UMTS
Grundlagen
Universal Mobile Telecommunication System
(UMTS)
• Soll ein Weltweit einheitlicher Standard
sein, der auf dem Prinzip der
Paketvermittlung beruht und eine
Übertragungsrate bis zu 2Mbit/s bietet.
• Obwohl UMTS keine Weiterentwicklung
von GSM ist werden die Dienste auch von
UMTS unterstützt.
Universal Mobile Telecommunication System
(UMTS)
• Bei UMTS wird zwischen vier
unterschiedlichen ZeIlgrößen
unterschieden, durch die eine
hierarchische Zellstruktur aufgebaut wird:
Universal Mobile Telecommunication System
(UMTS)
• Eine Pikozelle dient der Versorgung auf
engsten Raum, typischerweise zur
Versorgung eines Gebäudes (Reichweite
des Senders max. 100m ).
Anwendungsbereiche sind beispielsweise
die Versorgung von stark frequentierten
Plätzen wie Flughäfen, Bahnhofshallen oder
Einkaufszentren. Bei einer Geschwindigkeit
eines Teilnehmers nicht schneller als 10
Km/h sind Datenraten von 2 Mbits/s möglich
Universal Mobile Telecommunication System
(UMTS)
• Mikrozelle ist für die innerstädtische
Versorgung vorgesehen, wobei die
Reichweite wenige km betragen kann. Bei
einer Geschwindigkeit von max.120 Km/h
sind Datenraten von bis zu 384 kbits/s
möglich
Universal Mobile Telecommunication System
(UMTS)
• Makrozelle ermöglicht eine
flächendeckende Versorgung im
Vorstadtbereich (Reichweite ähnlich wie
GSM). Bei einer Geschwindigkeit eines
Teilnehmers von 500 km/h werden
Datenraten vom 144 Kbits/s erreicht.
Universal Mobile Telecommunication System
(UMTS)
• Satellitenzelle dient zur Erreichung der
globalen Versorgung mit UMTS. Bei einer
max. Geschwindigkeit von 1000 km/h
werden Datenraten von 144 bis 384 k/bits
erreicht.
• Die Geschwindigkeitsbeschränkungen
resultieren aus dem Doppler-Effekt (wenn
ein Sender sich bewegt entstehen
unerwünschte Frequenzverschiebungen)
Universal Mobile Telecommunication System
(UMTS)
UMTS Anwendungen
• Internet Informationsdienste: WWW,
Buchen Reservieren, Ticketbestellung
News Ticker, Wetterberichte
• Unterhaltung: E-Books, Videoclips,
Netzwerkspiele
• Ortsabhängige Dienste: Navigation,
Abfragen lokaler Informationen,
Ferndiagnostik
UMTS Anwendungen
• Finanzdienste: Onlinebanking,
Homeshopping, Abfrage von
Börsendiensten
• Kommunikation: Sprach- und
Videotelefonie, E-Mail, SMS, Video
Postkarten
Betriebsarten
• Die Hierarchieebenen werden gemeinsam
als URAN bezeichnet (UMTS radio access
network), das terrestische Funksystem
(ohne Satelliten) als UTRA[N] (UMTS
terrestial radio access [network]).
Betriebsarten
• Im terrestrischen Anwendungsbereich werden zwei
Betriebsarten unterschieden:
• Der Frequenzduplexbetrieb (frequency division duplex
FDD) ist für Mikro und Makrozellen vorgesehen. In
dieser Betriebsart steht das Frequenzband von 1920 bis
1980 MHZ für die Verbindung zur Basisstation und das
Frequenzband von 2110 bis 2170 für die Gegenrichtung
zur Verfügung. Die Bandbreit beträgt in beiden
Richtungen 60 MHz. Durch die unterschiedlichen
Frequenzbereiche für Senden und Empfangen ist ein
Vollduplexbetrieb möglich.
Betriebsarten
• Der Zeitduplexbetrieb (time division duplex, TDD) ist für
die Pikozellen vorgesehen. Für diese Betriebsart werden
die Frequenzbänder von 1900 bis 1920 und von 2010
bis 2025 reservien. Hier werden nicht unterschiedliche
Frequenzbänder für das Senden und Empfangen
reserviert, sondern es werden Zeitschlitze vorgesehen,
die auch dynamisch zugeordnet werden können,
wodurch asymetrische Nutzungsmuster realisiert werden
können. Mit dem TDD können höhere
Übertragungsraten erreicht werden, da bei Bedarf alle
Zeitscheiben in eine Richtung eingesetzt werden
können. Dadurch ist ein hohes Maß an Synchronisation
erforderlich.
Betriebsarten
• Für die Satellitenzellen sind getrennte
Frequenzbereiche (von 1980 bis 2010
MHz und von (2170 bis 2200 Mhz)
vorgesehen.
Betriebsarten
Zugangsverfahren
• Durch das Zugangsverfahren verschafft
sich die Mobilstation ein Senderecht.
Generell wird bei UMTS zwischen drei
Basisverfahren unterschieden
Zugangsverfahren
Zugangsverfahren
• FDMA (Frequency division multiple
access). Dieses Verfahren teilt das zur
Verfügung stehende Frequenzband je
nach Teilnehmeranzahl in Kanäle auf,
wobei jeder Teilnehmer eine exklusiven
Kanal erhält.
• TDMA (time division multiple access) teilt
die Bandbreite über Zeitschlitze den
Teilnehmern zu
Zugangsverfahren
• CDMA (code division multiple access) Einsatz
erstmalig bei Mobilfunk in UMTS. Eine
Technologie die weder von Zeitschlitze noch
Kanäle abhängig ist. Daten werden mit "digitalen
Fingerabdruck“ versehen. Bedingungen werden
vor der Übertragung ausgehandelt. Daten
werden über das gesamte Frequenzspektrum
übetragen. CDMA hat den Vorteile das die
Station weder nach Zeitschlitzen oder freien
Frequenzen suchen muß.
Zugangsverfahren
• Das CDMA Verfahren basiert auf Methoden zur
Absicherung von Telefongesprächen im zweiten
Weltkrieg. Dabei wurde ein Sprechersignal
künstlich (z. Bsp. Mit Zufallszahlen) verzerrt auf
die Telefonleitung geschickt um das Gespräch
abhörsicher zu gestalten. Mit einem Code lässt
sich beim Empfänger die Stimme emulieren.
Interessant dabei das Störfrequenzen im
Bereich der Menschlichen Stimme keinen
Einfluss hat.
Dienstgüte
• UMTS erlaubt die Einstellung von DienstgüteEigenschaften. Dabei werden vier Dienstgüte Klassen definiert .
• Conversational: Diese Klasse stellt die höchste
Anforderung an den Übertragungskanal. Sie ist
für Sprachverbindung gedacht aber auch für
Videokonferenzen. In dieser Klasse muss
gewährleistet sein, dass Verzögerungen in der
Übertragung niedrig sind .
Dienstgüte
• Streaming: Hier besteht nur eine
Einwegverbindung Die Anforderung an die
Verzögerung ist nicht mehr so hoch. Es
muss aber eine gewisse Bandbreite und
eine zeitliche Konstanz des Datenflusses
gewährleistet werden. Anwendung Videound Audio Streaming
Dienstgüte
• Interactive: Gedacht für Internet oder auch
Datenbankanwendungen. Wichtig hier niedrige
Verzögerung und niedrige Fehlerrate.
• Background : Für Downloads großer Dateien
oder das Versenden von E-Mails werden oft
keine hohen Anforderungen an die Übertragung
gestellt. Damit die Kommunikationsbandbreite
für andere, zeitkritische Anwendungen erhalten
bleibt, kann die Klasse Background verwendet
werden.

UMTS(1)