Im Kontext der drahtlosen 5G-Kommunikation (fünfte Generation) ist UTRAN, was für Universal Terrestrial Radio Access Network steht, ein Begriff, der sich speziell auf die Funkzugangsnetzwerkarchitektur bezieht, die in 3G- (dritten Generation) und 4G-Mobilfunknetzen (vierte Generation) verwendet wird , nicht 5G. Stattdessen führt 5G eine neue Funkzugangsnetzwerkarchitektur ein, die als NR (New Radio) bekannt ist. Um ein umfassendes Verständnis zu vermitteln, untersuchen wir UTRAN im Kontext der 3G- und 4G-Technologien:
- UTRAN in 3G (UMTS):
- Definition: Im 3G-Zeitalter war UTRAN ein grundlegender Bestandteil des UMTS-Netzwerks (Universal Mobile Telecommunications System). UTRAN diente als Funkzugangsnetz, das für die Verbindung mobiler Geräte (Benutzergeräte oder UE) mit dem Kernnetz verantwortlich war.
- Schlüsselkomponenten:
- Node-B (Basisstation): Node-B, auch Basisstation genannt, war eine Schlüsselkomponente in UTRAN, die für die Funkübertragung und den Funkempfang verantwortlich war. Es kommunizierte direkt mit UEs und verwaltete die Funkschnittstelle.
- Radio Network Controller (RNC): Der RNC war ein weiteres entscheidendes Element innerhalb von UTRAN. Es erledigte Aufgaben wie Übergaben, Funkressourcenmanagement und Kontrollebenenfunktionen im Zusammenhang mit dem Funkzugangsnetzwerk.
- Funktionen von UTRAN in 3G:
- Funkressourcenmanagement: UTRAN verwaltete Funkressourcen effizient, teilte Kanäle zu und passte Übertragungsparameter an, um die Qualität der Kommunikation zu optimieren.
- Mobilitätsmanagement: UTRAN erleichterte das Mobilitätsmanagement und sorgte für nahtlose Übergaben zwischen verschiedenen Zellen, wenn sich UEs innerhalb des Netzwerkabdeckungsbereichs bewegten.
- Trägerverwaltung: UTRAN kümmerte sich um die Einrichtung und Freigabe von Trägern, bei denen es sich um Kommunikationskanäle für bestimmte Dienste handelt, die die entsprechende QoS (Quality of Service) sicherstellen.
- Anrufsteuerung: UTRAN spielte eine Rolle bei der Anrufsteuerung und verwaltete den Aufbau, die Wartung und die Freigabe von Sprach- und Datenanrufen.
- UTRAN in 4G (LTE):
- Evolution zu LTE: Mit der Einführung von 4G LTE (Long-Term Evolution) entwickelte sich die Architektur weiter, der Begriff UTRAN wurde jedoch weiterhin zur Beschreibung des Funkzugangsnetzwerks verwendet. Allerdings wurden bei LTE die Komponenten und Funktionen neu definiert.
- Schlüsselkomponenten in LTE UTRAN:
- eNodeB (Evolved NodeB): Die Entwicklung von Node-B in LTE wird durch eNodeB dargestellt. eNodeBs sind für die Funkübertragung und den Funkempfang verantwortlich, ähnlich wie ihre Vorgänger bei UMTS.
- Evolved Packet Core (EPC): Während sich UTRAN auf den Funkzugang konzentrierte, führte LTE den EPC ein, der Einheiten wie MME (Mobility Management Entity) und S-GW (Serving Gateway) umfasst. Diese Einheiten übernehmen Kernfunktionen des Netzwerks.
- Funktionen von UTRAN in LTE:
- Verbessertes Funkressourcenmanagement: LTE UTRAN verwaltete weiterhin Funkressourcen, führte jedoch Verbesserungen für eine verbesserte Effizienz ein, einschließlich der Unterstützung höherer Datenraten.
- Abwärtskompatibilität: LTE UTRAN behielt die Abwärtskompatibilität mit 3G-Netzwerken bei und ermöglichte nahtlose Übergaben zwischen LTE und älteren 3G-Technologien.
- Integration mit EPC: LTE UTRAN arbeitete mit dem EPC zusammen, um eine End-to-End-Konnektivität sicherzustellen und den effizienten Datenfluss zwischen UEs und dem Kernnetzwerk zu unterstützen.
- Übergang zu 5G NR (Neues Radio):
- Einführung von 5G NR: Mit dem Übergang von LTE zu 5G wurde eine neue Funkzugangstechnologie namens NR (New Radio) eingeführt. Im 5G-Kontext wird UTRAN nicht verwendet und das Funkzugangsnetzwerk ist durch gNBs (gNodeBs) gekennzeichnet, die eNodeBs ersetzen.
- Schlüsselkomponenten in 5G NR:
- gNodeB (gNB): gNB ist der primäre Funkzugangsknoten in 5G NR. Es führt ähnliche Funktionen wie eNodeBs in LTE aus und verwaltet die Funkübertragung und den Funkempfang, verfügt jedoch über Verbesserungen zur Unterstützung neuer 5G-Funktionen.
- NG-RAN (Next-Generation Radio Access Network): Der Begriff NG-RAN wird in 5G verwendet, um die gesamte Architektur des Funkzugangsnetzwerks zu beschreiben, zu der auch gNBs gehören.
- Funktionen von 5G NR:
- Erhöhte Datenraten: 5G NR führt im Vergleich zu früheren Generationen deutlich verbesserte Datenraten, geringere Latenz und höhere Kapazität ein und deckt damit verschiedene Anwendungsfälle und Anwendungen ab.
- Unterstützung für neue Anwendungsfälle: 5G NR ist für die Unterstützung einer Vielzahl von Anwendungsfällen konzipiert, darunter Enhanced Mobile Broadband (eMBB), Massive Machine-Type Communication (mMTC) und Ultra-Reliable Low Latency Communication (URLLC).
- Erweiterte Antennentechnologien: 5G NR umfasst fortschrittliche Antennentechnologien wie Massive MIMO (Multiple Input Multiple Output), Beamforming und Millimeterwellenkommunikation, um Abdeckung und Kapazität zu optimieren.
- Network Slicing: 5G führt Network Slicing ein und ermöglicht die Erstellung virtueller Netzwerke, die auf bestimmte Dienste und Anwendungen zugeschnitten sind und maßgeschneiderte Konnektivität mit unterschiedlichen QoS-Anforderungen bieten.
Zusammenfassend stellt UTRAN, ursprünglich mit dem Funkzugangsnetz in 3G (UMTS) und 4G (LTE) verbunden, eine Evolutionsstufe in der drahtlosen Kommunikation dar. Mit der Einführung von 5G wurde die Architektur auf NR umgestellt, mit gNBs und NG-RAN. Dieser Wandel führt zu erheblichen Verbesserungen der Datenraten, der Latenz und der Fähigkeit, verschiedene Anwendungsfälle zu unterstützen, und markiert damit eine neue Ära der drahtlosen Konnektivität.