REF

UMTS
Referat
7 Seiten
INHALT
1
Aufgabenstellung..............................................................................................2
2
Beurteilungskriterien ........................................................................................2
3
Angaben.............................................................................................................3
3.1
3.2.
3.3
30 REF UMTS f.doc
Netzstruktur (Blockdiagramm), Vergleich mit GSM.........................................3
Zellenebenen und Zelleneigenschaften ..........................................................5
Luftschnittstelle - Codierverfahren ..................................................................6
Referat
1
UMTS
Aufgabenstellung
Am tt.mm.jjjj ist über das Thema „UMTS“ ein Referat mit folgender Aufgabenstellung zu halten.
•
•
•
•
•
2
Inhalt:
o Netzstruktur (Blockdiagramm), Vergleich mit GSM
o Zellenebenen und Zelleneigenschaften
o Luftschnittstelle und Codierverfahren
Die Redezeit muss zwischen 15 und 30 Minuten betragen.
Das Referat ist in freier Rede, d.h. ohne Stichwortzettel, abzuhalten.
Es sind die unter Punkt 2, Angaben, angeführten Zeichnungen und Texte zu beschreiben und zu erklären.
Es ist ein Handout (Beschreibung der unter Angaben angeführten Punkte) anzufertigen
Beurteilungskriterien
Technischer Inhalt
• Übersichtlichkeit (Gliederung) .......................…
• Logischer Zusammenhang („roter Faden“) ...…
• Verständlichkeit der Darstellung....................…
• Sachliche Darstellung ...................................…
Zeittreue..................................................................…
Handout
• vorhanden .....................................................…
• nicht vorhanden.............................................…
Sprache und Inhalt
• Redefluss (gram. richtig, sachlich) ................…
• Redefluss (Fachausdrücke) ..........................…
• Redefluss (Fremdworte)................................…
• Sprechweise deutlich ....................................…
• Sprechweise laut...........................................…
• Sprechweise langsam ...................................…
• Sprechweise Versprecher .............................…
• Zeittreue........................................................…
Verhalten
• Sicher (freie Rede) ........................................…
• Blickkontakt ...................................................…
• Verlegenheitsgesten .....................................…
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Referat
UMTS
3
Angaben
3.1
Netzstruktur (Blockdiagramm), Vergleich mit GSM
Entwicklung des zellularen Mobilfunks:
• 1. Generation:
analog, kein roaming, leitungsvermittelt
Österreich: D-Netz
• 2. Generation
digital, roaming, leitungsvermittelt, feste Bandbreite
Europa: GSM
USA:
cdmaOne, IS-136
• Übergang 2./3. G digital, roaming, Sprache und Daten leitungsvermittelt
HSCSD (High Speed Circuit Switched Data), bei A1 Vorläufer von
GPRS
Digital, roaming, Sprache leitungsvermittelt, Daten paketvermittelt
Europa: GPRS → EDGE
• 3. Generation
digital, roaming, Sprache und Daten paketvermittelt,
ITU-T Empfehlung IMT-2000
Europa: UMTS
USA:
cdma 2000 3x
TDMA
EDGE
GPRS
GSM
WCDMA
(UMTS)
PDC
cdmaOne
cdma
2000 1X
cdma
2000 3X
2G
evolved 2G
3G
Datenbitrate
Datenbitrate
Datenbitrate
9,6 – 14,4 kbit/s
64 – 144 kbit/s
384 – 2000 kbit/s
TDMA (IS-136) und cdmaOne (IS-95): USA, Nord- und Südamerika, Asien
Bild 1
Migrationsmöglichkeiten von 2G zu 3G Mobilfunksystemen
Im „Release 99“ besteht UMTS aus vier Systemkomponenten:
• Terrestrial Radio Access Network,
• GSM-Core Network für Sprache,
• GPRS-Core Network für Daten,
• User Equipment (Mobile Station, mobile Terminal).
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Referat
UMTS
BTS
BTS
PCM-Technik
MSC
BTS
GSM
Access Network
GERAN
BTS
MSC
BSC
PCU
GSM
Core Network GMSC
PCM-Technik
ISDN
Festnetz
MSC
BTS
HLR, AuC
EIR, ILR
GR
node
B
node
B
SGSN
node
B
node
B
node
B
UMTS
Access Network
UTRAN
RNC
GPRS
SGSN Core Network GGSN
ATM-Technik
IP - Netz
(Internet)
SGSN
ATM-Technik
Bild 2
UMTS Netzstruktur
MSC (Mobile Switching Center): Schaltet die Sprachverbindungen durch. Für die Suche
für den gewünschten Telefonpartner stehen dem MSC das Home Location Register
und das Visitor Location Register zur Verfügung. Das MSC wird in 2 Teile aufgeteilt:
• MSCS (Mobile Switching Center Server)
kümmert sich um die Vermittlungsaufgaben auf der Steuerungsebenen (Signalisierungen und Zulassungen eines Gerätes zum Dienst).
• MGW (Media Gateway)
kümmert sich um die Verbindung, wenn sie vom MSCS aufgebaut wurde. Hier werden
die Datenpakete an den Vermittlungsrechner weitergegeben.
GMSC (Gateway Mobile Switching Center): Am Netzübergang zu einem anderen Netz
steht das GMSC zur Verfügung, welches die Signalisierung dorthin weiterleitet.
RNC (Radio Network Controller): Steuert den Sender und verfolgt das Handy über mehrere Funkzellen und regelt die Sendeleistung von Handy und Antenne. Im RNC werden auch die Handovers gesteuert bzw. veranlasst.
CCU (Channel Control Unit): Sie steuert die eigentlichen Sender. Sie wandelt die vom
RNC kommenden digitalen Signalen in analoge Funksignale um. Die CCU ist mit den
Antennen mittels Koaxialkabeln verbunden.
SGSN (Serving GPRS Support Node): SGSN ist ein Knotenrechner und bedient alle eingebuchten Daten — Nutzer innerhalb eines Gebietes. Er kümmert sich auch noch um
Ein — u. Ausbuchungen der Datenteilnehmer samt Benutzeridentifikationen und Verschlüsselungen. Er hält die logische Verbindung zum Endgerät aufrecht.
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Referat
UMTS
GGSN (Gateway GPRS Support Node): Hauptaufgabe des GGSN ist die Datenverbindung
des jeweiligen Mobilfunknetzes mit externen Netzen. Hier werden auch die Datenpakete zwischen Mobiltelefon und Internetvermittelt und er sorgt für einen schnellen und
sicheren Zugriff auf das Internet.
HLR (Home Location Register):
Das HLR unterteilt sich in 4 Komponenten:
• AUC (Authentication Center) → Verschlüsselung
• ILR (Interworking Location Register) → Mobilfunknormen
• EIR (Equipment Identity Register) → verwaltet Gerätesperrlisten
• SMS (Short Message Service) → Message Verkehr
3.2.
Zellenebenen und Zelleneigenschaften
Eine Funkzelle wird einem Teil des verfügbaren Frequenzspektrums zugeordnet. Jede Zelle
hat nur eine bestimmte Kapazität, das heißt die Zelle „atmet“, je mehr Teilnehmer in einer
Zelle sind umso kleiner wird die Zelle.
Global
Welt
Land
Stadt
Gebäude
Wohnung
Satellite
Cell
Macro-Cell Micro-Cell
Bild 3
•
•
•
•
Pico-Cell
Zellenhierarchie
Satellitensysteme: den IMT-2000-Spezifikationen zufolge muss in schwach besiedelten Gebieten ein Satellitenfunk-Kontakt möglich sein, der ab 2005 in UMTS eingeführt
wird.
Makrozelle: Flächendeckende Grundversorgung
Mikrozelle:
In dicht besiedelten Gebieten. ITU-T geht dabei von einem Fußgänger
aus, der sich in einer reflexionsreichen Umgebung (zum Beispiel Häuserwände) bewegt und UMTS nutzt.
Pikozelle:
In Firmengebäuden, Fabriken
Je nach Nutzungsvariante unterscheidet der IMT-2000-Standard drei Übertragungsgeschwindigkeiten, die von der räumlichen Lage des Senders oder Empfängers abhängig sind:
• 144 kbit/s zu bewegten Fahrzeugen in jedem beliebigen Gebiet,
• 384 kbit/s in der so genannten Mikro- und Makro-Zelle und
• 2 Mbit/s in der so genannten Pico-Zelle.
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Referat
UMTS
SF = 128 2700m
Sprache 8 Kbit/s
Bild 4
SF = 32 2100m
64 kbit/s
SF = 4 1300m
364 kbit/s
Datenrate in Abhängigkeit von der Entfernung
Reichweite (m)
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
0
Bild 5
3.3
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50 Teilnehmer
Zellenreichweite als Funktion der Teilnehmerzahl einer Zelle
Luftschnittstelle - Codierverfahren
1
+1
-1
Datenstrom - Bits
-1
Spreizcode
gespreizter
Datenstrom - Chips
Spreizcode
1
Bild 6
-1
t
Erzeugen eines Chipstroms und Rückgewinnen des Bitstroms
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Referat
UMTS
Tb
Tb
Tb
Bitrate Rb1
Bitrate Rb2
Bitrate Rb3
N1 Chips / Bit
N2 Chips / Bit
N3 Chips / Bit
TC
TC
Chiprate RC
Chiprate RC
t
Bild 7
TC
Chiprate RC
t
t
Realisierung variabler Bitraten mittels OVSF-Codes
SF = 1
SF = 2
SF = 4
Cch,4,0 = (1,1,1,1)
Cch,2,0 = (1,1)
Cch,4,1 = (1,1,-1,-1)
Cch,1,0 = (1)
Cch,4,2 = (1,-1,1,-1)
Cch,2,1 = (1,-1)
Cch,4,3 = (1,-1,-1,1)
Bild 8
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OVSF-Codebaum
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