Video über UMTS

Seminar HWS 2006/07„Multimedia-Protokolle für den Wohnzimmer PC“

von Dominik Bachert

Lehrstuhl Praktische Informatik IVUniversität Mannheim

Mobilfunknetze im Wandel

Themenübersicht

2 / 22Dominik Bachert

allgemeiner Überblick

Mobilfunkanbieter

Standards

Netzabdeckung

technische Aspekte

von GSM zu UMTS

Multizugriffsmethoden

Frequenzbänder

Funkzellen

UMTS-Lizenzen

neue Dienste mit UMTS

Video über UMTS

Mobilfunk-Anbieter

3 / 22Dominik Bachert

Mobilfunkanbieter

Standards

Netzabdeckung

von GSM zu UMTS

Multizugriffsmethoden

Hören und Sprechen

Frequenzbänder

UMTS-Lizenzen

Funkzellen

neue Dienste durch UMTS

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Der GSM-Standard

4 / 22x

• 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)

Mobilfunkanbieter

Standards

GSM

UMTS

Netzabdeckung

von GSM zu UMTS

Multizugriffsmethoden

Hören und Sprechen

Frequenzbänder

UMTS-Lizenzen

Funkzellen

neue Dienste durch UMTS

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Global System for Mobile Communication

Dominik Bachert

Der UMTS-Standard

5 / 22Dominik Bachert

• Noch im Einführungsstadium

• Mobilfunkstandard der 3. Generation

• wurde entwickelt, da Anforderungenan mobile Dienste stiegen. z.B. höhere Datenraten

• Paketbasierte Datenübertragung

Mobilfunkanbieter

Standards

GSM

UMTS

Netzabdeckung

von GSM zu UMTS

Multizugriffsmethoden

Hören und Sprechen

Frequenzbänder

UMTS-Lizenzen

Funkzellen

neue Dienste durch UMTS

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Universal Mobile Telecommunication System

x

GSM-Netz-Abdeckung

6 / 22Dominik Bachert

GSM-Netz Vodafone

Mobilfunkanbieter

Standards

Netzabdeckung

GSM

UMTS

von GSM zu UMTS

Multizugriffsmethoden

Hören und Sprechen

Frequenzbänder

UMTS-Lizenzen

Funkzellen

neue Dienste durch UMTS

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UMTS-Netz-Abdeckung

7 / 22Dominik Bachert

UMTS-Netz Vodafone

Mobilfunkanbieter

Standards

Netzabdeckung

GSM

UMTS

von GSM zu UMTS

Multizugriffsmethoden

Hören und Sprechen

Frequenzbänder

UMTS-Lizenzen

Funkzellen

neue Dienste durch UMTS

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Von GSM zu UMTS

8 / 22Dominik Bachert

• ursprüngl. 9,6kb/s• HSCSD:

bis zu 50kb/s• leitungsbasiert• symm. Leitung• GPRS: paketorien-

tierte Anbindungan GSM-Netz

• bis zu 2.000 kb/s• paketbasiert• bietet Möglichkeit

für Vielzahl von Diensten

• Internet Protokoll• bindet GSM ein

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Standards

Netzabdeckung

von GSM zu UMTS

Multizugriffsmethoden

Hören und Sprechen

Frequenzbänder

UMTS-Lizenzen

Funkzellen

neue Dienste durch UMTS

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High Speed Circuit Switched Data; General Packet Radio Service

• gleichzeitiger Zugriff auf Funkmediummehrerer 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

Multizugriffsmethoden

9 / 22Dominik Bachert

Mobilfunkanbieter

Standards

Netzabdeckung

von GSM zu UMTS

Multizugriffsmethoden

Hören und Sprechen

Frequenzbänder

UMTS-Lizenzen

Funkzellen

neue Dienste durch UMTS

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FDMA

10 / 22Dominik BachertZeit

Frequenz 1 / Nutzer 1 / Kanal 1

Frequenz 2 / Nutzer 2 / Kanal 2

Frequenz 3 / Nutzer 3 / Kanal 3

Frequenz 4 / Nutzer 4 / Kanal 4

Frequenz 5 / Nutzer 5 / Kanal 5

Frequenz

• jeder Teilnehmer bekommt eine eigene Frequenz zugewiesen

• Teilnehmerkap. stark eingeschränkt

• in keinem Mobilfunknetz im Einsatz

(Frequency Division Multiple Access)

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Standards

Netzabdeckung

von GSM zu UMTS

Multizugriffsmethoden

FDMA

TDMA

CDMA

Hören und Sprechen

Frequenzbänder

UMTS-Lizenzen

Funkzellen

neue Dienste durch UMTS

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TDMA

11 / 22Dominik Bachert

• 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

Zeit

Nutzer1

Frequenz

Nutzer2 Nutzer3 Nutzer4 Nutzer5

(Time Division Multiple Access)

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Standards

Netzabdeckung

von GSM zu UMTS

Multizugriffsmethoden

FDMA

TDMA

CDMA

Hören und Sprechen

Frequenzbänder

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Funkzellen

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CDMA

12 / 22Dominik Bachert

• die aktuell am höchstentwickelte Multizugriffsmethode

• Zuordnung linear unabhängiger Codes zu jedem Teilnehmer

• echt gleichzeitiger Zugriff auf gleicheFrequenz möglich

• im UMTS-Netz im Einsatz

(Code Division Multiple Access)

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Standards

Netzabdeckung

von GSM zu UMTS

Multizugriffsmethoden

FDMA

TDMA

CDMA

Hören und Sprechen

Frequenzbänder

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Funkzellen

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Hören und Sprechen

13 / 22Dominik Bachert

• weitere Trennung neben Multizugriffist die Flussrichtung der Daten(Sprechen=Uplink, Hören=Downlink)

• mögliche Trennung:- über Zeit: TDD (Time Division Duplex)

- über Frequenz: FDD (Frequency Division Duplex)

• bei GSM: FDD

• bei UMTS: FDD und TDD

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von GSM zu UMTS

Multizugriffsmethoden

Hören und Sprechen

Frequenzbänder

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UMTS Frequenzbänder

14 / 22Dominik Bachert

• Frequenzbereiche müssen fest zugeteilt sein um Störungsfreiheit zu garantieren

• ein Frequenzband ist 5 MHz breit

MSS

UTRA-FDDUplink

TDD

MSS

Frequenz in MHz

GSM-1800Uplink

GSM-1800Downlink

DECT

TDD

UTRA-FDDUplink

1700 1800 1900 2000 2100 2200

1710 - 1785 DCS-1800 Uplinkband (Digital Cellular System = GSM 1800) 1805 - 1880 DCS-1800 Downlinkband 1880 - 1900 DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunication) Schnurlostelefone1900 - 1920 UTRA-TDD (4 x 5 MHz-Bänder) 1920 - 1980 UTRA-FDD Uplink (12 x 5 MHz-Bänder) 1980 - 2010 MSS Uplink (Mobile Satellite Service) 2010 - 2020 UTRA-TDD unlizenzierter Betrieb (2 x 5 MHz-Bänder)2020 - 2025 UTRA-TDD (1 x 5 MHz-Band) 2110 - 2170 UTRA-FDD Downlink (12 x 5 MHz-Bänder) 2170 - 2200 MSS Downlink (Mobile Satellite Service)

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Standards

Netzabdeckung

von GSM zu UMTS

Multizugriffsmethoden

Hören und Sprechen

Frequenzbänder

UMTS-Lizenzen

Funkzellen

neue Dienste durch UMTS

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UMTS Frequenzbänder

14 / 22Dominik Bachert

• Frequenzbereiche müssen fest zugeteilt sein um Störungsfreiheit zu garantieren

• ein Frequenzband ist 5 MHz breit

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Standards

Netzabdeckung

von GSM zu UMTS

Multizugriffsmethoden

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Frequenzbänder

UMTS-Lizenzen

Funkzellen

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UMTS-Lizenzversteigerung

15 / 22Dominik Bachert

• Versteigerung von Frequenzpaketen

• gepaartes Paket: beinhaltet 2 Frequenzbänder á 5 MHz

• ungepaartes Paket:beinhaltet 1 Frequenzband zu 5 MHz

• zur Versteigerung gab es:12 gepaarte Pakete 5 ungepaarte Pakete

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Frequenzbänder

UMTS-Lizenzen

Versteigerung

erfolgreiche Bieter

Funkzellen

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x

erfolgreiche Bieter in D.

16 / 22Dominik Bachert

0,2868550,5612Summen:

--8,4826. Viag Interkom

0,062718,4825. T-Mobil

0,061918,3724. Mobilcom*

0,061918,4223. Mannesmann Mobilfunk

0,062718,4122. Group 3G

0,037618,4021. E-Plus / Hutchinson

Preis in Mrd. €

UngepaartePakete

Preis in Mrd. €

Gepaarte Pakete

NetzbetreiberMobilfunkanbieter

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Versteigerung

erfolgreiche Bieter

Funkzellen

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11 Bieter in D. 6 Bieter in A. (715 Mio)

Funkzellenaufbau

17 / 22Dominik Bachert

• Worldzelle: Anbindung über Satellit• Makrozelle: bis 2km Ausdehnung• Mikrozelle: bis 1km Ausdehnung• Pikozelle: bis 60m Ausdehnung

Worldzelle

Makrozellen

Pikozellen

Mikrozellen

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Funkzellen

Aufbau

Versorgung

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x

Funkzellenversorgung

18 / 22Dominik Bachert

• Makro- und Mikrozellen nutzen FDDdaher je 1 gepaartes Paket nötig

• Die Pikozellen nutzen TDDdaher 1 ungepaartes Paket

• Überlagerung der Zellebenensehr hohe Zellkapazitäten möglich

Pikozellen

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Funkzellen

Aufbau

Versorgung

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Neue Dienste durch UMTS

19 / 22Dominik Bachert

• 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

Mobilfunkanbieter

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Frequenzbänder

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Funkzellen

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Video über UMTS - 1

20 / 22Dominik Bachert

• 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)

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Video über UMTS - 2

21 / 22Dominik Bachert

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 Über-tragungsverzögerung ausgleicht

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Standards

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Frequenzbänder

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Ende…

22 / 22Dominik Bachert

Vielen Dank.