Partner und Internationale Organisationen
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Telespazio S.p.A. (I), Siemens Oesterreich AG (A), Space Engineering S.p.A (I), Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (D), University of Rome 'La Sapienza' (I), Thales (ex. Thomson-CSF Communications) (F), Telecom Italia Lab (TILAB, ex. CSELT)(I), Telefonica I+D (E),European Business Associates Srl (EBA) (I).
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Abstract
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Eine reibungslose Migration vom Zweitgenerationsmobilfunk (GSM Phase 2+/GPRS) hin zum UMTS ist einer der Schlüsselfaktoren zum mobilen Internet der dritten Generation und das Thema von VIRTUOUS, einem Forschungsprojekt aus dem IST- (Information Society Technology) Rahmenprogramm der EG. Mit VIRTUOUS sollen mögliche Migrationswege zur dritten Generation analysiert und demonstriert werden. Es wird davon ausgegangen, dass ein zukünftiges terrestrisches UMTS insbesondere in den ersten Jahren, aber auch später, nicht flächendeckend sein wird und deshalb mit einer Satelliten-Komponente ergänzt wird. Neueste Studien zeigen sogar, dass Satelliten-gestütztes UMTS (S-UMTS) für gewisse Dienste selbst in Gebieten mit guter terrestrischer Abdeckung eine sogenannte kooperative Rolle einnehmen kann.
Das Schwergewicht der VIRTUOUS-Aktivitäten liegt auf der Entwicklung eines Labor-Echtzeitdemonstrator, mit welchem sich Experimente hinsichtlich der folgenden Aspekte durchführen lassen sollen:
· Virtual Home Environment (VHE): Man möchte zukünftig dem mobilen Teilnehmer in einer heterogenen Netzwerklandschaft (GPRS (2G), T-UMTS (3G), S-UMTS (3G)) immer ein ähnliches Erscheinungsbild anbieten, dies in Bezug auf das Dienstangebot, auf die Dienstqualität und die Dienstnutzung.
· Quality of Service Adaptation: Dieses Konzept ist mit obigem verbunden und bezieht sich auf die Fähigkeit zukünftiger Netze die Eigenschaften der angebotenen Dienste den Möglichkeiten des jeweils verfügbaren Funknetzes in bestmöglicher Weise anzupassen.
· IP-based UMTS: Die IP-Schicht in der höchsten Ebene des UMTS-Netzes bietet neue Konzepte. Hier stellt sich z.B. die Frage, wie verhalten sich 'Media Gateway Control'-Protokolle in einem Multisegment-2G/3G-Netzwerk.
· Inter-segment Roaming: Die Intersegment Mobilität bezieht sich auf die Fähigkeit eines 3G-Funknetzes mit verschiedenen Funkschnittstellen (Funksegmente) einen mit einem Multimode-Endgerät ausgerüsteten mobilen Teilnehmer zu versorgen, egal in welchem Segment dieser sich gerade befindet. Hierfür sind spezielle Mobilitätsmanagement- und Adressierkonzepte erforderlich.
Der geplante VIRTUOUS-Demonstrator besteht im wesentlichen aus einem GPRS-Testbed, einem T-UMTS-Testbed, einem S-UMTS-Testbed, sowie diversen IP-orientierten Netzwerk- und Applikationseinrichtungen. Dieser Demonstrator ermöglicht eine Echtzeitsimulation von Funkverbindungen zwischen einem mobilen Teilnehmer mit Multi-mode-Endgerät und dem Netz gleichzeitig über drei verschiedene Funksegmente (GPRS, T-UMTS, und S-UMTS). Dabei werden sowohl die physikalische Schicht als auch funkspezifische und nicht-funkspezifische, höhere Protokollschichten miteinbezogen. Ein echter 2G/3G-tauglicher SGSN/GGSN (Serving/Gateway GPRS Supporting Node) soll als netzwerkseitige Kopfstelle für die drei Funksegmente dienen. Endgeräte-seitig münden die drei Funksegmente in eine Interworking-Einheit, welche dann auch über die entsprechende Benützerapplikations-schnittstelle verfügt. Es können damit IP-Applikationen (Web browsing, Voice-over-IP, etc.) an einem virtuell mobilen Endgerät in einer simulierten heterogenen Netzumgebung demonstriert werden.
Das GPRS-Testbed sowie der SGSN/GGSN wird im wesentlichen von Siemens Oesterreich zur Verfügung gestellt. Das S-UMTS-Testbed entspricht dem ETSI SW-CDMA-Standard und unterstützt Nutzdatenraten bis zu 128 kbps. Es wird zur Zeit von Space Engineering (Spin-off-Unternehmen von Alenia Spazio) und Ascom unter ESA-Vertrag entwickelt und soll von der Europäischen Raumfahrtsbehörde für die VIRTUOUS-Experimente zur Verfügung gestellt werden. Gewisse Anpassungen für VIRTUOUS sind allerdings notwendig. Das T-UMTS Testbed entsteht aus einer Neuentwicklung speziell für VIRTUOUS, wobei Synergien zum S-UMTS genutzt werden können. Es entspricht dem 3GPP-UMTS-Standard und unterstützt Nutzdatenraten bis zu 384 kbps.
Das S-UMTS-Testbed erlaubt eine realitätsnahe Simulation einer Funkstrecke zwischen einer Erdstation und einem mobilen Teilnehmer via Transponder-Satelliten z.B. in einer 'Low Earth Orbit'-Konstellation. Dabei werden alle relevanten Propagationseffekte sowie Interferenz durch andere Nutzer berücksichtigt. Das S-UMTS-Testbed wird von einem Satellitenkonstellationssimulator dynamisch gesteuert und verfügt über die notwendigen Funktionen um Satelliten/Spotbeam-Handover und Satellitendiversität zu demonstrieren.
Das T-UMTS-Testbed ermöglicht eine gute Nachbildung des terrestrischen Breitband-funkkanales mit der typischen Mehrwegeausbreitung und Abschattung, variablen Pfad-dämpfungen und Zeitverzögerungen, sowie Inter- und intrazellulare Interferenz durch andere Nutzer. Es enthält die Funktionalität für zwei Basisstationen (Node B) mit Rake-Demodulatoren, Turbo-Decoder, Soft/softer-Handover, Antennendiversität oder -sektori-sierung. Das terrestrische Pendant zum Satellitenkonstellationssimulator bildet ein Mobilitäts-simulator, welcher die Bewegung eines mobilen Teilnehmers in einem virtuellen Funknetz auf einem Rechner simuliert und die verschiedenen Funkkanalparameter entsprechend steuert.
Ascoms Aufgabe im Rahmen des VIRTUOUS-Vertrages umfasst die Konzeption und Entwicklung des gesamten T-UMTS 'Up-link' (Endgeräte-Modulator, 'Up-link'-Kanal-simulator, Basisstations-Empfängeralgorithmen sowie des Kanalsimulators im 'Down-link'. Sie umfasst ebenfalls die Software(SW)-Entwicklung des Mobilitätssimulators. Ferner übernimmt Ascom auch die Adaption bestehender SW sowie die Integration neuer SW-Teile in der funkspezifischen Protokollschicht (OSI-Schicht 2 & 3).
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