Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA) ist eine Mobilkommunikationstechnologie der dritten Generation (3G), die CDMA-Prinzipien für die drahtlose Kommunikation nutzt. Der WCDMA-Protokollstapel ist in Schichten organisiert, von denen jede für bestimmte Funktionen innerhalb des Systems verantwortlich ist. Lassen Sie uns die verschiedenen Schichten des WCDMA-Protokollstapels erkunden:
1. Physische Schicht (Schicht 1):
- Modulation und Codierung:
- Die physikalische Schicht ist für die Übertragung und den Empfang von Funksignalen verantwortlich. Es umfasst Modulationstechniken (z. B. Quadratur-Amplitudenmodulation – QAM) und Kanalcodierungsschemata, um die zuverlässige und effiziente Übertragung von Daten über die Luftschnittstelle sicherzustellen.
- Spreading und Scrambling:
- WCDMA nutzt Spreiz- und Scrambling-Techniken, um zwischen verschiedenen Benutzern zu unterscheiden und die Sicherheit und Robustheit der übertragenen Signale zu erhöhen. Beim Spreizen werden die Daten mit einem Spreizcode multipliziert, während beim Scrambling das Signal mit einem eindeutigen Scrambling-Code gemischt wird.
- Stromschalter:
- Leistungskontrollmechanismen auf der physikalischen Ebene helfen dabei, die Sendeleistung mobiler Geräte und Basisstationen zu regulieren. Dadurch wird sichergestellt, dass Signale mit einem angemessenen Signal-Rausch-Verhältnis beim Empfänger ankommen, wodurch die Netzwerkleistung optimiert und Interferenzen minimiert werden.
- Multiplexen:
- Mehrfachzugriffsmethoden wie Code Division Multiple Access (CDMA) werden zum Multiplexen mehrerer Benutzer über dasselbe Frequenzband eingesetzt. CDMA ermöglicht das gleichzeitige Senden und Empfangen von Signalen mit unterschiedlichen Codes und ermöglicht so eine effiziente Spektrumsnutzung.
2. Data Link Control (DLC)-Schicht (Schicht 2):
- Medium Access Control (MAC):
- Die MAC-Unterschicht ist für die Verwaltung des Zugriffs auf das gemeinsam genutzte Kommunikationsmedium verantwortlich. Es übernimmt Vorgänge wie Kanalzugriff, Planung und Priorisierung von Datenübertragungen.
- Logische Kanäle:
- Logische Kanäle definieren, wie Benutzerdaten und Steuerinformationen auf der Datenverbindungsebene organisiert und gemultiplext werden. Beispiele hierfür sind Dedicated Traffic Channels (DTCH) für Benutzerdaten und Common Control Channels (CCCH) für die Signalisierung.
3. Netzwerkschicht (Schicht 3):
- Radio Resource Control (RRC):
- Die Radio Resource Control (RRC)-Schicht verwaltet den Aufbau, die Aufrechterhaltung und die Freigabe von Funkverbindungen. Es übernimmt Funktionen wie Mobilitätsmanagement, Verbindungsaufbau, Leistungssteuerung und Übergaben zwischen verschiedenen Zellen.
- Verbindungsverwaltung:
- RRC verwaltet den Aufbau und die Freigabe von Verbindungen zwischen dem mobilen Gerät und dem Netzwerk. Es übernimmt Vorgänge wie Verbindungsaufbau, -wartung und -freigabe und stellt so die effiziente Nutzung von Netzwerkressourcen sicher.
- Mobilitätsmanagement:
- Mobilitätsmanagementfunktionen, wie z. B. Übergaben zwischen Zellen und Ortungsbereichsaktualisierungen, werden von der RRC-Schicht ausgeführt. Dadurch wird sichergestellt, dass mobile Geräte nahtlos zwischen verschiedenen Teilen des Netzwerks wechseln und gleichzeitig eine aktive Verbindung aufrechterhalten können.
- Sendeinformationen:
- Die RRC-Schicht ist für den Empfang und die Verarbeitung von Broadcast-Informationen vom Netzwerk verantwortlich. Dazu gehören Systeminformationen, Informationen zu Nachbarzellen und andere wichtige Daten, die für den Betrieb mobiler Geräte im Netzwerk erforderlich sind.
4. Transportschicht:
- User Datagram Protocol (UDP) und Transmission Control Protocol (TCP):
- Die Transportschicht übernimmt die End-to-End-Kommunikation zwischen Anwendungen. Es umfasst Protokolle wie UDP und TCP zur Gewährleistung einer zuverlässigen Datenübertragung, Fehlerbehebung und Flusskontrolle.
5. Anwendungsschicht:
- Netzwerkanwendungen:
- Die Anwendungsschicht umfasst verschiedene Netzwerkanwendungen und -dienste. Dazu gehören Dienste wie Sprachanrufe, Messaging, Surfen im Internet und andere Anwendungen, die die Netzwerkinfrastruktur nutzen.
6. Kontrollebene und Benutzerebene:
- Kontrollebene:
- Die Kontrollebene ist für die Verwaltung von Signalisierungs- und Kontrollinformationen verantwortlich. Es umfasst Protokolle und Verfahren, die die Signalisierung, das Mobilitätsmanagement und den Verbindungsaufbau übernehmen.
- Benutzerebene:
- Die Benutzerebene ist für die Übertragung von Benutzerdaten vorgesehen. Es übernimmt den Transport von Nutzdaten zwischen dem mobilen Gerät und dem Netzwerk und gewährleistet so die effiziente Bereitstellung von Benutzerdiensten.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der WCDMA-Protokollstapel in Schichten organisiert ist, die gemeinsam die Kommunikation zwischen mobilen Geräten und dem Netzwerk ermöglichen. Jede Schicht führt spezifische Funktionen aus, von der physischen Übertragung von Funksignalen bis hin zur Verwaltung von Verbindungen, Signalisierung und Benutzerdatentransport. Diese Schichtarchitektur ist für den effizienten und zuverlässigen Betrieb von WCDMA-Netzwerken unerlässlich.