UMTS - Universal Mobile Telecommunications System
UMTS ist Teil der IMT-2000-Familie, dem Dachbegriff für die 3. Generation (3G) der Mobilfunksysteme. UMTS wurde von der Europäischen (ETSI) und der Japanischen (ARIB) Standardisierungsorganisationen initiiert. Besonders die Japaner hatten es eilig, da Engpässe im japanischen Mobilfunknetz zu befürchten waren. Deshalb ging im Oktober 2001 das erste öffentliche UMTS-Netz in Japan an den Start.
UMTS ist die zukünftige drahtlose Breitband-Technik, die Multimedia-Dienste zur Verfügung stellen und GSM ablösen soll. Die Technik basiert auf einer paketorientierten Vermittlung und dem Internet-Protokoll. Damit soll eine effektive Bandbreitennutzung ermöglicht werden, um die Vorraussetzung für neue mobile Kommunikationsdienste zu schaffen:
- Videotelefonie / Videokonferenz
- Internet-Zugang
- E-Mail und Datentransfer
- eCommerce / Online-Shopping
- Finanzdienstleistungen / Mobile Banking
- Musik/Video on Demand
- Mobiles Radio und Fernsehen
- Informationsdienste
- Navigation
- Telematik
Mit UMTS wurde im Mobilfunk eine wichtige Neuerung eingeführt. Die Multi-Call-Funktionalität. Darunter versteht man den Aufbau und die Nutzung mehrerer Verbindungen über ein mobiles Endgerät. So ist es zum Beispiel möglich, gleichzeitig zu telefonieren und im Internet zu surfen.
Frequenzvergabe in Deutschland
Im August 2000 wurden in Deutschland die UMTS-Frequenzen von der damaligen Regulierungsbehörde für Telekommunikation und Post (RegTP) versteigert.
Die Frequenzen teilen sich folgende Firmen: 1. T-Mobil für 16,58 Mrd. DM (8,48 Mrd. Euro) 2. Viag Interkom (O2) für 16,52 Mrd. DM (8,45 Mrd. Euro) 3. Mannesmann Mobilfunk (Vodafone) für 16,47 Mrd. DM (8,42 Mrd. Euro) 4. Group 3G (Quam) für 16,45 Mrd. DM (8,41 Mrd. Euro) 5. E-Plus/Hutchison für 16,42 Mrd. DM (8,39 Mrd. Euro) 6. Mobilcom für 16,37 Mrd. DM (Lizenz zurückgegeben)
Im zweiten Auktionsteil ging es um 5 kleine Frequenz-Pakete. Dort boten nur noch 5 Bieter. Viag Interkom (O2) stieg vorzeitig aus.
Die Frequenzen teilen sich folgende Firmen: 1. E-Plus/Hutchison für 73,6 Mrd. DM 2. Mobilcom für 121,0 Mrd. DM (Lizenz zurückgegeben) 3. Mannesmann Mobilfunk (Vodafone) für 121,0 Mrd. DM 4. Group 3G (Quam) für 122,7 Mrd. DM (Lizenz zurückgegeben) 5. T-Mobil für 122,7 Mrd. DM
Dadurch ergibt sich ein Gesamterlös von 99.368.200.000 DM (rund 50 Milliarden Euro). Im Vergleich mussten in Österreich die beteiligten Investoren nur jeweils zwischen 113 und 120 Millionen Euro aufbringen. Zusammen wurde in Österreich ein Betrag von 700 Millionen Euro vom Staat für die Lizenzen kassiert.
Gemäß den Lizenzbedingungen musste bis Ende 2003 eine Netzabdeckung von 25 Prozent erreicht sein. 25 Prozent bedeutet, dass 25 Prozent der Bevölkerung (in diesem Fall Deutschland) erreicht werden muss. Diese Netzabdeckung erreicht man dadurch, dass man alle Großstädte versorgt. Allein 50 Prozent der deutschen Bevölkerung lebt auf 8 Prozent der Fläche der Bundesrepublik Deutschland.
Trotz der durchaus machbaren Vorgaben sind die Firmen Quam (Group 3G) und Mobilcom (France Telecom) vorzeitig ausgestiegen. Beide Firmen hatten als einzige kein vorhandenes Mobilfunknetz in Deutschland. Die Wirtschaftsflaute ab 2001 und die schlechten Aussichten auf Rentabilität ihrer Mobilfunknetze, sowie firmeninterne Querellereien führten letztendlich zum Ausstieg beider Firmen. Die Lizenzen für die UMTS-Frequenzen mussten zurückgegeben werden.
Am 16. Februar 2004 wurde UMTS in Deutschland kommerziell verfügbar. Vodafone ging damals als erster Netzbetreiber an den Start. Bis zum Ende des Jahre 2004 waren auch die anderen Netzbetreiber (außer Quam und Mobilcom) mit UMTS verfügbar.
Wenn man bedenkt, dass erst 2004 die Mobilfunkbetreiber an den Start gingen, dann erkennt man wie jung dieser Markt ist. Wir befinden uns in einer Übergangsphase, in der alle UMTS-Handys auch im GSM- oder GPRS-Netz betrieben werden können. Der Dualmode ist für UMTS-Handys ein dringend benötigtes Leistungsmerkmal, damit überall telefoniert werden kann. Es ist sogar denkbar, dass das GSM-Netz als Backup bestehen bleibt, wenn UMTS nicht bis in den letzten Winkel ausgebaut werden kann oder um die steigende Nutzung des Mobilfunks und die dadurch hohe Netzlast auf zwei Funknetze zu verteilen.
Frequenzbereiche
Die UMTS-Spezifikation sieht zwei unterschiedliche Modulationsverfahren vor, die sich auch bei den genutzten Frequenzbereichen unterscheiden.
| Modulationsverfahren | Frequenzbereiche | |
|---|---|---|
| FDD | Frequency Division Multiplex | 1,920...1,980 GHz (Uplink) 2,110...2,170 GHz (Downlink) |
| TDD | Time Division Multiplex | 1,900...1,920 GHz 2,010...2,025 GHz |
Das Modulationsverfahren für FDD verwendet die Frequenzbereiche 1,920 bis 1,980 GHz und 2,110 bis 2,170 GHz. TDD verwendet die Frequenzbereiche 1,900 bis 1,920 GHz und 2,010 bis 2,025.
Teilt man das Frequenzband in Frequenzträger ein, so ergeben sich im FDD-Frequenzbereich 12 Frequenzträger mit jeweils 5 MHz in Uplink- und Downlink-Richtung. Der Duplex-Abstand beträgt 190 MHz.
Für das TDD-Frequenzband sind 7 ungepaarte Frequenzträger zu je 5 MHz definiert. Die Vergabe der UMTS-Frequenzen erfolgte in 5 MHz-Blöcken. In Deutschland wurden jeweils 2 Duplex-Frequenzträger an 6 Mobilfunkanbieter und 5 der 7 ungepaarten Blöcke an 5 Mobilfunkanbieter versteigert. 2 der ungepaarten Blöcke sind also noch frei. Sie dienen als Schutzabstand zum benachbarten DECT-Frequenzbereich.
Belegung der FDD-Frequenzbänder in Deutschland und Österreich
| Mobilfunkbetreiber (Deutschland) | Uplink | Downlink |
|---|---|---|
| Vodafone | 1920,3 MHz - 1930,2 MHz | 2110,3 MHz - 2120,2 MHz |
| nicht belegt | 1930,2 MHz - 1940,1 MHz | 2120,2 MHz - 2130,1 MHz |
| E-Plus | 1940,1 MHz - 1950,0 MHz | 2130,1 MHz - 2140,0 MHz |
| nicht belegt | 1950,0 MHz - 1959,9 MHz | 2140,0 MHz - 2149,9 MHz |
| O2 | 1959,9 MHz - 1969,8 MHz | 2149,9 MHz - 2159,9 MHz |
| T-Mobile | 1969,8 MHz - 1979,7 MHz | 2159,9 MHz - 2169,7 MHz |
| Mobilfunkbetreiber (Österreich) | Uplink | Downlink |
|---|---|---|
| A1 | 1920,3 MHz - 1930,1 MHz | 2110,2 MHz - 2120,1 MHz |
| Hutchison 3G | 1930,1 MHz - 1939,9 MHz | 2120,1 MHz - 2129,9 MHz |
| tele.ring | 1939,9 MHz - 1949,7 MHz | 2129,9 MHz - 2139,7 MHz |
| ONE | 1949,7 MHz - 1959,7 MHz | 2139,7 MHz - 2149,7 MHz |
| A1 | 1959,7 MHz - 1964,7 MHz | 2149,7 MHz - 2154,7 MHz |
| T-Mobile Austria | 1964,7 MHz - 1974,7 MHz | 2154,7 MHz - 2164,7 MHz |
CAMEL - Customized Applications for Mobile Network Enhanced Logic
Die UMTS-Spezifikation behandelt nicht nur die technische Seite, also die Übertragungstechnik für mobile Anwendungen, sondern auch neue Dienste. Innerhalb der Spezifikation wird das unter dem Oberbegriff CAMEL abgehandelt. Darunter fallen Dienste und Anwendungen, wie Location Based Services und flexible Abrechnungsmodelle wie Homezone-Tarife oder Prepaid-Services. Aufgrund der schnelleren Übertragungsgeschwindigkeit sind viele Anwendungen möglich, die es bei GSM nicht gibt. Die Killer-Applikation, der Motor, der UMTS beim Kunden zum Kauf antreiben soll, ist bisher nicht darunter.
Letzten Endes wird der Erfolg von UMTS von Endgeräten abhängen, die die gesamte Bandbreite von Anwendungen zusammenfassen, die es im Kommunikationsbereich und der Unterhaltungsindustrie gibt. Dabei spielt sicherlich auch der Preis eine Rolle. Der Mobilfunk allgemein hat seinen Erfolg dadurch erreicht, weil er auch für Normalverbraucher bezahlbar geworden ist.
Übertragungsgeschwindigkeit
Die UMTS-Spezifikation sieht im Idealfall eine Bruttobandbreite von maximal 2 MBit/s vor. Je nach Auslastung der Funkzelle und Störpegel auf der Funkschnittstelle können es deutlich weniger sein.
In der Praxis spricht man von 384 kBit/s (bis 120 km/h) als theoretisches Maximum, bei einem unbelasteten UMTS-Netz. Bei zunehmender Geschwindigkeit, z. B. beim Auto- oder Zugfahren, dürfte sich die Geschwindigkeit auf 144 kBit/s (bis 500 km/h) reduzieren.
Zellenmanagement
Bei hoher Auslastung einer Funkzelle reduziert sich die Datenrate. Um ein Zusammenbrechen der Funkschnittstelle zu vermeiden, verringert diese Funkzelle ihren Versorgungsbereich. Man bezeichnet sie dann als pumpende Zelle (cell breathing).
Das gleiche passiert dann, wenn sich ein Teilnehmer am Rand der Zelle bewegt. Dan muss der Signalverlust durch Erhöhen der Sendeleistung ausgeglichen werden. Innerhalb der Zelle steht aber nur eine maximale Sendeleistung zu Verfügung, die nicht überschritten werden darf. Somit führt eine Erhöhung der Sendeleistung für einen Teilnehmer zur Reduzierung der Sendeleistung für die anderen Teilnehmer. Auch in diesem Fall schützt sich die Zelle vor Überlast durch das Reduzieren des Zellenradius. Die Teilnehmer, die sich am Rand der Zelle befinden, werden dann an eine benachbarte UMTS-Zelle per Soft-Handover übergeben oder es findet ein Handover ins GSM-Netz statt. Diesen Vorgang wird der Teilnehmer bei einer Sprachverbindung kaum bemerken.
UMTS-Technik
- UMTS-Netzarchitektur
- UMTS-Funkschnittstelle
- UMTS-Netzabdeckung
- HSPA - Highspeed Paket Access
- HSDPA - High Speed Downlink Packet Access
- HSUPA - High Speed Uplink Packet Access
Weitere verwandte Themen:
- IMT-2000
- IMS - IP Multimedia Subsystem
- GSM - Global System for Mobile Communications
- EDGE - Enhanced Data Rates for GSM Evolution
- Sprach-Codecs im Mobilfunk
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