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Userfriendly Preparation and Presentation of Network Performance Data of Mobile Networks [GSM/GPRS/UMTS]
©2004
Diplomarbeit
102 Seiten
Zusammenfassung
Inhaltsangabe:Einleitung:
Die Einführung der Technologie UMTS steht bei der Firma tele.ring kurz vor der Einführung in den Massenmarkt. Von dieser Technologie versprechen sich alle Netzbetreiber starke Zuwächse und Verbesserungen der Services. Network Performance Daten und Monitoring ist eine wichtige Grundlage für die Weiterentwicklung und den Ausbau eines UMTS-Netzes. Um dem Benutzer einen gewissen Grad an Qualität zu bieten, muss das Netz immer erweitert und an die neuen Bedürfnisse der Benutzer angepasst werden. Auf Basis der Network Performance Daten können diese getätigt und gleich kontrolliert und geändert werden.
Die neue Technologie UMTS stellt die Netzbetreiber vor neue Herausforderungen in allen Bereichen. Auch der Bereich Network Performance steht diesen Herausforderungen gegenüber. Um ihnen gewappnet zu sein, müssen schon vor der Einführung der neuen Technologie Vorbereitungen getroffen werden, die einen reibungslosen Wechsel ermöglichen. Vor allem in Bezug auf das neue Verhalten der Zellen unter Last sind bei der Network Performance neue Maßstäbe zu setzen. Da diese Maßstäbe noch nicht genau definiert werden können, muss man sich langsam an die optimalen Werte herantasten.
Gang der Untersuchung:
Diese Diplomarbeit evaluiert die Aspekte der Usability im Zusammenhang mit der Auswahl bzw. Erweiterung einer Network Performance Software für tele.ring.
Dazu wird im ersten Teil die Architektur eines UMTS Netzes als Beispiel für ein Mobilfunknetz beschrieben, auf das Thema Network Performance Bezug genommen, und auf Quality of Service eingegangen, welches oftmals als Network Performance missverstanden wird.
Im zweiten Teil geht es um das Thema Usability. Dieses Thema ist bei der Auswahl einer Software von großer Bedeutung. Da die Network performance Software ein Informationssystem ist, wird auf die speziellen Anforderungen derselben Rücksicht genommen.
Der dritte Teil beschäftigt sich mit der Praxis, und damit mit der Erstellung, Auswertung und Interpretation eines Fragebogens, der zum Thema Network Performance an Mitarbeiter von tele.ring verschickt wurde. Zusätzlich dazu wird auch zu einem Experteninterview, welches leider nicht die erwünschten Ergebnisse lieferte, Stellung genommen. Abschließend werden wirtschaftliche Überlegungen zur Anschaffung einer Network Performance Software angestellt und ein kurzer Ausblick auf Veränderungen gegeben, die die neuen Technologien (HSDPA, MIMO) in Bezug auf Network Performance mit sich bringen […]
Die Einführung der Technologie UMTS steht bei der Firma tele.ring kurz vor der Einführung in den Massenmarkt. Von dieser Technologie versprechen sich alle Netzbetreiber starke Zuwächse und Verbesserungen der Services. Network Performance Daten und Monitoring ist eine wichtige Grundlage für die Weiterentwicklung und den Ausbau eines UMTS-Netzes. Um dem Benutzer einen gewissen Grad an Qualität zu bieten, muss das Netz immer erweitert und an die neuen Bedürfnisse der Benutzer angepasst werden. Auf Basis der Network Performance Daten können diese getätigt und gleich kontrolliert und geändert werden.
Die neue Technologie UMTS stellt die Netzbetreiber vor neue Herausforderungen in allen Bereichen. Auch der Bereich Network Performance steht diesen Herausforderungen gegenüber. Um ihnen gewappnet zu sein, müssen schon vor der Einführung der neuen Technologie Vorbereitungen getroffen werden, die einen reibungslosen Wechsel ermöglichen. Vor allem in Bezug auf das neue Verhalten der Zellen unter Last sind bei der Network Performance neue Maßstäbe zu setzen. Da diese Maßstäbe noch nicht genau definiert werden können, muss man sich langsam an die optimalen Werte herantasten.
Gang der Untersuchung:
Diese Diplomarbeit evaluiert die Aspekte der Usability im Zusammenhang mit der Auswahl bzw. Erweiterung einer Network Performance Software für tele.ring.
Dazu wird im ersten Teil die Architektur eines UMTS Netzes als Beispiel für ein Mobilfunknetz beschrieben, auf das Thema Network Performance Bezug genommen, und auf Quality of Service eingegangen, welches oftmals als Network Performance missverstanden wird.
Im zweiten Teil geht es um das Thema Usability. Dieses Thema ist bei der Auswahl einer Software von großer Bedeutung. Da die Network performance Software ein Informationssystem ist, wird auf die speziellen Anforderungen derselben Rücksicht genommen.
Der dritte Teil beschäftigt sich mit der Praxis, und damit mit der Erstellung, Auswertung und Interpretation eines Fragebogens, der zum Thema Network Performance an Mitarbeiter von tele.ring verschickt wurde. Zusätzlich dazu wird auch zu einem Experteninterview, welches leider nicht die erwünschten Ergebnisse lieferte, Stellung genommen. Abschließend werden wirtschaftliche Überlegungen zur Anschaffung einer Network Performance Software angestellt und ein kurzer Ausblick auf Veränderungen gegeben, die die neuen Technologien (HSDPA, MIMO) in Bezug auf Network Performance mit sich bringen […]
Leseprobe
Inhaltsverzeichnis
ID 9033
Holzer, Sebastian: Userfriendly Preparation and Presentation of Network Performance
Data of Mobile Networks [GSM/GPRS/UMTS]
Hamburg: Diplomica GmbH, 2005
Zugl.: Fachhochschule Technikum Wien, Diplomarbeit, 2005
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http://www.diplom.de, Hamburg 2005
Printed in Germany
Kurzfassung
Diese Diplomarbeit evaluiert die Aspekte der Usability im Zusammen-
hang mit der Auswahl bzw. Erweiterung einer Network Performance
Software f¨
ur tele.ring. Dazu wird im ersten Teil die Architektur ei-
nes UMTS Netzes als Beispiel f¨
ur ein Mobilfunknetz beschrieben, auf
das Thema Network Performance Bezug genommen, und auf Quali-
ty of Service eingegangen, welches oftmals als Network Performance
missverstanden wird.
Im zweiten Teil geht es um das Thema Usability. Dieses Thema ist bei
der Auswahl einer Software von großer Bedeutung. Da die Network per-
formance Software ein Informationssystem ist, wird auf die speziellen
Anforderungen derselben R¨
ucksicht genommen.
Der dritte Teil besch¨
aftigt sich mit der Praxis, und damit mit der Er-
stellung, Auswertung und Interpretation eines Fragebogens, der zum
Thema Network Performance an Mitarbeiter von tele.ring verschickt
wurde. Zus¨
atzlich dazu wird auch zu einem Experteninterview, welches
leider nicht die erw¨
unschten Ergebnisse lieferte, Stellung genommen.
Abschließend werden wirtschaftliche ¨
Uberlegungen zur Anschaffung ei-
ner Network Performance Software angestellt und ein kurzer Ausblick
auf Ver¨
anderungen gegeben, die die neuen Technologien (HSDPA,
MI-
MO
) in Bezug auf Network Performance mit sich bringen werden.
ii
Abstract
tele.ring is an Austrian mobile services provider considering the pur-
chase of new network performance software or extending the existing
one for UMTS networks.
Therefore, the first part of this thesis discusses the architecture of an
UMTS mobile network and network performance and quality of service.
The second part deals with usability aspects in general and information
systems like the new network performance software in particular.
The main part focuses on the practical work of this thesis, which con-
sists of the evaluation of a survey among employees of tele.ring and
interpretations of the its results as well as expert interviews.
The last part focuses on the economic effects of network performance
and gives a short forecast of the impact of future technologies (HSDPA,
MIMO) on network performance.
iii
Danksagung
Ich danke meinen Eltern, die mir meine Ausbildung erm¨
oglicht haben
und mir bei meinen Entscheidungen eine große Hilfe waren.
Ich m¨
ochte mich auch bei Mag. Michael Grill MSC und Dipl.-Ing. Fried-
rich Hofer bedanken, die mich w¨
ahrend des Projektes und bei der Er-
stellung dieser Diplomarbeit immer positiv motiviert haben und mich
mit Informationen und Hilfe unterst¨
utzt haben.
Wien, im Mai 2005
Sebastian Holzer
iv
Inhaltsverzeichnis
Vorwort
8
I.
Network Performance
10
1. Architektur des UMTS Netzes
12
1.1. UTRAN
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
1.1.1. Node B
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
1.1.2. Radio Network Controller (RNC)
. . . . . . . .
15
1.1.3. Handover
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
Hard Handover
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
Soft Handover
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
Softer Handover
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
1.1.4. Schnittstellen
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
1.1.5. Zellatmung
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
1.2. Core Network
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
1.2.1. CS Dom¨
ane
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
Mobile Switching Center (MSC)
. . . . . . . . .
21
Home Location Register (HLR)
. . . . . . . . .
22
Authentication Center (AuC)
. . . . . . . . . .
23
Equipment Identity Register (EIR)
. . . . . . .
23
1.2.2. PS Dom¨
ane
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
Serving GPRS Support Node (SGSN)
. . . . . .
24
Gateway GPRS Support Node (GGSN)
. . . . .
25
Border Gateway
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
Charging Gateway Function (CGF)
. . . . . . .
25
v
GPRS-Backbone
. . . . . . . . . . . . . . . . .
25
2. Wozu Network Performance?
27
3. Funktionsweise eines Network Performance Systems
28
3.1. Operation and Maintainance Center
. . . . . . . . . . .
30
3.2. Switch Commander
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
30
3.3. Network Performance Software
. . . . . . . . . . . . . .
31
3.3.1. Parser
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32
3.3.2. Loader
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32
3.3.3. Performance Database
. . . . . . . . . . . . . .
32
3.3.4. Summary Scripts
. . . . . . . . . . . . . . . . .
32
3.3.5. Archiver
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
33
3.3.6. Reporting Module
. . . . . . . . . . . . . . . .
33
3.3.7. Alarming Module
. . . . . . . . . . . . . . . . .
33
4. Quality of Service
35
4.1. Dienstg¨
ute
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
4.1.1. End to End Service
. . . . . . . . . . . . . . . .
36
4.1.2. UMTS Bearer Service
. . . . . . . . . . . . . .
38
4.1.3. CN Bearer und Radio Access Bearer
. . . . . .
38
4.2. Verkehrsklassen
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
38
4.2.1. Konversationsklasse
. . . . . . . . . . . . . . . .
39
4.2.2. Streaming-Klasse
. . . . . . . . . . . . . . . . .
40
4.2.3. Interaktive-Klasse
. . . . . . . . . . . . . . . . .
40
4.2.4. Hintergrund- ¨
Ubertragung
. . . . . . . . . . . .
40
II. Usability
41
5. Begriffsabgrenzung
43
5.1. Informationssystem
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
5.2. Benutzerschnittstelle
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
5.3. Benutzerfreundlichkeit
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
5.3.1. Bedeutung der Benutzerfreundlichkeit
. . . . . .
44
5.3.2. Aspekte der Benutzerfreundlichkeit
. . . . . . .
46
vi
Erlernbarkeit
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
46
Stabilit¨
at des Erlernten
. . . . . . . . . . . . . .
47
Effizienz
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
48
Fehlertoleranz
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
50
Subjektive Zufriedenheit
. . . . . . . . . . . . .
50
Beachtung der Zielgruppe
. . . . . . . . . . . .
51
6. Die Tendenz zum Minimalismus
53
7. Ziele eines Informationssystems
55
8. Besondere Anforderungen an ein Network Performance
Tool
56
8.1. Kooperation mit Network Equipment Provider
. . . . .
56
8.2. Automatisierung
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
57
8.3. Reporting
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
57
III. Die
"
perfekte" Network Performance Software?
58
9. Vorgehensweise
60
10.Ergebnisse der Umfrage
62
10.1. Anforderungen an die Usability
. . . . . . . . . . . . .
64
10.1.1. Geschwindigkeit
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
64
10.2. Anforderungen an die Funktionalit¨
at
. . . . . . . . . .
67
10.2.1. Grafische Darstellung
. . . . . . . . . . . . . . .
67
10.2.2. Automatische Reports
. . . . . . . . . . . . . .
67
10.2.3. Offline Verf¨
ugbarkeit
. . . . . . . . . . . . . . .
68
10.2.4. Exportm¨
oglichkeit
. . . . . . . . . . . . . . . .
68
10.2.5. Technologische Weiterentwicklung
. . . . . . . .
69
10.3. Checkliste
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
70
IV. Wirtschaftliche Betrachtungen
72
11.Die neue Network Performance Software
74
11.1. Anschaffung einer neuen Network Performance Software
74
vii
11.1.1. Folgekosten
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
75
11.2. Inbetriebnahme einer Network Performance Software
.
75
V. Diskussion und Ausblick
77
12.Weiterf¨
uhrende Webliographie
79
12.1. Mobilfunk
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
79
12.2. Usability
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
80
Anh¨
ange
VI. Anh¨
ange
I
A. Frageb¨
ogen
II
Anh¨
ange
B.
"
MoniToo"
I
B.1. Aufbau
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
II
B.1.1. Men¨
u
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
II
B.1.2. Inline-Filter
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
II
B.1.3. Datenbereich
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
II
B.1.4. Grafische Darstellung
. . . . . . . . . . . . . . .
III
B.1.5. Troubletickets und Informationsfenster
. . . . .
III
B.2. Funktionalit¨
aten
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
IV
B.2.1. Troubleticket Erstellung
. . . . . . . . . . . . .
IV
B.2.2. Personalisierung
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
V
Glossar
VI
Literaturverzeichnis
XIII
viii
Vorwort
Die Einf¨
uhrung der Technologie
UMTS
steht bei der Firma tele.ring
kurz vor der Einf¨
uhrung in den Massenmarkt. Von dieser Technologie
versprechen sich alle Netzbetreiber starke Zuw¨
achse und Verbesserun-
gen der Services.
Network Performance Daten und Monitoring ist eine wichtige Grund-
lage f¨
ur die Weiterentwicklung und den Ausbau eines UMTS Netzes.
Um dem Benutzer einen gewissen Grad an Qualit¨
at zu bieten, muss
das Netz immer erweitert und an die neuen Bed¨
urfnisse der Benutzer
angepasst werden. Auf Basis der Network Performance Daten k¨
onnen
diese get¨
atigt und gleich kontrolliert und ge¨
andert werden.
Die neue Technologie UMTS stellt die Netzbetreiber vor neue Heraus-
forderungen in allen Bereichen. Auch der Bereich Network Performan-
ce steht diesen Herausforderungen gegen¨
uber. Um ihnen gewappnet zu
sein, m¨
ussen schon vor der Einf¨
uhrung der neuen Technologie Vorberei-
tungen getroffen werden, die einen reibungslosen Wechsel erm¨
oglichen.
Vor allem in Bezug auf das neue Verhalten der Zellen unter Last (siehe
Kapitel
1.1.5
auf Seite
19
) sind bei der Network Performance neue
Maßst¨
abe zu setzen (siehe dazu auch [
Kob05
]). Da diese Maßst¨
abe
noch nicht genau definiert werden k¨
onnen, muss man sich langsam an
die optimalen Werte herantasten.
8
Motivation
UMTS steht bei tele.ring kurz vor der Einf¨
uhrung in den Massen-
markt
1
. Mit einer breiteren Nutzung des UMTS Netzes m¨
ussen auch
Network Performance Messungen f¨
ur UMTS zur Verf¨
ugung gestellt
werden.
Damit muss unter anderem eine neue Network Performance Software
angeschafft, bzw. die bestehende erweitert werden.
Da das bestehende System teilweise Schwachstellen in Bezug auf Usa-
bility aufweist, soll diese Arbeit diesen Aspekt speziell herausarbeiten,
und als Hilfestellung zur Auswahl einer neuen Software oder bei der
Erweiterung der bestehenden Software dienen.
Ziel
Das Ziel dieser Diplomarbeit ist die Schaffung eines Leitfadens zur Aus-
wahl einer geeigneten Network Performance Software f¨
ur tele.ring. Die-
ser soll auf Grund von Befragungen der Mitarbeiter von tele.ring, und
Experteninterviews erstellt werden.
Der Leitfaden soll sich auf UMTS beziehen, da f¨
ur GSM schon eine
Network Performance Software existiert. Die Software f¨
ur GSM soll
m¨
oglicherweise durch eine neue Komplettl¨
osung ersetzt werden oder es
wird eine zus¨
atzliche Software angeschafft und damit die bestehende
erweitert.
Wenn letzteres Szenario eintritt, muss ein Weg gefunden werden, diese
zwei
"
großen" Softwarepakete unter einen Hut zu bekommen, bzw. das
Tool
"
MoniToo" (siehe Anhang
B
auf Seite
I
), welches im Moment nur
die Daten des GSM Netzes erfasst, soweit anzupassen, dass damit die
wichtigsten Informationen beider Bereiche kombiniert werden k¨
onnen.
1
3. Quartal 2005
9
Teil I.
Network Performance
10
Network Performance ist ein Bereich der Telekommunikationsunter-
nehmen, der sich mit der Messung und Auswertung von Performance
Daten besch¨
aftigt.
Das Gebiet der Network Performance gewinnt immer mehr an Be-
deutung, da Neuinvestitionen im Mobilfunksektor mittlerweile gerecht-
fertigt werden m¨
usen. Mobilfunkbetreiber k¨
onnen ihre Ums¨
atze nicht
mehr durch Neukundenaquisation steigern und m¨
ussen sich somit ver-
mehrt auf das Halten bereits vorhandener Kunden konzentrieren.
Speziell in den Europ¨
aischen L¨
andern ist das von großer Bedeutung, da
die Markts¨
attigung entgegen anderer Meldungen [
Tel04
] bereits einge-
treten ist. Die Analyse der vorhandenen Network Performance Daten
erm¨
oglichen dem Betreiber die Planung und Realisierung von Netzer-
weiterungen genauer und effizienter durchzuf¨
uhren, bzw. diese vor dem
Controlling zu rechtfertigen.
Um das Thema Network Performance zu erkl¨
aren wird zun¨
achst auf die
generelle Architektur des UMTS Netzes als Beispiel f¨
ur Mobilfunknetze
im Allgemeinen eingegangen, und danach auf die Network Performance.
11
1. Architektur des UMTS
Netzes
Das UMTS Netz ist in zwei ¨
ubergeordnete Teile eingeteilt, den UTRAN
Bereich, der die Funkschnittstelle des UMTS Bereichs wiederspiegelt,
und den Core Network Bereich, der auf leitungsorientierte, bzw. pake-
torientierte Dienste spezialisiert ist.
Leitungsorientierte Dienste werden f¨
ur Sprachtelefonie oder Videote-
lefonie verwendet, paketorientierte Dienste f¨
ur Dienste mit stoßarti-
gem Datenverkehr, wie zum Beispiel Web Browsing und Email. Die
CS Dom¨
ane (f¨
ur leitungsorientierte Dienste) w¨
are f¨
ur diese Art der
Daten¨
ubertragung zu ineffizient.
12
1. Architektur des UMTS Netzes
UTRAN
Core Network PS Domäne
Core Network CS Domäne
RNC
IP
PTSN
ISDN
UMSC
VLR
HLR
AuC
GGSN
STP
SMSC
SCP
CSE
SGSN
SLR
GMSC
Node B
Node B
Node B
Abbildung 1.1.: Architektur des UMTS Netzes
13
1. Architektur des UMTS Netzes
1.1. UTRAN
UTRAN ist die Kurzform f¨
ur UMTS Terrestrial Radio Access Network
und besteht aus den
Node B
s und den verwaltenden
RNC
s. Eine RNC
kann bis zu 356 Node Bs verwalten. Eine RNC mit seinen angeschlos-
senen Node Bs bildet ein RNS (Radio Network Subsystem).
Die RNC kommuniziert mit dem Kernnetz ¨
uber zwei verschiedene
Schnittstellen, mit dem paketvermittelten Netz und dem leitungsori-
entierten Netz. Zwischen dem Node B und dem UE (User Equipment)
liegt die Funkschnittstelle.
1.1.1. Node B
Ein Node B ist die Basisstation f¨
ur UMTS. Er ist f¨
ur den Austausch der
Nutzerdaten ¨
uber die Funkschnittstelle zust¨
andig. Dazu enth¨
alt er den
CDMA
Empf¨
anger f¨
ur den Uplink, und einen Leistungsverst¨
arker f¨
ur
den Downlink. Der Node B enth¨
alt die Funktionalit¨
aten zur Umwand-
lung der Empfangssignale in den Datenstrom, und zur¨
uck. Ausserdem
wird im Node B die Kanalkodierung, sowie die Signalspreizung und
Entspreizung durchgef¨
uhrt.
Zu einem Node B geh¨
oren ein oder mehrere Sektoren , die durch die
Ausrichtung der
Rake Antenne
definiert werden und eine oder mehrere
Zellen enthalten k¨
onnen. Innerhalb des Sektors entscheidet die verwen-
dete Tr¨
agerfrequenz die Zuordnung der Zelle. Zwischen zwei Sektoren
des selben Node Bs kann ein sog. Softer Handover (siehe Kapitel
1.1.3
auf Seite
18
), zwischen zwei Node Bs ein Soft Handover (siehe Kapitel
1.1.3
auf Seite
17
), und zwischen zwei RNCs ein Hard Handover (siehe
Kapitel
1.1.3
auf Seite
16
) durchgef¨
uhrt werden.
Der Node B f¨
uhrt außerdem die Messungen zur Verbindungsqualit¨
at
und zum Interferenzniveau in den Zellen durch und leitet die Informa-
tionen an die RNC weiter.
Die Node Bs sind die am h¨
aufigsten vorkommenden Netzelemente in
14
1. Architektur des UMTS Netzes
Abbildung 1.2.: UMTS Zelltypen
einem UMTS Netz. Zu seinem Aufbau werden haupts¨
achlich Makrozel-
len verwendet (siehe Abbildung
1.2
auf Seite
15
), in verkehrsdichteren
Gebieten k¨
onnen Mikrozellen verwendet werden. Da bei UMTS f¨
ur alle
Zellen die gleiche Frequenz verwendet wird, ist es m¨
oglich die Zellen
ineinander zu verschachteln, was Kapazit¨
atserweiterungen des Mobil-
netzes gegen¨
uber GSM deutlich vereinfacht.
Makrozellen bieten am Rand der Zelle eine effektive Datenrate von
144kbit/s, Microzellen 384kbit/s und Picozellen, die aber nur einen
Radius von ca. 60m abdecken k¨
onnen, bieten eine theoretische
1
Da-
tenrate von 2mbit/s im gesamten Zellbereich. Da diese Art der Zellen
sich nicht dazu eignen große Fl¨
achen abzudecken, sind UMTS Netze
haupts¨
achlich aus Makro- und Mikrozellen aufgebaut.
1.1.2. Radio Network Controller (RNC)
Die
RNC
ist haupts¨
achlich f¨
ur die Verwaltung der Ressourcen des
UTRAN
bzw. der der RNC zugeordneten Node Bs. Sie steuert die
Daten¨
ubertragung ¨
uber die Funkschnittstelle.
Die Call Admission Control (CAC) entscheidet, ob die Verbindung zu
einer bestimmten Zelle in Bezug auf Interferenz und Auslastung zuge-
1
nur bei alleiniger Nutzung
15
1. Architektur des UMTS Netzes
lassen werden kann. Auch bestehende Verbindungen werden verwaltet
und gegebenenfalls Priorit¨
atsentscheidungen getroffen.
Die RNC ist weiters auch f¨
ur die Durchf¨
uhrung und Steuerung von
Handovers zust¨
andig. Sowohl f¨
ur Soft Handovers, als auch f¨
ur Hard
Handovers, die zwei RNCs involvieren. Ausserdem ist die RNC f¨
ur
Verschl¨
usselung der aus dem Kernnetz kommenden Nutzdaten und
Entschl¨
usselung in der Gegenrichtung, sowie f¨
ur die Behandlung der
Protokolle f¨
ur die ¨
Ubertragung zust¨
andig.
1.1.3. Handover
Ein Handover ist der ¨
Ubergang vom Wirkungsbereich einer Zelle in
den n¨
achsten bei einem laufenden Gespr¨
ach oder einer laufenden Da-
ten¨
ubertragung. Die verschiedenen Szenarien werden im folgenden Un-
terschieden.
Hard Handover
Ein Hard Handover findet bei UMTS im
TDD
Modus statt. Dort wech-
seln die physikalischen Kan¨
ale von einem Zeitrahmen auf den n¨
achsten.
Ausserdem wird von einem Hard Handover gesprochen, wenn die Ver-
bindung vom UMTS ins GSM Netz wechselt, bzw. umgekehrt. Dies ist
vor allem in der Anfangsphase von UMTS sehr wichtig, da das UMTS
Netz nicht fl¨
achendeckend aufgebaut ist.
In diesem Zusammenhang ist allerdings der Handover vom 3G Netz
ins 2G Netz bei weitem wichtiger, da die bestehende Infrastruktur im-
mer den Fallback ins 2G erm¨
oglicht. Auf Grund der Gefahr eines Ge-
spr¨
achsabbruchs, wird der Handover zur¨
uck ins 3G Netz normalerweise
nicht durchgef¨
uhrt. Der Benutzer F¨
uhrt in diesem Fall die Verbindung
im 2G Netz zu Ende.
16
1. Architektur des UMTS Netzes
RNC
Node B
Node B
MS
Abbildung 1.3.: Soft Handover im UMTS Netz
Soft Handover
Von einem Soft Handover (siehe Abb.
1.1.3
auf Seite
17
) spricht man bei
einem Handover zwischen verschiedenen Node Bs einer oder verschie-
dener RNCs. Es wird zur zweiten Zelle eine Verbindung aufgebaut, die
erst bei Unterschreitung eines Schwellwertes oder markant st¨
arkeren
Werten der anderen Zelle wieder abgebaut wird. W¨
ahrend der Verbin-
dung zu beiden Node Bs findet die Daten¨
ubertragung redundant statt.
Um das dauernde Hin- und Herschalten bei Abschattungseffekten zu
vermeiden, werden sogenannte Margen verwendet, die diesen Effekt
verhindern.
17
1. Architektur des UMTS Netzes
Sektor B
RNC
Node B
MS
S
e
kto
r
A
Abbildung 1.4.: Softer Handover im UMTS Netz
Softer Handover
Das Softer Handover (siehe Abb.
1.4
auf Seite
18
) findet zwischen ver-
schiedenen Sektoren eines Node Bs statt. Dabei wird die Verbindung
zu mehreren Sektoren aufgebaut und die Daten¨
ubertragung findet red-
undant statt.
1.1.4. Schnittstellen
Zwischen den einzelnen Elementen im UMTS Netz befinden sich ver-
schiedene Schnittstelle. Zwischen Mobileinheit und Node B ist das die
Funkschnittstelle, die auch als Uu Schnittstelle bezeichnet wird. Auf
dieser Schnittstelle wird die ¨
Ubertragung des Signals mittels WCDMA
durchgef¨
uhrt.
Um den Rahmen dieser Diplomarbeit nicht zu sprengen, wird das
WCDMA Verfahren nur zum Zweck der Vollst¨
andigkeit erw¨
ahnt. Eine
genaue Beschreibung ist in [
Teß04
] zu finden.
18
1. Architektur des UMTS Netzes
Node B
Abbildung 1.5.: Zellatmung: Normalzustand
Zwischen den RNCs und den Node Bs befindet sich die Iub Schnittstel-
le, und zwischen den RNCs und dem Core Network die Iu Schnittstelle.
Diese ist nochmals unterteilt in die Iu-cs Schnittstelle zum leitungsver-
mittelnden Teil des Kernnetzes und die Iu-ps Schnittstelle zum paket-
vermittelnden Teil.
1.1.5. Zellatmung
Da in einem Wide Code Division Multiplex Access (
WCDMA
) basier-
ten Mobilfunknetz alle Benutzer gleichzeitig im selben Frequenzband
aktiv sind, werden die Signale der Mitbenutzer als St¨
orsignale aufge-
fasst.
Das heißt, dass jeder zus¨
atzliche Benutzer das Signal/Rausch Verh¨
alt-
nis (
SNR
) verkleinert. F¨
ur Benutzer, die sich am
"
Rand" dieser Zel-
le befinden, kann dieses Rauschen dazu f¨
uhren, dass er die Sendelei-
stung nicht mehr weiter erh¨
ohen, und dadurch die Verbindung in der
Aufw¨
artsstrecke nicht mehr halten kann. Da dieses Ph¨
anomen f¨
ur alle
Benutzer im Randbereich stattfindet, kommt dies einem Schrumpfen
der Zelle gleich.
Im Normalzustand befinden sich eine gewisse Anzahl der Teilnehmer
im versorgten Bereich (siehe Abb.
1.5
).
W¨
ahrend besonders stark frequentierter Zeiten (z. B.
Busy Hour
) befin-
den sich im selben Umkreis wesentlich mehr Teilnehmer. Jeder Teilneh-
19
1. Architektur des UMTS Netzes
Node B
Abbildung 1.6.: Zellatmung: Busy Hour
Node B
Abbildung 1.7.: Zellatmung: wenig Verkehr
mer ist f¨
ur die anderen Teilnehmer als St¨
orsignal zu empfangen. Wenn
dieses St¨
orsignal durch das Endger¨
at nicht mehr zu kompensieren ist,
bricht die Verbindung ab, wodurch sich der Radius der Zelle effektiv
verkleinert (siehe Abb.
1.6
).
Verringert sich der Verkehr in der Zelle wieder, steigt der Radius wieder
an (siehe Abb.
1.7
). Dieser Effekt wird als Zellatmung (Cell Breathing)
bezeichnet, und stellt einen wesentlichen Unterschied zu GSM dar.
Die durch verschiedene Auslastung variierende Zellgr¨
oße stellt eine neue
Herausforderung an die Funknetzplaner dar. Somit h¨
angt die Zellpla-
nung nicht nur von den Ausbreitungsbedingungen ab, sondern auch
von Marktdaten wie der angebotenen Dienstepalette und den zu er-
wartenden Kundenzahlen.
20
Details
- Seiten
- Erscheinungsform
- Originalausgabe
- Jahr
- 2004
- ISBN (eBook)
- 9783832490331
- ISBN (Paperback)
- 9783838690339
- DOI
- 10.3239/9783832490331
- Dateigröße
- 1.3 MB
- Sprache
- Deutsch
- Institution / Hochschule
- Fachhochschule Technikum Wien – Studiengang Elektronische Informationsdienste
- Erscheinungsdatum
- 2005 (Oktober)
- Note
- 1,0
- Schlagworte
- netzwerk usability software mimo hsdpa
![Titel: Userfriendly Preparation and Presentation of Network Performance Data of Mobile Networks [GSM/GPRS/UMTS]](https://cdn.openpublishing.com/images/commons/blank.gif)