Entwurfsziel ist die Unterstützung einer breiten Palette von Sprachdiensten und sowohl schmal- als auch breitbandiger Datendiensten mit dem Fokus auf

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1 UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) ist Teil der ITU IMT Vision einer globalen Familie von Mobilkommunikationssystemen der 3. Generation IMT-2000 wurde von der ITU als ein offener Standard für Mobilkommunikation mit hoher Kapazität und hohen Datenraten initiiert. IMT-2000 beinhaltet sowohl terrestrische als auch satellitengestützte Komponenten Global Satellite Suburban Urban Micro-Cell In- Building Home-Cell Macro-Cell Pico-Cell Audio/visual Terminals

2 Entwurfsziel ist die Unterstützung einer breiten Palette von Sprachdiensten und sowohl schmal- als auch breitbandiger Datendiensten mit dem Fokus auf mobiler, paketvermittelter Datenübertragung basierend auf der IP-Technolgie des Internets Strategisch besonders wichtig ist die Fähigkeit zur effizienten Bereitstellung mobiler Internetdienste UMTS soll dem Teilnehmer ähnliche Leistungsdaten wie das Festnetz bereitstellen und die Entwicklung neuer Multimedia-Applikationen stimulieren Aufsetzen auf vorhandene Infrastrukur durch Multi-Mode Terminals, die z.b. GSM 900/1800 unterstützen Globale Mobilität durch Inter-Network-Roaming

3 Evolution von 2G nach 3G: GSM - UMTS Evolution GSM Migration GSM mass market Support for high-speed circuit-switched data (HSCSD) Support for Internet/intranet services (GPRS) Enhanced data rates over GSM up to 384 kbps (EDGE) Introduction of third-generation multimedia services UMTS / /2002 (Similar situation with D-AMPS and CDMA)

4 IMT-2000 family of ITU 3G standards (Evolution from 2G to 3G networks) Japan 2001 Europe/Asia 2002 North America 2003 Bitrate Evolution CDMA 2000 FDD W-CDMA FDD W-CDMA TDD CDMA 2000 TD-CDMA W-TDMA FDD W-CDMA 1.000k EDGE IS-95 Rev.B UWC k GPRS (HSCSD) (more than ISDN ) CDMAone PDC CDMAone IS-95 TDMA IS-136 AMPS GSM 1900 GSM 10k

5 Third Generation Partnership Project (3GPP, Standardisierung): Members: ARIB (Japan), CWTS (China), ETSI (Europe), T1 (USA), TTA (Korea) and TTC (Japan) Goals: production of globally applicable Technical Specifications and Technical Reports for a 3rd Generation Mobile System based on evolved GSM core networks and the radio access technologies that they support (i.e., Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) both Frequency Division Duplex (FDD) and Time Division Duplex (TDD) modes) maintenance and development of the Global System for Mobile communication (GSM) Technical Specifications and Technical Reports including evolved radio access technologies (e.g. General Packet Radio Service (GPRS) and Enhanced Data rates for GSM Evolution (EDGE))

6 3GPP Standardisierung:

7 Meilensteine: 5 concept groups System description Specification Release R4 Japan: First commercial operation ETSI kick-off work shop Air interface decision Third Generation Partnership Project (3GPP) kick-off Specification Release 99 Europe: First commercial operation

8 Meilensteine für UMTS in Europa: Oktober 1997: Festlegung des UMTS Core Band Frühjahr 1998: ETSI friert erste grundlegende UMTS Parameter ein 2001: Beginn erster Feldversuche UMTS/IMT : Start kommerzieller UMTS/IMT-2000 Netze Mit UMTS soll das bisher bekannte Serviceangebot in der Mobilkommunikation erheblich erweitert und verbessert werden, z.b.: Communication services (Video telephony, Videoconferencing, Voice response and recognition, Personal location) Business information (Mobile office, Narrowcast business TV,Virtual work-groups) Entertainment (Audio on demand (as an alternative to CDs, tapes or radio), Games on demand, Video clips, Virtual sightseeing) Public information services (Browsing the WWW, Interactive shopping) Erwartete Nutzer in Europa für das Jahr 2010 (inkl. bestehender Netze) 260 Millionen (66% Sättigung), davon allein 90 Millionen Nutzer von Multimedia- Anwendungen Verkehrsaufkommen je Nutzer: mehr als 40 Mbyte/Monat

9 Architektur: GSM Core Network GSM cell BTS BSC MSC/VLR GMSC CS FDD, W-CDMA f2 f1 UTRAN UMTS cell Node B RNC IWU PS SGSN HLR GGSN IWU2 TDD, TD-CDMA f RNS Node B other CNs: ANSI-41 IP PSTN/ ISDN X25 IP

10 Architektur: SRNS Node B Iub SRNC Uu UE Iub Node B Iur RNS RNC Iub Node B Iu Iu Core Network (GSM CN)

11 UMTS Luftschnittstelle (UTRA, U u Interface) Im Januar 1998 erste grundlegende Parameter von ETSI festgelegt; Standardisierung Release 99 abgeschlossen (nur noch Korrekturen) Kombination zweier Technologien Wideband-CDMA (W-CDMA) for paired spectrum bands (auch in Japan (ARIB)) TD-CDMA for unpaired bands ( 2 Modi: Wideband TDD und Narrowband TDD (v.a. China)) in einem Standard mit dem Ziel eine optimale Lösung für alle Serviceszenarien und Arbeitsumgebungen zur Verfügung zu stellen In allen Umgebungen soll mindestens eine Übertragungsrate von 144 kbit/s zur Verfügung gestellt werden können Für bedingt mobile Applikationen (stationäre Mobilität) in makro- und mikrozellularer Umgebung soll die Übertragungsrate bei 384 kbit/s liegen In mikro- und pikozellularer Umgebung soll für paketorientierte Übertragung sogar bis zu 2 Mbit/s verfügbar sein

12 Frequenzspektrum für Europa

13 UMTS Luftschnittstelle (UTRA, IMT-2000 ähnlich) Frequenzbereich (Europa): MHz (Uplink) und MHz (Downlink) für FDD Modus MHz und MHz für TDD Modus Kanal-Bandbreite: 5 MHz (x2, x4) Chiprate: 3.84 Mchip/s (x2,x4) Spreizverfahren: Direct Sequence CDMA Spreizcodes: Orthogonal Variable Spreading Factor (OVSF) Codes (Spreizfaktor: 4-256, Baumstruktur); Multi-Code Übertragung möglich Scrambling: Goldsequenzen für Zelltrennung (Downlink) und Nutzertrennung (Uplink) (keine zusätzliche Bandbreitenerweiterung durch Scrambling) Rahmenlänge: 10ms (Srambling jeweils über einen Rahmen ( chips); ein Rahmen besteht aus 15 Slots (2560 Chips) Modulationsverfahren: kohärentes QPSK Kanalcodierung: Faltungscodes, parallel verkettete Faltungscodes (Turbo-Codes)

14 UMTS Luftschnittstelle (W-CDMA) Mögliche Übertragungsraten (Auswahl, einschl. Kanalcodierung): Sprache (AMR Codec): 16 kbit/s (circuit switched) Simple Messages: 14 kbit/s (packet switched) Switched Data: 14 kbit/s (circuit switched) Medium Multimedia: 384 kbit/s (packet switched) High Multimedia: 2 Mbit/s (packet switched) High Interactive Multimedia: 128 kbit/s (circuit switched) Verbesserungen im Vergleich zu GSM: hervorragende Eignung für Multimedia-Übertragung durch hohe Datenraten und mobile IP verbesserte Übertragungsqualität durch Reduzierung der Empfindlichkeit gegenüber Fading, kohärente Detektion im Uplink, sehr schnelle Leistungsregelung, leistungsstarke Kanalcodierungsverfahren, Signale mit niedrigen Pegeln sind besser detektierbar ( höhere Zellkapazitäten, GSM 1800 Zellen sind wiederverwendbar)

15 UMTS im Vergleich zu anderen Übertragungssystemen Transmissionspeed in in Mbit/s 100,0 Fixed network access 10,0 WLAN 1,0 UMTS 0,1 0,01 Wireless CT, W-PBX, WLL) Office,home, in building cellular Building Stationary Pedestrian Mobile Outside building

16 Applikationen für UMTS entwickeln sich aus Internet/Intranet-Applikationen Packet (IP) Switched Circuit Switched Packet Switched Source: Analysis/Intercai

17 Ausblick auf UMTS Entwicklung Multimedia subscriber using the whole range of applications from voice to multimedia Mobile subscriber using voice and low data In Europe more than 90 mio. subscribers will use mobile multimedia services by the year 2010! And will create 60% of traffic!

18 3-Mai-01 Frank Burkert - Siemens AG ICM MP UMTS Videophone Concept Studies: