 Mchip/s Nutzrate (kanalkodiert)SpreizfaktorChiprate 960 kb/s*4=3,84 Mchip/s 480 kb/s*8=3,84 Mchip/s 240 kb/s*16=3,84 Mchip/s 120 kb/s*32=3,84 Mchip/s 60 kb/s*64=3,84 Mchip/s 30 kb/s*128=3,84 Mchip/s 15 kb/s*256=3,84 Mchip/s 7,5 kb/s*512=3,84 Mchip/s

36 UMTS – Vorteile Effizient nutzbare Frequenzbandauslastung als bei GSM Effizient nutzbare Frequenzbandauslastung als bei GSM Höhere Datenrate Höhere Datenrate Mehr Privatsicherheit Mehr Privatsicherheit Längere Gesprächszeit für Handys - dank geringerer Sendeleistung Längere Gesprächszeit für Handys - dank geringerer Sendeleistung Größere Reichweiten zwischen Handy und Bodenstation für Gespräche Größere Reichweiten zwischen Handy und Bodenstation für Gespräche Schnellerer und sicherer Rufaufbau Schnellerer und sicherer Rufaufbau Datenraten nach Bedarf, die sich dynamisch der Netzwerkkapazität anpassen können Datenraten nach Bedarf, die sich dynamisch der Netzwerkkapazität anpassen können Sehr gute QoS-Profile für attraktive Dienste (hochqualitative VoIP-Dienste in Zukunft möglich) Sehr gute QoS-Profile für attraktive Dienste (hochqualitative VoIP-Dienste in Zukunft möglich) Empfänger/Sendetechnik operiert mehr im mathematischen als physikalischen Bereich Empfänger/Sendetechnik operiert mehr im mathematischen als physikalischen Bereich

37 UMTS - Dienste Zwischenmenschliche Kommunikation (Audio- und Videotelefonie) Zwischenmenschliche Kommunikation (Audio- und Videotelefonie) Nachrichtendienste (Unified Messaging, Video-Sprach-Mail, Chat) Nachrichtendienste (Unified Messaging, Video-Sprach-Mail, Chat) Informationsverteilung (Internetzugang ->z.B.World Wide Web browsing, Informationsdienste, öffentliche Dienste) Informationsverteilung (Internetzugang ->z.B.World Wide Web browsing, Informationsdienste, öffentliche Dienste) Standortbezogene Dienste (persönliche Navigation, Fahrerunterstützung) Standortbezogene Dienste (persönliche Navigation, Fahrerunterstützung) Geschäftsdienste (Prozessmanagement, Mobilität in geschlossenen Räumen) Geschäftsdienste (Prozessmanagement, Mobilität in geschlossenen Räumen) Massendienste (Bankdienste, e-Commerce, Überwachung, Beratungsdienste) Massendienste (Bankdienste, e-Commerce, Überwachung, Beratungsdienste)

38 UMTS - Endgeräte PCMCIA Karte zum Anschluss an den PC PCMCIA Karte zum Anschluss an den PC Mobiltelefon Mobiltelefon

39 UMTS – gesundheitl. Auswirkungen UMTS – Sendeanlagen verursachen Übelkeit und Kopfschmerzen (Feldstudie 2003) UMTS – Sendeanlagen verursachen Übelkeit und Kopfschmerzen (Feldstudie 2003) Keine Zunahme von Hirntumoren durch Mobiltelefone (diverse Studien 2006/2007) Keine Zunahme von Hirntumoren durch Mobiltelefone (diverse Studien 2006/2007) GSM-Handys verursachen bei Ratten Gehirnschäden (Studie von 2003) GSM-Handys verursachen bei Ratten Gehirnschäden (Studie von 2003) Strahlung führt zu einer Erwärmung des Gewebes (Studie von 2004) Strahlung führt zu einer Erwärmung des Gewebes (Studie von 2004)

40 UMTS - Quellen netmap.vodafone.de netmap.vodafone.de


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