Lees verder

Techniek van UMTS

In eerste instantie werd UMTS door ETSI ontwikkeld. ETSI is echter een samenwerkingsverband aangegaan met standaardisatieinstituen buiten Europa. In dit samenwerkingsverband, 3GPP (third Generation Partnership Project) zijn verder onder andere standaardisatieinstituten uit de Verenigde Staten (T1P1), Japan en Korea betrokken.

De eerste fase van de UMTS standaard is in 2000 opgeleverd. De radio-interface wordt aangeduid met UTRA. Voor het vaste deel van het netwerk wordt gewerkt op basis van een geevolueerde versie van het vaste deel van het GSM-net (MAP) of IS-41, een Amerikaanse standaard voor een vast intelligent netwerk.

UTRA

De UTRA (UMTS Terrestrial Radio Access) is de radio-interface voor het aardse deel van het UMTS systeem. Voor de radio-interface wordt van 2 verschillende toegangstechnieken gebruik gemaakt. In de gepaarde banden wordt gebruik gemaakt van Wideband CDMA (W-CDMA). Omdat hier voor de heen- en terugweg aparte frequenties worden gebruikt spreekt men hier van Frequency Division Duplex (FDD).

In de ongepaarde banden wordt gebruik gemaakt van Time Division CDMA. De heen- en terugweg zijn hier gescheiden in de tijd. Er wordt dus gebruik gemaakt van Time Division Duplex (TDD). De TDD component kan goed worden gebruikt voor asymmetrisch verkeer zoals het downloaden van files, muziek of video, waarbij er veel meer capaciteit nodig is richting de gebruiker dan vanaf de gebruiker het netwerk in. Afhankelijk van het soort verkeer worden meer tijdsloten richting de gebruiker geboden dan andersom.

UMTS maakt zowel bij de FDD als bij de TDD variant gebruik van 5 MHz brede kanalen.

Gelaagde celstructuur

Voor een optimale netwerkopbouw wordt gewerkt met een hierarchische celstructuur van macro, micro en picocellen.

De macrocellen worden gebruikt om een wide area netwerk op te zetten en wordt gebruikt voor de mobiele gebruiker met een maximale datasnelheid van in ieder geval 144 en mogelijk 384 kbit/s. De afstand tussen de basisstations ligt hierbij in de orde van grootte van 1 à 2 km. De mobiliteit van de gebruiker kan hier groot zijn.
Om in stedelijke gebieden meer capaciteit te kunnen bieden wordt gebruik gemaakt van microcellen, waarbij de basisstations in de orde van grootte van 200 - 500 meter uit elkaar staan. De datasnelheid is in ieder geval 384 kbit/s en mogelijk 512 kbit/s. De snelheid van de gebruiker is hier maximaal lopend. De picocellen zullen met name in-huis worden gebruikt waarbij datasnelheden tot mogelijk 2 Mbit/s kunnen worden geboden. De basisstations liggen hierbij in de orde van grootte van 75-125 meter uit elkaar. Ook hier geldt dat de gebruiker slechts langzaam mag bewegen.
De FDD mode zal worden gebruikt om een basisnetwerk van macro en microcellen op te zetten. Voor de picocellen kan goed gebruik worden gemaakt van de TDD frequenties, omdat de hoge datasnelheden met name in één richting (richting de gebruiker) nodig zijn.

In de praktijk hebben alle operators zich gericht op een basisnetwerk (met FDD frequenties) met een maximale snelheid van 384 kbit/s. De snelheid is daarna verhoogd door gebruik te maken van HSDPA (zie de verdere ontwikkeling van UMTS) in plaats van door verkleining van de celstraal.

Femtocellen

Daarnaast zijn kleine basisstations ontwikkeld voor in-huis gebruik die ook bij particulieren thuis geplaats kunnen worden. Dit worden femtocellen genoemd. Het femtocel basisstation is via de breedband aansluiting van de gebruiker (een IP-verbinding via ADSL of kabel) met het vaste deel van het mobiele netwerk verbonden. Deze verbinding wordt zowel gebruikt voor de verdere afhandeling van gesprekken van en naar het mobiele netwerk als voor de controle van het basisstation vanuit het netwerk.

Femtocellen bieden voor operators de mogelijkheid om de concurrentie met de vaste telefoon bij de gebruiker thuis (of op kantoor) aan te gaan. Dit vergroot de binding tussen de operator en de klant, waardoor deze minder snel zal overstappen naar een andere operator. Deze zogenaamde churn is een groot probleem (en kostenpost) voor de mobiele operators. Een alternatief voor femtocellen is UMA (Unlicensed Mobile Access). Hierbij wordt bij de gebruiker thuis gebruik gemaakt van een WiFI verbinding. Nadeel van deze oplossing is dat er een UMA-geschikte mobiele telefoon voor nodig is en dat de operator minder controle heeft over de WiFi-verbinding.

Frequentiegebruik

In principe werkt UMTS met frequentiekanalen van 5 MHz breed. Met 2×10 MHz kunnen dus in principe twee UMTS kanalen worden gerealiseerd. In de praktijk kan het echter voorkomen dat de kanalen iets van de rand van de frequentieruimte moeten blijven. Dit is afhankelijk van het systeem dat door de buurman wordt gebruikt. In UMTS is het mogelijk om de radio-kanalen iets dichter bij elkaar te plaatsen.

Twee UMTS kanalen in 10 MHz.

Door de kanalen iets dichter bij elkaar te plaatsen neemt wel de capaciteit af. Onderstaande tabel geeft een indicatie van de impact op de capaciteit als de kanalen dichter bij elkaar worden gezet als de kanalen beide op dezelfde locatie worden gebruikt.