UMTS

Auf dieser Seite finden Sie die Lösungen zu den Fragen und Aufgaben des Kapitels über UMTS.

Anmerkung: Alle Antworten sind so kurz wie möglich gehalten und setzen für das Verständnis das Studium des jeweiligen Kapitels voraus. Weitere Erklärungen, Informationen, Details und Zusammenhänge befinden sich im Buch in den jeweiligen Kapiteln.

Antwort 1:

Das GSM Netzwerk wurde hauptsächlich für die Übertragung von leitungsvermittelten Sprachkanälen konzipiert mit geringer Bandbreite konzipiert. Bei UMTS steht neben der Sprache jedoch von Anfang an auch die paketorientierte Datenübertragung mit hoher Geschwindigkeit im Vordergrund. Zu diesem Zweck wird eine neue Zugangstechnik eingesetzt, die das Code Division Multiple Access Verfahren verwendet. Mit diesem Verfahren wird einem User nicht mehr eine spezielle Frequenz und ein Timeslot wie bei GSM zugeordnet, sondern ein Code, mit dem er seine Daten überträgt. Alle Nutzer übertragen bei UMTS gleichzeitig ihre Daten, über den Code kann das Netzwerk die einzelnen Signale voneinander unterscheiden.

Antwort 2:

Die Verwendung des in Antwort eins kurz beschriebenen CDMA Verfahrens und die Verwendung von Codes mit Variablen Längen bieten Netzbetreiber und Nutzer einige Vorteile: Großer Vorteil sind z.B. die zu GPRS deutlich gestiegenen Datenraten bei der Paketdatenübertragung, sowie die kürzere Latzenzeit. Dadurch werden in der ersten Stufe Geschwindigkeiten bis 384 kbit/s für einen Benutzer in Downlink Richtung möglich sein. Dies ermöglicht eine Vielzahl neuer Möglichkeiten, da nun erstmals mobil z.B. aus Autos und Zügen in Breitbandgeschwindigkeit mit dem Internet kommuniziert werden kann. Außerdem bietet UMTS auch erstmals leitungsvermittelte Kanäle mit ausreichender Bandbreite für Videotelefone (64 kbit/s in beide Übertragungsrichtungen).

Antwort 3:

Mit einem R99 Zugangsnetz sind Datenraten von bis zu 384 kbit/s im Downlink und 64 kbit/s im Uplink möglich.

Antwort 4:

OVSF steht für Orthogonal Variable Spreading Factor. Mit diesem Verfahren kann jedem Benutzer je nach Anwendung ein unterschiedlich langer Spreizfaktor zugewiesen werden. Für Sprachtelefonie mit geringem Bandbreitenbedarf wird ein langer Spreading Code vergeben, für Datenübertragungen mit 128 oder 384 kbit/s ein kürzerer.

Antwort 5:

Der Scrambling Code im Downlink ist notwendig, damit die Endgeräte die einzelnen Zellen, die alle auf der gleichen Frequenz senden, voneinander unterscheiden zu können. Ohne den Scrambling Code wäre es nicht möglich, dass jede Zelle den kompletten Codebaum im Downlink verwenden könnte. Im Uplink ist der Scrambling Code notwendig, damit die Sendezeitverschiebung der unterschiedlichen Teilnehmer einer Zelle keine Auswirkung auf die Orthogonalität der Spreading Codes im Uplink hat. Die Sendezeit kann bei UMTS nicht geregelt werden, da im Softhandover Zustand das Endgerät mit mehreren Zellen gleichzeitig kommuniziert und sich somit mit seiner Sendezeit nicht auf alle Zellen gleichzeitig einstellen kann. Außerdem ist das Scrambling notwendig, da manche Codes keine Zufallsmuster aufweisen. Ohne das Scrambling würden diese Codes bei der Modulation eine ungewünschte spektrale Verteilung verursachen, da dann viele Bits in Folge den gleichen Wert haben könnten.

Antwort 6:

Bei geringer Verkehrslast kann die Zelle eine große Fläche versorgen, da die Interferenz gering ist und auch weit entfernte Endgeräte gut empfangen werden können. Bei hoher Verkehrslast können weiter entferne Endgeräte aufgrund der Interferenz von näher liegenden Endgeräten nicht mehr richtig empfangen werden. Dies führt dazu, dass der tatsächliche Bereich den die Zelle versorgen kann bei hoher Verkehrslast schrumpft. Dieses “Atmen” der Zelle in Abhängigkeit der Verkehrslast wird “Cell Breathing” genannt.

Antwort 7:

Im Cell-DCH Zustand ist einem Endgerät ein dedizierter Übertragungskanal mit einem eigenen Code zugeordnet. Daten können ohne Ressourcereservierung sofort gesendet und empfangen werden. Im Cell-FACH Zustand hingegen empfängt und sendet das Endgerät Daten über den RACH und FACH. Diese Kanäle muss sich das Endgerät mit anderen Endgeräten teilen. Dem Endgerät ist also kein eigener Code zugeordnet und es kann im Unterschied zu einem Dedicated Channel keine Bandbreite oder Reaktionszeit gewährleistet werden. Außerdem ist die Bandbreite sehr begrenzt.

Antwort 8:

Im PMM-Connected Zustand kann sich ein Endgerät im Cell-DCH, Cell-FACH, Cell-PCH und URA-PCH befinden.

Antwort 9:

Beim Soft-Handover kommuniziert das Endgerät mit mehreren Zellen des Netzwerkes gleichzeitig. Auf diese Weise ist es möglich, einen Handover komplett ohne Unterbrechung der Übertragung durchzuführen. Das Endgerät sendet im Soft-Handover Zustand immer nur mit der geringsten Sendeleistung die nötig ist, um zumindest mit einer Zelle, die am Soft-Handover Zustand beteiligt ist eine akzeptable Verbindung zu halten. Bei sich schnell ändernden Übertragungsbedinungen kann dann eine andere Zelle schnell die Verbindung übernehmen. Nachteil des Soft-Handover ist jedoch, dass zusätzliche Ressourcen auf der Luftschnittstelle benötigt werden, was zu einer Kapazitätsverminderung für andere Teilnehmer führt, wenn zu viele Zellen an einem Soft-Handover für ein Endgerät beteiligt sind.

Antwort 10:

Ein SRNS Relocation wird z.B. ausgeführt, wenn alle Zellen, die mit einem Teilnehmer kommunizieren and Drift-RNCs angeschlossen sind. Dieses Szenario kann z.B. auftreten, wenn ein Teilnehmer sehr mobil ist und sich weit von seinem ursprünglichen Aufenthaltsort wegbewegt. Durch die SRNS Relocation wird einer der Drift-RNCs zum neuen Serving-RNC. Dies bedeutet, dass das Routing zwischen MSC, SGSN auf der einen Seite, und dem alten und neuen RNC auf der anderen Seite geändert werden muss.

Antwort 11:

Im Cell-FACH Zustand wird das Mobility Management nicht vom Netzwerk durchgeführt, sondern vom Endgerät selber. Stellt das Endgerät fest, dass eine andere Zelle eine bessere Verbindung zum Netzwerk gewährleistet, führt das Endgerät den Zellwechsel autonom durch. Nach dem Zellwechsel muss es sich beim Netzwerk melden, damit dieses fortan alle Daten zur neuen Zelle weiterreicht.

Aufgabe 12:

Da das Endgerät im Cell-DCH Zustand ständig Daten sendet und empfängt, hat es keine Möglichkeiten auf anderen UMTS Frequenzen oder auf GSM Frequenzen nach geeigneten Nachbarzellen zu suchen. Bewegt sich das Endgerät an die Grenze des UMTS Abdeckungsgebietes oder werden in der Umgebung der aktuellen Zelle UMTS Zellen auf anderen Frequenzen betrieben, kann das Netzwerk das Endgerät anweisen, in den Compressed Mode zu schalten. Im Compressed Mode werden in bestimmten Abständen Sendepausen eingelegt, die dem Endgerät die Möglichkeit geben, auf anderen Frequenzen nach anderen Nachbarzellen zu suchen und Messungen durchzuführen. Die Messergebnisse liefert das Endgerät dann dem Netzwerk zurück, dass anhand dieser Ergebnisse dann einen Handover durchführen kann.