 Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 1 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan UMTS Technology Explained Ir. Errol.

Presentatie over: " Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 1 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan UMTS Technology Explained Ir. Errol."— Transcript van de presentatie:

1  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 1 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan UMTS Technology Explained Ir. Errol M.F. Nasierkhan UMTS System Engineer errol.nasierkhan@siemens.nl +31 70 333 2477 +31 651263809

2  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 2 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan UMTS 13.00 - 14.30 • Demo filmpjes 1  Overzicht standaardisatie en concepten  UMTS Netwerk Architectuur  Vergelijking GSM & UMTS  CDMA in UMTS  3G spectrum,  Duplex/Multiplex  Utra Codes  Power Control  Handover  Demo filmpjes 2  Planning aspecten  UMTS Licentie procedure  Conclusies

3  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 3 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan UMTS 13.00 - 14.30 • Demo filmpjes 1  Overzicht standaardisatie en concepten  UMTS Netwerk Architectuur  Vergelijking GSM & UMTS  CDMA in UMTS  3G spectrum,  Duplex/Multiplex  Utra Codes  Power Control  Handover  Demo filmpjes 2  Planning aspecten  UMTS Licentie procedure  Conclusies

4  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 4 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan Door ITU goedgekeurde Radio Specifications (Helsinki november 1999) IMT-2000 Terrestrial Radio Interfaces IMT-DS (Direct Spread) IMT-MC (Multi Carrier) IMT-TC (Time Code) IMT-SC (Single Carrier) IMT-FT (Freq. Time) FDMATDMACDMA W-CDMA UTRAN-FDD cdma2000UTRAN-TDD * TD-SCDMA ** UWC-136 (EDGE) DECT IMT-TC (Time Code) IMT-TC (Time Code) * TDD HCR ** TDD LCR

5  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 5 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan IMT-2000 concept • Wereld wijd, “seamless” toegang • Compatibiliteit binnen de IMT-2000 familie • Downwards compatibel met 2G systemen • Fixed Mobile Convergence (FMC) • Hoge data snelheden • Multi-media applicaties • CS & PS data transport

6  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 6 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 3G vereisten volgens IMT-2000: Om de “ High Speed Data ” eisen te verwezenlijken dient een 3G air- interface het volgende te ondersteunen: • 144 kbs data voor “hoge snelheid mobiliteit” • 384 kbs data voor voetgangers of “lage snelheid mobiliteit” • 2 Mbps voor stationair

7  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 7 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 2G naar 3G Migratie IS-95A/B PDC GSM IS-136 2G EDGE HSCSD 2.5G GPRS EDGE 3GPP EDGE W-CDMA 3G 3GPP2 1xEV-DO IS-2000 (SR1)

8  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 8 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 4-Zone Concept in UMTS ‘Suburban’ Macro Cell  Celgrootte: 350m - 20km  randstad/platteland  Hoge mobiliteit (120- 500km/h)  144 - 385kbps ‘Indoor’ Pico Cell  Celgrootte: enkele 10m’s  Kantoor/Thuis  Lage mobiliteit (< 10 km/h)   2Mbps ‘Urban’ Micro Cell  Celgrootte: 50 - 300m  ‘Hot spots’ (binnenstad, stadions, stations, luchthavens, etc.)  Matig mobiliteit (10 - 120km/h)   384kbps ‘Global’ World Cell  Celgrootte: 10 - 1000km’s  ‘Mobile Satellite System’ (MSS)  Zeer hoge mobiliteit (  1000km/h)   144 kbps

9  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 9 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan UMTS provides efficient Mobile Communication with seamless IT & TelCo Integration Audio - Video - Data  ISDN services  Video telefonie  Breedband data services Computer  Internet  E-mail  Real-time image transfer  Multimedia document transfer  Mobile computing  Video on demand  Interactieve video services  TV/radio/data contribution & distribution –mobility –wideband services UMTS –mobility –high speed services –mobility –personal services Telecommunication Siemens UMTS Visie: „Convergence – Creating a Universe of One™“ UMTS IMT-2000

10  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 10 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan UMTS 13.00 - 14.30 • Demo filmpjes 1  Overzicht standaardisatie en concepten  UMTS Netwerk Architectuur  Vergelijking GSM & UMTS  CDMA in UMTS  3G spectrum,  Duplex/Multiplex  Utra Codes  Power Control  Handover  Demo filmpjes 2  Planning aspecten  UMTS Licentie procedure  Conclusies

11  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 11 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan other circuit/voice networks other packet/IP networks MAPINAP GGSN G-MSC Release‘99 Core Network GnGn ISUP MSC SGSN HLRSCP 3GPP R’ 99 Core Network + 3GPP R’99 RAN Common Gi A bis 2.5G-RAN BSC BTS UmUm A GbGb 3G-MSC 3G-SGSN U-MSC 3G-UTRAN I ub NodeB FDD NodeB TDD RNC IuIu ATM I ub NodeB FDD NodeB TDD RNC IuIu I ur UuUu

12  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 12 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 3GPP R’99 Core Netwerk • De bestaande GSM en GPRS core netwerken dienen aangepast te worden om ook UMTS te ondersteunen • Introductie van de ATM platform • Service Platform CAMEL (Customer Application for Mobile Network) dient uitgebreid en aangepast te worden voor UMTS diensten MAPINAP GGSN G- MSC Release‘99 Core Network GnGn ISUP MSC HLRSCP Common 3G-MSC 3G-SGSN U-MSC

13  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 13 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 3GPP R’99 RAN - Elementen en Interfaces 3G-UTRAN I ub NodeB FDD NodeB TDD RNC IuIu ATM I ub NodeB FDD NodeB TDD RNC IuIu I ur UuUu RNC Radio Netwerk Controller: • Controleert één of meer Node B’s, • Mobility management, • Call processing, • Handover mechanismen Node B (TDD/FDD): • Ondersteunt één of meer cellen (pico/micro/macro) • Voert Handover beslissingen uit RNS Interfaces (ATM gebaseerd): • 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)

14  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 14 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan UMTS 13.00 - 14.30 • Demo filmpjes 1  Overzicht standaardisatie en concepten  UMTS Netwerk Architectuur  Vergelijking GSM & UMTS  CDMA in UMTS  3G spectrum,  Duplex/Multiplex  Utra Codes  Power Control  Handover  Demo filmpjes 2  Planning aspecten  UMTS Licentie procedure  Conclusies

15  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 15 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan Vergelijking GSM & UMTS ME  BTS Um Interface (FDMA/TDMA) BTS  BSC A bis Interface (Properitary - geen protocol stack gedefinieerd) maakt gebruik van TDM transmissie BSC  MSC A interface maakt gebruik van TDM transmissie BSC  SGSN Gb (GPRS) BSC  BSC Geen interface UE  NodeB Uu Interface (CDMA) NodeB  RNC Iub Interface (Open interface defined) gebaseerd op ATM transport technologie RNC  Core Network Iu (CS) & Iu (PS) gebaseerd op ATM transport technologie RNC  RNC Iur (FDD, i.g.v. handover tussen RNC’s) gebaseerd op ATM transport technologie GSM UMTS

16  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 16 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan UMTS 13.00 - 14.30 • Demo filmpjes 1  Overzicht standaardisatie en concepten  UMTS Netwerk Architectuur  Vergelijking GSM & UMTS  CDMA in UMTS  3G spectrum,  Duplex/Multiplex  Utra Codes  Power Control  Handover  Demo filmpjes 2  Planning aspecten  UMTS Licentie procedure  Conclusies

17  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 17 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 20 (35) MHz for unpaired UTRA (TDD) 1920198021102170 1520603015 6030 MHz 2 * 60 MHz for paired UTRA (FDD) 2 * 30 MHz for satelite Europese Spectrum Allocatie voor UTRA 1900 2010-25

18  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 18 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan Duplex Transmissie: FDD & TDD UL DL Uplink kanaal Downlink kanaal Frequentie splitFrequentie FDD Uplink kanaal Downlink kanaal Tijd split Tijd TDD Energy Energie Duplexing Scheiding van “Uplink” (UL) en “Downlink” (DL) verkeer UL: Mobiel -> Base Station DL: Base Station -> Mobile Twee methoden: 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 UL/DL

19  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 19 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan Multiplex Methoden FDMA f P t 123 P Power f Frequency CDMA P f t 1 2 3 TDMA P f t 3 2 1

20  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 20 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan CDMA (Code Division Multiple Access) • “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”

21  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 21 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan CDMA Principe spreading combiningde-spreading Oorspronkelijk Signaal f P P f Spreaded Signaal P P f f  van beide op air-interface P f Resultaat na de-spreading P P f f

22  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 22 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan 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 1 6 4 2 3 5 7 11 1 1 1 1 1 1 1 1

23  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 23 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan Wideband-CDMA (FDD methode) Downlink 2110 - 2170 MHz max 512 cont. Frequency 5 MHz Time 10 ms0 ms 0 Code Uplink 1920 - 1980 MHz max 256 Frequency 5 MHz Time 10 ms 0 ms 0 Code cont.

24  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 24 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan Time Division-CDMA (TDD methode) Uplink (  ) Up-or Downlink (  )(  ) Downlink (  ) Asymmetry 13:2 or 2:13 14:2 2:14 max 16 Frequency 5 MHz Time 667µs 0 ms 0 Code 10 ms

25  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 25 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan FDD versus TDD Multiplex technology Bandwidth Frequency Re-use Handover Modulation Chip Rate max. Datarate (ETSI) Spreading Factor Transmission FDD - Component W-CDMA 2*5 MHz paired 1 Soft QPSK 3.84 Mcps 384 kbps (high mobility) 4 – 256 Continuous Transmission TDD - Component TD-CDMA 1*5 MHz unpaired 1 Hard QPSK 3.84 Mcps 2 Mbps (low mobility) 1, 2, 4, 8, 16 15 Timeslots QPSK: Quaternary Phase Shift Keying

26  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 26 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan UTRA CC en SC codes in de DL SC 2 CC 1 CC 2 CC 3 CC 4 Appl. 1 Appl. 2 Node-B SC 1 Node-B “Channelization Codes” (CC): scheiding van kanalen van één bron “Scrambling codes” (SC): scheiding van verschillende bronnen

27  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 27 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan UTRA CC en SC code in UL SC 2 CC 1 CC 2 Node-B CC 1 CC 2 CC 3 SC1 “Scrambling Codes” (SC): scheiding van verschillende bronnen “Channelization codes” (CC): scheiding van kanalen van één bron

28  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 28 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan Structuur in UTRA Codes “Channelization Codes” Scrambling Codes FDD: BTS/UE “Gold Codes

29  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 29 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan Power Control in CDMA systemen Essentieel in CDMA systemen: Snel Power Control systeem Node-B UE1UE2 D1 D2 “Near-Far problem” Limiteren van interferentie Snelheid van de mobile gebruiker D: Distance UE: User Equipment

30  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 30 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan UTRA Power Control Types “ Open Loop Power Control ” Vaststellen van de initiële zendvermogen in de UL v/d UE Node-B “ Inner Loop Power Control ” – UL/DL: Node B commandeert UE TPC up/down (SIR versus SIRdef) – 1500 PC cycli/sec “ Outer Loop Power Control ” RNC legt de waarde van SIRdef vast op basis van de kwaliteit v/d actuele radio kanaal SIR: Signal-to- Interference Ratio TPC: Transmit Power Control Node-B RNC

31  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 31 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan Handover (HO) beslissingen UE: Bepaald signaal- kwaliteit en sterkte van eigen en lokale Node B Node B: Bepaald signaal- kwaliteit en signaalsterkte Meetwaarden Rapport gemeten waarden RNC HOV beslissing UMTS Handover • Geïnitieerd door RNC • Uitgevoerd door UE Analyse meetgegevens Activeer nieuwe Node B Update actieve set van cellen

32  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 32 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan Handover Hard HO versus Soft HO 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

33  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 33 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan Handover Intra-RNC versus Inter-RNC Intra-RNC Soft HO slechts 1 RNC betrokken RNC Iub CN Iu Inter-RNC Soft HO • S-RNC: combining/Splitting + RR allocation • D-RNC: RR allocatie • D-RNC  S-RNC RNC Iub CN Iu Iur RNC

34  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 34 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan UMTS 13.00 - 14.30 • Demo filmpjes 1  Overzicht standaardisatie en concepten  UMTS Netwerk Architectuur  Vergelijking GSM & UMTS  CDMA in UMTS  3G spectrum,  Duplex/Multiplex  Utra Codes  Power Control  Handover  Demo filmpjes 2  Planning aspecten  UMTS Licentie procedure  Conclusies

35  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 35 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan UMTS 13.00 - 14.30 • Demo filmpjes 1  Overzicht standaardisatie en concepten  UMTS Netwerk Architectuur  Vergelijking GSM & UMTS  CDMA in UMTS  3G spectrum,  Duplex/Multiplex  Utra Codes  Power Control  Handover  Demo filmpjes 2  Planning aspecten  UMTS Licentie procedure  Conclusies

36  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 36 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan Radio Planning strategieën 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

37  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 37 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan Netwerk dimensionering 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

38  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 38 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan “Cell Breathing” effect Cel belasting stijgt boven een bepaalde specifieke drempel Ontvanger ruis niveau stijgt Cel dekkingsgebied kleiner 3dB Cel Belasting = 50% Cel Belasting = 75% Cel Krimpt ! Nieuwe cel of 2de RF kanaal vereist

39  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 39 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan Netwerk Dimensionering Soft Handover en Softer Handover Soft Handover In de dimensionereing wordt uitgegaan van 40% van de UE is in Soft HO Soft HO Gebied RNC Softer HO Gebied S1 S2 S3 Softer Handover In de dimensionereing wordt uitgegaan van 10-15% van de UE is in Softer HO

40  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 40 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan UMTS 13.00 - 14.30 • Demo filmpjes 1  Overzicht standaardisatie en concepten  UMTS Netwerk Architectuur  Vergelijking GSM & UMTS  CDMA in UMTS  3G spectrum,  Duplex/Multiplex  Utra Codes  Power Control  Handover  Demo filmpjes 2  Planning aspecten  UMTS Licentie procedure  Conclusies

41  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 41 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan UMTS Licentie veiling in Nederland • Vijf frequentie kavels met gepaarde- en ongepaarde spectrum (A-E) • Licentie A moet volledig ‘interwerken’ met 2G GSM, de overige met IMT- 2000 standaard • Licenties hebben een geldigheidsduur van 15 jaar • Dekkingsvoorschriften: * Vanaf 1 jan. 2007 dekking in alle steden met>25k inwoners, alle hoofdwegen, spoorlijnen en waterwegen (60% dekking); * Vanaf 1 jan 2003 UMTS Services beschikbaar; * Minimale service niveau 144kbs. • Nationale roaming

42  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 42 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan UMTS Frequentie kavels: • Licentie A: * 2 x 14,6 MHz gepaard, * 1 x 5,4 MHz ongepaard; • Licentie B: * 2 x 14,8 MHz gepaard, * 1 x 5 MHz ongepaard; • Licenties C, D, E: * 2 x 10 MHz gepaard, * 1 x 5 MHz ongepaard.

43  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 43 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan UMTS Licentie veiling in Nederland • Initieel 8 gegadigde; vlak voor de start nog 6 over * KPN, Libertel, Dutchtone, Telfort, 3G Blue, Versatel • Veiling startte op 6 Juli 2000 • Veiling eindigde na 305 ronden in slechts 13 dagen Ben

44  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 44 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan Licentieverdeling na de veiling

45  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 45 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan UMTS 13.00 - 14.30 • Demo filmpjes 1  Overzicht standaardisatie en concepten  UMTS Netwerk Architectuur  Vergelijking GSM & UMTS  CDMA in UMTS  3G spectrum,  Duplex/Multiplex  Utra Codes  Power Control  Handover  Demo filmpjes 2  Planning aspecten  UMTS Licentie procedure  Conclusies

46  Siemens Nederland N.V. 2002 Get a bit more. Siemens. 46 25 januari 2002 UMTS Technology Explained Errol Nasierkhan Conclusies • Met UMTS zal mobiel communiceren meer zijn dan alleen mobiel bellen; • UMTS Architectuur; • Verschillen 2G/2.5G/3G; • W-CDMA; • Netwerkplanning; • UMTS veiling in Nederland.