Beispiele von Nachrichtensystemen/Allgemeine Beschreibung von UMTS - Versionsgeschichte

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2026-03-16T12:26:07Z

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	{{Display}}		{{Display}}
			[[en:Examples_of_Communication_Systems/General_Description_of_UMTS]]

Guenter am 13. März 2023 um 16:25 Uhr

2023-03-13T16:25:15Z

← Nächstältere Version		Version vom 13. März 2023, 18:25 Uhr
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	⇒   Wir haben uns trotz dieser negativen Prognose dafür entschieden,  dieses Kapitel in unserem  $\rm LNTwww$  zu belassen,  da das Verständnis der zugrundeliegenden CDMA-Technologie für Studierende auch das Verständnis anderer nachrichtentechnischer Probleme erleichtert. ~~'''Korrektur''': Hier muss ich noch mit Kollegen reden.~~		⇒   Wir haben uns trotz dieser negativen Prognose dafür entschieden,  dieses Kapitel in unserem  $\rm LNTwww$  zu belassen,  da das Verständnis der zugrundeliegenden CDMA-Technologie für Studierende auch das Verständnis anderer nachrichtentechnischer Probleme erleichtert.

	Dieses Kapitel beinhaltet im Einzelnen:		Dieses Kapitel beinhaltet im Einzelnen:

Guenter am 31. Januar 2023 um 16:16 Uhr

2023-01-31T16:16:12Z

← Nächstältere Version		Version vom 31. Januar 2023, 18:16 Uhr
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	Im Folgenden konzentrieren wir uns auf das in Europa entwickelte System  $\rm UMTS$  (''Universal Mobile Telecommunications System''), das die beiden erstgenannten Standards  ~~sowie~~  $\rm ~~TD–CDMA~~$  der Systemfamilie IMT–2000 unterstützt.		Im Folgenden konzentrieren wir uns auf das in Europa entwickelte System  $\rm UMTS$  (''Universal Mobile Telecommunications System''), das die beiden erstgenannten Standards  "$\rm W\hspace{-0.12cm}-\hspace{-0.08cm}CDMA$"  und  "$\rm TD\hspace{-0.08cm}-\hspace{-0.08cm}CDMA$"  der Systemfamilie IMT–2000 unterstützt.

Guenter am 24. Januar 2023 um 17:57 Uhr

2023-01-24T17:57:55Z

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	== # ÜBERBLICK ZUM VIERTEN HAUPTKAPITEL # ==		== # ÜBERBLICK ZUM VIERTEN HAUPTKAPITEL # ==
	<br>		<br>
	$\rm U$niversal $\rm M$obile $\rm T$elecommunications $\rm S$ystem (UMTS) ist ein Mobilfunksystem der dritten Generation, das bei seiner Einführung eine zukunftsweisende Alternative zu den bis dahin verwendeten Mobilfunksystemen darstellen sollte. Es bietet im Vergleich zu GSM nicht nur eine hochwertigere Sprachqualität, sondern dank seiner schnelleren und paketvermittelten Übertragung auch eine Vielfalt erweiterter Dienste und Funktionalitäten.		$\rm U$niversal  $\rm M$obile  $\rm T$elecommunications  $\rm S$ystem  $\rm (UMTS)$  ist ein Mobilfunksystem der dritten Generation,  das bei seiner Einführung eine zukunftsweisende Alternative zu den bis dahin verwendeten Mobilfunksystemen darstellen sollte.  Es bietet im Vergleich zu GSM nicht nur eine hochwertigere Sprachqualität,  sondern dank seiner schnelleren und paketvermittelten Übertragung auch eine Vielfalt erweiterter Dienste und Funktionalitäten.

	UMTS wurde Ende der 1990er Jahre im Rahmen einer Zusammenarbeit zwischen der  ''International Telecommunication Union''  (ITU) und dem 3GPP–Forum (''3rd Generation Partnership Project'') standardisiert und ist seit 2004 in Europa kommerziell verfügbar. ~~In Deutschland wurden bis Ende 2007 mehr~~ als ~~10 Millionen Nutzer registriert. Weltweit nutzen derzeit (2011~~) ~~um die~~ 200 Millionen Teilnehmer UMTS oder ähnliche Mobilfunksysteme der dritten Generation.		UMTS wurde Ende der 1990er Jahre im Rahmen einer Zusammenarbeit zwischen der  "International Telecommunication Union"  $\rm (ITU)$  und dem 3GPP–Forum  $($"3rd Generation Partnership Project"$)$  standardisiert und ist seit 2004 in Europa kommerziell verfügbar.

			⇒   Im Jahr 2011  $($als dieses Kapitel konzipiert wurde$)$  nutzten weltweit etwa 200 Millionen Teilnehmer UMTS oder ähnliche Mobilfunksysteme der dritten Generation.

			⇒   Im Jahr 2022  $($als dieses Kapitel im Rahmen der englischen Übersetzung nochmals überarbeitet wurde$)$  hat ein weltweiter Report der Netzausrüster-Industrie mehr als hundert Betreiber identifiziert,  die die 3G-Abschaltung neben der 2G-Abschaltungentweder abgeschlossen haben,  dies planen oder gerade durchführen,  um die hierdurch frei werdenden Frequenzen für den Ausbau von  [[Mobile_Kommunikation/Allgemeines_zum_Mobilfunkstandard_LTE\| $\rm LTE$]],  $\rm 5G$  oder techologieneutral zu verwenden.

			* 28 Betreiber in 17 Ländern und Territorien haben die 3G-Abschaltung inzwischen abgeschlossen.

			*Bei sechs Betreibern in sechs Ländern und Territorien ist die 3G-Abschaltung derzeit im Gange.

			*Weitere 46 Netzbetreiber in 31 Ländern haben die 3G-Abschaltungen für sie allernächste Zeit geplant.

			*Interessant an diesem Report ist auch,  dass in einigen Ländern die UMTS-Abschaltung noch mehr forciert wird als die des ca. zehn Jahre älteren 2G-Standards  [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Allgemeine_Beschreibung_von_GSM\| $\rm GSM$]].


			⇒   Wir haben uns trotz dieser negativen Prognose dafür entschieden,  dieses Kapitel in unserem  $\rm LNTwww$  zu belassen,  da das Verständnis der zugrundeliegenden CDMA-Technologie für Studierende auch das Verständnis anderer nachrichtentechnischer Probleme erleichtert. '''Korrektur''': Hier muss ich noch mit Kollegen reden.

	Dieses Kapitel beinhaltet im Einzelnen:		Dieses Kapitel beinhaltet im Einzelnen:
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	*die Weiterentwicklungen von UMTS wie HSDPA und HSUPA,		*die Weiterentwicklungen von UMTS wie HSDPA und HSUPA,
	*ein Ausblick auf Long Term Evolution (LTE), dem Schlagwort der vierten Generation.		*ein Ausblick auf Long Term Evolution (LTE), dem Schlagwort der vierten Generation.


	~~Dem 4G–Standard  [[Mobile_Kommunikation/Allgemeines_zum_Mobilfunkstandard_LTE\|Long Term Evolution]]  (LTE) ist im Buch „Mobile Kommunikation” ein eigenes Kapitel gewidmet.~~

Guenter am 15. August 2019 um 15:00 Uhr

2019-08-15T15:00:59Z

← Nächstältere Version		Version vom 15. August 2019, 17:00 Uhr
Zeile 232:		Zeile 232:

	Man kann diese Dienste – je nach Anwendung – in sechs Hauptkategorien unterteilen:		Man kann diese Dienste – je nach Anwendung – in sechs Hauptkategorien unterteilen:
	*''Information'':   Internet–Surfen (''Info–on–demand''), Online–Printmedien,		*''Information'' :   Internet–Surfen (''Info–on–demand''), Online–Printmedien,
	*''Kommunikation'':   Video– und Audiokonferenz, Fax, ISDN, Messaging,		*''Kommunikation'' :   Video– und Audiokonferenz, Fax, ISDN, Messaging,
	*''Unterhaltung'':   Mobile TV, Mobile Radio, Video–on–Demand, Online–Gaming,		*''Unterhaltung'' :   Mobile TV, Mobile Radio, Video–on–Demand, Online–Gaming,
	*''Geschäftlicher Bereich'':   Interaktives Einkaufen, E–Commerce,		*''Geschäftlicher Bereich'' :   Interaktives Einkaufen, E–Commerce,
	*''Technischer Bereich'':   Online–Betreuung, Distributionsservice (Sprache und Daten),		*''Technischer Bereich'' :   Online–Betreuung, Distributionsservice (Sprache und Daten),
	*''Medizinischer Bereich'':   Telemedizin.		*''Medizinischer Bereich'' :   Telemedizin.


Zeile 263:		Zeile 263:

	Die wesentlichen von GSM übernommenen Sicherheitsstandards bei UMTS sind:		Die wesentlichen von GSM übernommenen Sicherheitsstandards bei UMTS sind:
	#Authentifizierung des Teilnehmers,		# Authentifizierung des Teilnehmers,
	#Vertraulichkeit der Teilnehmeridentität,		# Vertraulichkeit der Teilnehmeridentität,
	#Verschlüsselung der Funkschnittstelle.		# Verschlüsselung der Funkschnittstelle.


	Zusätzlich zu diesen wurden bei UMTS noch weitere Sicherheitsmaßnahmen beachtet:		Zusätzlich zu diesen wurden bei UMTS noch weitere Sicherheitsmaßnahmen beachtet:
	#Gegenseitige Authentifizierung, um die Nutzung falscher Basisstationen zu vermeiden,		# Gegenseitige Authentifizierung, um die Nutzung falscher Basisstationen zu vermeiden,
	#Verschlüsselung der Verbindung zwischen Basisstation und zugehörigem Kontrollknoten,		# Verschlüsselung der Verbindung zwischen Basisstation und zugehörigem Kontrollknoten,
	#Verschlüsselung und Authentifizierung der Sicherheitsdaten bei der Übertragung,		# Verschlüsselung und Authentifizierung der Sicherheitsdaten bei der Übertragung,
	#Mechanismen zur Aktualisierung der Sicherheitsmerkmale.		# Mechanismen zur Aktualisierung der Sicherheitsmerkmale.


Zeile 279:		Zeile 279:
	[[Datei:P_ID1486__Bei_T_4_1_S10_v1.png\|right\|frame\|Zusammenstellung der Sicherheitsmaßnahmen bei UMTS]]		[[Datei:P_ID1486__Bei_T_4_1_S10_v1.png\|right\|frame\|Zusammenstellung der Sicherheitsmaßnahmen bei UMTS]]
	Man unterscheidet Sicherheitskonzepte für		Man unterscheidet Sicherheitskonzepte für
	*den sicheren '''Netzzugang''' (''Network Access Security'') für jeden Teilnehmer,		*den sicheren  '''Netzzugang'''  (''Network Access Security'')  für jeden Teilnehmer,
	*die '''Netzdomäne''' (''Network Domain Security'') – ein sicherer Austausch von Kontrolldaten zwischen den Knoten innerhalb der ~~Netzanbieterdomäne~~ wird sichergestellt,
	*die '''Teilnehmerdomäne''' (''User Domain Security'') – der Zugang zu den Endgeräten wird sichergestellt,		*die  '''Netzdomäne'''  (''Network Domain Security'')  – ein sicherer Austausch von Kontrolldaten zwischen den Knoten innerhalb der Netzdomäne wird sichergestellt,
	*die '''Anwendungsdomäne''' (''Application Domain Security'') – der sichere Austausch zwischen Anwendungen der Teilnehmerendgeräte und der Netzanbieter wird garantiert.
			*die  '''Teilnehmerdomäne'''  (''User Domain Security'')  – der Zugang zu den Endgeräten wird sichergestellt,
			*die  '''Anwendungsdomäne'''  (''Application Domain Security'')  – der sichere Austausch zwischen Anwendungen der Teilnehmerendgeräte und der Netzanbieter wird garantiert.
	<br clear=all>		<br clear=all>
	Der UMTS–Teilnehmer kann jederzeit erkennen, welche dieser Sicherheitsmaßnahmen in Betrieb sind und welche davon für bestimmte Dienste benötigt werden. Man spricht in diesem Zusammenhang von ''Sichtbarkeit'' und ''Konfigurierbarkeit'' der Sicherheit.		Der UMTS–Teilnehmer kann jederzeit erkennen, welche dieser Sicherheitsmaßnahmen in Betrieb sind und welche davon für bestimmte Dienste benötigt werden. Man spricht in diesem Zusammenhang von ''Sichtbarkeit'' und ''Konfigurierbarkeit'' der Sicherheit.

Guenter am 15. August 2019 um 14:53 Uhr

2019-08-15T14:53:14Z

← Nächstältere Version		Version vom 15. August 2019, 16:53 Uhr
Zeile 180:		Zeile 180:
	==Frequenz– und zeitselektives Fading==		==Frequenz– und zeitselektives Fading==
	<br>		<br>
	Eine wesentliche Eigenschaft des Mobilfunkkanals stellt das so genannte '''Fading''' dar. Dieses entsteht durch zeitlich veränderliche Signalabschattungen (englisch: ''Shadowing'') und durch mögliche Bewegungen des Mobilfunkteilnehmers.		Eine wesentliche Eigenschaft des Mobilfunkkanals stellt das so genannte  '''Fading'''  dar. Dieses entsteht durch zeitlich veränderliche Signalabschattungen  (englisch:  ''Shadowing'')  und durch mögliche Bewegungen des Mobilfunkteilnehmers.

	Im Buch [[Mobile Kommunikation]] wird diese Art der Signalbeeinträchtigung ausführlich behandelt~~. Hier folgt nur eine kurze Zusammenfassung. Man unterscheidet zum einen:~~		Im Buch  [[Mobile Kommunikation]]  wird diese Art der Signalbeeinträchtigung ausführlich behandelt.
	*''schnelles Fading'' (englisch: ''Fast Fading'' oder ''Short Term Fading'') mit kurzzeitigen Einbrüchen der Empfangsleistung im Mikrosekundenbereich,
	*''langsames Fading'' (englisch: ''Long Term Fading'') – also nur langsame Veränderungen (meist) im Sekundenbereich.

	''Fast Fading'' beeinträchtigt hauptsächlich Systeme mit großer Symboldauer, also kleiner Bandbreite. Da aber die Bandbreite bei UMTS sehr viel größer ist als bei GSM, ist dieses System weniger anfällig gegenüber ''Fast Fading''.		Hier folgt nur eine kurze Zusammenfassung. Man unterscheidet zum einen:
			*''schnelles Fading''  (englisch:  ''Fast Fading''  oder  ''Short Term Fading'')  mit kurzzeitigen Einbrüchen der Empfangsleistung im Mikrosekundenbereich,
			*''langsames Fading''  (englisch:  ''Long Term Fading'')  – also nur langsame Veränderungen (meist) im Sekundenbereich.


			''Fast Fading''  beeinträchtigt hauptsächlich Systeme mit großer Symboldauer, also kleiner Bandbreite. Da aber die Bandbreite bei UMTS sehr viel größer ist als bei GSM, ist dieses System weniger anfällig gegenüber ''Fast Fading''.

	Weiterhin lässt sich Fading auch noch wie folgt klassifizieren:		Weiterhin lässt sich Fading auch noch wie folgt klassifizieren:
	*'''Frequenzselektives Fading''' wird durch Mehrwegeausbreitung über Pfade mit unterschiedlichen Verzögerungszeiten verursacht. Als Folge dieses Fadings werden verschiedene Frequenzanteile durch die Leistungsübertragungsfunktion $\|H_{\rm K}(f)\|^2$ des Kanals unterschiedlich gedämpft.		*'''Frequenzselektives Fading'''  wird durch Mehrwegeausbreitung über Pfade mit unterschiedlichen Verzögerungszeiten verursacht. Als Folge dieses Fadings werden verschiedene Frequenzanteile durch die Leistungsübertragungsfunktion  $\|H_{\rm K}(f)\|^2$  des Kanals unterschiedlich gedämpft.
	*'''Zeitselektives Fading''' entsteht durch eine Relativbewegung zwischen Sender und Empfänger. Dadurch kommt es abhängig von der Bewegungsrichtung (hin zum oder weg vom Sender) zu Frequenzverschiebungen, die physikalisch durch den ''Dopplereffekt'' beschrieben werden.		*'''Zeitselektives Fading'''  entsteht durch eine Relativbewegung zwischen Sender und Empfänger. Dadurch kommt es abhängig von der Bewegungsrichtung  (hin zum oder weg vom Sender)  zu Frequenzverschiebungen, die physikalisch durch den  ''Dopplereffekt''  beschrieben werden.


	Die Fadingeigenschaften ''frequenzselektiv'' und ''zeitselektiv'' sollen nun noch etwas genauer erläutert werden, insbesondere wird dargelegt, unter welchen Bedingungen mit welchen dieser Fadingarten zu rechnen ist. Wir verweisen an dieser Stelle ~~verweisen~~ auf die beiden interaktiven Applets [[Applets:Mehrwegeausbreitung_und_Frequenzselektivität_(Applet)\|Mehrwegeausbreitung und Frequenzselektivität]] sowie		Die Fadingeigenschaften  &bdquo;frequenzselektiv”  und  &bdquo;zeitselektiv”  sollen nun noch etwas genauer erläutert werden, insbesondere wird dargelegt, unter welchen Bedingungen mit welchen dieser Fadingarten zu rechnen ist. Wir verweisen an dieser Stelle auch auf die beiden interaktiven Applets
	[[Applets:Zur_Verdeutlichung_des_Dopplereffekts_(Applet)\|Zur Verdeutlichung des Dopplereffekts]].		:: [[Applets:Mehrwegeausbreitung_und_Frequenzselektivität_(Applet)\|Mehrwegeausbreitung und Frequenzselektivität]]  sowie
			:: [[Applets:Zur_Verdeutlichung_des_Dopplereffekts_(Applet)\|Zur Verdeutlichung des Dopplereffekts]].

	{{BlaueBox\|TEXT=		{{BlaueBox\|TEXT=
	$\text{Kennzeichen von frequenzselektivem Fading:}$		$\text{Kennzeichen von frequenzselektivem Fading:}$
	*Durch den Empfang verschiedener Streukomponenten mit unterschiedlichen Verzögerungszeiten entsteht eine '''Mehrwegeverbreiterung''' (englisch: ''Delay Spread'') $T_{\rm V}$, definiert als Differenz zwischen maximaler und minimaler Verzögerungszeit. Der Kehrwert hiervon ~~ist~~ näherungsweise die Kohärenzbandbreite $B_{\rm K}$.		*Durch den Empfang verschiedener Streukomponenten mit unterschiedlichen Verzögerungszeiten entsteht eine  '''Mehrwegeverbreiterung'''  (englisch:  ''Delay Spread'' )  $T_{\rm V}$, definiert als Differenz zwischen maximaler und minimaler Verzögerungszeit. Der Kehrwert hiervon ergibt näherungsweise die Kohärenzbandbreite  $B_{\rm K}$.
	*Man spricht dann von ''frequenzselektivem Fading'', wenn die Kohärenzbandbreite $B_{\rm K}$ sehr viel kleiner als die Signalbandbreite $B_{\rm S}$ ~~ist~~. Als Folge werden verschiedene Frequenzanteile durch den Kanal unterschiedlich gedämpft, woraus lineare Verzerrungen resultieren.}}		*Man spricht dann von  ''frequenzselektivem Fading'', wenn die Kohärenzbandbreite  $B_{\rm K}$  sehr viel kleiner ist als die Signalbandbreite  $B_{\rm S}$. Als Folge werden verschiedene Frequenzanteile durch den Kanal unterschiedlich gedämpft, woraus lineare Verzerrungen resultieren.}}


	{{BlaueBox\|TEXT=		{{BlaueBox\|TEXT=
	$\text{Kennzeichen von zeitselektivem Fading:}$		$\text{Kennzeichen von zeitselektivem Fading:}$
	*Beim zeitselektiven Fading entsteht eine so genannte '''Dopplerverbreiterung''' (englisch: ''Doppler Spread'') $B_{\rm D}$, die als Differenz zwischen der maximal und der minimal auftretenden ~~Dopplerfrequenzen~~ definiert ist. Deren Kehrwert bezeichnet man als die ''Korrelationsdauer'' $T_{\rm D} = ~~\frac~~{1}{B_{\rm D} }$. In manchen Literaturstellen wird diese Größe auch als ''Kohärenzzeit'' bezeichnet.		*Beim zeitselektiven Fading entsteht eine so genannte  '''Dopplerverbreiterung'''  (englisch:  ''Doppler Spread'' )  $B_{\rm D}$, die als Differenz zwischen der maximal und der minimal auftretenden Dopplerfrequenz definiert ist.
	*Bei UMTS tritt immer dann ''zeitselektives Fading'' auf, wenn die ''Korrelationsdauer'' $T_{\rm D}$ sehr viel kleiner als die Chipdauer $T_{\rm C}$ ~~ist~~.}}		*Deren Kehrwert bezeichnet man als die  ''Korrelationsdauer''  $T_{\rm D} = {1}/{B_{\rm D} }$. In manchen Literaturstellen wird diese Größe auch als  ''Kohärenzzeit''  bezeichnet. Bei UMTS tritt immer dann  ''zeitselektives Fading''  auf, wenn die  ''Korrelationsdauer''  $T_{\rm D}$  sehr viel kleiner ist als die Chipdauer  $T_{\rm C}$.}}


	{{GraueBox\|TEXT=		{{GraueBox\|TEXT=
	$\text{Beispiel 2:}$		$\text{Beispiel 2:}$
	Die linke Grafik verdeutlicht den Unterschied zwischen frequenzselektivem und nicht frequenzselektivem Fading:.		Die linke Grafik verdeutlicht den Unterschied zwischen frequenzselektivem und nicht frequenzselektivem Fading:
	*Dargestellt ist die Leistungsübertragungsfunktion $\vert H_{\rm K}(f, t)\vert ^2$ des Kanals zu einer festen Zeit $t$.		[[Datei:P_ID1531__Bei_T_4_1_S7_v1.png\|right\|frame\|Die roten Kurven verdeutlichen frequenzselektives und zeitselektives Fading]]
	*Während blau nichtfrequenzselektives Fading mit $-5 \ \rm dB$ eingezeichnet ist, zeigt die rote Kurve ein Beispiel von frequenzselektivem Fading:		*Dargestellt ist die Leistungsübertragungsfunktion  $\vert H_{\rm K}(f, t)\vert ^2$  des Kanals zu einer festen Zeit  $t$.
			*Während blau nichtfrequenzselektives Fading mit  $-5 \ \rm dB$  eingezeichnet ist, zeigt die rote Kurve in der linken Grafik ein Beispiel von frequenzselektivem Fading.
	*Unterschiedliche Frequenzanteile werden dabei unterschiedlich gedämpft.		*Unterschiedliche Frequenzanteile werden dabei unterschiedlich gedämpft.

	~~[[Datei:P_ID1531__Bei_T_4_1_S7_v1.png\|center\|frame\|Die roten Kurven verdeutlichen frequenzselektives und zeitselektives Fading]]~~

	Die rechte Grafik zeigt schematisch ~~das zeitselektive~~ Fading:
	*Aufgetragen ist hier die Leistungsübertragungsfunktion $\vert H_{\rm K}(f, t) \vert ^2$ des Kanals für eine feste Frequenz $f$ .		Die rechte Grafik zeigt schematisch zeitselektives Fading:
	*Die blaue Kurve gilt für nicht zeitselektives Fading: Zu jeder Zeit wird das Signal um $5 \ \rm dB$ gedämpft.}}		*Aufgetragen ist hier die Leistungsübertragungsfunktion  $\vert H_{\rm K}(f, t) \vert ^2$  des Kanals für eine feste Frequenz  $f$.
			*Die blaue Kurve gilt für nicht zeitselektives Fading:  Zu jeder Zeit wird das Signal um  $5 \ \rm dB$  gedämpft.}}


Zeile 227:		Zeile 232:

	Man kann diese Dienste – je nach Anwendung – in sechs Hauptkategorien unterteilen:		Man kann diese Dienste – je nach Anwendung – in sechs Hauptkategorien unterteilen:
	*'''Information''':   Internet–Surfen (''Info–on–demand''), Online–Printmedien,		*''Information'':   Internet–Surfen (''Info–on–demand''), Online–Printmedien,
	*'''Kommunikation''':   Video– und Audiokonferenz, Fax, ISDN, Messaging,		*''Kommunikation'':   Video– und Audiokonferenz, Fax, ISDN, Messaging,
	*'''Unterhaltung''':   Mobile TV, Mobile Radio, Video–on–Demand, Online–Gaming,		*''Unterhaltung'':   Mobile TV, Mobile Radio, Video–on–Demand, Online–Gaming,
	*'''Geschäftlicher Bereich''':   Interaktives Einkaufen, E–Commerce,		*''Geschäftlicher Bereich'':   Interaktives Einkaufen, E–Commerce,
	*'''Technischer Bereich''':   Online–Betreuung, Distributionsservice (Sprache und Daten),		*''Technischer Bereich'':   Online–Betreuung, Distributionsservice (Sprache und Daten),
	*'''Medizinischer Bereich''':   Telemedizin.		*''Medizinischer Bereich'':   Telemedizin.


	[[Datei:P_ID1484__Bei_T_4_1_S9_v1.png\|Right\|frame\|Zusammenstellung und Klassifizierung der UMTS–Dienste]]		[[Datei:P_ID1484__Bei_T_4_1_S9_v1.png\|Right\|frame\|Zusammenstellung und Klassifizierung der UMTS–Dienste]]
	{{GraueBox\|TEXT=		{{GraueBox\|TEXT=
	$\text{Beispiel 3:}$		$\text{Beispiel 3:}$  In der Abbildung sind die UMTS–Dienste nach verschiedenen Merkmalen klassifiziert:

	In der Abbildung sind die UMTS–Dienste nach verschiedenen Merkmalen klassifiziert:
	#nach Datenrate in vertikaler Richtung,		#nach Datenrate in vertikaler Richtung,
	#nach Art der Verbindung (bidirektional, unidirektional, Broadcast) in horizontaler Richtung.		#nach Art der Verbindung (bidirektional, unidirektional, Broadcast) in horizontaler Richtung.

Guenter am 15. August 2019 um 14:17 Uhr

2019-08-15T14:17:17Z

← Nächstältere Version		Version vom 15. August 2019, 16:17 Uhr
Zeile 52:		Zeile 52:
	==Der IMT–2000–Standard==		==Der IMT–2000–Standard==
	<br>		<br>
	Im Jahre 1992 wurde von der  ''International Telecommuncation Union''  (ITU) der Standard  $\rm IMT-2000$  $($''International Mobile Telecommunications at''  2000 MHz$)$  ins Leben gerufen, der die genannten Anforderungen ermöglichen sollte. Dieser umfasst eine Reihe verschiedener Mobilfunksysteme der dritten Generation, die im Laufe der Standardisierung aneinander angenähert wurden, um die Entwicklung von gemeinsamen Endgeräten für alle diese Standards zu ermöglichen.		Im Jahre 1992 wurde von der  ''International Telecommuncation Union''  (ITU) der Standard  $\rm IMT\hspace{-0.1cm}-\hspace{-0.1cm}2000$  $($''International Mobile Telecommunications at''  2000 MHz$)$  ins Leben gerufen, der die genannten Anforderungen ermöglichen sollte. Dieser umfasst eine Reihe verschiedener Mobilfunksysteme der dritten Generation, die im Laufe der Standardisierung aneinander angenähert wurden, um die Entwicklung von gemeinsamen Endgeräten für alle diese Standards zu ermöglichen.

	Um national unterschiedliche Vorarbeiten zu berücksichtigen und den Netzbetreibern die Möglichkeit zu geben, die bereits bestehenden Netzarchitekturen zum Teil weiter zu verwenden, beinhaltet IMT–2000 mehrere Einzelstandards. Diese lassen sich grob in vier Kategorien einteilen:		Um national unterschiedliche Vorarbeiten zu berücksichtigen und den Netzbetreibern die Möglichkeit zu geben, die bereits bestehenden Netzarchitekturen zum Teil weiter zu verwenden, beinhaltet IMT–2000 mehrere Einzelstandards. Diese lassen sich grob in vier Kategorien einteilen:
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	<br>		<br>
	Um die beiden Übertragungsrichtungen Uplink und Downlink zu trennen, werden in UMTS zwei unterschiedliche Betriebsmodi unterstützt. Man unterscheidet:		Um die beiden Übertragungsrichtungen Uplink und Downlink zu trennen, werden in UMTS zwei unterschiedliche Betriebsmodi unterstützt. Man unterscheidet:
	*''UMTS Terrestrial Radio Access Frequency Division Duplex'' (UTRA–FDD),		*''UMTS Terrestrial Radio Access Frequency Division Duplex''  (UTRA–FDD),
	*''UMTS Terrestrial Radio Access Time Division Duplex'' (UTRA–TDD).		*''UMTS Terrestrial Radio Access Time Division Duplex''  (UTRA–TDD).


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	[[Datei:P_ID1527__Bei_T_4_1_S3a_v1.png\|center\|frame\|UTRA–FDD–Modus in UMTS]]		[[Datei:P_ID1527__Bei_T_4_1_S3a_v1.png\|center\|frame\|UTRA–FDD–Modus in UMTS]]

	Im $\rm UTRA–FDD$–Modus werden – wie in obiger Grafik zu sehen – die Uplink– und Downlink–Daten gleichzeitig auf unterschiedlichen, aber korrespondierenden gepaarten Frequenzblöcken zu je 5 MHz übertragen. Dabei ist zu beachten:		Im  $\rm UTRA–FDD$–Modus werden – wie in obiger Grafik zu sehen – die Uplink– und Downlink–Daten gleichzeitig auf unterschiedlichen, aber korrespondierenden gepaarten Frequenzblöcken zu je  $\text{5 MHz}$  übertragen. Dabei ist zu beachten:
	*Daten verschiedener Teilnehmer werden auf dem gleichen Frequenzband gesendet und empfangen. Die Verwendung von verschiedenen CDMA–Spreizcodes ermöglicht die Trennung der jeweiligen Teilnehmerdaten.		*Daten verschiedener Teilnehmer werden auf dem gleichen Frequenzband gesendet und empfangen.
	*Es wird außerdem das ''TDMA–Verfahren'' verwendet, um periodische Funktionen wie zum Beispiel die Leistungssteuerung zu realisieren.		*Die Verwendung von verschiedenen CDMA–Spreizcodes ermöglicht die Trennung der jeweiligen Teilnehmerdaten.
	*Das ''FDMA–Verfahren'' kann zusätzlich zu CDMA und TDMA genutzt werden, wenn der Netzbetreiber über mehr als einen Frequenzkanal verfügt.		*Es wird außerdem das  ''TDMA–Verfahren''  verwendet, um periodische Funktionen wie zum Beispiel die Leistungssteuerung zu realisieren.
			*Das  ''FDMA–Verfahren''  kann zusätzlich zu CDMA und TDMA genutzt werden, wenn der Netzbetreiber über mehr als einen Frequenzkanal verfügt.


	Der FDD–Modus wird nur in Europa und meist bei symmetrischen Diensten verwendet, deren Bandbreitenanforderungen im Uplink und im Downlink etwa gleich sind. Dies ist zum Beispiel bei der Sprachkommunikation oder der Videotelefonie der Fall.		Der FDD–Modus wird nur in Europa und meist nur bei symmetrischen Diensten verwendet, deren Bandbreitenanforderungen im Uplink und im Downlink etwa gleich sind. Dies ist zum Beispiel bei der Sprachkommunikation oder der Videotelefonie der Fall.


	Im $\rm UTRA–TDD$–Modus werden Uplink– und Downlink–Daten im gleichen Frequenzband übertragen. Dabei werden Uplink und Downlink zeitlich getrennt, wie die folgende Grafik zeigt. Weiterhin gilt:		Im  $\rm UTRA–TDD$–Modus werden Uplink– und Downlink–Daten im gleichen Frequenzband übertragen. Dabei werden Uplink und Downlink zeitlich getrennt, wie die folgende Grafik zeigt. Weiterhin gilt:
	*Der Umschaltzeitpunkt (''Switching Point'') kann abhängig vom Datenvolumenverhältnis zwischen Uplink und Downlink flexibel gewählt werden.		*Der Umschaltzeitpunkt (''Switching Point'') kann abhängig vom Datenvolumenverhältnis zwischen Uplink und Downlink flexibel gewählt werden.
	*Die Teilnehmer werden beim TDD–Modus sowohl durch den Spreizcode (wie bei FDD) als auch durch den Zeitschlitz gekennzeichnet.		*Die Teilnehmer werden beim TDD–Modus sowohl durch den Spreizcode  (wie bei FDD)  als auch durch den Zeitschlitz gekennzeichnet.
	*Verfügt der Netzbetreiber mehrere Frequenzkanäle, so kann wie bei FDD zusätzlich zu CDMA und TDMA noch FDMA zum Einsatz kommen.		*Verfügt der Netzbetreiber mehrere Frequenzkanäle, so kann wie bei FDD zusätzlich zu CDMA und TDMA noch FDMA zum Einsatz kommen.

	[[Datei:P_ID1528__Bei_T_4_1_S3b_v1.png\|center\|frame\|UTRA–TDD–Modus in UMTS]]		[[Datei:P_ID1528__Bei_T_4_1_S3b_v1.png\|center\|frame\|UTRA–TDD–Modus in UMTS]]

	Der TDD–Modus wird derzeit in Europa noch nicht genutzt und wird nach seiner Einführung hauptsächlich bei asymmetrischen Diensten (zum Beispiel: Downloads oder Surfen im Internet) eingesetzt werden, bei denen sich die Datenvolumina von Downlink und Uplink deutlich unterscheiden.		Der TDD–Modus wird derzeit in Europa noch nicht genutzt und wird nach seiner Einführung hauptsächlich bei asymmetrischen Diensten (zum Beispiel:   Downloads oder Surfen im Internet) eingesetzt werden, bei denen sich die Datenvolumina von Downlink und Uplink deutlich unterscheiden.


	==Eigenschaften des UMTS-Funkkanals==		==Eigenschaften des UMTS-Funkkanals==
	<br>		<br>
	Im UMTS–Funkkanal treten neben Interferenzen durch andere Teilnehmer und Rauschen zusätzlich eine Reihe unvorhersehbarer, störender und verzerrender Effekte auf, die sich zudem über der Zeit verändern~~. Bedingt durch Reflexionen sowie Streuungen und Beugungen an Objekten erfährt das gesendete Signal eine '''Mehrwegeausbreitung''' (englisch: ''Mulipath Scattering'').~~		Im UMTS–Funkkanal treten neben Interferenzen durch andere Teilnehmer und Rauschen zusätzlich eine Reihe unvorhersehbarer, störender und verzerrender Effekte auf, die sich zudem über der Zeit verändern.
	*Dabei erreicht das Signal den Empfänger nicht nur über den direkten Pfad, sondern über mehrere Wege mit unterschiedlichen Laufzeiten und unterschiedlich gedämpft.
	*Die Mehrwegeausbreitung wird von der Umgebung beeinflusst, zusätzlich aber auch von einer möglichen Bewegung des Teilnehmers, wie in der Grafik durch die Bewegungsgeschwindigkeit $v$ angedeutet ist.

	~~[[Datei~~:~~P_ID1529__Bei_T_4_1_S5a_v2~~.~~png\|center\|frame\|Szenario mit Mehrwegeausbreitung]]~~		Bedingt durch Reflexionen sowie Streuungen und Beugungen an Objekten erfährt das gesendete Signal eine  '''Mehrwegeausbreitung'''  (englisch:  ''Mulipath Scattering'').

	Der '''Pfadverlust''' (englisch: ''Path–Loss'') geht auf Ausbreitungseigenschaften elektromagnetischer Wellen zurück – siehe Seite [[Mobile_Kommunikation/Distanzabhängige_Dämpfung_und_Abschattung#Gebr.C3.A4uchliches_Pfadverlustmodell\|Gebräuchliches Pfadverlustmodell]] im Buch &bdquo;Mobile Kommunikation”. Für die Untersuchung dieses Dämpfungsphänomens gehen wir von einem vereinfachten Pfadverlustmodell aus. Dieses besagt:		[[Datei:P_ID1529__Bei_T_4_1_S5a_v2.png\|right\|frame\|Szenario mit Mehrwegeausbreitung]]
	*Die Empfangsleistung eines Funksignals fällt mit der Entfernung $d$ um $d^{–γ}$, wobei ~~der Parameter~~ $γ$ eine mediumsabhängige Konstante der Funkausbreitungswelle darstellt.		*Dabei erreicht das Signal den Empfänger nicht nur über den direkten Pfad, sondern über mehrere Wege mit unterschiedlichen Laufzeiten und unterschiedlich gedämpft.
	*Unter Berücksichtigung von konstruktiven oder destruktiven Bodenreflexionen nimmt die Konstante $γ$ unterhalb des ~~so genannten ''~~Break Points'' $d_0$ Werte zwischen $2$ und $3$ an.		*Die Mehrwegeausbreitung wird von der Umgebung beeinflusst, zusätzlich aber auch von einer möglichen Bewegung des Teilnehmers, wie in der Grafik durch die Bewegungsgeschwindigkeit  $v$  angedeutet ist.
	*Oberhalb dieses charakteristischen Punktes verstärken sich die Reflexionseffekte und die Ausbreitungskonstante $γ$ wächst auf Werte zwischen $3.5$ und $4$ an.		<br clear=all>
			Der  '''Pfadverlust'''  (englisch:  ''Path–Loss'') geht auf Ausbreitungseigenschaften elektromagnetischer Wellen zurück – siehe Seite  [[Mobile_Kommunikation/Distanzabhängige_Dämpfung_und_Abschattung#Gebr.C3.A4uchliches_Pfadverlustmodell\|Gebräuchliches Pfadverlustmodell]]  im Buch &bdquo;Mobile Kommunikation”. Für die Untersuchung dieses Dämpfungsphänomens gehen wir von einem vereinfachten Pfadverlustmodell aus. Dieses besagt:
			*Die Empfangsleistung eines Funksignals fällt mit der Entfernung  $d$  um  $d^{–γ}$, wobei  $γ$  eine mediumsabhängige Konstante der Funkausbreitungswelle darstellt.
			*Unter Berücksichtigung von konstruktiven oder destruktiven Bodenreflexionen nimmt die Konstante  $γ$  unterhalb des  &bdquo;Break Points”  $d_0$  Werte zwischen  $2$  und  $3$  an.
			*Oberhalb dieses charakteristischen Punktes verstärken sich die Reflexionseffekte und die Ausbreitungskonstante  $γ$  wächst auf Werte zwischen  $3.5$  und  $4$  an.


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	{{GraueBox\|TEXT=		{{GraueBox\|TEXT=
	$\text{Beispiel 1:}$		$\text{Beispiel 1:}$
	Rechts dargestellt ist der Pfadverlust (in dB) in Abhängigkeit der Entfernung $d$. Bei diesem Beispiel ist die Konstante $α_0 = 10^{–5}$ (also $50 \ \rm dB$) gesetzt und der Break Point liegt bei $d_0 = \ \rm 100 m$.		Rechts dargestellt ist der Pfadverlust (in dB) in Abhängigkeit der Entfernung  $d$. Bei diesem Beispiel ist die Konstante  $α_0 = 10^{–5}$  $($also  $50 \ \rm dB)$  gesetzt und der Break Point liegt bei  $d_0 = \ \rm 100 \ m$.
	*Im linken Bereich $(d \ll d_0)$ gilt $γ \approx 2$.		*Im linken Bereich  $(d \ll d_0)$  gilt  $γ \approx 2$.
	*Für $d \gg d_0$ ist dagegen $γ \approx 4$.		*Für  $d \gg d_0$  ist dagegen  $γ \approx 4$.
	*Im Bereich um $d = d_0$ steigt die Ausbreitungskonstante ~~$γ$~~ koninuierlich von $γ = 2$ auf $γ = 4$}}		*Im Bereich um  $d = d_0$  steigt die Ausbreitungskonstante koninuierlich von  $γ = 2$  auf  $γ = 4$  an.}}

Guenter am 14. August 2019 um 16:09 Uhr

2019-08-14T16:09:32Z

Änderungen zeigen

Guenter am 27. Februar 2018 um 10:23 Uhr

2018-02-27T10:23:29Z

← Nächstältere Version		Version vom 27. Februar 2018, 12:23 Uhr
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	==Aufgaben zum Kapitel==		==Aufgaben zum Kapitel==
	<br>		<br>
	[[Aufgaben:4.~~1_UMTS_-_Duplexverfahren~~\|Aufgabe 4.1: UMTS ~~- Duplexverfahren~~]]		[[Aufgaben:Aufgabe_4.1:_Verschiedene_Duplexverfahren_bei_UMTS\|Aufgabe 4.1: Verschiedene Duplexverfahren bei UMTS]]

	[[Aufgaben:4.~~2_UMTS~~-Funkkanal\|Aufgabe 4.2: UMTS-Funkkanal]]		[[Aufgaben:Aufgabe_4.2:_Grundlegendes_zum_UMTS-Funkkanal\|Aufgabe 4.2: Grundlegendes zum UMTS-Funkkanal]]


	{{Display}}		{{Display}}

Guenter am 26. Februar 2018 um 17:02 Uhr

2018-02-26T17:02:02Z

← Nächstältere Version		Version vom 26. Februar 2018, 19:02 Uhr
Zeile 215:		Zeile 215:

	Man kann diese Dienste – je nach Anwendung – in sechs Hauptkategorien unterteilen:		Man kann diese Dienste – je nach Anwendung – in sechs Hauptkategorien unterteilen:
	#'''Information''':   Internet–Surfen (''Info–on–demand''), Online–Printmedien,		*'''Information''':   Internet–Surfen (''Info–on–demand''), Online–Printmedien,
	#'''Kommunikation''':   Video– und Audiokonferenz, Fax, ISDN, Messaging,		*'''Kommunikation''':   Video– und Audiokonferenz, Fax, ISDN, Messaging,
	#'''Unterhaltung''':   Mobile TV, Mobile Radio, Video–on–Demand, Online–Gaming,		*'''Unterhaltung''':   Mobile TV, Mobile Radio, Video–on–Demand, Online–Gaming,
	#'''Geschäftlicher Bereich''':   Interaktives Einkaufen, E–Commerce,		*'''Geschäftlicher Bereich''':   Interaktives Einkaufen, E–Commerce,
	#'''Technischer Bereich''':   Online–Betreuung, Distributionsservice (Sprache und Daten),		*'''Technischer Bereich''':   Online–Betreuung, Distributionsservice (Sprache und Daten),
	#'''Medizinischer Bereich''':   Telemedizin.		*'''Medizinischer Bereich''':   Telemedizin.


Zeile 228:		Zeile 228:

	In der Abbildung sind die UMTS–Dienste nach verschiedenen Merkmalen klassifiziert:		In der Abbildung sind die UMTS–Dienste nach verschiedenen Merkmalen klassifiziert:
	*nach Datenrate in vertikaler Richtung,		#nach Datenrate in vertikaler Richtung,
	*nach Art der Verbindung (bidirektional, unidirektional, Broadcast) in horizontaler Richtung.		#nach Art der Verbindung (bidirektional, unidirektional, Broadcast) in horizontaler Richtung.


Zeile 241:		Zeile 241:
	==Sicherheitsaspekte ==		==Sicherheitsaspekte ==
	<br>		<br>
	Die Sicherheitsmerkmale in UMTS–Netzen basieren auf den ~~genau~~ gleichen Prinzipien wie bei GSM. Allerdings wurden einige GSM–Sicherheitsfunktionen entfernt, ersetzt oder ausgebaut. Dadurch wurden die Verschlüsselungsalgorithmen robuster, die Authentifizierungsalgorithmen strenger und die Kriterien zur Vertraulichkeit eines Teilnehmers enger.		Die Sicherheitsmerkmale in UMTS–Netzen basieren auf den gleichen Prinzipien wie bei GSM. Allerdings wurden einige GSM–Sicherheitsfunktionen entfernt, ersetzt oder ausgebaut. Dadurch wurden
			*die Verschlüsselungsalgorithmen robuster,
			*die Authentifizierungsalgorithmen strenger und
			*die Kriterien zur Vertraulichkeit eines Teilnehmers enger.

	~~Die wesentlichen von GSM übernommenen Sicherheitsmaßnahmen bei UMTS sind:~~
	*Authentifizierung des Teilnehmers,
	*Vertraulichkeit der Teilnehmeridentität,
	*Verschlüsselung der Funkschnittstelle.

	~~Zusätzlich zu diesen werden~~ bei UMTS ~~noch weitere Sicherheitsmaßnahmen beachtet~~:		Die wesentlichen von GSM übernommenen Sicherheitsstandards bei UMTS sind:
	*Gegenseitige Authentifizierung~~, um die Nutzung falscher Basisstationen zu vermeiden~~,		#Authentifizierung des Teilnehmers,
	*Verschlüsselung der ~~Verbindung zwischen Basisstation und zugehörigem Kontrollknoten~~,		#Vertraulichkeit der Teilnehmeridentität,
	*Verschlüsselung ~~und Authentifizierung der Sicherheitsdaten bei der Übertragung,~~		#Verschlüsselung der Funkschnittstelle.
	*Mechanismen zur Aktualisierung der ~~Sicherheitsmerkmale~~.

	Man kann die oben aufgeführten Sicherheitsmaßnahmen entsprechend der Grafik klassifizieren. Man unterscheidet Sicherheitskonzepte für
			Zusätzlich zu diesen wurden bei UMTS noch weitere Sicherheitsmaßnahmen beachtet:
			#Gegenseitige Authentifizierung, um die Nutzung falscher Basisstationen zu vermeiden,
			#Verschlüsselung der Verbindung zwischen Basisstation und zugehörigem Kontrollknoten,
			#Verschlüsselung und Authentifizierung der Sicherheitsdaten bei der Übertragung,
			#Mechanismen zur Aktualisierung der Sicherheitsmerkmale.


			Man kann die oben aufgeführten Sicherheitsmaßnahmen entsprechend der Grafik klassifizieren.

			[[Datei:P_ID1486__Bei_T_4_1_S10_v1.png\|right\|frame\|Zusammenstellung der Sicherheitsmaßnahmen bei UMTS]]
			Man unterscheidet Sicherheitskonzepte für
	*den sicheren '''Netzzugang''' (''Network Access Security'') für jeden Teilnehmer,		*den sicheren '''Netzzugang''' (''Network Access Security'') für jeden Teilnehmer,
	*die '''Netzdomäne''' (''Network Domain Security'') – ein sicherer Austausch von Kontrolldaten zwischen den Knoten innerhalb der Netzanbieterdomäne wird sichergestellt,		*die '''Netzdomäne''' (''Network Domain Security'') – ein sicherer Austausch von Kontrolldaten zwischen den Knoten innerhalb der Netzanbieterdomäne wird sichergestellt,
	*die '''Teilnehmerdomäne''' (''User Domain Security'') – der Zugang zu den Endgeräten wird sichergestellt,		*die '''Teilnehmerdomäne''' (''User Domain Security'') – der Zugang zu den Endgeräten wird sichergestellt,
	*die '''Anwendungsdomäne''' (''Application Domain Security'') – der sichere Austausch zwischen Anwendungen der Teilnehmerendgeräte und der Netzanbieter wird garantiert.		*die '''Anwendungsdomäne''' (''Application Domain Security'') – der sichere Austausch zwischen Anwendungen der Teilnehmerendgeräte und der Netzanbieter wird garantiert.
			<br clear=all>
	Der UMTS–Teilnehmer kann jederzeit erkennen, welche dieser Sicherheitsmaßnahmen in Betrieb sind und welche davon für bestimmte Dienste benötigt werden. Man spricht in diesem Zusammenhang von Sichtbarkeit und Konfigurierbarkeit der Sicherheit.		Der UMTS–Teilnehmer kann jederzeit erkennen, welche dieser Sicherheitsmaßnahmen in Betrieb sind und welche davon für bestimmte Dienste benötigt werden. Man spricht in diesem Zusammenhang von ''Sichtbarkeit'' und ''Konfigurierbarkeit'' der Sicherheit.