1
Vorlesung Kommunikationsnetze Wintersemester 2017/18
Prof. Jochen Seitz
Kommunikationsnetze
8. Mobilfunknetze
Einführung Funkkommunikation
Zellulare Systeme
Drahtlose Infrastrukturnetze
Klassifikation von Mobilfunknetzen
Ad-hoc-Netze
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 273
Einführung Funkkommunikation
Entfernung
Sender
Übertragung
Erkennung
Interferenz
Übertragungsbereich
Kommunikation möglich
niedrige Fehlerrate
Erkennungsbereich
Signalerkennung möglich
keine Kommunikation möglich
Interferenzbereich
Signal kann nicht detektiert werden
Signal trägt zumHintergrundrauschen bei
2
Vorlesung Kommunikationsnetze Wintersemester 2017/18
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Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 274
Signalausbreitung
Ausbreitung im freien Raum grundsätzlich geradlinig (wie Licht)
Abnahme der Empfangsleistung mit 1/d²(d = Entfernung zwischen Sender und Empfänger)
Beeinflussung der Empfangsleistung durch:
Freiraumdämpfung (frequenzabhängig)
Abschattung durch Hindernisse
Reflektion an großen Flächen
Streuung (scattering) an kleinen Hindernissen
Beugung (diffraction) an scharfen Kanten
Reflektion Streuung BeugungAbschattung
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 275
Mehrwegeausbreitung
Ursache: Reflektion, Streuung und Beugung
Wirkung: gleichzeitiger Empfang direkter und phasenverschobener
Signalanteile je nach Phasenlage abgeschwächtes Signal
zeitliche Streuung des Signals (time dispersion) Interferenz mit Nachbarsymbolen
Sendesignal
Empfangssignal
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Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 276
Technische Randbedingungen in Mobilfunknetzen
Nutzbares Frequenzspektrum = endliche Ressourcen = hohe (Lizenz-)Kosten
Kapazitätsbegrenzung durch festgelegte Frequenzbänder
Effektive Nutzung mittels Modulation und Codierung
Deshalb:
Sparsamer Umgang mit Frequenzen
Wiederverwendung von Frequenzen (Kanäle) in lokal begrenzten Netzabschnitten (Zellen)
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 277
Zellulare Systeme (I)
Klassische Funksysteme
eine Basisstation mit hoher Sendeleistung
Abdeckung eines (sehr) großen Bereichs
meist auch Beibehaltung eines zugewiesenen Funkkanals bei Wechsel des Bereiches
ungenaue Definition der Grenzen solcher Bereiche
Probleme klassischer Funksysteme
Keine oder eingeschränkte Möglichkeit der Wiederverwend-barkeit von Funkkanälen
große Teilnehmerzahlen nicht handhabbar
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Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 278
Zellulare Systeme (II)
Problemlösung:
Einteilung des Versorgungsbereiches in Zellen
Versorgung innerhalb einer Zelle durch eine Basisstation
Verwendung unterschiedlicher Funkkanäle in benachbarten Zellen (Vermeidung von Interferenzen)
Wiederverwendung von Kanälen in entfernten Zellen (Raum-MUX)
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 279
Zellulare Systeme (III)
Klassisches Funksystem Zellulares Funksystem
f1-3
f3f3
f2
f1f1
f3
f2
f1
f2
f1
f2
f1
f2
5
Vorlesung Kommunikationsnetze Wintersemester 2017/18
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Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 280
Öffentliche Mobilfunkdienste und -netze
Mobilfunkdienste verwenden „drahtlose“ Übertragungskanäle als „Anschlussleitung“
Funkkanäle (Funksysteme)
Infrarot (Indoorsysteme)
Ziele der Verwendung leitungsloser Anschlussleitungen
Örtliche Beweglichkeit Teilnehmer-Endgerät
Bypass als Netzzugang
Unterscheidung der Mobilfunknetze in
Infrastrukturnetze
Ad-hoc-Netze
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 281
Drahtlose Infrastrukturnetze
Mobiles EndgerätBasisstation
(Access Point)Festnetz
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Vorlesung Kommunikationsnetze Wintersemester 2017/18
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Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 282
Drahtlose Infrastrukturnetze– Aufbau –
Infrastruktur ist VoraussetzungKommunikation zwischen Zugangspunkt (Basisstation, Access Point) und drahtlos angebundenen Endgeräten (Mobilstationen) maximal 1 Hop zum Festnetz (=Access Point)
mehr als 1 Hop zum NachbarnZugang zum Festnetz über BasisstationBasisstationen über Festnetz miteinander verbundenMöglichkeit der Bildung logischer NetzeHinweis: keine Vermittlung im FunkzugangBsp.: GSM-, UMTS-Netz
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 283
Drahtlose Infrastrukturnetze– Eigenschaften –
vorausgehende Planung
Bereitstellung von Diensten durch Infrastruktur (z.B. Namensauflösung, Weiterleitung von Daten, Authentifizierung)
keine direkte Kommunikation zwischen den Endgeräten
Komplexität im Zugangspunkt
Endgeräte relativ einfach (bzgl. Netzwerkfunktionen)
Dienstgütegarantien möglich
zentralisierte Verwaltung/Administration
anfällig bei Katastrophenfällen wie Erdbeben, Bränden
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LTE(Long Term Evolution)
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 284
MobilerSatellitenfunk
Übersicht über Mobilfunksysteme
Reichweite
Datenrate
WLAN(Wireless Local Area Network)
indoor regional national kontinental interkontinental
SchnurloseTK-Systeme
Funkrufsysteme
Bündelfunksysteme
2G-Mobilfunksysteme
UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)
WPAN(Wireless Personal Area Network)
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 285
Klassifikation von Mobilfunknetzen
Öffentliche Mobilfunknetze
1. Generation: A-Netz, B-Netz, C-Netz
2. Generation: GSM
3. Generation: UMTS
4. Generation: LTE-Advanced
5. Generation: ??? (ca. im Jahr 2020)
Wireless Local Area Networks WLAN
IEEE 802.11
Wireless Personal Area Networks WPAN
Bluetooth
IrDA
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Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 286
1. Generation I
A-Netz (1958 – 1977):
vorerst als „öffentlich beweglicher Landfunkdienst“
analog
manuelle Vermittlung
max. ca. 11000 Teilnehmer
B-Netz (1972 – 1994):
analog
Selbstwählverbindungen (Vorwahl standortabhängig)
Kein Handover
Begrenztes Roaming
max. ca. 27000 Teilnehmer
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 287
1. Generation II
C-Netz (1985 – 2000):
Trennung von Teilnehmeridentität (Magnetkarte, TeleKarte) und Endgerät
Vorwahl ortsunabhängig
Handover
Zusatzdienste wie Rufumleitung, Anrufbeantworter
kein Roaming
(Standard nur in Deutschland, Portugal und Südafrika eingesetzt)
leicht abzuhören (lediglich Sprachverschleierung)
bis zu 850.000 Teilnehmer
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Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 288
2. Generation – GSM (seit 1992 in Deutschland)
GSM: Groupe Speciale Mobile
Arbeitsgruppe der CEPT (Conference Europeénedes Administrations des Postes et des Telecommunications)
GSM: Global System for Mobile Communication
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 289
GSM-Empfehlung
Ausgangssituation Anfang der 80er Jahre:
Trend zu nationalen und inkompatiblen Funknetzen
hohe Gebühren und Gerätepreise
Beschluss der CEPT zur Entwicklung eines paneuropäischen zellularen Mobilfunknetzes (1982)
noch keine Festlegung digitale Übertragung der Sprache, erst im Verlauf der Entwicklung
festnetzseitig Nutzung von Kenntnissen und Techniken des ISDN
1987: Memorandum of Understanding
Bereitschaftserklärung von 13 Staaten zur Einführung Mobilfunk nach GSM-Standard
Hohe Komplexität des Digitalnetzes
8000 Seiten Standard
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Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 290
Besondere Merkmale der GSM-Empfehlung I
Frequenzband
GSM 900
935-960 MHz Downlink
890-915 MHz Uplink DCS 1800
1805-1880 MHz Downlink 1710-1785 MHz Uplink
PCS 1900 1930-1990 MHz Downlink 1850-1910 MHz Uplink
Multiplexverfahren Kanalabstand 200 kHz ermöglicht 124 Kanäle
(Funkschnittstelle: FDM)
Je FDM-Kanal TDM von 8 Nutzkanälen
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 291
Besondere Merkmale der GSM-Empfehlung II
Handover incl. Aufrechterhaltung Verbindung(squalität) bei Wechsel der
Feststation (Zelle)
Lenkung der Verkehrsverteilung
Recovery-Prozeduren bei Fehlschlag
Leistungsregelung 30 dB in 2-dB-Schritten Stromeinsparung am Endgerät
Verminderung von Interferenzen
Diskontinuierliche Übertragung Erkennung der Sprachaktivität
Einsparung von Energie
geringere Störungen durch Interferenz
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Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 292
GSM: Überblick
Festnetz
BSC
BSC
MSC MSC
GMSC
OMC,EIR, AUC
VLR
HLR
NSSmit OSS
RSS
VLR
BTS
BTS
BTS
BTS
BTS
AUC Authentication CentreBSC Base Station ControllerBTS Base Transceiver StationEIR Equipment Identity RegisterGMSC Gateway MSCHLR Home Location RegisterMSC Mobile (services) Switching CentreNSS Network Switching SubsystemOMC Operation and Maintenance CentreOSS Operation Support SubsystemRSS Radio SubsystemVLR Visitor Location Register
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 293
Zeit-Vielfachzugriff (TDMA)
Zeitbereich
GSM-TDMA-Rahmen
GSM-Zeitschlitz
4,615 ms
546,5 µs577 µs
3
935-960 MHz 124 Kanäle mit je 200 kHzAbwärtsrichtung
890-915 MHz
Höhere GSM-Rahmenstrukturen
124 Kanäle mit je 200 kHzAufwärtsrichtung
1 2 3 4 5 6 7 8
Schutz-zeit
Tail Nutzdaten S Training S Nutzdaten TailSchutz-
zeit
3 bit57 1 26 1 57
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Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 294
GPRS
General Packet Radio Service
basiert auf existierenden GSM-Netzen
zu Grunde liegendes Netz ist leitungsvermittelt
skalierbare Bitraten durch Bündelung von bis zu 8 Zeitschlitzen(ein gesamter Funkkanal) Paketvermittlung
erreichbare Bitraten bis ca. 170 kbit/s
Erweiterung des GSM-Netzes um
Gateway GPRS Support Node (GGSN)
Gateway zu anderen Paketnetzen
Umsetzung Paketnetzadressen in IMSI-Adressen
(IMSI = International Mobile Subscriber Identity)
Serving GPRS Support Node (SGSN)
funktionelle Unterstützung der Mobilstationen
Abfrage der Adressen von Gruppenrufen
GPRS Register (GR)
GPRS bezogene Teilnehmerdaten, Teil des HLR
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 295
GPRS – Architektur und Schnittstellen
MS BSS GGSNSGSN
MSC
Um
EIR
HLR/GR
VLR
PDN
Gb Gn Gi
SGSN
Gn
BSS Base Station SubsystemMS Mobile StationPDN Public Data Network
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Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 296
3. Generation – UMTS (seit 2004 in Deutschland)
UMTS: Universal Mobile Telecommunications System
Zielstellung: Dienste des ISDN
GSM-Dienste
standortbezogene Dienste, E-Commerce, Internet, …
Datenkommunikation leitungsvermittelt und paketvermittelt (max. 384 kbit/s)
Unterstützung verschiedener Zugriffsverfahren (TDMA, FDMA, CDMA, hybrid)
Weltweites Roaming in den Frequenzbändern 850, 900, 1900 und 2100 MHz
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 297
UMTS - Architektur
BTS
Node B
BSC
Abis
BTS
BSS
MSC
NodeB
Node B
RNC
Iub
NodeBRNS
NodeBSGSN GGSN
GMSC
HLR
VLR
IuPS
IuCS
Iu
CN
EIR
GnGp
C
PSTN
GcGr
Gf
D
B
F
Node B BasisstationCN Core NetworkPSTN Public Switched Telephone NetworkRNC Radio Network ControllerRNS Radio Network Subsystem
PDN
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Vorlesung Kommunikationsnetze Wintersemester 2017/18
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HSPA/HSPA+
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 298
HSPA: High Speed Packet Access
Erweiterung des UMTS-Standards
Datenraten Download
HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) max. 337,5 Mbit/s
am Markt typischerweise max. 42 Mbit/s
Datenraten Upload
HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) max. 23 Mbit/s
am Markt typischerweise max. 5,76 Mbit/s
LTE (seit 2010 in Deutschland)
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 299
LTE: Long Term Evolution
Generation 3.9
Nutzung unterschiedlicher Frequenzbänder weltweit (Westeuropa, Mittlerer Osten, Afrika: 800, 1800 und 2600 MHz)
Unterstützung verschiedener Bandbreiten (1,4; 3; 5; 15 und 20 MHZ)
Nutzung der Mehrantennentechnik (MIMO – Multiple Input Multiple Output)
Downloadrate max. 300Mbit/s
Uploadrate max. 75 Mbit/s
Einsatz von SON-Techniken (SON = SelbstOrganisierendesNetzwerk)
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Vorlesung Kommunikationsnetze Wintersemester 2017/18
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4. Generation – LTE-Advanced(seit 2010 in Deutschland)
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 300
abwärtskombatibel zu LTE
verbessertes MIMO
Unterstützung von Relay Nodes
Unterstützung verschiedener Bandbreiten (20 – 100 MHZ)
Downloadrate max. 1000 Mbit/s
Uploadrate max. 500 Mbit/s
Die Architektur von LTE
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 301
eNodeB
MME(HSS)
eNodeB
EUTRAN
eNodeB
UE
UE
UE
UE
PCRF
S-GW PDN-GW
EPC
eNode B BasisstationEPC Evolved Packet CoreEUTRAN Evolved UMTS Terrestrial
Radio Access NetworkMME Management Mobility EntityPCRF Policy and Charging Rules
FunctionPDN-GW Packet Data Network GatewayS-GW Serving GatewayUE User Equipment
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Vorlesung Kommunikationsnetze Wintersemester 2017/18
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Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 302
Ad-hoc-Netze
Aufbau:
„ ... a collection of wireless nodes, all of whichmay be mobile, dynamically create a wirelessnetwork among themselves without using anysuch infrastructure or administrative support.“
IEEE Feb. 2001 S.142
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 303
Ad-hoc-Netze– Funktionsweise –
A
FE
D
CB
G H
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Vorlesung Kommunikationsnetze Wintersemester 2017/18
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Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 304
Eigenschaften vonAd-hoc-Netzen (I)
keine Infrastruktur nötig
keine vorausgehende Planung nötig
dezentrales Netzmanagement
self-creating
self-organizing self-administering
Unterstützung der dynamischen Änderung der Topologie
Unterstützung von Multihop-Verbindungen
selbständige Aufnahme/Abmeldung von Stationen
Endgeräte ggf. auch als Router
Möglichkeit der direkten Kommunikation zwischen Endgeräten
selbständige Routenwahl
hohe Komplexität der Endgeräte
unanfällig gegenüber Katastrophen
immer und überall
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 305
Eigenschaften vonAd-hoc-Netzen (II)
Einsatzgebiete: spontanen Treffen Kommunikation fernab jeglicher Infrastruktur (z.B.
Militäreinsätze) schneller Ersatz bei zerstörter Infrastruktur ...
offene Fragen: Zugang zu anderen Netzen Zugang zu Diensten (Authentifizierung, Verwaltung etc.) Dienstgütebereitstellung
durch folgende Spezifikationen unterstützt: WLAN (Wireless Local Area Network) (IEEE 802.11) HIPERLAN 1, 2 (ETSI-Standard) Bluetooth
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Vorlesung Kommunikationsnetze Wintersemester 2017/18
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Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 306
Infrastruktur- vs. Ad-hoc-Netze
Ad-hoc-Netze(bzw. infrastrukturlose Netze)
IEEE 802.11(WLAN) Bluetooth
Infrastrukturnetze
GSM
UMTS
GPRS
LTE/LTE-Advanced
...
Drahtlose Netze
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 307
IEEE-Standard 802.11 für Wireless Local Area Networks
Mobiles Endgerät(Mobile terminal)
Zugangspunkt (Access point)
Server
Festes Endgerät(Fixed terminal)
Anwendung
TCP
802.11 PHY
802.11 MAC
IP
802.3 MAC
802.3 PHY
Anwendung
TCP
802.3 PHY
802.3 MAC
IP
802.11 MAC
802.11 PHY
Infrastrukturnetz
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Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 308
WLAN-Standards im Vergleich
IEEE-Standard 802.11
Frequenz-band
Kanalbandbreite in MHz
Antennenmax. Datenrate
(brutto)
max. Datenrate (netto; nur für
nicht proprietäre)
- 2,4 GHz Single 2 Mbit/s
a 5 GHz 20
40*
Single 54 Mbit/s
108 Mbit/s*
20-22 Mbit/s
b 2,4 GHz 22
40*, 80*
Single 11 Mbit/s
44 Mbit/s*
5-6 Mbit/s
g 2,4 GHz 20
40*
Single 54 Mbit/s
125 Mbit/s*
20-22 Mbit/s
n 2,4 GHz, 5 GHZ
20, 40 Single, MIMO 600 Mbit/s 240 Mbit/s
ac 5 GHz 80, 160 MIMO 6,9 Gbit/s 3,5 Gbit/s
ad 60 GHz 2000 Single 6,7 Gbit/s ?
* proprietäre Variante
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 309
Distribution System
Portal
802.x LAN
AccessPoint
802.11 LAN
BSS2
802.11 LAN
BSS1
AccessPoint
Drahtloses Infrastrukturnetz –Beispiel WLAN
Station (STA) Netzwerkknoten mit Zugriffsfunktion
auf das drahtlose Medium und Funk-kontakt zum Access Point
Basic Service Set (BSS) Gruppe von Stations, 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 BSS, um
ein Netz (ESS: Extended Service Set) zu bilden
STA1
STA2 STA3
ESS
20
Vorlesung Kommunikationsnetze Wintersemester 2017/18
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Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 310
Ad-hoc-Netzwerk – Beispiel WLAN
Direkte Kommunikation begrenzt durch Funkreichweite
Station (STA): Netzwerkknoten mit
Zugriffsfunktion aufdas drahtlose Medium
Basic Service Set(BSS): Gruppe von Stations,
die dieselbe Funk-frequenz nutzen
802.11 LAN
BSS2
802.11 LAN
BSS1
STA1
STA4
STA5
STA2
STA3
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 311
Zugriffsverfahren für WLAN
CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access withCollision Avoidance)
Konkurrierender Medienzugriff
RTS/CTS (Request To Send/Clear To Send)
Koordinierung zwischen zwei Kommunikations-partnern zur Vermeidung des Hidden-Node-Problems
PCF (Point Coordination Function)
Möglichkeit der Zuweisung von Übertragungs-kapazität über einen zentralen Punkt
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Vorlesung Kommunikationsnetze Wintersemester 2017/18
Prof. Jochen Seitz
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 312
CSMA/CA
Quelle:SEITZ, J.; DEBES, M.; HEUBACH, M.; TOSSE, R.: Digitale Sprach- und Datenkommunikation. Netze - Protokolle – Vermittlung. München, Wien : Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, 2007. – ISBN 3-446-22979-5
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 313
Bluetooth
Konsortium: Ericsson, Intel, IBM, Nokia, Toshiba, …- viele Mitglieder
Anwendungen
Anbindung von Peripheriegeräten
Lautsprecher, Joystick, Kopfhörer usw.
Unterstützung von Ad-hoc-Netzwerken
kleine, billige Geräte
Verbindung von Netzwerken
beispielweise GSM über Handy - Bluetooth - Laptop
einfacher, billiger Ersatz für IrDA
eingeschränkte Reichweite
relativ niedrige Datenraten
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Vorlesung Kommunikationsnetze Wintersemester 2017/18
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Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 314
Bluetooth – Begriffe Master
koordiniert zentral die Kommunikation im PiconetzSlave
alle anderen Geräte im Piconetz, die sich mit dem Master einen Kanal teilen
Piconetz
Ansammlung von zwei bis acht aktiven Geräten, die sich einen Kanal teilen (1 Master, 1-7 Slaves)
AM-Adresse (active member)
3-bit lange, temporäre Adresse zur Unterscheidung von Geräten in einem Piconetz
Bluetooth –Luftschnittstelle
ISM-Band: 2,402 – 2,48 GHz
Weltweit lizenzfrei verwendbar
Interferenzen mit anderen Nutzern möglich (Garagenöffner, Mikrowelle, etc.)
Frequency Hopping Spread Spectrum
79 (respektive 23) Kanäle à 1 MHz
1600 Sprünge pro Sekunde
GFSK-Modulation
Gaussian-shaped Frequency Shift Keying
Time Division Duplex
Übertragung von Vorwärts- und Rückwärtsrichtung zeitlich getrennt
Slot-Länge 625 ms
Frequenzwechsel bei jedem neuen Slot
Datenrate: bis 3Mbit/s bzw. 24Mbit/s (mit zusätzlichem Highspeed-Kanal)
Reichweite: 10cm bis 10m bei 0dBm Sendeleistung; erweiterbar auf 100m
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 315
Master
Slave
f1 f2 f3
625ms
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Vorlesung Kommunikationsnetze Wintersemester 2017/18
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Scatternets
max. ein Master und 7 weitere Knoten in einem Piconetz
Bestimmung der Hopping-Sequenz durch den Master
Synchronisation der Slaves auf die Hopping-Sequenz
Teilnahme in einem Piconetz = Synchronisation auf die richtige Hopping-Sequenz
Kommunikation zwischen Piconetzen = Knoten, die zwischen Piconetzenhin- und herspringen
(Scatternetz)
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 316
Pikonetze
Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 317
Bluetooth-Versionen im Vergleich
Versionmax. Datenrate
(brutto)Abwärts-
kompatibilität
Verbesserungen
1.0 732,2 kbit/s --- ---
1.1 732,2 kbit/s nein Indikator für Signalstärke
1.2 1 Mbit/s ja1 Adaptive Frequency-Hopping spread spectrum (AFH);
enhanced Quality of Service (eQoS);
enhanced Synchron Connection Oriented (eSCO)
2.0 3 Mbit/s ja1 Enhanced Data Rate (EDR);
geringerer Energieverbrauch;
verbesserte Fehlerkorrektur
2.1 2,1 Mbit/s ja1 Secure Simple Pairing;
Funktionen für Near Field Communication (NFC)
3.0 24 Mbit/s ja1 Enhanced Power Control;
zusätzl. Highspeed-Kanal auf Basis von WLAN (802.11g)
4.0 24 Mbit/s nein(Smart-Geräte)
ja1
(Smart-Ready-Geräte2)
Low Energy;
AES-Verschlüsselung (128 Bit);
Star-Bus-Topologie (höhere Anzahl von Netzknoten, Einsatz in Sensornetzen)
1 bis zu Version 1.12 hybride Geräte
24
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Kommunikationsnetze -- 9. Mobilkommunikation (WS 2017/18) 318
Bluetooth vs. WLAN
Standard Bluetooth Wireless LAN
Übertragungsrate (brutto) < 24 Mbit/s < 6900 Mbit/s
Übertragungsdistanz (ca.) 100 m 300 m
Anzahl unterstützter Geräte
8
(ab Version 4 Smart keine Begrenzung)
256
Sicherheits-maßnahmen
Hardwareebene Hardwareebene
Energieeffizienz ++ --
Usability ++ --
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