Referat von Sven Beierlein Klasse: IAV2 Fach: DVT

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

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

3 UMTS – Der Begriff 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) 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. Seit 2004 ist UMTS auch in Deutschland kommerziell verfügbar Versteigerung der UMTS-Lizenzen im Juli/August 2000 sechs Lizenzen zu je ca. acht Milliarden Euro

5 UMTS - Geschichte Betreiber Uplink Downlink damaliger Preis Vodafone
1.920,3 MHz – 1.930,2 MHz 2.110,3 MHz – 2.120,2 MHz 16,47 Mrd. DM (8,42 Mrd. €) unbelegt 1.930,2 MHz – 1.940,1 MHz 2.120,2 MHz – 2.130,1 MHz 16,45 Mrd. DM an Group 3G E-Plus 1.940,1 MHz – 1.950,0 MHz 2.130,1 MHz – 2.140,0 MHz 16,42 Mrd. DM (8,39 Mrd. €) 1.950,0 MHz – 1.959,9 MHz 2.140,0 MHz – 2.149,9 MHz (16,37 Mrd. DM an Mobilcom ; später zurückgegeben) O2 1.959,9 MHz – 1.969,8 MHz 2.149,9 MHz – 2.159,8 MHz 16,52 Mrd. DM (8,45 Mrd. €) T-Mobile 1.969,8 MHz – 1.979,7 MHz 2.159,8 MHz – 2.169,7 MHz 16,58 Mrd. DM (8,48 Mrd. €)

6 UMTS - Verbreitung

7 UMTS – Verbreitung am Bsp. Vodafone

8 UMTS - Zellenhierarchie
Worldzelle, Makrozelle, Mikrozelle, Pikozelle

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

10 UMTS - Zellenhierarchie
Makrozelle 2 km Reichweite 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

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

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

13 UMTS - Datenraten Zelle Größe Max. Datenrate Max. Geschwindigkeit
Makrozelle 2km 144kbit/s 500km/h Mikrozelle 1km 384kbit/s 120km/h Pikozelle 60m 2Mbit/s 10km/h

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

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

16 UMTS - Systemarchitektur

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

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

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

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

21 UMTS - Systemarchitektur
Inter RNC Soft Handover

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

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

24 UMTS - WCDMA Beispiel mit jeweils 4 Bit
Codea = [1,0,0,1] , Codeb = [0,0,1,1] Umwandlung in NRZ-Signale (No Return to Zero) „1“  „-1“ und „0“  „+1“ Codea‘ = [-1,+1,+1,-1] , Codeb‘ = [+1,+1,-1,-1] 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)  orthogonal  Verwendung für 2 Teilnehmer

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

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

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

29 UMTS - WCDMA Dekodierung
Kodiertes Signal wieder mit Code multiplizieren

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

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

32 UMTS - WCDMA 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

33 UMTS - WCDMA Orthogonalität der Codes zueinander
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

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

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

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

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

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

40 UMTS - Quellen www.wikipedia.de www.umtslink.at www.moilpo.de
netmap.vodafone.de