Video über UMTS. Mobilfunknetze im Wandel. von Dominik Bachert. Seminar HWS 2006/07 Multimedia-Protokolle für den Wohnzimmer PC

Transkript

1 Mobilfunknetze im Wandel von Seminar HWS 2006/07 Multimedia-Protokolle für den Wohnzimmer PC Lehrstuhl Praktische Informatik IV Universität Mannheim

2 Themenübersicht allgemeiner Überblick technische Aspekte neue Dienste mit UMTS 2 / 22

3 Mobilfunk-Anbieter 3 / 22

4 Der GSM-Standard Global System for Mobile Communication GSM UMTS Mobilfunkstandard der 2. Generation Handyboom Mitte der 90er Jahre in D-Land am weitesten verbreitet Entwickelt für Telefongespräche Leitungsbasierte Datenübertragung (verschwendet bis zu 60 % der Ressourcen) 4 / 22 x

5 Der UMTS-Standard Universal Mobile Telecommunication System GSM UMTS Noch im Einführungsstadium Mobilfunkstandard der 3. Generation wurde entwickelt, da Anforderungen an mobile Dienste stiegen. z.b. höhere Datenraten Paketbasierte Datenübertragung 5 / 22 x

6 GSM-Netz-Abdeckung GSM UMTS GSM-Netz Vodafone 6 / 22

7 UMTS-Netz-Abdeckung GSM UMTS UMTS-Netz Vodafone 7 / 22

8 Von GSM zu UMTS ursprüngl. 9,6kb/s HSCSD: bis zu 50kb/s leitungsbasiert symm. Leitung GPRS: paketorientierte Anbindung an GSM-Netz High Speed Circuit Switched Data; General Packet Radio Service bis zu kb/s paketbasiert bietet Möglichkeit für Vielzahl von Diensten Internet Protokoll bindet GSM ein 8 / 22

9 gleichzeitiger Zugriff auf Funkmedium mehrerer Teilnehmer Sicherstellen, dass keiner das Signal des anderen zerstört grundsätzlich 3 Methoden: -FDMA Frequency Division Multiple Access -TDMA Time Division Multiple Access -CDMA Code Division Multiple Access 9 / 22

10 FDMA (Frequency Division Multiple Access) FDMA TDMA CDMA jeder Teilnehmer bekommt eine eigene Frequenz zugewiesen Teilnehmerkap. stark eingeschränkt in keinem Mobilfunknetz im Einsatz Frequenz Frequenz 5 / Nutzer 5 / Kanal 5 Frequenz 4 / Nutzer 4 / Kanal 4 Frequenz 3 / Nutzer 3 / Kanal 3 Frequenz 2 / Nutzer 2 / Kanal 2 Frequenz 1 / Nutzer 1 / Kanal 1 Zeit 10 / 22

11 TDMA (Time Division Multiple Access) FDMA TDMA CDMA Einteilung der Frequenz in Zeitschlitze jedem Teilnehmer wird ein Zeitschlitz zugeteilt perfekte Synchronisation der Endgeräte nötig erhöht Teilnehmerkapazität scheinbar gleichzeitiger Zugriff im GSM-Netz im Einsatz Frequenz Nutzer1 Nutzer2 Nutzer3 Nutzer4 Nutzer5 Zeit 11 / 22

12 CDMA (Code Division Multiple Access) FDMA TDMA CDMA die aktuell am höchstentwickelte Multizugriffsmethode Zuordnung linear unabhängiger Codes zu jedem Teilnehmer echt gleichzeitiger Zugriff auf gleiche Frequenz möglich im UMTS-Netz im Einsatz 12 / 22

13 weitere Trennung neben Multizugriff ist die Flussrichtung der Daten (Sprechen=Uplink, Hören=Downlink) mögliche Trennung: -über Zeit: TDD (Time Division Duplex) - über Frequenz: FDD bei GSM: FDD bei UMTS: FDD und TDD (Frequency Division Duplex) 13 / 22

14 UMTS GSM-1800 Uplink Frequenzbereiche müssen fest zugeteilt sein um Störungsfreiheit zu garantieren ein Frequenzband ist 5 MHz breit GSM-1800 Downlink D E C T M S S T D D UTRA-FDD Uplink Frequenz in MHz T D D UTRA-FDD Uplink DCS-1800 Uplinkband (Digital Cellular System = GSM 1800) DCS-1800 Downlinkband DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunication) Schnurlostelefone UTRA-TDD (4 x 5 MHz-Bänder) UTRA-FDD Uplink (12 x 5 MHz-Bänder) MSS Uplink (Mobile Satellite Service) UTRA-TDD unlizenzierter Betrieb (2 x 5 MHz-Bänder) UTRA-TDD (1 x 5 MHz-Band) UTRA-FDD Downlink (12 x 5 MHz-Bänder) MSS Downlink (Mobile Satellite Service) M S S 14 / 22

15 UMTS Frequenzbereiche müssen fest zugeteilt sein um Störungsfreiheit zu garantieren ein Frequenzband ist 5 MHz breit 14 / 22

16 UMTS-Lizenzversteigerung Versteigerung erfolgreiche Bieter Versteigerung von Frequenzpaketen gepaartes Paket: beinhaltet 2 á 5 MHz ungepaartes Paket: beinhaltet 1 Frequenzband zu 5 MHz zur Versteigerung gab es: 12 gepaarte Pakete 5 ungepaarte Pakete 15 / 22 x

17 erfolgreiche Bieter in D. Netzbetreiber 1. E-Plus / Hutchinson Gepaarte Pakete 2 Preis in Mrd. 8,40 Ungepaarte Pakete 1 Preis in Mrd. 0, Group 3G 2 8,41 1 0, Mannesmann Mobilfunk 2 8,42 1 0,0619 Versteigerung erfolgreiche Bieter 4. Mobilcom* 2 8,37 1 0, T-Mobil 2 8,48 1 0, Viag Interkom 2 8, Summen: 12 50,56 5 0, Bieter in D. 6 Bieter in A. (715 Mio) 16 / 22

18 aufbau Aufbau Versorgung Worldzelle: Anbindung über Satellit Makrozelle: bis 2km Ausdehnung Mikrozelle: bis 1km Ausdehnung Pikozelle: bis 60m Ausdehnung Pikozellen Mikrozellen Makrozellen Worldzelle 17 / 22 x

19 versorgung Aufbau Versorgung Makro- und Mikrozellen nutzen FDD daher je 1 gepaartes Paket nötig Die Pikozellen nutzen TDD daher 1 ungepaartes Paket Überlagerung der Zellebenen sehr hohe Zellkapazitäten möglich Pikozellen 18 / 22

20 Neue Dienste durch UMTS Kinovorschau in der S-Bahn Real-time Anwendungen mit hohen Datenraten: Video-Telefonie Videostreaming in Mikro- und Pikozellen Ortsbezogene Broadcast-Dienste wie Wetterbericht oder Verkehrsinfos Notfalldienste, priorisiert durch QoS 19 / 22

21 - 1 Video-Telefonie als der Hoffungsträger für UMTS Jedoch keine Konkurrenz für das Fernsehen durch UMTS ( DVB-H) Datenraten hierfür noch zu gering vorhandene Probleme: stark schwankende Datenraten hohe Schwankungen der Übertragungsverzögerung (schlecht für real-time Anwendungen) 20 / 22

22 - 2 vorhandene Probleme: Ping auf Webseite schwankt zwischen 120 und 360 Millisek. effektive Datenraten in ersten Test deutlich unter den theoretisch möglichen erste Video-Telefonie-Tests sehr ruckelig Vidsoft entwickelte Transportprotokoll welches Schwankungen in Übertragungsverzögerung ausgleicht 21 / 22

23 Ende Vielen Dank. 22 / 22