UMTS

Was ist UMTS?

Die Abkürzung UMTS steht für Universal Mobile Telecommunications System. Diese Mobilfunktechnik sollte ursprünglich GSM ablösen, dazu kam es jedoch nie. Stattdessen bildet GSM für UMTS eine Art Sicherheitsnetz, auf das die Technik im Mobilfunknetz zurückgreifen kann. Die Technologie des UMTS verwendet eine paketorientierte Vermittlung sowie das Internet-Protokoll. Damit sind die Voraussetzungen für folgende mobile Kommunikationsservices geschaffen:

• E-Mail und Datentransfer
• Internet-Zugang
• Online Shopping bzw. E-Commerce
• Videotelefonie und Videokonferenz
• Mobile Banking und andere Finanzdienstleistungen
• Informationsdienste
• Musik und Video on demand
• mobiles TV und Radio
• Navigation und Telematik

Ursprung und Entwicklung der UMTS-Technologie

UMTS gehört gemeinsam mit CDMA 2000 und UWC-136 zum IMT-2000-Standard, dessen Anforderungen von der ITU-R in den späten 1980er Jahren formuliert und festgelegt wurde. Bekannt ist dieser Standard auch unter der Bezeichnung 3G. Initiiert wurde er von der Europäischen und Japanischen Standardisierungs-Organisation. Vor allem Japan war am UMTS-Netz interessiert, da sie mit Engpässen in ihrem Mobilfunknetz rechnen mussten. Im Oktober 2001 wurde das erste öffentliche UMTS-Netz in Japan realisiert. Pionier auf diesem Gebiet war jedoch die Isle of Man. Die dort ansässige Manx Telecom nahm das weltweit erste UMTS-Netz ebenfalls im Jahr 2001, allerdings noch vor Japan, in Betrieb.

In den Monaten Juli und August 2000 versteigerte die Bundesrepublik die UMTS-Lizenzen und nahm damit 98,8 Milliarden DM ein. Dieser Betrag entspricht ungefähr 50 Milliarden Euro. Den damaligen Finanzminister Hans Eichel veranlasste diese Aktion zu der Bemerkung, UMTS stehe für “Unerwartete Mehreinnahmen zur Tilgung von Staatsschulden”. Auf internationaler Ebene waren die Ausgaben für die ersteigerten Lizenzen in Deutschland absolut betrachtet am höchsten.

Sechs Lizenzen zu einem Preis von jeweils ungefähr 16 Milliarden DM wurden an folgende Mobilfunkanbieter vergeben:

• T-Mobile Deutschland GmbH
• Vodafone D2 GmbH
• MobilCom Multimedia GmbH
• 02
• Auditorium Investments Germany S.à.r.l. (spätere Umfirmierung: E-plus 3G Luxemburg S.à.r.l.)
• Group 3G (ein Zusammenschluss der finnischen Sonera sowie der spanischen Telefónica)

Die MobilCom Multimedia GmbH gab Ende 2003 ihre Lizenz an die RegTP zurück; damit verzichtete sie auf ihre Rechte für die Lizenz- und Frequenznutzung. Group 3G stieg im Oktober 2002 aus dem deutschen Markt aus und verlor damit ihre Lizenz, die nicht an Dritte weiterveräußert werden durfte.

Der Durchbruch im Massenmarkt verlief zunächst sehr schleppend. Die hauptsächlichen Gründe dafür waren die hohen Kosten sowie das dürftige Angebot an nutzbaren Datendiensten. Die Mobilfunkanbieter forderten hohe Gebühren von ihren Kunden und begründeten dies mit den exorbitanten Lizenzkosten. Die Kunden waren von den Angeboten nicht überzeugt und nahmen sie nur zögernd an. Entsprechend klagten die Aktionäre über die fallenden Werte der Unternehmen.

Das auf den ersten Blick beeindruckende Ergebnis der Versteigerung hat dem Mobilfunkmarkt klar geschadet. Kleinere Mobilfunkanbieter hatten aufgrund der hohen Einstiegspreise keine Möglichkeit, in den Markt einzutreten, somit kam der erstrebte Wettbewerb nicht zustande. Da die Lizenzgebühren sofort fällig waren, verloren die großen Unternehmen ihre Liquidität. Ein schneller Ausbau des Netzes war ihnen daher nicht möglich. Die nicht mehr benötigten UMTS-Lizenzen ließen sich darüber hinaus nicht mehr veräußern, die Firmenwerte sanken rasant.

Darüber hinaus verbreitete sich am Markt schnell die Nachricht, dass der UMTS-Empfang nur in einigen Ballungsräumen gut genug sei. Aufgrund der geringen Reichweiten waren die hochfrequenten Dienste gar nicht oder nur in sehr geringem Ausmaß nutzbar. Einige Firmenkunden wurden in 2003 in Deutschland für Probeläufe gewonnen. Die kommerzielle Verfügbarkeit des UMTS ist in Deutschland seit 2004 gegeben. Erst im Laue der folgenden Jahre wurden die entsprechenden mobilen Telefone in akzeptabler Anzahl verkauft.

Die Bundesnetzagentur meldete Anfang Februar 2007, dass sie in 2008 die zurückgegebenen sowie zusätzliche UMTS-Frequenzblöcke erneut versteigern wolle. Die Auktion fand schließlich im Mai 2010 statt. Ende desselben Monats wurden Lizenzen für den UMTS-Nachfolger LTE (Long Term Evolution) in Deutschland versteigert. Dies geschah im Rahmen des 3GPP (3rd Generation Partnership Project). Die Deutsche Telekom, Vodafone und Telefónica Germany beteiligten sich mit insgesamt rund 4,4 Milliarden Euro.

Das Leistungsspektrum der UMTS-Handys

Die Einsatzgebiete und damit die Ausstattung der Handys richten sich in erster Linie auf die visuelle Kommunikation. Der Grund dafür sind die deutlich gestiegenen Datenübertragungsraten im Vergleich zu HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) und GPRS (General Packet Radio Service). UMTS-Handys sind entsprechend mit kleinen Farbdisplays und Video- bzw. Fotokameras versehen. Handys weisen eine sehr kompakte Bauweise auf und müssen daher aus Platzgründen auf herkömmliche optische Linsen verzichten. Handy-Kameras sind daher mit Mikrolinsen oder Flüssigkeitslinsen ausgestattet. Die Fokussierung erfolgt via Electrowetting, einer Technik, die auf die Verformung von flüssigen Perlen basiert.

Die LCD-Displays besitzen eine Auflösungsrate bis zu 176 x 144 Pixel, womit sie der Rate des QCIF entsprechen. Die Farbtiefe erreicht einen Wert von bis zu 16 Bit. Auf dem internen Speicher können mehrere hundert Bilder und/oder mehrere Videos abgelegt werden – abhängig von der jeweiligen Speicherkapazität.

Der Aufbau des UMTS-Netzes

Die neuartige Zellenstruktur dieses Mobilfunkdienstes ermöglicht eine deutlich gesteigerte Leistungsfähigkeit. Zellen unterschiedlicher Größe und mit divergenten Datenraten werden miteinander kombiniert. Sämtlichen aktiven Teilnehmern steht innerhalb einer Funkzelle eine Bandbreite von 2 Mbit/s zur Verfügung, und zwar pro Duplex-5-MHz-Frequenzband.[/p]

Die Funkzellen lassen sich in folgende Größenklassen einteilen:

• • Picozellen stellen die kleinsten Funkzellen mit einer Reichweite von weniger als 100 Metern dar. Sie sorgt für die Versorgung innerhalb von Gebäude- und Grundstücksbereichen.
  • Mikrozellen sind die nächstgrößeren Funkzellen. Sie versorgen mit ihrer Reichweite von bis zu mehreren Kilometern beispielsweise Bereiche einer Stadt.
  • Makrozellen sind in ländlichen Bereichen und in Vororten im Einsatz. Ihr Versorgungsbereich beträgt 20 Kilometer und mehr.
  • Die Hyperzellen und die Umbrella-Zellen decken noch größere Bereiche ab, letztere mit einem Radius von bis zu einigen hundert Kilometern. Auf globaler Ebene wird diese Zelle im Konzept von UMTS auch Weltzelle genannt.

Die Basisstation ist die zentrale Zellenstation in der Netz-Infrastruktur; im UMTS-Netz wird sie als NodeB bezeichnet. Die Basisstation leitet die Datenpakete an vorgeordnete Steuereinheiten, den Radio Network Controllern, weiter. Über eine Schnittstelle namens Media-Gateway werden die Daten ins Kernnetz übermittelt. Alles zusammen stellt das UTRAN dar, den funktechnischen Bereich des UMTS-Netzes, über den die Verbindungen zu den einzelnen Vermittlungsstellen sowie dem Internet hergestellt werden.

Aufgrund der hohen Leistungsfähigkeit dieser Mobilfunktechnik findet das UMTS-Netz weitere Einsatzbereiche, die auf signifikant höhere Datenraten angewiesen sind, und zwar im Ausbau von HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) und HSUPA (High Speed Uplink Packet Access).

Der UMTS-Standard

Beim UMTS-Standard sind unterschiedliche Modulations- und Zugangsverfahren im Einsatz.

TDMA (Time Division Multiple Access)

Mit diesem Mehrfachzugangsverfahren übertragen die einzelnen Nutzer ihre Daten in eigene so genannte Zeitslots. Ein Zeitslot benötigt lediglich einen geringen Anteil der verfügbaren Übertragungsbandbreite. Daher können mehrere Nutzer dieselbe Übertragungsfrequenz verwenden. Eine kontinuierliche Übertragung ist bei TDMA nicht möglich. Die digitalen Daten müssen daher in einem Zwischenspeicher abgelegt und aufbereitet werden.

Bei diesem Verfahren ist eine vollständige Synchronisation aller Stationen unbedingte Voraussetzung. Außerdem kann es zu Ausfällen kommen, wenn die Anforderungen der Nutzer schwanken.

Das zusätzlich existierende Enhanced-Verfahren E-TDMA ist in der Lage, Sprechpausen in Telefonaten zu erkennen und für die Übertragung anderer Daten zu nutzen. Im Advanced Mobile Phone System (AMPS) dient diese Technik der Erweiterung von Übertragungskapazitäten.

WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access)

Bei WCDMA handelt es sich um ein breitbandiges Zugangsverfahren, das vom European Telecommunications Standards Institute (ETSI) beschrieben wurde. Die Informationen werden zeitgleich in zwei Phasen moduliert, womit Übertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 2 Mbit/s möglich sind. Dieses Verfahren ist beispielsweise optimal geeignet für Übertragungen von Bewegtbildern aus Multimedia-Anwendungen. Darüber hinaus wird es im HSDPA eingesetzt.

UMTS-Sticks für Mobile Computing

Für mobile Anwendungen spezifiziert der UMTS-Standard eine Datenrate von 384 kbit/s. Mit den Zugangstechniken HSUPA und HSDPA wird die Datenrate erhöht, und zwar auf 5,72 Mbit/s (HSUPA) respektive 7,2 Mbit/s (HSDPA auf Stufe 3). Für die mobile Nutzung des Internets werden so genannte Surfsticks zur Verfügung gestellt, falls die Technik in den mobilen Endgeräten nicht integriert ist.

Diese Sticks ähneln in ihrer Optik stark den üblichen USB-Datensticks. Sie besitzen einen USB-Stecker und enthalten einen Receiver und ein Modem. Darüber hinaus befindet sich im Stick ein Fach für die USIM-Karte sowie ein Flash-Speicher, auf dem Informationen abgelegt werden können. Die Nutzung des Sticks ist denkbar einfach. Wie ein USB-Datenstick werden sie in den jeweiligen Steckplatz am Notebook, Netbook oder Tablet gesteckt und per Plug-and-Play erkannt. Die Surfsticks werden von zahlreichen Anbietern in unterschiedlichen Varianten angeboten: im Prepaid, mit Tages- oder monatlichen Gebühren oder mit Flatrates.

UMTS im Mobile Marketing

Marketing-Aktionen unter Einsatz von Mobilgeräten und drahtloser Telekommunikation verfolgen das Ziel, Kunden und Konsumenten direkt zu erreichen und ein bestimmtes Verhalten zu erreichen. In erster Linie geht es darum, die Aufmerksamkeit potenzieller Käufer zu wecken und idealerweise Verkäufe abzuschließen. Bei den Leistungen der Anbieter handelt es sich zum Beispiel um Produktinformationen, Neuigkeiten, Alerts, Videostreaming, Online-Shopping, Bezahlvorgänge und vieles mehr. Im Fokus steht die Interaktion zwischen dem Anbieter und dem Konsumenten.

Reichten für WAP-Internetseiten noch niedrige Übertragungsraten, wie sie zum Beispiel bei GSM zur Verfügung stehen, ist der Bedarf an signifikant höheren Datenübertragungsraten deutlich gestiegen. Mobile Webseiten und Responsive Designs benötigen sehr hohe Geschwindigkeiten, um ihre Besucher zufriedenzustellen und ihnen ein bequemes Surfen auf den Seiten, im Online-Shop etc. zu bieten.

Sinnvoll ist es daher, im Mobile Marketing einen Konsens zu finden. Grundsätzlich gilt: Je kleiner der Standard der Datenübertragung ist, desto besser ist die Netzabdeckung. Nicht alle Nutzer befinden sich in geografischen Bereichen, in denen UMTS zur Verfügung steht. Das mobile Endgerät greift in diesem Fall auf GPRS oder EDGE zurück. Um auch für diese Besucher das Surferlebnis auf einem akzeptablen Level zu halten, sollten die zu ladenden Inhalte eine möglichst geringe Übertragungsrate beanspruchen.

Es bietet sich an, den Quellcode der Webseiten zu überprüfen und den Umfang zu reduzieren. Dieses Ziel lässt sich beispielsweise durch den Verzicht auf Flash, JavaScript und Multimedia-Dateien erreichen. Die geringeren Ladezeiten sind auch ein nicht zu unterschätzendes Ranking-Kriterium für den Mobile Crawler von Google. Nutzer, die auf die verlangten Informationen in angemessener Zeit zugreifen wollen, nennen kurze Ladezeiten ebenfalls als bedeutendes Merkmal.

LTE und HSDPA werden in nicht allzu ferner Zukunft flächendeckend vorhanden sein. Dank der damit erreichbaren höheren Datenübertragungsraten stehen auch inhaltsreiche Webseiten mit vielen Features dem Mobile Marketing ohne Einbußen zur Verfügung.