Computernetzwerke

UMTS vorgesehen, sodass zunächst die vorhergehende Netzwerktechnologie in Teilen verwendet wurde, um Schritt für Schritt bestimmte Einheiten durch neuere zu ersetzen, was in den sogenannten Releases festgehalten wird. 2011 wurde Release 10 veröffentlicht, das Kompatibilitätsanforderungen für LTE Advanced (siehe Kapitel 8.5) beinhaltet, und 2012 soll mit Release 11 eine Service-Schicht zwischen nationalen Netzbetreibern verabschiedet werden.
    8.5.2 Netzarchitektur
    Die Netzarchitektur wurde für UMTS neu definiert, was mit zahlreichen Neubenennungen der einzelnen Einheiten und der Schnittstellen einhergeht. Der prinzipielle Aufbau ist GSM allerdings sehr ähnlich. Der Funkbereich wird nunmehr als UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) bezeichnet. Die Mobile Stations werden jetzt als User Equipments (UE) bezeichnet und die Base Station Controller als Node B (Basisstation), die mit den Radio Network Controllern (RNC) im Radio Network Subsystems (RNS) kommunizieren. Das dahinter liegende Core Network (CN) entsprach zunächst (Release 99) dem GSM/GPRS-Netz und wurde mit dem Release 4 (aus 2001) zum Bearer Independent Core Network (BICN), welches die leitungs- und die paketvermittelnden Netze (Circuit Switched, Packet Switched) zusammenführt und statt mit Zeitschlitzen von 64 kBit/s mit IP-Paketübertragungen arbeitet.
    UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Access Network
    UMTS Core Network
    PTSN ISDN

    Abbildung 8.7: Prinzipielle Architektur des UMTS-Netzes
    Als UMTS-Funkzellen werden Makrozellen, Mikrozellen und Picozellen definiert. Makrozellen haben eine Reichweite von ca. 2 km bei einer Datenrate von maximal 144 kBit/s und ermöglichen eine flächendeckende Versorgung in Ballungsgebieten. Mikrozellen sind für 1-km-Umgebungen und für eine Datenrate von maximal 384 kBit/s definiert, die in Innenstadtbereichen angewendet werden, während Picozellen einen Durchmesser von bis zu 50 m bei maximal 2 MBit/s aufweisen, die bisher in Deutschland kaum angewendet werden und für die Versorgung in Flughäfen oder für einzelne Gebäude gedacht sind.
    Grundsätzlich hängt die erreichbare Bandbreite sowohl von der Empfangssituation als auch von der Auslastung der Zellen ab. Die UMTS-Funkzellen können sich vom Prinzip her aber der gegenwärtigen Lastsituation in bestimmten Grenzen dynamisch anpassen. Bei einer hohen geforderten Bandbreite in einer Zelle können benachbarte Zellen, die über freie Kapazitäten verfügen, einen Teil der Anwender übernehmen.
    Die meisten Handys ab dem Baujahr 2004 unterstützen sowohl GSM als auch UMTS für Sprachverbindungen. Im Auslieferungszustand sind die Geräte üblicherweise so eingestellt, dass sie beide Verbindungen gleichermaßen nutzen können. Immer dann, wenn ein UMTS-Netz verfügbar ist, buchen sie sich auch dort ein, ansonsten wird auf das GSMNetz zurückgegriffen.
    Falls ein Handy (Smartphone) auch für Datendienste vorgesehen ist oder ein Surfstick (Mobilfunk-Interface in Form eines USB-Sticks) zum Einsatz kommen soll, ist genauer zu verifizieren, ob hierfür UMTS und mit welchen Implementierungen (HSPA, HSPDA+) eingesetzt werden kann oder nicht nur GPRS/EDGE möglich ist.
    8.5.3 High Speed Packet Access - HSPA, HSDPA+
    Eine bedeutende Ausbaustufe bei UTMS ist High Speed Packet Access (HSPA), die in Release 5 definiert ist. Mitunter trifft man auch auf die Bezeichnungen HSDPA und HSUPA, was eine Unterteilung für die Downlink- (D) und für die Uplink-Richtung (U) definiert und zusammengefasst unter HSPA firmiert.
    Statt maximal 384 kBit/s sollen bis zu 14,4 MBit/s (HSDPA) an Übertragungsrate zu erreichen sein, was in erster Linie durch eine angepasste Modulation und durch geteilte Transportkanäle realisiert wird. Bei guter Funkstreckenqualität wird statt dem Quadrature Phase Shift Keying (QPSK, 2 Bit/Symbol) eine 16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation, vgl. Kapitel 4.3.1) verwendet, die 4 Bit/Symbol darstellt. Dabei werden bis zu 15 Codes auf einem per TDMA gemultiplexten Kanal übertragen.
    Für den wichtigeren Download-Link ist mit Release 7 eine weitere Steigerung der Datenrate möglich, was mithilfe von 64-QAM und der MIMO-Technik (Kapitel 4.2.1) erreicht und dann als HSDPA+ bezeichnet wird.
    8.5.4 Netzabdeckungen und Datenraten
    Diese High-Speed-Zugänge erfordern entsprechende Erweiterungen und Aufrüstungen im UTRAN, die von den verschiedenen Netzbetreibern im Prinzip fast unbemerkt und laufend vorgenommen werden. Generell variieren die Verfügbarkeit und