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

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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

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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

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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