1 / 56

UMTS-Technologie

Steffen Buchner Andreas Stahlhofen. UMTS-Technologie. Gliederung (1). Releases Release 99-Architektur Code Division Multiple Access Mobilitätsmanagement Handover Location Update / Location Area. Gliederung (2). Verbindungsabläufe Packet Switched vs. Circuit Switched

verdad
Download Presentation

UMTS-Technologie

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Steffen Buchner Andreas Stahlhofen UMTS-Technologie UMTS-Technologie

  2. UMTS-Technologie Gliederung (1) • Releases • Release 99-Architektur • Code Division Multiple Access • Mobilitätsmanagement • Handover • Location Update / Location Area

  3. UMTS-Technologie Gliederung (2) • Verbindungsabläufe • Packet Switched vs. Circuit Switched • Initialisierungsprozess • RRC Connection Setup Prozedur • Mobile Originated Voice Call

  4. UMTS-Technologie Releases • Entwicklung von UMTS: • Release 99 (Jahr 1999) • Release 4..7 • Release 8 (~ Dezember 2008)

  5. UMTS-Technologie Release 99 - Architektur UMTS Subscriber Identity Modul - Speichert die International Mobile Subscriber Identity - Speichert den K ( UMTS-Sicherheit) - kann kleine Programme ausführen (Homezone) - Applikation auf einer UICC (Universal Integrated Curcuit Card) User Equipment (Handy) - Verarbeitung der Radiosignale - Verbindungsauf- und abbau - Empfangsqualität benachbarter Zellen versenden  Handover - Verschlüsselung - Enthält USIM

  6. UMTS-Technologie Release 99 - Architektur Node-B -Bildet mit dem RNC das UMTS Terrestrial Radio Access Network - Versorgt einen oder mehrere Sektoren - Steuert Funkübertragung (CDMA) - Sendet dem RNC regelmäßig Messungen (Verbindungsqualität + Interferenz)  Handover - Name: eigentlich nur vorläufig

  7. UMTS-Technologie Release 99 - Architektur Node-B

  8. UMTS-Technologie Release 99 - Architektur Radio Network Controller - Steuert mehrere Node-Bs an - entscheidet u.a. über Handover - Verschlüsselung

  9. UMTS-Technologie Release 99 - Architektur Mobile Switching Center - Verbunden mit anderen MSCs - Vermittlungsstelle für Sprachverbindungen - Beteiligt an der Registration eines Teilnehmers beim Einschalten - Steuert Verbindungsaufbau zwischen Teilnehmern - Weiterleiten von SMS - Release 4: MSC Call Server (Signalisierungen) und Media Gateway (Nutzdaten)

  10. UMTS-Technologie Release 99 - Architektur Gateway Mobile Switching Center - Spezielle Variante des MSC - Bietet Interfaces zu verschiedenen Netzwerken, z.B. dem ISDN oder PSTN

  11. UMTS-Technologie Release 99 - Architektur Home Location Register Speichert: - Userdaten - Zugehörige Rechte - Benutzerstandorte

  12. UMTS-Technologie Release 99 - Architektur Serving GPRS Support Node - Verbunden mit anderen SGSNs - Vermittlungsstelle für Datenverbindungen - Für paketvermittelnde Verbindungen zuständig - Routing von Paketen

  13. UMTS-Technologie Release 99 - Architektur Gateway GPRS Support Node - Verbunden mit Gateways zu anderen Netzwerken - Firewall

  14. UMTS-Technologie Code Division Multiple Access • Übertragungsverfahren auf der Funkschnittstelle • Alle Endgeräte und alle Node-Bs benutzen dieselbe Frequenz • Jedes Endgerät bekommt eine eigene „Stimme“ (Spreizcode) • Überlagerung der Streams und Zerlegung • Unterschiedliche Datenraten durch unterschiedlich lange Spreizcodes möglich

  15. UMTS-Technologie Beispiel zu CDMA

  16. Orthogonal Variable Spreading Factor (OVSF) - Codebaum • Jeder Vektor wird in zwei orthogonale Vektoren aufgespalten • Wenn Spreizcode verwendet wurde, können abgeleitete Spreizcodes nicht mehr verwendet werden „Unterschiedliche Datenraten durch unterschiedlich lange Spreizcodes möglich“ UMTS-Technologie

  17. Moblitätsmanagement • Handover • UE hat Gespräch • Location Update (Cell Reselection) • UE inaktiv UMTS-Technologie

  18. UMTS-Technologie Handover • Die drei wichtigsten Arten • Hard Handover • Soft Handover • Softer Handover • Weitere • Inter-MSC Handover • Intersystem Handover (3G -> 2G) • …

  19. Hard Handover • Findet auch in GSM Verwendung • Harte Umschaltung zu bestimmtem Zeitpunkt • Netz bereitet neue Zelle vor und sendet Befehl zum Wechseln (inkl. Frequenz, Scrambling-Code usw.) • Ca. 100 ms Unterbrechung UMTS-Technologie

  20. Soft Handover • Gleichzeitige Kommunikation mit mehreren Node-Bs • Keine Unterbrechung • Aufteilung der Daten auf die Node-Bs durch den RNC • Verbraucht mehr Ressourcen UMTS-Technologie

  21. Softer Handover • Spezialfall des Soft Handovers • Übertragung parallel über verschiedene Sektoren des Node-Bs möglich UMTS-Technologie

  22. Beispiel zu Soft Handover • Verschiedene RNCs • CN darf nichts mitbekommen • S-RNC: Serving RNC • D-RNC: Drift RNC UMTS-Technologie

  23. Moblitätsmanagement • Handover • UE hat Gespräch • Location Update (Cell Reselection) • UE inaktiv UMTS-Technologie

  24. UMTS-Technologie Location Update / Location Area • Teile des Netzwerkes sind in „location areas“ zusammengefasst (mehrere Node-Bs) • Die location area eines Benutzers muss bekannt sein • Jede location area hat einen Location Area Index (LAI) • Endgerät überprüft diese und reagiert: • Aktualisierung bei Änderung • Periodic Location Update

  25. UMTS-Technologie Location Update / Location Area (2) • Beim Verbindungsaufbau CN -> UE: • Ausrufen des UE in allen Zellen der location area • UE antwortet • Weitere Kommunikation nur über dessen Node-B • Große oder kleine location Area? • Groß: Seltenes Verlassen der location area • Klein: Beim paging (Ausrufen) wird nur an wenige Endgeräte gesendet • Antwort: CS groß (nicht jedes mal Aufbau), PS klein (viele kleine Pakete)

  26. UMTS-Technologie

  27. Packet Switched vs. Curcuit Switched Curcuit Switched: • Ein exklusiver Nachrichtenkanal zwischen Sender und Empfänger • Daten werden als Ganzes übertragen • Anwendungsbeispiel: Telefongespräch Quelle: www.netplanet.org UMTS-Technologie

  28. Packet Switched vs. Curcuit Switched Packet Switched: • Übertragung in einem dezentralen und vermaschten Netzwerk • Daten werden in einzelne Pakete unterteilt Quelle: www.netplanet.org UMTS-Technologie

  29. UMTS-Technologie Initialisierungsprozess • Vor Übertragung der Nutzdaten Kontakt mit Netzwerk herstellen  RRC Connection Setup Prozedur • Verbindungswunsch mitteilen • leitungsvermittelt (CS) • paketvermittelt (PS) • Authentifizierung

  30. UMTS-Technologie Initialisierungsprozess RRC Connection Setup Prozedur • Wird beim ersten Netzwerkzugriff durchgeführt • Stellt die erste Verbindung zwischen Endgerät und dem Netzwerk her

  31. UMTS-Technologie InitialisierungsprozessRRC Connection Setup Prozedur UE Node-B RNC Präambel (höhere Leistung) Präambel Response UMTS-Technologie 31

  32. UMTS-Technologie InitialisierungsprozessRRC Connection Setup Prozedur UE Node-B RNC Connection Setup Request Connection Setup Request Connection Setup Complete Connection Setup Complete Reservierung der entsprechenden Übertragungskanäle Connection Setup Connection Setup UMTS-Technologie 32

  33. UMTS-Technologie InitialisierungsprozessAuthentifizierung UE S-RNC MSC CM Service Request SCCP CR Security Mode Complete Security Mode Complete CM Service Request Authentication Response SCCP CC Authentication Request Security Mode Command Security Mode Cmd UMTS-Technologie 33

  34. UMTS-Technologie Mobile Originated Voice Call • Verbindung zum Netzwerk wurde nun erfolgreich erstellt • Der ausgehende Anruf kann nun eingeleitet werden und die Sprachdaten übertragen werden

  35. UMTS-Technologie Mobile Originated Voice Call UE S-RNC MSC RAB Assignment Complete CC Setup CC Setup Radio Ressource Allocation Gesprächsaufbau zu Gesprächspartner CC Alerting CC Connect CC Proceeding RAB Assignment Request UMTS-Technologie 35

  36. UMTS-Technologie Fazit Pros: • Großer Fortschritt zu GSM und GPRS • CDMA: Node-Bs und UEs auf einer Frequenz • Dadurch kaum noch Verzögerungen (keine Ressourcenzuteilung) • Einfachere Zellplanung • Keine Unterbrechung bei Zellwechsel und Soft-Handover • Erhöhte Bandbreite

  37. UMTS-Technologie Fazit (2) Contras: • Hohe Kosten im Gegensatz zu kabelgebundenen Anschlüssen • Bei erschwinglichen Tarifen nur begrenztes Datenvolumen

  38. UMTS-Technologie Ende des Vortrags Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!

  39. UMTS-Technologie Quellen • [1] 3GPP. About 3GPP. http://www.3gpp.org/about-3gpp. Abgerufen am 10.11.2008 • [2] Martin Sauter. Grundkurs Mobile Kommunikationssysteme. Vieweg Verlag, 2008, 3. erweiterte Auflage. Seiten 178f • [3] Peter Seidenberg, Bernhard Walke, Marc Peter Althoff. UMTS – The Fundamentals. John Wiley & Sons, 2003. Zuerst veröffentlich unter dem Titel „UMTS – Ein Kurs“

  40. UMTS-Technologie Zusatzfolien • Definition von UMTS / 3G / 3GPP • Begriffsunterscheidung UTRA(N) • Unterschied zwischen UTRA-TDD und UTRA-FDD • Die restlichen Typen von Handover • Vergleich Release 99 - und Release 4 - Architektur • Vergleich Release 4 - und Release 5 - Architektur • UMTS - Kanalstruktur • Near-Far-Effekt / Zellatmung

  41. UMTS-Technologie UMTS / 3G / 3GPP • Universal Mobile Telecommunications System • Teil der 3. Generation • 1G: Analog Mobile Phone Service (AMPS) 1981 • 2G: GSM, GPRS • Entwickelt vom 3rd Generation Partnership Project • „[…] produce Technical Specifications and Technical Reports for a 3G Mobile System […]“ [1]

  42. UMTS-Technologie UTRA(N) • UTRA = UMTS Terrestrial Radio Access • UTRAN = UMTS Terrestrial Radio Access Network

  43. UMTS-Technologie UTRA-TDD und UTRA-FDD UTRA-TDD (Time Division Duplex): • Up- und Downlink auf einer Frequenz • Übertragung innerhalb von Zeitschlitzen • Beliebige Unterteilung in Uplink- und Downlink-Zeitschlitze • UTRA-FDD (Frequency Division Duplex): • Up- und Downlink in Frequenzpaaren (eine Frequenz für Uplink, eine für Downlink)

  44. UMTS-Technologie Typen von Handover

  45. UMTS-Technologie Typen von Handover (2)

  46. UMTS-Technologie Release 4 - Architektur

  47. UMTS-Technologie Release 5 - Architektur

  48. UMTS-Technologie KanalstrukturUnterscheidung von Daten • Aufteilung in „Planes“ (Ebenen, Stufen) • User-Plane • Nutzdaten • Control Plane • Signalisierungsdaten

  49. UMTS-Technologie KanalstrukturKanalarten • Dedicated Channels • Dediziert für einen Benutzer • Common Channels • Alle Endgeräte einer Zelle empfangen die übertragenen Daten • Auch für Nutzdatenübertragung • Shared Channels • Wird nur von aufgeforderten Endgeräten abgehört • Beispiel: Downlink Shared Channel: • Kontrolldaten oder Nutzdaten von RNCs

  50. UMTS-Technologie KanalstrukturKanalschichten • Logische Kanäle • Transportkanäle • Physikalische Kanäle • Vergleiche: OSI-Modell

More Related