Get a bit more Siemens UMTS Technology Explained
Get a bit more. Siemens. UMTS Technology Explained Ir. Errol M. F. Nasierkhan UMTS System Engineer errol. nasierkhan@siemens. nl +31 70 333 2477 +31 651263809 1 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
UMTS • · · 13. 00 - 14. 30 Demo filmpjes 1 Overzicht standaardisatie en concepten UMTS Netwerk Architectuur Vergelijking GSM & UMTS CDMA in UMTS · · · · · 2 Get a bit more. Siemens. 3 G spectrum, Duplex/Multiplex Utra Codes Power Control Handover Demo filmpjes 2 Planning aspecten UMTS Licentie procedure Conclusies UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
UMTS • · · 13. 00 - 14. 30 Demo filmpjes 1 Overzicht standaardisatie en concepten UMTS Netwerk Architectuur Vergelijking GSM & UMTS CDMA in UMTS · · · · · 3 Get a bit more. Siemens. 3 G spectrum, Duplex/Multiplex Utra Codes Power Control Handover Demo filmpjes 2 Planning aspecten UMTS Licentie procedure Conclusies UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
Door ITU goedgekeurde Radio Specifications (Helsinki november 1999) Get a bit more. Siemens. IMT-2000 Terrestrial Radio Interfaces IMT-DS (Direct Spread) W-CDMA UTRAN-FDD IMT-MC (Multi Carrier) cdma 2000 CDMA IMT-TC (Time. Code) IMT-SC (Single Carrier) UTRAN-TDD* UWC-136 TD-SCDMA** (EDGE) TDMA IMT-FT (Freq. Time) DECT FDMA * TDDHCR ** TDDLCR 4 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
IMT-2000 concept Get a bit more. Siemens. • • 5 Wereld wijd, “seamless” toegang Compatibiliteit binnen de IMT-2000 familie Downwards compatibel met 2 G systemen Fixed Mobile Convergence (FMC) Hoge data snelheden Multi-media applicaties CS & PS data transport UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
3 G vereisten volgens IMT-2000: Get a bit more. Siemens. Om de “High Speed Data” eisen te verwezenlijken dient een 3 G airinterface het volgende te ondersteunen: • • • 6 144 kbs data voor “hoge snelheid mobiliteit” 384 kbs data voor voetgangers of “lage snelheid mobiliteit” 2 Mbps voor stationair UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
2 G naar 3 G Migratie Get a bit more. Siemens. IS-95 A/B IS-2000 (SR 1) 1 x. EV-DO 3 GPP 2 PDC GSM W-CDMA HSCSD GPRS EDGE 3 GPP IS-136 2 G 7 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan EDGE 2. 5 G 25 januari 2002 EDGE 3 G Siemens Nederland N. V. 2002
4 -Zone Concept in UMTS Get a bit more. Siemens. ‘Global’ World Cell s s 8 Celgrootte: 10 1000 km’s ‘Mobile Satellite System’ (MSS) Zeer hoge mobiliteit ( 1000 km/h) 144 kbps ‘Suburban’ Macro Cell s s Celgrootte: 350 m 20 km randstad/platteland Hoge mobiliteit (120500 km/h) 144 - 385 kbps UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan ‘Urban’ Micro Cell s s Celgrootte: 50 - 300 m ‘Hot spots’ (binnenstad, stadions, stations, luchthavens, etc. ) Matig mobiliteit (10 120 km/h) 384 kbps 25 januari 2002 ‘Indoor’ Pico Cell s s Celgrootte: enkele 10 m’s Kantoor/Thuis Lage mobiliteit (< 10 km/h) 2 Mbps Siemens Nederland N. V. 2002
Siemens UMTS Visie: „Convergence – Creating a Universe of One™“ Get a bit more. Siemens. Audio - Video Data Computer n Internet n E-mail n Real-time image transfer n Multimedia document transfer n Mobile computing Telecommunicati on n ISDN services – mobility – high speed services n Video on demand n Interactieve video – mobility services – personal services n TV/radio/data UMTS IMT-2000 contribution & distribution – mobility – wideband services n Video telefonie n Breedband data services UMTS provides efficient Mobile Communication with seamless IT & Tel. Co Integration 9 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
UMTS • · · 13. 00 - 14. 30 Demo filmpjes 1 Overzicht standaardisatie en concepten UMTS Netwerk Architectuur Vergelijking GSM & UMTS CDMA in UMTS · · · · · 10 Get a bit more. Siemens. 3 G spectrum, Duplex/Multiplex Utra Codes Power Control Handover Demo filmpjes 2 Planning aspecten UMTS Licentie procedure Conclusies UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
3 GPP R’ 99 Core Network + 3 GPP R’ 99 RAN Get a bit more. Siemens. Um BTS HLR Abis SCP BSC MAP 2. 5 G-RAN INAP A Node. B FDD Gb ATM Iub RNC Node. B TDD Uu Iu Iur Node. B FDD Iub RNC Errol Nasierkhan Gn GGSN 3 G-SGSN Iu U-MSC Gi Common Release‘ 99 Core Network 3 G-UTRAN UMTS Technology Explained G-MSC 3 G-MSC Node. B TDD 11 ISUP other circuit/voice networks 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002 other packet/IP networks
3 GPP R’ 99 Core Netwerk Get a bit more. Siemens. HLR SCP MAP INAP • De bestaande GSM en GPRS core netwerken dienen aangepast te worden om ook UMTS te ondersteunen 3 G-MSC MS • Introductie van de ATM platform UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan GMSC C 3 G-SGSN • Service Platform CAMEL (Customer Application for Mobile Network) dient uitgebreid en aangepast te worden voor UMTS diensten 12 ISUP 25 januari 2002 U-MSC Siemens Nederland N. V. 2002 Gn GGSN Common Release‘ 99 Core Network
3 GPP R’ 99 RAN - Elementen en Interfaces Get a bit more. Siemens. RNC Radio Netwerk Controller: • Controleert één of meer Node B’s, • Mobility management, • Call processing, • Handover mechanismen RNS Node. B FDD ATM Iub Iur Node. B FDD Node B (TDD/FDD): • Ondersteunt één of meer cellen (pico/micro/macro) • Voert Handover beslissingen uit Iub Node. B TDD Interfaces (ATM gebaseerd): 3 G-UTRAN • Iu - interface tussen RAN en CN (CS en PS) • Iub - interface tussen RNC en Node B • Iur - Interface tussen (S/D)RNC’s Air-interface • Uu - WCDMA (Wideband CDMA) UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan Iu Node. B TDD Uu 13 RNC 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002 RNC Iu
UMTS • · · 13. 00 - 14. 30 Demo filmpjes 1 Overzicht standaardisatie en concepten UMTS Netwerk Architectuur Vergelijking GSM & UMTS CDMA in UMTS · · · · · 14 Get a bit more. Siemens. 3 G spectrum, Duplex/Multiplex Utra Codes Power Control Handover Demo filmpjes 2 Planning aspecten UMTS Licentie procedure Conclusies UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
Vergelijking GSM & UMTS Get a bit more. Siemens. GSM UMTS ME BTS UE Node. B Um Interface (FDMA/TDMA) Uu Interface (CDMA) BTS BSC Node. B RNC A bis Interface (Properitary - geen protocol stack gedefinieerd) maakt gebruik van TDM transmissie Iub Interface (Open interface defined) gebaseerd op ATM transport technologie BSC MSC A interface maakt gebruik van TDM transmissie RNC Core Network Iu (CS) & Iu (PS) gebaseerd op ATM transport technologie BSC SGSN Gb (GPRS) RNC BSC Geen interface 15 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan Iur (FDD, i. g. v. handover tussen RNC’s) gebaseerd op ATM transport technologie 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
UMTS • · · 13. 00 - 14. 30 Demo filmpjes 1 Overzicht standaardisatie en concepten UMTS Netwerk Architectuur Vergelijking GSM & UMTS CDMA in UMTS · · · · · 16 Get a bit more. Siemens. 3 G spectrum, Duplex/Multiplex Utra Codes Power Control Handover Demo filmpjes 2 Planning aspecten UMTS Licentie procedure Conclusies UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
Europese Spectrum Allocatie voor UTRA Get a bit more. Siemens. 1900 15 20 1980 2010 -25 60 30 20 (35) MHz for unpaired UTRA (TDD) 17 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 2110 2170 60 15 2 * 60 MHz for paired UTRA (FDD) 25 januari 2002 MHz 30 2 * 30 MHz for satelite Siemens Nederland N. V. 2002
Duplex Transmissie: FDD & TDD Get a bit more. Siemens. Duplexing Scheiding van “Uplink” (UL) en “Downlink” (DL) verkeer UL: Mobiel -> Base Station DL: Base Station -> Mobile DL UL Twee methoden: UL/DL FDD: “Frequency Divison Duplex” Twee gepaarde frequenties gescheiden voor UL en DL TDD: “Time Division Duplex” Eén “ongepaarde” frequentie waarin UL en DL “flexibel” in de tijd worden gealloceert Energie FDD Uplink kanaal Downlink kanaal Frequentie split Energy Uplink kanaal TDD 18 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan Frequentie Downlink kanaal Tijd split 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002 Tijd
Multiplex Methoden Get a bit more. Siemens. t P P CDMA 1 3 FDMA t 2 3 f 2 1 f P t TDMA 3 2 1 P Power f Frequency 19 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan f 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
CDMA (Code Division Multiple Access) Get a bit more. Siemens. • • • 20 “Spread Spectrum Technology”: een smalbandig signaal met hoge bitenergie wordt getransformeerd naar een breedbandig signaal met lage bitenergie dichtheid (‘informatie wordt versleutelt in ruisniveau’) De zender vermenigvuldigt het oorspronkelijk signaal met een “spreading code” en verstuurt het resultaat Alle gebruikers zenden (continue) in dezelfde frequentiekanaal De ontvanger vermenigvuldigt het ontvangen signaal met de “spreading code” en genereert zo het oorspronkelijk signaal De spreading codes zijn “(quasi) orthogonale codes” UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
CDMA Principe Get a bit more. Siemens. P P P f f f P P combining de-spreading P f f Oorspronkelijk Signaal 21 Spreaded Signaal UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan van beide op air-interface 25 januari 2002 Resultaat na de-spreading Siemens Nederland N. V. 2002
Voordelen van CDMA t. o. v. andere access technologieën: • Stabiliteit: – – • • • Smal band ruis Multi-pad interferentie “Soft capacity” limiet “Soft Handover” Simpel frequentie planning (re-use factor 1) Note: Power Control 5 22 Get a bit more. Siemens. UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 1 6 2 4 7 3 5 1 1 Siemens Nederland N. V. 2002 1 1 1
Wideband-CDMA (FDD methode) Get a bit more. Siemens. max 256 Frequency Uplink 1920 - 1980 MHz 5 MHz Code 0 cont. Time 10 ms max 512 Frequency 5 MHz Downlink 2110 - 2170 MHz 23 Code 0 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan cont. 0 ms 10 ms 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002 Time
Time Division-CDMA (TDD methode) Get a bit more. Siemens. Uplink (é) Up-or Downlink (é)(ê) max 16 Frequency Code 5 MHz Downlink (ê) 0 0 ms 667µs 14 : 2 Asymmetry 13: 2 or 2: 13 24 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 10 ms 2 : 14 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002 Time
FDD versus TDD Get a bit more. Siemens. Multiplex technology Bandwidth Frequency Re-use Handover Modulation Chip Rate max. Datarate (ETSI) Spreading Factor Transmission FDD - Component TDD - Component W-CDMA TD-CDMA 2*5 MHz paired 1*5 MHz unpaired 1 1 Soft Hard QPSK 3. 84 Mcps 384 kbps (high mobility) 2 Mbps (low mobility) 4 – 256 1, 2, 4, 8, 16 Continuous Transmission 15 Timeslots QPSK: Quaternary Phase Shift Keying 25 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
UTRA CC en SC codes in de DL Get a bit more. Siemens. SC 2 SC 1 CC 1 Appl. 1 CC 2 Appl. 2 Node-B CC 3 CC 4 Node-B “Scrambling codes” (SC): scheiding van verschillende bronnen “Channelization Codes” (CC): scheiding van kanalen van één bron 26 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
UTRA CC en SC code in UL Get a bit more. Siemens. “Scrambling Codes” (SC): scheiding van verschillende bronnen SC 2 CC 1 CC 2 Node-B CC 3 SC 1 27 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 “Channelization codes” (CC): scheiding van kanalen van één bron Siemens Nederland N. V. 2002
Structuur in UTRA Codes Get a bit more. Siemens. “Channelization Codes” Scrambling Codes FDD: BTS/UE “Gold Codes 28 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
Power Control in CDMA systemen Get a bit more. Siemens. Essentieel in CDMA systemen: Snel Power Control systeem Limiteren van interferentie “Near-Far problem” D 2 D 1 Node-B UE 1 D: Distance UE: User Equipment 29 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan UE 2 Snelheid van de mobile gebruiker 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
UTRA Power Control Types Get a bit more. Siemens. “Open Loop Power Control” Vaststellen van de initiële zendvermogen in de UL v/d UE “Outer Loop Power Control” RNC legt de waarde van SIRdef vast op basis van de kwaliteit v/d actuele radio kanaal Node-B “Inner Loop Power Control” – – UL/DL: Node B commandeert UE TPC up/down (SIR versus SIRdef) 1500 PC cycli/sec RNC Node-B SIR: Signal-to- Interference Ratio TPC: Transmit Power Control 30 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
Handover (HO) beslissingen Get a bit more. Siemens. UE: Bepaald signaalkwaliteit en sterkte van eigen en lokale Meetwaarden Node B: Bepaald signaal- kwaliteit en signaalsterkte Node B Rapport gemeten waarden RNC Analyse meetgegevens UMTS Handover HOV • Geïnitieerd door RNC • Uitgevoerd door UE beslissing Activeer nieuwe Node B Update actieve set van cellen 31 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
Handover Hard HO versus Soft HO Get a bit more. Siemens. Hard HO • TDD/TDD • FDD/FDD bij verandering CN • Inter-systeem HO (FDD/TDD, UMTS/GSM) Soft HO Intra-systeem FDD/FDD Softer HO Node B intern 32 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
Handover Intra-RNC versus Inter-RNC Get a bit more. Siemens. Intra-RNC Soft HO CN slechts 1 RNC betrokken Iu RNC Iub Iub Iur RNC Iub RNC Iu 33 Inter-RNC Soft HO CN UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan Iub • S-RNC: combining/Splitting + RR allocation • D-RNC: RR allocatie • D-RNC S-RNC 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
UMTS • · · 13. 00 - 14. 30 Demo filmpjes 1 Overzicht standaardisatie en concepten UMTS Netwerk Architectuur Vergelijking GSM & UMTS CDMA in UMTS · · · · · 34 Get a bit more. Siemens. 3 G spectrum, Duplex/Multiplex Utra Codes Power Control Handover Demo filmpjes 2 Planning aspecten UMTS Licentie procedure Conclusies UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
UMTS • · · 13. 00 - 14. 30 Demo filmpjes 1 Overzicht standaardisatie en concepten UMTS Netwerk Architectuur Vergelijking GSM & UMTS CDMA in UMTS · · · · · 35 Get a bit more. Siemens. 3 G spectrum, Duplex/Multiplex Utra Codes Power Control Handover Demo filmpjes 2 Planning aspecten UMTS Licentie procedure Conclusies UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
Radio Planning strategieën Get a bit more. Siemens. FDD Mode voor: • “Coverage driven” scenario • Macro en micro cellen • Data snelheden tot 384 kbs bij hoge mobiliteit TDD Mode voor: • “Hot spot” scenario • Efficiënter in kleine cellen met a-symmetrisch verkeer • Data snelheden tot 2 Mbs 36 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
Netwerk dimensionering Get a bit more. Siemens. WCDMA netwerk dimensionering verschilt t. o. v. dat van GSM: 1. Geen noodzaak voor frequentie planning 2. - Cel radius sterk afhankelijk van de “Bearer data rate” - “Link budgets” sterk afhankelijk van de “Bearer” type en omgeving - Cel dekking neemt af met Cel belasting (“Cell Breathing”) 3. Power Control is een cruciaal aspect 4. Soft Handover Gain 5. Verkeer bestaat uit: Circuit Switched en Packet Switched 37 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
“Cell Breathing” effect Get a bit more. Siemens. Cel belasting stijgt boven een bepaalde specifieke drempel Ontvanger ruis niveau stijgt Cel Belasting = 50% Cel dekkingsgebied kleiner Cel Belasting = 75% Nieuwe cel of 2 de RF kanaal vereist 3 d. B 38 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan Cel Krimpt ! 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
Netwerk Dimensionering Soft Handover en Softer Handover Get a bit more. Siemens. Soft Handover In de dimensionereing wordt uitgegaan van 40% van de UE is in Soft HO Softer HO Gebied S 3 RNC Soft HO Gebied S 1 S 2 Softer Handover In de dimensionereing wordt uitgegaan van 10 -15% van de UE is in Softer HO 39 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
UMTS • · · 13. 00 - 14. 30 Demo filmpjes 1 Overzicht standaardisatie en concepten UMTS Netwerk Architectuur Vergelijking GSM & UMTS CDMA in UMTS · · · · · 40 Get a bit more. Siemens. 3 G spectrum, Duplex/Multiplex Utra Codes Power Control Handover Demo filmpjes 2 Planning aspecten UMTS Licentie procedure Conclusies UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
UMTS Licentie veiling in Nederland Get a bit more. Siemens. • • Vijf frequentie kavels met gepaarde- en ongepaarde spectrum (A-E) Licentie A moet volledig ‘interwerken’ met 2 G GSM, de overige met IMT 2000 standaard Licenties hebben een geldigheidsduur van 15 jaar Dekkingsvoorschriften: * * * • 41 Vanaf 1 jan. 2007 dekking in alle steden met>25 k inwoners, alle hoofdwegen, spoorlijnen en waterwegen (60% dekking); Vanaf 1 jan 2003 UMTS Services beschikbaar; Minimale service niveau 144 kbs. Nationale roaming UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
UMTS Frequentie kavels: Get a bit more. Siemens. • Licentie A: * * • Licentie B: * * • 2 x 14, 8 MHz gepaard, 1 x 5 MHz ongepaard; Licenties C, D, E: * * 42 2 x 14, 6 MHz gepaard, 1 x 5, 4 MHz ongepaard; 2 x 10 MHz gepaard, 1 x 5 MHz ongepaard. UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
UMTS Licentie veiling in Nederland Get a bit more. Siemens. • Initieel 8 gegadigde; vlak voor de start nog 6 over * • • KPN, Libertel, Dutchtone, Telfort, 3 G Blue, Versatel Veiling startte op 6 Juli 2000 Veiling eindigde na 305 ronden in slechts 13 dagen Ben 43 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
Licentieverdeling na de veiling Get a bit more. Siemens. 44 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
UMTS • · · 13. 00 - 14. 30 Demo filmpjes 1 Overzicht standaardisatie en concepten UMTS Netwerk Architectuur Vergelijking GSM & UMTS CDMA in UMTS · · · · · 45 Get a bit more. Siemens. 3 G spectrum, Duplex/Multiplex Utra Codes Power Control Handover Demo filmpjes 2 Planning aspecten UMTS Licentie procedure Conclusies UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
Conclusies Get a bit more. Siemens. • Met UMTS zal mobiel communiceren meer zijn dan alleen mobiel bellen; • UMTS Architectuur; • Verschillen 2 G/2. 5 G/3 G; • W-CDMA; • Netwerkplanning; • UMTS veiling in Nederland. 46 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 25 januari 2002 Siemens Nederland N. V. 2002
- Slides: 46
