2 5 4 G Mobilfunknetze Schwerpunktseminar WS 20012002
2, 5 – 4 G Mobilfunknetze Schwerpunktseminar WS 2001/2002 Christian Theiß (c) Christian Theiß
Überblick n Vorgeschichte n 1 G Mobilfunknetze n 2, 5 G Mobilfunknetze n 3 G Mobilfunknetze n 4 G Mobilfunknetze 01. 03. 2021 (c) Christian Theiß 2
Vorgeschichte n n n öb. L (öffentlicher bewegter Landfunk) 1918 erste Versuche der Deutschen Reichsbahn in Berlin von fahrenden Zügen 1926 erster Funktelefondienst auf der Strecke Berlin-Hamburg für 1. Klasse 30 er-40 er Jahre Versuche mit Mittel und Kurzwellen 1946 erstes Mobilfunknetz in den USA Anfang 50 er Jahre in versch. Regionen lokale Netze auf UKW-Basis 01. 03. 2021 (c) Christian Theiß 3
1 G Mobilfunknetze – A-Netze n 1958: erstes Mobilfunknetz in Deutschland: A 1 -Netz § analog § handvermittelt n n n 1970: 80% Flächendeckung (95% der Bevölkerung) Netze A 2 und A 3 zum weiteren Ausbau Kapazitätsgrenze bei 11. 000 Teilnehmern 600 Personen für Vermittlung nötig 1977: Die A-Netze werde eingestellt 01. 03. 2021 (c) Christian Theiß 4
1 G Mobilfunknetze – B-Netze n n n n 1972: Selbstwählverkehr in beide Richtungen Man musste wissen in welchem Ortsgebiet sich der Mobilteilnehmer aufhielt Roaming in Österreich, Niederl. und Luxemb. 1979: Erweiterung um B 2 -Netz 1986: Kapazitätsgrenze von 27. 000 Teilnehmern erreicht Grundpreis anfangs 270 DM später 120 DM Ein Autotelefon kostete ca. 12. 000 DM Ende 1994 ging das B-Netz außer Betrieb 01. 03. 2021 (c) Christian Theiß 5
1 G Mobilfunknetze – Das CNetz n n n n Start 1985 Überall unter einer Nummer zu erreichen Erstmals Funkzellen geringere Sendeleistung, geringerer Stromverbrauch, kleinere Geräte 1987: das erste tragbare Funktelefon Datenverbindungen 1993: 803. 000 Teilnehmer Grundpreis anfangs 120 DM später 19 DM Ende 2000 abgeschaltet 01. 03. 2021 (c) Christian Theiß 6
2 G Mobilfunknetze – GSM 900 n n n n n 1982 setzte CEPT Arbeitsgruppe ein Einheitlicher Standard für Westeuropa „Groupe Speciale Mobile“ – GSM Später als „Global System for Mobilecommunications“ umgedeutet 1987: Entscheidung: GSM wird digital 1990: erste Testnetze 1992: offiziell eingeführt 1993: 36 Netze in 22 Ländern 1999: 239 Netze in 108 Ländern 01. 03. 2021 (c) Christian Theiß 7
2 G Mobilfunknetze – GSM 1800 n GSM 1800 = Erweiterung von GSM 900 n Anderer Frequenzbereich (1800 MHz) n Seit Sommer 1994: E-Plus n Seit 1. Oktober 1998: Viag Interkom n Seit Oktober 2000 auch D 1 und D 2 01. 03. 2021 (c) Christian Theiß 8
2, 5 G Mobilfunknetze n GSM ist langsam: 9, 6 -14, 4 k. Bit/s n Lange Einwahlprozedur bei GSM n 2, 5 G Mobilfunknetze sind Übergang zu Netzen der 3. Generation n Erweiterungen zu GSM 01. 03. 2021 (c) Christian Theiß 9
2, 5 G Mobilfunknetze - HSCSD n High Speed Circuit Switched Data n Angeboten von E-Plus seit November 1999 und D 2 seit Oktober 2000 n Kanalbündelung mit bis zu (theoretisch) 8 Kanälen n Derzeit 4 Kanäle realisiert n Je nach Kodierungsart 38, 4 bis 57, 6 k. Bits/s (ca. ½ ISDN) 01. 03. 2021 (c) Christian Theiß 10
HSCSD – Vorteile / Nachteile n Vorteile: § feste, zugesicherte Datenübertragungsrate n Nachteile: § Ressourcen werden blockiert, auch wenn sie nicht genutzt werden (hohe Kosten) § Netzbelastung hoch (E-Plus hat genügend Reserven, D 2 nicht) 01. 03. 2021 (c) Christian Theiß 11
2, 5 G Mobilfunknetze - GPRS n n n n General Paket Radio Service Seit 24. 01: Viag Interkom Seit 01. 02. 01: D 1 E-Plus und D 2 etwas später Paketorientierte Übertragung Nach einem Paket wird Kanal wieder freigegeben. Es können mehrere Teilnehmer auf der selben Frequenz senden Es wird nur gesendet, wenn Netzkapazitäten frei sind 01. 03. 2021 (c) Christian Theiß 12
GPRS - Kodierungsarten n Mögliche Datenübertragungsraten in den vier GPRS Kodierungsarten: (CS=Coding Scheme, TS=Timeslot) 1 TS 2 TS 3 TS 4 TS 5 TS 6 TS 7 TS 8 TS CS 1 9, 05 18, 1 27, 2 36, 2 45, 3 54, 3 63, 35 72, 4 CS 2 13, 4 26, 8 40, 2 53, 6 67, 0 80, 4 93, 8 CS 3 15, 6 31, 2 46, 8 62, 4 78, 0 93, 6 109, 2 124, 8 CS 4 21, 4 42, 8 64, 2 85, 6 107, 0 128, 4 149, 8 171, 2 107, 2 Theoretisch bis 171, 2 k. Bits/s möglich n Praktisch bei D 2 und Viag Interkom 28 k. Bits/s, bei D 1 und E-Plus 40 -50 k. Bits/s n 01. 03. 2021 (c) Christian Theiß 13
GPRS – Vorteile / Nachteile n Vorteile: § Keine Netzbelastung, da nur gesendet wird, wenn sowieso Kapazitäten frei sind § Volumenbasierte Abrechnung § „Always On“ n Nachteile: § Keine garantierten Übertragungsraten, da nur gesendet werden kann, wenn Ressourcen frei sind 01. 03. 2021 (c) Christian Theiß 14
2, 5 G Mobilfunknetze - Edge n n n n Enhanced Data Rates for GSM Evolution Verbesserte Modulationstechnik (8 PSK – Phase Shift Keying) 3 x höhere Datenrate als bei GSM mit GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) Hohe Investitionskosten Als Erweiterung zu GPRS und HSCSD geeignet EGPRS und ESCD Theoretisch bis 473, 6 k. Bits/s, in der Praxis ca. 170 – 384 k. Bits/s 3 x mehr Gespräche vermittelbar 01. 03. 2021 (c) Christian Theiß 15
Edge - Technik 01. 03. 2021 (c) Christian Theiß 16
Edge - Kodierungsarten Mod. verf. Kodierungsverhältn. Datenrate/Z eitschl. MCS-1 GMSK 0, 53 8, 8 k. Bits/s MCS-2 GMSK 0, 66 11, 2 k. Bits/s MCS-3 GMSK 0, 80 14, 8 k. Bits/s MCS-4 GMSK 1, 00 17, 6 k. Bits/s MCS-5 8 -PSK 0, 37 22, 4 k. Bits/s MCS-6 8 -PSK 0, 49 29, 6 k. Bits/s MCS-7 8 -PSK 0, 76 44, 8 k. Bits/s MCS-8 8 -PSK 0, 92 54, 4 k. Bits/s MCS-9 8 -PSK 1, 00 59, 2 k. Bits/s 01. 03. 2021 (c) Christian Theiß 17
3 G Mobilfunknetze - UMTS n UMTS sollte weltweiter Standard werden. (3 GPP) n In den USA: IMT-2000 n Ca. 200 x schneller als GSM n Ca. 40 x schneller als GPRS/HSCSD n Seit 1. Oktober 2001: erstes Netz in Japan in Betrieb n Markteinführung in Deutschland Mitte 2002 01. 03. 2021 (c) Christian Theiß 18
UMTS – Frequenzen n August 2000: Lizenzen in Deutschland für 98. 807. 200. 000 DM versteigert n Umgerechnet 1200 DM / Bürger 01. 03. 2021 (c) Christian Theiß 19
UMTS – Netzstruktur n Ähnlich dem GSM-Netz n Kernnetz paketvermittelt n Basisstationssteuerungen: „UTRAN RNC“ (UMTS Terrestrial Radio Access Network / Radio Network Controller) n Basisstationen: „UTRAN Node B“ 01. 03. 2021 (c) Christian Theiß 20
UMTS – Netzstruktur 01. 03. 2021 (c) Christian Theiß 21
UMTS - Übertragungstechnik n Medienzugriff mit WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) n Alle Funkzellen arbeiten mit der gleichen Frequenz: § Zuerst große Zellen mit geringer Kapazität später können einfach Zellen hinzugefügt werden; umliegende Zellen verkleinern automatisch den Sendebereich 01. 03. 2021 (c) Christian Theiß 22
WCDMA n n n 5 MHz Breite Kanäle Bei GSM 200 k. Hz Alle Signale werden auf dem gleichen Frequenzband übertragen. (Bandspreiztechnik) Jeder Teilnehmer hat einen Code mit dem er seine Signale wieder „rausfiltern“ kann. (über Matrizenmultiplikation) Modulationsverfahren: 4 -PSK 01. 03. 2021 (c) Christian Theiß 23
UMTS - Vorteile n Größere Netzkapazität (4 -5 mal besser als bei GSM) n Längere Akkulaufzeiten für Handys n Größere Reichweiten n Schnellerer und sicherer Rufaufbau n Dynamische Datenraten 01. 03. 2021 (c) Christian Theiß 24
4 G Mobilfuknetze n Wird 2006 in Japan eingeführt (4 Jahre früher als zuerst erwartet) n Fortschritte: § Höhere Datenrate (20 -100 Mbps) § Komplett paketvermittelt § Weltweite Roaming-Fähigkeit n „Man soll mit seinem 4 G Handy weltweit von jedem Platz auf und über der Erde Online sein können. “ 01. 03. 2021 (c) Christian Theiß 25
Vielen Dank n Haben 01. 03. 2021 Sie noch Fragen? (c) Christian Theiß 26
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