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UMTS. Referat von Sven Beierlein Klasse: IAV2 Fach: DVT . UMTS - Gliederung. Der Begriff UMTS Geschichte Verbreitung Zellenhierarchie Datenraten Systemarchitektur Datenübertragungsverfahren (WCDMA) Vorteile gegenüber GSM Dienste Endgeräte Auswirkungen auf die Gesundheit Quellen.

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Presentation Transcript

  1. 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

  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

  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 3.840.000 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

  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 • www.umts-report.de • www.ralf-woelfle.de/elektrosmog/index.htm

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