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GSM Rückfallebene für UMTS-Geräte


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Darf ich fragen warum ihr UMTS-Mobiltelefone (neudeutsch SMARTPHONES; ich hasse diesen blöden Ausdruck) manchmal in das GSM-Netz zurückfallen lässt obwohl man Daten aus dem Netz laden tut? Das fällt mich schon öfters auf. Reine Datenkarten dürften scheinbar priorisiert im UMTS-Netz bleiben, aber diese Kombigeräte fallen trotz Datenverkehr sehr schnell in das GSM (und dort in die EDGE-Übertragung) zurück. Warum wird das gemacht? Ist ein "Smartphone" ein Gerät zweiter Klasse, nur weil es telefonieren kann? Dieses Phänomen habe ich überproportional oft in der Hauptverkehrszeit. Und bitte jetzt nicht mit dieser Superklugantwort daherkommen, man kann das Gerät ständig auf UMTS schalten, so intelligent bin ich auch. Nur kann es in diesem Modus vorkommen, dass ich in Keller, Garagen, Aufzügen und Innenräumen dann nicht erreichbar wäre und nicht ständig herumschalten will.
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Beste Antwort von Floridsdorfer77. 28 January 2014, 12:08

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Es ist eine der größten Unarten, daß ein Fragesteller die Antworten "diktiert", wenn er sich an ein Forum wendet. ;)

Um nicht Gefahr zu laufen, daß meine Antwort als Superklugantwort (ab-) qualifiziert wird, empfehle ich nach "GSM Fallback" oder "2G Fallback" zu googeln. Die Ergebnisse sind sehr erhellend. 🙂
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Det Threadersteller hat aber durchaus eine äußerst berechtigte Frage gestellt deren Antwort nämlich mich zb auch interessiert. Die Frage kann kein google beantworten, da es mit der Konfiguration des A1 Netzes zutun hat.
Zwar wird man hier drinnen nur eine Wischi Waschi Antwort bekommen, weil ich denke mal nicht dass man eine aussagekräftige Antworte eines Netzwerktechnikers bekommen wird. Aber die Frage an sich ist sehr interessant, da mir das gleiche schon sehr oft aufgefallen ist!
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Ich habe zwar selbst kein sogenanntes Smartphone, altersbedingt werde ich mir wohl auch keines zulegen, da mir das Herumfummeln auf einem kleinen Display nichts abgewinnen kann.

Ich habe etwas gegoogelt und da gibt es offensichtlich bei zumindest mehreren Anbietern das selbe Problem bei Standorten mit Empfangsstärke im Grenzbereich. Nach meiner Meinung wird dieses Problem in Zukunft nur zufriedenstellend mit Voice over IP im flächendeckend ausgebauten LTE-Netz gelöst werden können. Ich meine damit eine VOIP-Schnittstelle im jeweiligen Betreibernetz, die eine Verbindung zwischen VOIP und traditionellen Teilnehmern realisiert. Eine reine Softwarelösung für Voice over LTE, und auch VOIP über 3G sollte dann möglich sein und besser funktionieren als derzeit bei schlechtem Empfang.
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Also ich bin auch verwundert wieso ich da so eine Antwort bekomme. Der Netzbetreiber hat seine Parameter so eingestellt und ich wollte eine Antwort haben. Da ich seit 20 Jahren Mobiltelefonie einige so intelligente Antworten gewohnt bin wollte ich eine fachkundige haben und keine, die im Standardantwortformular der Helpline steht.
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Keine der bisherigen Antworten ist von einem A1-Mitarbeiter gekommen. Dieses ist ein forum für A1-Kunden und Interessierte, die sich gegenseitig unterstützen. Von Seiten A1 gibt es meist nach einigen Werktagen Antworten oder Stellungnahmen, sofern es A1 betrifft.

Nebenbemerkung: Wer Suggestivfragen stellt oder anderweitig eine bestimmte Erwartungshaltung mitteilt, will es offensichtlich so und sollte auch nicht enttäuscht werden in seinen Wünschen.
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Bei UMTS gibt es genauso wie bie GSM Leistungsklassen.
 
Soweit ich weis, haben alle Telefone die Leistungsklasse 4 (=max 125mW Sendeleistung) und die Datenkarten Leistungsklasse 3 (=max 250mW Sendeleistung).
 
Daher kann eine Datenkarte auch bei schlechter Verbindung, durch erhöhen der Sendeleistung über 125mW die Verbindung aufrech erhalten, wo ein Smartphone jedoch die Verbindung verliert und in das GSM-Netz wechselt.
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Das hört sich sehr plausibel an und würde auch zu anderen Themen bezüglich hoher Akkuverbrauch mancher Smartphones passen, welcher durch Software- updates behoben bzw. verursacht wurde.

Nachtrag: Es ist auch einfach logisch, dass die Entscheidung bezüglich Akkubelastung/Rückfall im jeweiligen Gerät getroffen wird und nicht vom Netzbetreiber für jedes der vielen Endgeräte verwaltet wird.
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Genauso ist es auch.
 
Die Entscheidung in das GSM-Netz zu wechseln trifft das Endgerät selbst, natürlich auf Grund der vom Netz vorgegebenen Netzparametern, die aber für alle Endgeräte innerhalb einer Zelle gleich sind.
 
Nur bei einer aktiven Sprachverbindung wird das Endgerät vom Netz gesteuert.
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Verzeihung aber das mit den Sendeleistungen ist nicht plausibel. Es kommt auf den Abstand des Gerätes zur Node B/BTS an, mit welcher Leistung gesendet wird. Ist das Smartphone unter der Antenne der BTS und der Datenstick 5km entfernt sind das andere Verhältnisse. Das mit der Sendeleistung ist Blödsinn und ob ein Endgerät vom UMTS auf GSM geschaltet wird entscheidet das Netz und nicht das Endgerät, den der Switch muss ja auch wissen, aus welchem Funk-Trunk dann das Signal kommt. Vom Switch Richtung Node B/BTS sind es zwei unabhängige Wege. Nicht bös sein aber ich wolle hier Expertenwissen abfragen und keine Laienantworten. Die Parameter und Kriterien, ab wann ein Endgerät von UMTS in das GSM-Netz wechselt wird von A1 im Netz eingestellt und vorgegeben, das hat nichts mit der Sendeleistung zu tun denn der Standort des Endgerätes ist ebenso ein Kriterium wie Funkzellenauslastung usw. Was ich eher glaube ist die Zellatmung bei UMTS, dass bei hoher Auslastung der Versorgungsbereich schrumpft und dann vom Standort her "Telefoniegeräte" prophylaktisch in das GSM-Netz geschoben werden, um die UMTS-Zellen für reinen Datenverkehr frei zu halten. Aber wie gesagt hier müssen die Netzexperten von A1 her weil es wäre genauso wenn ich die Frage stelle, kann mein Handy den oder den Klingelton. Dann käme die Antwort kommt drauf an was du im Gerät eingestelt hast. Hier auch, kommt drauf an wie A1 sein Netz konfiguriert hat.
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Also wäre die Lösung: Smarphones einen stärkeren Akku verpassen und dann noch Kühlrippen außen. Ist dann halt etwas dicker und ca, dreimal so schwer...

Anders ausgedrückt: Es ist nicht so einfach, dass eine eierlegende Wollmilchsau die selbe Milchleistung wie eine Kuh liefert...
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oversixty schrieb:Also wäre die Lösung: Smarphones einen stärkeren Akku verpassen und dann noch Kühlrippen außen. Ist dann halt etwas dicker und ca, dreimal so schwer...
Ganz davon abgesehen, dass Passivkühlung auch nicht ideal ist, lieber nen Ventilator dran bauen, hat den Nachteil, dass es etwas lauter wird und man durch den Luftzug sich leicht verkühlt.

Würde daher Wasserkühlung empfehlen, leise, super effizient und extrem kühl, nur beim Luftzug müsste man aufpassen, dafür allerdings kann man die Rechenkerne übertakten und hat daher viel mehr Leistung.
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now22 schrieb: Nicht bös sein aber ich wolle hier Expertenwissen abfragen und keine Laienantworten.
Dann bist Du von falschen Voraussetzungen ausgegangen, als du Dich an die Community gewandt hat. Immerhin tummeln sich hier zu 99% Nutzer, die hauptberuflich in Sparten tätig sind, die nichts mit Rundfunk-, Netzwerk- und IT-Technik zu tun haben.

now22 schrieb: Aber wie gesagt hier müssen die Netzexperten von A1 her...
Gewisse Informationen wird´s vermutlich von den ganz offiziell hier zusätzlich tätigen A1-Mitarbeitern im Laufe der kommenden Tage geben können, aber daß sich die eine oder andere Fachabteilung in diesem Nutzer-helfen-Nutzern-Forum einbringt, ist ziemlich unwahrscheinlich.
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@now22
Es dürfte hier doch um die Sendeleistung des Smartphones gehen und nicht des Sendemasten. Ob nun das Gerät den Rückfall direkt bestimmt oder indirekt die Zelle dies auf Grund der zu schwachen Sendeleistung des Smartphones macht, ist dann doch irrelevant.
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Nein.Die Feldstärke nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab. Wenn das Smartphone neben der Antenne der BTS mit kleinster Leistung sendet ist es immer noch um Zehnerpotenzen feldstärkemässig stärker als ein 5km entfernter Datenstick, der mit höchster Sendeleistung sendet. Somit ist die Sendeleitung kein Kriterium. Das weiss jeder der sich mit Funk beschåftigt.
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Wenn aber Datenstick und Smartphone vom selben Standort senden, welches Signal kommt dann beim Sendemasten stärker an?

Zweite Frage:
Sind die Einflüsse von Hindernissen und Funkstörungen unabhängig von der Sendeleistung immer im selben Verhältnis?
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Im Prinzip ist es egal wie weit ein Endgerät vom Sendemasten entfernt ist. Die Sendeleistung wird automatisch so geregelt, dass alle gerade aktiven Geräte beim Sendemasten gleich stark ankommen.
 
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Das ist so nicht richtig weil auch ein komplett runtergeregeltes Gerät vor der Antenne stehen kann und noch immer stärker ist als ein weit entferntes Gerät mit höchster Leistung. Noch dazu kommen Reflexionen und Auslöschungen. Also die potentielle Sendeleistung der HF-Endstufe kann physikalisch kein Kriterium sein. Alle ankommenden Geräte werden nie gleich stark an der RX Antenne sein sondern einer Schwankungsbandbreite unterliegen. Aber ich hoffe dass da mal ein A1 Experte mit diesen falschen Ansichten aufräumt. Als geprüfter Funkamateur kann ich sehr wohl die Grundgegebenheiten der Funktechnik erläutern...
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Das kann man leicht berechnen wie hoch die Feldstårke ist wenn ein Gerät mit 5mW 1m vor der Antenne ist und das anderen in 5000m Entfernung mit 4 W sendet. Da schluckt die Freiraumdämpfung so viel dass das entfernte Gerät gerade noch die Mindestfeldstårke schafft und das nahe Gerät am oberen Ende liebt aber nicht mehr zurückregeln kann. Die Leistungsregelung wurde primär für eine Akkulaufzeitoptimierung und Zellengrössenminimierung geschaffen.
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Soweit ich die bei UMTS verwendete CDMA-Technik verstehe, ist es aber notwendig, dass eben alle beim Sendemast in etwa gleich stark ankommen, weil sonst würde ein starkes Signal dafür sorgen, dass schwache Signale nicht mehr erkannt werden.
 
Schließlich wird die Sendeleistung bei UMTS-Geräten 1500 mal pro Sekunde geregelt. Und dass wird sicher nicht gemacht um den Akku zu schonen.
 
Die kleinste Leistungsstufe bei UMTS liegt übrigens bei 0,02µW. Ich glaub da kommt auch bei 1m Entfernung nicht viel an.
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Ich habe auf einer Seite über Google einen guten Vergleich gelesen:

EDGE: Jedes Gerät bekommt Zeitfenster und alle anderen müssen "schweigen".
UMTS: Alle "sprechen" gleichzeitig, aber in verschiedenen Sprachen. Somit ist es naheliegend, dass die "Lautstärke" nicht zu unterschiedlich sein darf. Das wäre auch eine Erklärung, warum Geräte mit "leiserer Stimme" (weniger Sendeleistung) bei entsprechender Entfernung auf GSM zurückgestuft werden.
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http://www.umtslink.at/3g-forum/vbcms.php?area=vbcmsarea_content&name=wcdma&contentid=34

Um die Signale beim Empfänger wieder voneinander trennen zu können, muss jedem Teilnehmer ein binäres Codemuster zugewiesen werden, mit dessen Hilfe das Nutzsignal teilnehmerspezifisch kodiert werden kann. Das kann man sich wie in einem Kaffeehaus im Ausland vorstellen, in dem sich drei Urlaubergruppen mit unterschiedlicher Sprache aufhalten, z.B.: Deutsch, Englisch und Französisch. Jede Sprache stellt einen eigenen Code dar. Wenn man z.B.: deutsch und englisch, aber nicht französisch sprechen kann, so kann man im Kaffeehaus den Gesprächen derjenigen Gruppe zuhören, deren Code man "versteht" und "im Kopf einschaltet". Konzentriert man sich auf die deutsche Sprache, so kann man mühelos der deutschen Gruppe folgen, legt man den englischen Code ein, so kann man die Engländer verstehen, wird aber nichts mehr von dem Deutschen Gespräch mehr mitbekommen. Von der französischen Gruppe bekommt man gar nichts mit, da man diesen Code nicht einmal besitzt. Problematisch kann die Situation nur werden, falls eine Gruppe, beispielsweise die französische, sehr laut wird und die anderen Gruppen übertönt. In diesem Fall werde ich weder von der deutschen noch von der englischen Gruppe mehr etwas mitbekommen. Man sieht also, dass bei Codemultiplexsystemen die Leistungsregulierung der diversen Signale sehr wichtig ist, damit die Signale sich nicht gegenseitig "überschreien".

Somit ist zumindest für mich klar, dass wegen eines strengen Rahmens in der Signalstärke physikalisch technisch bedingt fallback sein muss und keine "Bosheit" irgend eines Betreibers ist. Die Beschreibungen und Erklärungen im angegebenen Link und weiterführenden Links sind auch für mich verständlich und logisch, ganz ohne Funkamateurlizenz. ;)

http://www.umtslink.at/3g-forum/vbcms.php?area=vbcmsarea_content&name=leistungskontrolle&contentid=85
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Resultat meiner Recherchen über UMTS:

1) Die Datenübertragung findet gleichzeitig mit allen Teilnehmern im selben Frequenzbereich statt.

2) Selektion wird über orthogonales Codemultiplexverfahren realisiert. Das setzt voraus, dass die ankommenden Signale der Teilnehmer am Sendemast so gut wie möglich gleich stark sein müssen.

3) Somit wird von der Zelle jedem Teilnehmer 1500 mal pro Sekunde mitgeteilt, wie stark er senden soll und muss.

4) Je Mehr Teilnehmer über UMTS mit einer Zelle verbunden sind, umso höher muss der vorgegebene Eingangspegel sein.

Daraus ergibt sich:

1) Je mehr Teilnehmer in der Zelle und je mehr das Signal eines Teilnehmers durch Entfernung und/oder Hindernisse geschwächt wird, umso stärker muss dieser senden.

2) Schafft ein Teilnehmer die vorgegebene Sendeleistung nicht, fliegt er raus, da es dann technisch bedingt nicht mehr möglich ist, seine Informationen rauszufiltern.

3) Da Smartphones wegen Akkukapazität und/oder unzureichender Wärmeableitung nur halb so stark senden können, wie Datensticks oder 3G/LTE-Modems, sind sie technisch bedingt im Nachteil.

Nachtrag: Wegen der nachfolgenden Einwände korrigiere ich durch Ergänzung von nicht berücksichtigten Informationen über diese nicht ganz einfache Technik im nächsten Beitrag.
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Ich muss leider eure Aussagen trotzdem in Frage stellen weil: Das A1 UMTS-Netz dann derart schlecht konzeptioniert ist, dass bei sehr hoher Zellenauslastung aufgrund der Zellatmung bei UMTS sich zwischen den Node B dann Löcher auftun, in denen man dann in das GSM-Netz geschoben wird, weil man angeblich zu schwach sendet weil die Empfangsfeldstärke bei der RX-Antenne zu gering sei. Frage: Warum kann dann mein Mobiltelefon, wenn ich es zwangweise auf UMTS stelle, dann eine doch sehr gute und konstante Datenverbindung aufbauen, wenn es laut euren Theorien für die Node-B zu schwach wäre. Alleine dieser Versuch zeigt, dass an dem Punkt sehr wohl eine ausreichende UMTS-Funkverbindung funktionieren würde, wenn man nicht zwangsweise in das GSM abgeschoben wird. Würde ich bei gezwungenen UMTS-Betrieb zur Hauptlastzeit am selben Ort keine Datenverbindung zusammenbringen und in der Nacht schon, dann wären eure Theorien glaubwürdig. Ich habe aber in meiner Wohnung an der selben Stelle tagsüber fast immer eine Zwangsüberstellung in das GSM-Netz, in der Nacht nie. Lasse ich unter der Woche das Gerät mit "Nur-UMTS" Modus laufen habe ich weder bei der Telefonie noch bei Daten irgendwelche Probleme. Also ist das mit der Sendeleistung alleine für mich Blödsinn, tut mir leid das so offen auszusprechen zu müssen. Ich habe bei näheren Recherchen im Internet keinen Hinweis gefunden, dass die Datensticks eine höhere max. Sendeleistung haben als Mobiltelefone.
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Aus dem ersten Link in Nachricht 22 dieses Threads:

Mit Hilfe der Faustformel kann man also sofort auf den richtigen Spreizfaktor bei gegebener Nutzsignalrate ermitteln. Da wie bereits erwähnt der Prozessgewinn linear mit dem Spreizfaktor steigt, benötigen "langsamere" Signale weniger Sendeleistung als "schnellere" Signale, da sie einen höheren Spreizfaktor benötigen , um die UMTS-Chiprate von 3,84Mchip/s im Uplink (im Downlink sind es durch Parallelisierung des Datenstroms 7,68Mchip/s) zu erreichen, als die "schnelleren" Signale. Und ein höherer Spreizfaktor bedeutet aber gleichzeitig auch einen größeren Prozessgewinn - also Signalanhub - nach der Dekodierung vom CDMA-Signal zum Nutzsignal.

Das erlaubt dem Netzbetreiber zum Beispiel, dass ein weit entfernter Mobilteilnehmer, dessen Handy die Verluste durch seine große Entfernung nicht mehr durch einen Leistungsanhub kompensieren kann und dadurch eine große Signalfehlerrate mit sich bringt, bei UMTS die Möglichkeit hat die Kommunikation trotzdem zu Verbessern indem er seine Datenrate reduziert. Denn bei reduzierter Datenrate muss ein größerer Spreizfaktor verwendet werden, der zugleich auch einen größeren Prozessgewinn bedingt. Das was die Sendeelektronik durch Anhebung der Sendeleistung nicht mehr zuwege gebracht hat, kann bei CDMA-Systemen durch Reduktion der Datenrate erreicht werden, da der Empfänger durch den höheren Spreizfaktor eine zusätzliche Signalanhebung erfährt. Wurde z.B. vor der Datenreduktion der Spreizfaktor 64 verwendet und danach durch die Datenreduktion auf den Spreizfaktor 128 umgestellt, so hat sich der Signalpegel im Decoder des Empfängers um den Wert 2 vergrößert. Durch diesen Signalanhub sinkt auch wieder die Fehlerrate. Dies ist ein dynamischer Prozess, um eine Kommunikation störsicher zu machen, der bei GSM nicht durchführbar ist.

Wichtige Schlussfolgerung aus dem bereits Kennengelernten ist, dass bei WCDMA und damit auch bei UMTS die Datenrate sich schnell ändern lässt, indem dem Teilnehmer ein neuer Code zugewiesen wird.

Somit Korrektur und Ergänzung:

Wenn ein Teilnehmer die von der Zelle diesem vorgeschriebene Sendeleistung nicht erbringen kann, dann wird diesem Teilnehmer ein höherer Spreizfaktor zugewiesen. ein höherer Spreizfaktor bedeutet, dass die zu geringere Sendeleistung durch geringere Übertragungsrate kompensiert wird.

Das heisst, dass ein Teilnehmer die Verbindung erst verliert, wenn trotz maximalem Spreizfaktor (=minimale Bitrate) das Signal zu schwach ist. Die Übertragungsgeschwindigkeiten abhängig vom Spreizfaktor:




Datenrate - kanalkodiertUplinkDownlink
15kbit/s256512
30kbit/s128256
60kbit/s64128
120kbit/s3264
240kbit/s1632
480kbit/s816
960kbit/s48
1920kbit/snicht verfügbar4



Nun, nach dieser Tabelle ist ein Beharren auf UMTS bis zum geht nicht mehr kein Vorteil für die Übertragungsrate. Somit wäre noch die Frage zu klären, wer die Enscheidung für den Fallback trifft:

1) Die Zelle, indem sie höhere Spreizfaktoren verweigert?

2) Die Software des Smartphones, wenn der durch die Zelle befohlene Spreizfaktor die Übertragungsrate soweit senkt, dass ein Beharren auf UMTS nichts bringt?

Bei Punkt 1) würde das Smartphone dann die Verbindung vorzeitig verlieren, wenn auf UMTS only eingestellt ist, was ja offensicht nicht der Fall ist.

Nach allem was ich über UMTS gelesen habe, bin ich davon überzeugt, dass die Entscheidung für den Fallback das Smartphone trifft und keinesfalls der Netzbetreiber.
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oversixty schrieb: 
Nach allem was ich über UMTS gelesen habe, bin ich davon überzeugt, dass die Entscheidung für den Fallback das Smartphone trifft und keinesfalls der Netzbetreiber.
 
Der Netzbetreiber hat indirekt schon damit zu tun. Das Endgerät ermittelt aus dem Empfangspegel, Signal-Rausch-Abstand, benötigter Sendeleistung, usw. einen Wert für die Verbindungsqualität. Der Netzbetreiber gibt dafür einen Grenzwert vor. Wird dieser unterschritten, dann sucht das Endgerät eine Alternative.
 
Sinnvollerweise ist dieser Grenzwert so festgelegt, dass noch eine Kommunikation möglich ist und damit ein geordneter unterbrechungsfreier Übergang möglich ist.
 
Würde das Endgerät warten bis auf UMTS nix mehr geht und erst dann nach einer Alternative suchen, dann würde es bei jedem Wechsel auf GSM zu einer Unterbrechung, bzw. nicht Erreichbarkeit für einige Zeit kommen, ähnlich wie bei einem Netzwechsel an der Landesgrenze.

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