UMTS und WLAN Standards und technische Grundlagen

w5.cs.uni.sb.de

UMTS und WLAN Standards und technische Grundlagen

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UMTS und WLAN

Standards und technische Grundlagen

Dr. Dietmar Dengler

DFKI GmbH, UMTS-Doit

Standardisierung

ITU (International Telecommunication Union) definierte Konzept für

IMT-2000 (International Mobile Telecommunications at 2000 MHz)

• Anforderungen

• Zusammenführung von Vorschlägen verschiedener regionaler

Standardisierungsgremien

IMT-2000 ist eine Familie kompatibler Systeme (z.B. bzgl. Roaming,

gleiche personalisierte Dienste)

Multimode-Endgeräte werden auf alle Systeme zugreifen können

Zur Standardisierung terrestrischer Netze sind zwei Gruppen gebildet

worden

Quelle: TKN TU Berlin, Cornelia Kappler Course UMTS Networks


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UMTS Standardisierung in 3GPP

• www.3gpp.org

• Jedes beteiligte Unternehmen schickt Delegierte zur Vertretung

• Standardisierungsprozess:

• standardisiert ist, worüber alle Delegierten sich einig sind

• Delegierte vertreten Firmeninteressen

• Standardisierung läuft über Mailinglisten und Meetings mindestens 6mal

pro Jahr

• Standardisierungstopics erhalten einen zeitlich definierten Endpunkt,

um den Prozess zu steuern

• fast jedes Jahr wird ein neues Release des UMTS Standards

veröffentlicht

• erstes UMTS Release ist "R99", dann durchnummeriert Rel4, Rel5,...

• Spezifikationen sind öffentlich verfügbar (im Gegensatz etwa zu GSM)

Standardisierung in IETF - Internet Engineering Task

Force

• z.B. IP, TCP, etc.

• www.ietf.org

• informelle Organisation aus “unabhängigen” Ingenieuren und Forschern

• Jeder kann an der IETF Standardisierung teilnehmen

• Beeinflussung basiert auf technischem Wissen, Reputation, etc.

• Standardisierung gemäß dem IETF-Motto:

“We believe in running code and rough consensus”

• nur was implementiert ist, kann auch standardisiert werden

• Standardisierungsprozess über Mailinglisten und 3-malige Meetings pro

Jahr

• verhandelte Standardisierungstopics hängen von den Interessen der

involvierten Personen ab

• zu jedem Topic gibt es eine spezielle Working Group (WG)

• alle Dokumente sind öffentlich verfügbar


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3GPP - IETF Zusammenarbeit

• 3GPP und IETF basieren auf unterschiedlichen

• 3GPP definiert ein Gesamtsystem ( cathedral)

• IETF bearbeitet ein Protokoll nach dem anderen ( bazaar)

• aber, da Telekommunikation und Internet immer mehr

zusammenwachsen, müssen sie zusammenarbeiten

• aktuell braucht 3GPP die Zusammenarbeit mehr als umgekehrt

z.B. bei der SIP (Session Initiation Protocol) Standardisierung

• aber IETF produziert Standards nicht „auf Bestellung“

• 3GPP kann aber auch nicht auf Standards warten, etwa bis „jemand

sich für ein Thema interessiert und mit einer spezifischen Lösung

glücklich ist“

• zunehmend sind somit die selben Leute in beiden Organisationen aktiv

Geschichte Mobiltelefonie

• 1958 A-Netz in Deutschland: analog, Verbindungsaufbau nur von

Mobilstation, handvermittelt, kein Handover, 1971: 11.000 Teilnehmer

• 1972 B-Netz in Deutschland: analog, kein Handover, Verbindungsaufbau

auch aus Festnetz bei bekanntem Standort, 13.000 Teilnehmer

• 1982 Start der GSM-Spezifikation

• 1986 C-Netz (1G) in Deutschland: analog, Handover, automatische

Lokalisierung der Mobilstation, digitale Signalisierung

• 1992 Start von GSM (2G): D1 und D2, voll digital, automatische

• Lokalisierung, Handover, zellular, Roaming, Datenübertragung

• 1994 E-Netz in Deutschland: E-Plus, Viag Interkom, GSM mit höheren

Frequenzen und kleineren Zellen

• 1998 Spezifikation von GSM-Nachfolgern: UMTS als europäischer Vorschlag

für IMT-2000

• 2000 GSM-Erweiterungen (2.5G): HSCSD, GPRS

• 2002 Start von UMTS (3G) in Testprojekten


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1. Generation

(analog)

2. Generation

(digital)

C-Netz

GSM

2.5 Generation

(Paketdaten) PDC/PDC-P GSM/GPRS

3. Generation

(Multimedia)

Mobilfunkgenerationen

Hicap

J-TACS

PDC

NMT

TACS

AMPS

D-AMPS

« TDMA », IS-136

IS-95 A

« CDMA »

IS-95 B

UMTS

UWC-136HS

EDGE (GPRS)

cdma2000

IMT-2000: Systemfamilie

Quelle: T-Mobile, Bonn

Sprache

GSM:

Sprache, SMS, Fax

leitungsvermittelte

Datenübertragung

9,6 kbit/s

GSM/GPRS:

Zusätzlich zu GSM-

Diensten:

paketvermittelte

Datenübertragung bis

80 kbit/s

UMTS:

Sprache

Multimediadienste

high-speed-Datenübertragung

384 kbit/s

(2 Mbit/s peakrate)

Quelle: TKN TU Berlin, Cornelia Kappler Course UMTS Networks


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Wesentliche Merkmale UMTS-Netz (Release 99)

• Völlig neue Funktechnologie WCDMA (und TD-CDMA)

• Das Core-Network (Vermittlungsnetz) ist eine Evolution des

GSM/GPRS-Core-Network

UMTS-GSM Interworking: Roaming und Handover/Cell-Reselection

von CS- und PS-Diensten in beiden Richtungen

• Höhere Datenrate:

– bis 384 kbps im Wirknetz

– im Vergleich: 9,6 kbps in GSM, bis ca. 54 kbps in GPRS

• Erhöhte Multimedia- und Multitaskingfähigkeiten

• Erhöhte und erweiterte Netzsicherheit

• Nutzung von ATM als Übertragungstechnik innerhalb des Radio

Access Network und für die Anbindung von RNCs an CN

UMTS (Lage im Frequenzband)

DECT

1900 MHz

850 MHz

unpaired

spectrum

FDD

uplink

paired

spectrum

paired

spectrum

1950 MHz

900 MHz

FDD

downlink

paired

spectrum

IMT2000

satellite

component

unpaired

spectrum

2000 MHz

950 MHz

2050 MHz

1000 MHz

12 Pakete a 2 x 5 MHz FDD, 5 Pakete a 1 x 5 MHz TDD

TDD FDD

uplink

TDD

2100 MHz

1050 MHz

paired

spectrum

2150 MHz

1100 MHz

FDD

downlink

IMT2000

satellite

component

2200 MHz

1150 MHz

GSM

UMTS

Quelle: T-Mobile, Bonn


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WCDMA - Verbreitung

98% der ca. 120 Carrier im IMT-2000

Verbund haben WCDMA für ihre 3G

Technologie gewählt

WCDMA ist die kosteneffizienteste

Technologie für Mobile Voice

Architektur UMTS-Netz


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Architektur UMTS-Netz

• Funkverbindung vom UE (User Equipment) zur Node B seiner Zelle

• Node B besteht aus Sende- und Empfangsantenne sowie

Signalverarbeitungsgeräten für Codierung, Modulation etc.

• Node B´s sind an RNC (Radio network Controller) angekoppelt, der eine Art

Vorfeldkonzentration und Verwaltungseinheit für die ihm zugeordneten

Zellen ist. RNC realisiert Signalankoppelung an das CN

• CN (Core Network) muss die einzelnen Daten vermitteln und an die

entsprechenden externen Netze weiterleiten

• Vermittlung für verbindungsorientierte Daten (CS-Circuit Switched) werden

vom MSC (Mobile Switching Center) verarbeitet und beim GMSC (Gateway

MSC) ausgekoppelt

• Mobilitätsverwaltung durch VLR (Visitor Location Register) und HLR (Home

Location Register)

• Paketorientierten Daten (PS-Packet Switched) werden vom SGSN (Serving

GPRS Support Node) und GGSN (Gateway GPRS Support Node) verarbeitet

bzw. ausgekoppelt

UTRAN - UMTS Terrestrial Radio Access Network

Quelle: UMTSlink.at

Makrodiversität

CDMA-Technik ermöglicht

mehrere gleichzeitige

Verbindungen pro UE

Soft Handover mit physikalischen

Serving- und Drift-RNC

Softer Handover

Soft Handover mit logischem

SRNC und DRNC


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Vorteile des Softhandovers

• Geringe Empfindlichkeit gegenüber Abschattung wie z.B. durch Häuser

• Geringe Empfindlichkeit gegenüber Mehrwegeausbreitungseffekten wie

z.B. Fading-Effekte (destruktive Überlagerung von Wellen)

• Geringe Dienstausfallgefahr beim Zellenwechsel im Vergleich zum

Hardhandover (Handover mit Frequenzwechsel), wie z.B. bei GSM

• Geringeres Signal-Störverhältnis: Da über räumlich verschiedene

Funkstrecken kommuniziert wird, ist es sehr "unwahrscheinlich", dass auf

mehreren Funkstrecken gleichartige Störungen auftreten

• Es ist eine geringere Sendeleistung für das UE (zum Teil auch für die Node

B) an den Zellgrenzen notwendig, was sich wiederum in geringeren

Störleistungen für die Dienste anderer Teilnehmer bemerkbar macht.

Minimierung Fehlerwahrscheinlichkeit Reduktion Leistungsregelung des

RNCs für den Teilnehmerdienst

Mehrfachzugriffsverfahren

• Bei der Mobilfunkkommunikation benutzen mehrere Teilnehmer

gemeinsam dieselbe Funkstrecke

• Mehrfachzugriffsverfahren ermöglichen den Zugriff auf die

gemeinsamen Radioressourcen durch mehrere Teilnehmer und die

Trennung voneinander

• Die erste Generation (C-Netz) benutzt FDMA (Frequency Division

Multiple Access): Die Teilnehmer benutzen separate Frequenzkanäle

• Die zweite Generation (GSM) benutzt zusätzlich TDMA (Time Division

Multiple Access): Die Teilnehmer benutzen einen gemeinsamen

Frequenzkanal, aber nicht gleichzeitig, sondern in separaten

Zeitschlitzen

UMTS benutzt CDMA (Code Division Multiple Access): Alle Teilnehmer

benutzen gleichzeitig einen gemeinsamen Frequenzkanal, sie werden

getrennt durch die Nutzung von unterschiedlichen Codes


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Mehrfachzugriffsverfahren

FDMA TDMA

Ich liebe Dich.

Das Wetter ist gut.

CDMA

t

i W a

D

t e r

s

s

e

t

i c

b

h

e

I

t

l

i W a

c e

i

e

u

h

g

s

D

e r

t

b a

h

W

h t

c t r e

Finnisch

h c

b

I

c

Arabisch e

g

D

Englisch

UMTS Luftschnittstelle

Chinesisch

Das Ich Wetter liebe ist Dich gut.

Quelle: T-Mobile, Bonn

• Zwei Modi: FDD (Frequency Division Duplex) und TDD (Time Division

Duplex)

– FDD benutzt separate Frequenzen im “paired spectrum” für Uplink

und Downlink.

– TDD benutzt dieselbe Frequenz im “unpaired spectrum” für Uplink

und Downlink.

• FDD-Mode

– Frequenzband: Uplink 1920-1980 MHz, Downlink 2110-2170 MHz

– Mehrfachzugriffsverfahren: WCDMA (Wideband Code Division

Multiple Access)

– Bandbreite eines Frequenzkanals: ca. 5 MHz

• TDD-Mode

– Frequenzband: 1900-1920 MHz and 2010-2025 MHz

– Mehrfachzugriffsverfahren: TD-CDMA (Time Division - Code

Division Multiple Access)

– Zwei TDD-Modi: breitbandiger Modus mit einer

Frequenzkanalbandbreite von ca. 5 MHz und schmalbandiger

Modus mit einer Frequenzkanalbandbreite von ca. 1,6 MHz

UMTS-Start mit FDD. TDD wird später eingeführt.


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TDMA-Prinzip bei GSM

f

Die Verbindungen sind durch Nutzung von unterschiedlichen

Frequenzen und Zeitschlitze von einander getrennt.

200 kHz

4,615 ms

frame

User k

CDMA-Prinzip (UMTS W-CDMA FDD)

Die Verbindungen sind durch Nutzung von unterschiedlichen

Frequenzen und Codes von einander getrennt.

f

4-5 MHz

P

1 Time Slot = 0,577 ms

Quelle: T-Mobile, Bonn

t

t

Codes mit

unterschiedlichem

Spreading und

Power

P

Quelle: T-Mobile, Bonn


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Unterscheidung UMTS FDD vs. TDD

Multiplexingverfahren im Vergleich

Verfahren

Idee

Teilnehmer

Vorteile

Nachteile

SDMA

(Space Division Multiple

Access)

Einteilung des

Raums in

Zellen/Sektoren

Nur ein Teilnehmer

kann in einem Sektor

ununterbrochen aktiv

sein

Sehr einfach

hinsichtlich Planung,

Technik,

Kapazitätserhöhung

Unflexibel, da meist

baulich festgelegt

Teilnehmer sind

nacheinander für

kurze Zeit aktiv

Quelle: Vorl.Mobile CommunicationsII, LMU München, A. Küpper

TDMA

(Time Division Multiple

Access)

Aufteilen der

Sendezeiten in

disjunkte Schlitze

Etabliert, voll digital,

vielfältig einsetzbar

Schutzzeiten wegen

Mehrwegeausbeitung

nötig, Synchronisation

FDMA

(Frequency Division

Multiple Access)

Einteilung des

Frequenzbereichs in

disjunkte Bänder

Jeder Teilnehmer hat

sein Frequenzband

ununterbrochen

Einfach, etabliert,

robust, planbar

Geringe Flexibilität,

Frequenzen

Mangelware

CDMA

(Code Division Multiple

Access)

Unterscheidung

durch individuelle

Codes

Alle Teilnehmer

können gleichzeitig

am gleichen Ort

ununterbrochen aktiv

sein

Flexibel, benötigt

weniger

Frequenzplanung,

weicher Handover

Komplexe Empfänger,

benötigt exakte

Steuerung der

Sendeleistung


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Realisierung des CDMA-Verfahrens durch Direct Sequence CDMA-Technik

• Multiplikation des Datenstroms (Bits) mit einer teilnehmerspezifischen,

zweiwertigen Codefolge (Chips)

• Jedes Bit wird dadurch auf eine Anzahl von Chips abgebildet:

Bitstrom Chipstrom

• Übertragung mit einer im Vergleich zur Datenrate W großen

Bandbreite B

• Aufprägen eines „Fingerabdrucks“ Spreizcode

• Spreizfaktor = Verbreiterungsfaktor des Spektrums = Anzahl Chips

pro Bit

• Übertragung aller Teilnehmersignale mit derselben Trägerfrequenz

Interne Umwandlung von Bitmustern in

NRZ-Signale (No Return to Zero)

• Bit 1 Symbol -1

• Bit 0 Symbol +1

Beispielkodierung

(-1) * (+1) = "-1"

kodierte Datenrate von 3,84Mchip/s

Quelle: UMTSlink.at


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Übertragungprinzip bei CDMA

(1)

p

Transmitter

Signal

Spreader

(2)

(2) Spreading

code

(3)

RF Modulator

Bin f

BS

(1) Input signal

(3) TX spread

signal

Spreading Factor (SF) = Bs/Bin= Rchip/Rin Rchip: Chip Rate

Funktion der Spreizung

Spreizungscode ~ „channelisation code“

p

RF

Demodulator

(3)

f

Receiver

Signal

Spreader

(4)

(4)=(2) Despreading

code

Rin: Bit Rate des Input-Signals

Beispiel: Rchip= 3,84 Mcps, Rin= 30 kbps,

SF=128

(5)

p

(5) Input signal

(detected)l

Quelle: T-Mobile, Bonn

f


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Orthogonale variable spreading factor (OVSF)

code

1

SF = 1

11

10

1111

1100

1010

1001

11111111

11110000

11001100

11000011

10101010

10100101

10011001

10010110

2 4 8 512

Prozessgewinn

– W-CDMA benutzt sogenannte

OVSF-codes für die Spreizung

– Jeder Code auf einem Zweig

des Code-Baums ist

orthogonal zu jedem Code auf

einem anderen Zweig

– Die Codes auf dem selben

Zweig sind nicht orthogonal zu

einander

– W-CDMA benutzt SF 4 bis 512

im DL, und 4 bis 256 im UL

– Datenrate pro Benutzer schnell

veränderbar neuer Code mit

anderem SF

– Bei UMTS FDD alle 10ms

möglich

• Codelänge verantwortlich für besonderen Effekt der CDMA-Technik -

den Prozessgewinn

• Dekodierung erfolgt immer über die gesamte Chiplänge

• Skalarprodukt bei der Dekodierung ergibt die „verstärkten“ Werte +/-SF

• SF entspricht dem Prozessgewinn

• „Je länger der Code ist, desto größer ist die Bandspreizung und der

Prozessgewinn!“

• Besondere Bedeutung im CDMA-System:

• Nutzsignale mit größerem SF und somit geringerer Datenrate

müssen mit weniger Leistung über die Antenne übertragen werden

als Signale mit hoher Datenrate

• Was Sendeelektronik durch Anhebung der Sendeleistung bei

schlechtem Empfang nicht mehr erreicht, kann durch Reduktion der

Datenrate erreicht werden, da der Empfänger durch den höheren

Spreizfaktor eine zusätzliche Signalanhebung erfährt durch

Signalanhub sinkt auch wieder die Fehlerrate

• Dynamischer Prozess, um die Kommunikation störsicher zu

machen


134

135

Nachteile orthogonaler Channelizationcodes

Annahme beim Uplink:

Signalverzögerung bei Node B = 1 Chip

Fatal:

ursprünglich orthogonale Codes werden der

Bodenstation als identische Codes präsentiert

Downlinkproblem:

Wenn alle Zellen den gleichen Codebaum verwenden und alle Codes

vergeben sind, so kommt es im Randgebiet der Zellen zu Störungen

Scramblingcodes lösen das Problem

• Scramblingcodes dienen im Gegensatz zu Channelizationcodes

nicht zur Bandspreizung, sondern nur zur orthogonalen Kodierung

der Zellen im Downlink und der Teilnehmer im Uplink

• fixe Länge von exakt 38400 Chips, entspricht der Länge von einem

Zeitrahmen im zeitlichen Aufbau des Signals (10ms)

• Jeder Zeitrahmen wird multiplikativ kodiert

• Scramblingcodes bleiben auch im asynchronen Fall orthogonal

zueinander

• Zellenplanung verteilt die Codes entsprechend geschickt auf die

Node Bs

• RNC teilt dem Handy Info zur Generierung des Uplink-

Scramblingcodes mit


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AMR (adaptive multirate) Sprachübertragung

– Grundidee: dynamische (adaptive) Optimierung des Verhältnisses

von

• Sprachkodierung ( = Kompression der Sprachdaten) und

• Kanalkodierung ( = Schutz der Daten vor Funkkanal-Störungen)

– In den Transcodern wird eine Gruppe von Sprachcodecs vorgehalten

(8 versch. Sprachdatenraten: AMR 4,75kb/s bis AMR 12,2kb/s)

– Regelmäßige Wahl des besten Codecs in Abhängigkeit der

Interferenzrate während eines Gesprächs (für jedes UE separat)

– Subjektives Qualitätsempfinden je nach Codec auch bei

schlechterem Funkkanal gut

– Wird die Datenrate geringer, vergrößert sich der Prozessgewinn und

damit die Reichweite des Handys, da durch gewonnenen

Prozessgewinn Sendeleistung gespart werden kann (kommt der

Reduktion der Interferenzleistung in einer Zelle zugute)

Sicherheit im UMTS-Netz

• Beibehalten der bewährten GSM-Sicherheitskonzepte

– Verwendung von SIM-Card

– Authentikation von SIM gegenüber Netz

– Verschlüsselung der Daten über Luftschnittstelle

• Erhöhte Sicherheit im UMTS-Netz

– Gegenseitige Authentifizierung von USIM (Universal Subscriber

Identity Module) und Netz

– Überprüfung der übertragenen Daten auf Unverfälschbarkeit

– Automatische Begrenzung der Lebensdauer der temporären Schlüssel

– Erhöhung der Schlüssellänge von 64 bit auf 128 bit

– Verschlüsselung auf der Luftschnittstelle und zwischen Node B und

RNC

• Kompatibilität 3G/2G Sicherheitsfunktionen:

– Nutzung von USIM für GSM-Zugriff

– Nutzung von SIM (mit einem UMTS-Endgerät) für UMTS-Zugriff (mit

reduziertem Sicherheitsniveau)

USIM

Network Authentication

USIM Authentication

Ciphering / Integrity Check

Node B

RNC MSC /

SGSN

HLR

Quelle: T-Mobile, Bonn


138

139

UMTS Chipkarte

• In GSM und UMTS benötigt man für den Netzzugang eine

Chipkarte im Endgerät.

• Chipkarte für GSM: SIM (Subscriber Identity Module)

• USIM (Universal SIM): Weiterentwicklung der SIM für UMTS, aber

nur Bezeichnung der logischen Applikation

– Grundfunktionen wie SIM: Identifikation und Authentikation des

Teilnehmers, sicherer Speicher für System- und Benutzerdaten

– Neue Funktionen:

• erweiterte Sicherheitsfunktionen

• Erweiterter Speicher, z.B. für User-Telefonbuch mit Speicherung von

alternativer Telefonnummer(n), Fax-Nummer(n), E-Mail Adresse(n), etc.

• UICC (Universal IC Card)

– Die Chipkarte für UMTS-Endgeräte

– Mehrere Applikationen können auf einer UICC Chipkarte laufen:

Multi-Applikationsplattform, z. B. USIM + SIM

Quelle: T-Mobile, Bonn

Mobile und drahtlose Dienste – Always Best

Connected

Integration heterogener Fest- und

Mobilnetze mit stark variierenden

Übertragungscharakteristika

Vertikaler

Handover

Gebäudenetze

Campusnetze

Stadtnetze

Horizontaler

Handover

Regionalnetze

Quelle: Vorl. Mobilkommunikation, J. Schiller, FU Berlin


140

141

Datenrate [Bit/s]

Mobilität mit WLAN & UMTS

UMTS bietet kosteneffizienten breitbandigen Wide Area Zugang

UMTS unterstützt internationales Roaming

UMTS bietet integrierte Abrechnungsfunktionen

UMTS bietet sicheren Netzzugang

WLAN dient als drahtloser Hochgeschwindigkeits-Zugang zu

bestehenden Datennetzen mit eingeschränkter Mobilität im Bereich

von Hot Spots

WLAN-Abdeckung einer Großstadt erfordert etwa die hundertfache

Anzahl an Access Points im Vergleich zu UMTS-Antennen

WLAN und UMTS ergänzen sich und wachsen

zusammen!

11 M

4 M

2 M

1 M

10 K

Einordnung verschiedener Funktechniken

IrDa

Bluetooth

Raum

Wireless LAN

DECT

Wireless Bridging

Bündelfunk

Schmalband

UMTS

GSM/GPRS

Gebäude Gebiet Stadt Weltweit

Reichweite


142

143

IEEE 802.11 Standards und Arbeitsgruppen

Vergleich Infrastruktur- und Ad-hoc-Netzwerk

Quelle: Vorl. Mobilkommunikation, J. Schiller, FU Berlin

Quelle: Vorl. Mobilkommunikation, J. Schiller, FU Berlin


144

145

802.11 - Architektur - Infrastrukturnetz

Quelle: Vorl. Mobilkommunikation, J. Schiller, FU Berlin

802.11 - Architektur - Ad-hoc Netzwerk

Quelle: Vorl. Mobilkommunikation, J. Schiller, FU Berlin

Station (STA)

• Rechner mit Zugriffsfunktion auf das

drahtlose Medium und Funkkontakt

zum Access Point

Basic Service Set (BSS)

• Gruppe von Stationen, die dieselbe

Funkfrequenz nutzen

Access Point

• Station, die sowohl in das Funk-LAN

als auch das verbindende Festnetz

(Distribution System) integriert ist

Portal

• Übergang in ein anderes Festnetz

Distribution System

• Verbindung verschiedener Zellen um

ein Netz (ESS: Extended Service Set)

zu bilden

• Architektur des DS nicht Teil des

Standards

Direkte Kommunikation mit

begrenzter Reichweite

• Station (STA):

Rechner mit Zugriffsfunktion

auf das drahtlose Medium

• Basic Service Set (BSS):

Gruppe von Stationen, die

dieselbe Funkfrequenz nutzen

Unterschiedliche BSSs können

durch Raummultiplexen (genügend

Abstand) oder durch die

Verwendung unterschiedlicher

Trägerfrequenzen gebildet werden


146

147

WLAN-Nutzung im 2,4GHz Band

• Lizenz-, Anmelde- und Gebührenfrei

• Allgemeinzugängliches Spektrum

Störungen von anderen Funkdiensten oder

anderen WaveLan-Nutzern müssen hingenommen werden

• Keine Regulierung der Frequenzen

• Öffentlicher Funkdienst kein Schutz vor Abhören

• International reguliert! (Achtung: häufig nicht alle Kanäle!)

• Bestimmte Auflagen

• keine Manipulation am Sender

• nur "zugelassene" Antennen benutzen

• Mitnutzer

• Mikrowellenherde, Bluetooth, Radar-Anlagen, Bewegungsmelder,

Fernwirkfunk, Funk-Kopfhörer, Amateurfunk, etc..

• Zuständigkeit: RegTP, ETSI (Europa), ITU (international)

WLAN – Funkreichweiten 802.11b

Quelle: F. Jondral, Uni Karlsruhe, Inst. Für Nachrichtentechnik


148

149

WLAN - Physischer Layer DSSS

DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) Verfahren

• der Standard für 802.11b WaveLan

• 1, 2, 5.5 und 11 MBit

• neuere Karten immer Rückwärtskompatibel zu alten

• bei schlechtem Empfang kann auf geringere Bitraten

heruntergeschaltet werden

• Aufteilung in 13 Channels (Europa). USA: 11 Channels

• Raster 5 MHz

• DSSS Signal ist durch Chipping Codes auf 22 MHz gespreizt

• max. 3 nicht-überlappende Kanäle

WLAN - Kontroll Layer

• Einsatz spezieller Kollisionsvermeidungsalgorithmen

• AP kontrolliert den Zugriff auf das Medium

WLAN – Kanalverteilung 802.11b

Quelle: F. Jondral, Uni Karlsruhe, Inst. Für Nachrichtentechnik


150

151

DSSS-Modulationen

11-Chip Barker Code 10110111000

Complementary Codes

Quelle: F. Jondral, Uni Karlsruhe, Inst. Für Nachrichtentechnik

Abkürzungen

1G, 2G, 3G1st Generation,...3rd Generation

3GPP 3rd Generation Partnership Project, produces UMTS standard

3GPP2 3rd Generation Partnership Project 2, produces cdma2000 standard

AuC Authentication Center

B3G Beyond 3rd Generation

BSC Base Station Controller, controlling node in GSM RAN

BTS Base Station Transceiver, network element, incl antenna in GSM RAN

cdmaOne One of the 2nd Generation Systems, mainly used in Americas and Korea

cdma2000 member of the IMT-2000 family for 3G, successor of cdmaOne

CS Domain Circuit-switched Domain, one of the UMTS functional groups

CN Core Network; in UMTS consisting of CS Domain, PS Domain and IMS

EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution

EIR Equipment Identity Register

GGSN Gateway GPRS Support Node, network element in the PS domain

GMSC Gateway MSC, network element in CS Domain, gateway to external networks

GPRS General Packet Radio Service, 2.5 Generation system

GSM Global System for Mobile Communications, European 2G System

HLR Home Location Register, main subscriber database in GSM and GPRS

HSCSD Hich Speed Circuit Switched Data, higher data rate for GSM

ID Internet Draft, working document of the IETF, becomes RFC when generally accepted

IETF Internet Engineering Task Force, responsible for Internet Standardization


152

Abkürzungen II

IMS IP Multimedia Subsystem, one of the UMTS functional groups

IMT-2000 International Mobile Telecommunications at 2000 MHz, 3G concept by ITU

ITU International Telecommunication Union, international standardization body

IS-95 = cdmaOne, one of the 2nd Generation Systems

MS Mobile Station (term used in GSM and GPRS)

MSC Mobile Switching Center, network element in CS Domain

PS Domain Packet-switched Domain, one of the UMTS functional groups

PSTN Public Switched Telephone Network

R99 UMTS Release 1999

RAN Radio Access Network

RFC "Request For Comment", Specification by IETF

Rel4, Rel5..UMTS Release 4,..

SGSN Serving GPRS Support Node

TRAU Transcoding and Rate Adaptation Unit

TS Technical Specification, Standard by 3GPP

QoS Quality of Service

UE User Equipment (term used in UMTS)

UMTS Universal Mobile Terrestial System, member of the IMT-2000 family for 3G, successor of GSM

UTRAN UMTS Radio Access Network

UTRA UMTS Radio Access; Radio link between UTRAN and UE

VLR Visited Location Register, network element in GSM/GPRS, stores user data in visited network

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