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Teilnehmerzugangsnetze in Flugzeugen Dipl. Ing. Ulrich Borchert Fach: Mobile Computing HS Merseburg (FH) Quelle: Zugangsnetze für die Telekommunikation;

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Präsentation zum Thema: "Teilnehmerzugangsnetze in Flugzeugen Dipl. Ing. Ulrich Borchert Fach: Mobile Computing HS Merseburg (FH) Quelle: Zugangsnetze für die Telekommunikation;"—  Präsentation transkript:

1 Teilnehmerzugangsnetze in Flugzeugen Dipl. Ing. Ulrich Borchert Fach: Mobile Computing HS Merseburg (FH) Quelle: Zugangsnetze für die Telekommunikation; Hanser Verlag, Bluschke, Matthews, Schiffel

2 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert In den 80er Jahren entwickeln amerikanische Fluggesellschaften analoge und digitale Telefonsysteme für den Flugbetrieb. In Europa spezifiziert die ETSI mit Hilfe des EAEC (Europaen Airlines Engineering Committee) das TFTS als Standard. In der ETS ist das Gesamtsystem einschließlich aller Systemkomponenten und Funkschnittstellen und der Systemfunktionalität der Bodenstation beschrieben. Terrestrial Flight Telecommunications System (TFTS)

3 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert 1992 wurden durch die WARC (World Administrative Rado Conference) die Frequenzbänder MHz für Ground to Aircraft und MHz für Aircraft to Ground zugewiesen. Im digital zellularen Betrieb ist eine direkte Verbindung von der Luft zum Boden (also ohne Satellitenverbindung) möglich. Dem Passagier ist es möglich, über eine Direktwahl mit dem Festnetz Kontakt über zwei getrennte Kanäle aufzunehmen. Terrestrial Flight Telecommunications System (TFTS)

4 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert Terrestrial Flight Telecommunications System (TFTS)

5 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert Eine Erweiterung wurde untersucht, die eine Nutzung von Mobilstationen im Flugzeug zulässt, sodass TFTS- Endgeräte entfallen können. In dem als GSM-A bezeichneten Vorschlag wird im Flugzeug eine GSM-Basisstation eingebaut, die über das existierende TFTS-System der GSM Mobilstation eine Verbindung zum terrestrischen Telekommunikationsnetz bereitstellt. Terrestrial Flight Telecommunications System (TFTS)

6 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert Dabei wird der im GSM-Protokoll festgelegte Leistungsregelmechanismus im Flugzeug so genutzt, dass die Sendeleistung der Mobilstation unter dem die Fluginstrumente beeinflussenden Pegel bleibt. Terrestrial Flight Telecommunications System (TFTS)

7 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert Die Systemarchitektur enthält die Bordstation (AS: Air Station), die Bodenstation (GS, Ground Station) und die Vermittlungsstation (GSC, Ground Switching Center), die ebenfalls über standardisierte Schnittstellen miteinander kommunizieren und an ein OMC sowie ein Network Management Center (NMC) angeschlossen sind. Das zellulare TFTS-System

8 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert Die Bordstation beinhaltet neben der Funkausrüstung die Kabinenbaugruppen sowie die TE, wie Telefon, Kreditkartenleser, Telefax und Datenterminals. Die Bodenstation stellt die Funkversorgung für einen begrenzten Luftraum, auch Funkzelle genannt, bereit. Die Anzahl der in einer Bodenstation installierten Sende- und Empfangsfrequenzkanäle ist abhängig von dem zu erwartenden Gesprächs- und Datenverkehr in der Funkzelle. Benachbarte Bodenstationen sind so verteilt, dass sich die Funkzellen am Rand überlagern. Das zellulare TFTS-System

9 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert So werden beim Verlassen des Versorgungsbereiches einer Bodenstation die Funkverbindungen durch ein Handover in die benachbarte Funkzelle weitergereicht. Dabei nutzen die Nachbarzellen zur Vermeidung von Interferenzstörungen andere Frequenzgruppen. Das zellulare TFTS-System

10 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert In einem landesweiten TFTS-Netz können so Frequenzen mehrfach wiederverwendet werden (Frequency Reuse). Es gibt drei Typen von Bodenstationen: High-Power-Bodenstation (20 W Sendeleistung) Versorgung von Flugzeugen in der Reiseflughöhe zwischen m und m Reichweite der Zellen bis etwa 300 km Typen von Bodenstationen

11 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert Medium-Power-Bodenstationen zur Versorgung von im Landeanflug befindlichen Flugzeugen mit einer Reichweite von etwa 50 km Flughafen-Bodenstationen mit einer Reichweite von einigen Kilometern zur Versorgung des Flughafengebietes Typen von Bodenstationen

12 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert In der Bodenstation werden die Funksignale –senderseitig codiert, –einem TDMA-Rahmen zugeordnet, –moduliert und –empfängerseitig demoduliert, –decodiert und die TDMA-Rahmen wieder aufgelöst. Zur Bestimmung der Eigenschaften der Funkverbindung werden die Empfangspegel, die Verbindungsqualität (Bitfehlerrate) und die für die zeitliche Synchronisation im TDMA-Rahmen notwendige Signallaufzeit gemessen. Typen von Bodenstationen

13 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert So steuert die Bodenstation: –Die Sendeleistung der Bordstation –regelt die Synchronisation, –weist Verkehrskanäle zu und –leitet die Signalisierungsdaten der Vermittlungsstation weiter. Typen von Bodenstationen

14 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert Die Vermittlungszentren bilden die Schnittstelle zwischen dem Flugfunknetz und den Telekommunikationsnetzen am Boden. Vermittlungszentren

15 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert Zu den Hauptaufgaben zählen: –Rufaufbau/Rufabbau zwischen dem Flugzeug und den terrestrischen Netzen –Weiterreichen von Gesprächen (Handover) in benachbarte Funkzellen –Identifikation des anrufenden Flugzeugs –Überwachung der dem VermittIungszentrum zugeordneten Bodenstationen –Umwandlung der Daten aus dem TFTS-Protokoll in das Protokoll des angeschlossenen PSTN/ISDN –Erfassung und Abspeichern der Gesprächsdaten zur Gebührenerfassung –Schnittstelle zum Service-Center Vermittlungszentren

16 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert Zur Übertragung der Signalisierungsdaten und des Sprach- und Datenverkehrs werden zwischen der Bodenstation und dem Vermittlungszentrum 64-kbitls- Verbindungen genutzt. Die Vermittlungszentren tauschen die Signalisierungs- daten untereinander über ein paketvermitteltes Netz aus. Die netzübergreifenden Steuerungs- und Überwachungseinheiten (Network Operation and Management Center) sind über X.25-Verbindungen mit den Vermittlungszentren verbunden. Vermittlungszentren

17 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert Der AMSS ist eine Sonderform des MSS (Mobile Satellite Service), mit welchem eine direkte mobile Kommunikation von einem Terminal aus via Satellit möglich ist. AMSS wurde entwickelt, um Flugzeuge in der Luft weltweit mit bidirektionalen Sprach- und Datendiensten zu versorgen, die den Anforderungen der Luftraumüberwachung (ATC: Air Traffic Control), der Fluggesellschaften und der Flugpassagiere genügen. Aeronautical Mobile Satellite Service (AMSS)

18 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert Der AMSS nutzt die Kanalkapazitäten geostationärer Satelliten (4 INMARSAT-Satelliten) in km Höhe mit, um einen weltumspannenden Dienst anbieten zu können. Einschränkungen bei der Funkversorgung gibt es auf Grund des niedrigen Elevationswinkels (< 5°), unter welchem die Satelliten zu sehen sind, nur in der Nähe der Polkappen. Aeronautical Mobile Satellite Service (AMSS)

19 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert Das AMSS-System besteht aus den Satelliten, den Bordstationen im Flugzeug, aus den über den Erdball verteilten Bodenstationen und einer Überwachungs- und Managementeinrichtung für alle Systemkomponenten des Satellitensystems und der Übergänge zu den terrestrischen Kommunikationsnetzen (siehe Bild auf Folie 21). Die Anforderungen an in Europa installierte Bodenstationen sind vom ETSI spezifiziert. Aeronautical Mobile Satellite Service (AMSS)

20 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert Im Gegensatz zu TFTS ist AMSS für transkontinentale Flüge über die Ozeane und dünn besiedelte Gebiete geeignet. Neben der Nutzung durch die Flugpassagiere werden über das Satellitensystem auch weitere Dienste wie beispielsweise die Luftverkehrskontrolle bereitgestellt. Eine Bodenstation kann via Satellit gleichzeitig zu mehreren Flugzeugen Verbindungen aufbauen, wobei dann die verfügbaren Kommunikationskanäle aufgeteilt werden. Aeronautical Mobile Satellite Service (AMSS)

21 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert Die von AMSS angebotenen Kommunikationsdienste orientieren sich an den Vorgaben der ITU-T X.25. Für die Flugpassagiere ist sowohl Gesprächs- als auch Datenübertragung möglich. Aeronautical Mobile Satellite Service (AMSS)

22 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert Aeronautical Mobile Satellite Service (AMSS)

23 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert Sprachübertragung mit Vocoder 9,6 bit/s, Telefax: 4,8 kbit/s Unter dem Produktnamen Swift64 wird seit 2002 ein zu ISDN kompatibler Kommunikationskanal für die Sprach- und Datenübertragung angeboten. Kanalvermittelte Verbindung

24 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert Seit April 2002 wird ebenfalls unter dem Produktnamen Swift64 ein paketvermittelter Datenservice (MPDS: Mobile Packet Data Service) für und Internetzugang angeboten, bei welchem Bitraten bis 64 kbit/s möglich sind. Ab 2005 wird mit der 4. Generation der INMARSAT- Satelliten ein breitbandiges, globales Netz aufgebaut sein, mit welchem mobile Datenkommunikation mit bis zu 432 kbit/s möglich sein sollen. Paketvermittelte Verbindung

25 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert Die Gesamtkapazität von AMSS ist von der Anzahl der Satelliten und der verfügbaren Frequenzkanäle abhängig: Nur ein Teil der Satellitenfrequenz wird für die Mobilstationen in den Flugzeugen bereitgehalten. Durch Frequenzmultiplex (FDMA) werden diese Frequenzen in einzelne Kommunikationskanäle unterteilt: Kapazitätbetrachtung

26 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert Der unidirektionale, im TDMA-Modus betriebene Kommunikationskanal stellt eine Verbindung von der Bodenstation GS zu allen in dem Luftraum befindlichen Flugzeugen her. Die an ein Flugzeug adressierten Datenpakete werden über diesen Kanal abgesendet. Kapazitätbetrachtung P–Kanal

27 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert Dieser Kanal ist für die unidirektionale Verbindung vom Flugzeug zur Bodenstation vorgesehen. Der Zugriff auf diesen Kanal erfolgt über eine Slotted- Aloha-Prozedur, die das für die zeitliche Synchronisierung notwendige Zeitsignal aus dem P- Kanal erhält. Kapazitätbetrachtung R–Kanal

28 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert Die T-Kanäle sind wie der R-Kanal unidirektional. Sie dienen jedoch der Übertragung größerer Datenmengen vom Flugzeug zur Bodenstation und werden erst auf Anforderung über den R-Kanal von der Bodenstation dem Flugzeug zugewiesen. Kapazitätbetrachtung T–Kanal

29 Teilnehmerzugangsnetze Dipl. Ing. Ulrich Borchert Die C-Kanäle ermöglichen eine bidirektionale Kommunikation zwischen der Bodenstation und dem Flugzeug. C-Kanäle werden für die Sprachübertragung genutzt. Kapazitätbetrachtung C–Kanal


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