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Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Mobile GIS Drahtlose Anbindung an Internet und GIS.

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Präsentation zum Thema: "Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Mobile GIS Drahtlose Anbindung an Internet und GIS."—  Präsentation transkript:

1 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Mobile GIS Drahtlose Anbindung an Internet und GIS

2 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Inhalt  Motivation  Drahtlose Netze  Wireless LAN  Bluetooth  GSM  GPRS  HSCSD  UMTS Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

3 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Motivation  Steigerung von Flexibilität und Mobilität immer und überall bequem Zugang zum Internet Zwei Aspekte der Mobilität Benutzermobilität: Der Benutzer kommuniziert (drahtlos) “zu jeder Zeit an jedem Ort, mit jedermann“. Gerätemobilität: Ein Endgerät kann zu einer beliebigen Zeit, an einem beliebigen Ort im Netz angeschlossen werden. Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

4 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Drahtlose Netze Drahtlos vs. Mobil Beispiele stationäre Arbeitsplatzrechner WLANs in nicht verkabelten Gebäuden Personal Digital Assistant Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

5 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Kategorien drahtloser Kommunikation Mobiltelephonie Systeme drahtloser Kommunikation drahtlose lokale Netze Wireless Personal Area Networks Zellularer Mobilfunk Schnurlos -Telefonie GSM GPRS / HSCSD UMTS DECT Wireless LAN HIPERLAN Wireless ATM Home RF FunkInfrarot BluetoothIrDA

6 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Wireless LAN nach IEEE  jeder Rechner erhält ein Sende- u. Empfangsmodul: die Netzwerkkarte  Datenübertragung per Funk weltweit im Frequenzbereich um ca. 2,4 GHz  Teilnehmer des WLANs können unmittelbar miteinander Verbindung aufnehmen über eine als “Brücke“ fungierende Zentralstation (Access Point) kommunizieren Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

7 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Architektur - Ad-hoc Netzwerk  Direkte Kommunikation mit begrenzter Reichweite Station (STA): Rechner mit Zugriffsfunktion auf das drahtlose Medium Basis Service Set (BSS): Gruppe von Stationen, die dieselbe Funkfrequenz nutzen => Unterschiedliche BSSs durch Raummultiplex (genügend Abstand) oder Verwendung unterschiedlicher Trägerfrequenzen

8 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Architektur - Infrastrukturnetz  Access Point (AP): Station, die sowohl in das Funk - LAN als auch das verbindende Festnetz integriert ist  Distribution System (DS): Verbindung verschiedener Zellen um ein Netz zu bilden z.B. Ethernet - Netzwerk Festnetz

9 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Charakteristik  Reichweite Offen = im Freien Halboffen = z.B. Flure, Großraumbüros mit Sichtschutz, Fabrikhallen Geschlossen = z.B. geschlossene Räume  Kapazität Brutto: 11 Mbit/s Netto: KByte/s Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

10 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Anwendungen  spontane Netzwerke Benutzer von mobilen PCs können spontan Netzwerkverbindungen untereinander herstellen  Daten austauschen  gemeinsame Druckernutzung Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

11 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Anwendungen  drahtlose Büros kleine Netzwerke mit mehreren PCs  gemeinsamer Zugriff auf Dateien, Drucker  direkte Verbindung zum Internet über integrierten ISDN - Router Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

12 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Anwendungen  Mobile Networks Mitnahme des Notebook in Konferenzen, zu Präsentationen oder zu einem anderen Arbeitsplatz dabei immer online mit Intranet verbunden Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

13 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Bluetooth  Kurzstrecken - Funkstandard zur Übertragung von Daten u. Sprache weltweit lizenzfreies 2,4 GHz Band  Bluetooth - Funkmodul 35 x 14 x 2 mm gross Kosten: ca. 15 € => 5 € in unterschiedlichste Geräte einbaubar z.B. Notebook, Handy, PDA, Drucker, Digitalkamera Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

14 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Frequency Hopping  Arbeitsbereich: 2,402 GHz - 2,480 GHz kommunizierende Geräte “springen“ gemeinsam durch den Frequenzraum 79 Schritte zu je 1 MHz Abstand Frequenzwechsel: 1600 Mal pro Sek.  kommunizierende Geräte müssen übereinstimmen in:  gewählten Frequenzsprüngen  Timing Netze in räumlicher Nähe stören sich nur, wenn sie zufällig zum gleichen Zeitpunkt die gleiche Frequenz verwenden Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

15 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Bluetooth-Netz: Piconet  jedes Gerät hat eine eindeutige 48- bit-Adresse u. eine eigene Uhr  Piconet besteht aus einem Master einem oder mehreren (max. 7) Slaves  Master definiert die Frequenzy Hopping Parameter = übernimmt Steuerfunktion reine Master/Slave-Kommunikation keine Kommunikation der Slaves untereinander Einleitung WLAN Bluetooth

16 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Scatternets  Bluetooth Geräte können in mehreren Piconetzen mitwirken  Scatternet Jedes Gerät kann zu jedem Zeitpunkt an genau einem Piconet teilnehmen. Einleitung WLAN Bluetooth

17 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Charakteristik  Reichweite 10 m 100 m mit zusätzlichen Verstärkern  Kapazität 1 Mbit/s  keine Sichtverbindung erforderlich Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

18 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Anwendungen  Postkarten können selbst erstellt u. sofort verschickt werden: Kamera übermittelt die Fotos unmittelbar zum Handy Über GSM wird das Bild zum Laptop übertragen  universeller Internet-Zugriff über die Funkstrecke:  unmittelbar auf Zugänge zum Internet-Festnetz  auf ein mobiles Telefon, das dann drahtlose Kommunikation über größere Entfernungen ermöglicht

19 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS GSM Global System for Mobile communication  Grundlage: zahlreiche Basisstationen mit Sende- u. Empfangsantenne  Versorgung / Überdeckung eines bestimmten Bereichs (Zelle) Verwendung des 900 bzw MHz Frequenzbandes  GSM 900 (D-Netz)  GSM 1800 (E-Netz) Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

20 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Netzstruktur  verfügbare Frequenzen sind beschränkt  effiziente Nutzung ist erforderlich Zellulare Netze Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

21 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Zellulare Netze  Frequenzen wirken nur auf geographisch begrenztem Raum jeder Zelle wird eine Frequenz zugeordnet  Wiederverwendung in ausreichender Entfernung  benachbarte Sender müssen auf unterschiedlichen Frequenzen arbeiten  mehrer Zellen werden zu einem Cluster zusammengefasst Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

22 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Netzarchitektur MS = Mobile Station BTS = Base Tranceiver Station nächstgelegen Basisstation BSC = Base Station Controller Kontrolleinrichtung der Basisstationen unterstellt sind  Lenkung u. Kontrolle des Datenverkehrs MSC = Mobile Switsching Centers Mobilvermittlungsein- richtung  ermöglicht Zugang zu anderen Netzen

23 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Duplexübertragung  Ziel: Übertragung zwischen beiden Endpunkten “gleichzeitig“  Trennung der Kommunikation vom mobilen Gerät zur Basisstation = Uplink von der Basisstation zum mobilen Gerät = Downlink Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

24 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Frequenzy Division Duplex (FDD)  Nutzung verschiedener Frequenzen für Uplink u, Downlink  in GSM Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

25 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Vielfachzugriffsverfahren  Ziel: Auf dem Funkkanal in Reichweite einer Basisstation wollen mehrer Mobilstationen gleichzeitig aktiv sein.  Time Division Multiple Access (TDMA)  Frequency Division Multiple Access (FDMA)  GSM verwendet eine Kombination aus beidem Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

26 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS FDMA in GSM  25 MHz Bänder (je Uplink u. Downlink) werden in 125 Kanäle zu je 200 kHz geteilt Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

27 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS TDMA in GSM  jeder Frequenzkanal wird zyklisch in 8 Zeitschlitze (Slots) unterteilt  1 Zyklus hat die Länge ms  1 Zeitschlitz hat die Länge 15/26 ms  Bruttodatenrate im Gesamtkanal (200 kHz) ist 271 kbit/s  Bruttodatenrate pro Zeitschlitz ist kbit/s  8 physikalische Kanäle (je kbit/s) pro Funkkanal Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

28 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Charakteristik  maximale Datenübertragungsrate: 9,6 kBit/s ausreichend für: Übersendung von s ohne Dateianhang Ansicht schlanker Webseiten  Abrechnung nach Zeit Nachrüstung von zwei neuen Techniken mit höhere Übertragungsrate Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

29 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS GPRS General Packet Radio Service  Vorstufe zur 3. Mobilfunkgeneration  setzt auf bestehendem GSM- Standard auf  das bestehende Funknetz wird weiter verwendet keine neuen Antennen das Transportnetz ist neu Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS

30 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Datenübertragung  paketorientierte Datenübertragung nicht verbindungsorientierte Datenübertragung Daten werden in Form von Paketen verschickt, jedes mit einer eigenen Zieladresse Funkkanal wird nur belegt, wenn tatsächlich Daten übertragen werden  drei mal so effizient wie verbindungsorientierte Datenübertragung Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

31 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Onlineverbindung  wenn ein Teilnehmer gerade keine Daten überträgt bleibt er online u. im Netz eingebucht aber der teure Funkkanal wird einem anderen Kunden zur Datenübertragung zur Verfügung gestellt  Verbindungsaufbau wesentlich schneller als bei GSM Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

32 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Datenübertragung  Bündelung mehrerer Zeitschlitze möglich  Erhöhung der Geschwindigkeit theoretisch Obergrenze 171,2 kbit/s  Spalten: Zeitschlitze 1-8  Zeilen: Codierverfahren CS1-CS4  Codierverfahren bestimmt Nettodatenrate u. Übertragungssicherheit  Bruttodatenrate beträgt immer 22,8 kbit/s  Nettodatenrate ist niedriger  Differenz wird zur Fehlersicherung verwendet Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

33 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Charakteristik  Wählverbindungen sind nicht möglich Festnetzgegenstellen (z.B. Einwahlmodems) können nicht angerufen werden  direkte Verbindung zum öffentlichen Internet besteht immer über Internet-Gateway des jeweiligen Netzbetreibers Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

34 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Anwendungen  sinnvoll, wenn man ständig online sein muss, aber nur wenig Daten befördert werden z.B. Abruf von Nachrichten oder E- Mails Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

35 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS HSCSD High Speed Cuicut Switched Data  für E-Netze im Frequenzbereich von 1800 MHz konzipiert  Leistungsfähigkeit eines einzelnen Kanals: 9,6 bis 14,4 kBit/s  Kanalbündelung dem Nutzer werden mehrere Kanäle zugewiesen theoretisch 8, realisiert 4  Steigerung der Übertragungskapazität auf 38,4 bis 57,6 kBits/s  Abrechnung nach Zeit Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

36 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Charakteristik  für Wählverbindungen gedacht beliebige Modem oder ISDN- Gegenstellen im Festnetz können erreicht werden (z.B. der heimische PC) Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

37 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Kosten  GPRS ist zur Zeit sehr teuer HSCSD ist schon ab einigen Mbyts pro Monat empfehlenswert  z.B. 1MByte koste via HSCSD zwischen 0,36 und 7,93 € dieselbe Datenmenge via GPRS kann bis zu 30 € kosten Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

38 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Test  Ausrüstung: Notebook und Handy, durch Datenkabel verbunden  Testobjekt: 1MByte große Zip-Datei auf einem Server, der sie mit 80 bis 200 Kbyte/s über eine Standleitung liefert  Durchführung: Einwahl ins GPRS-Netz (T-D1) im stehenden Fahrzeug (Handyanzeige: “optimal“ ) Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

39 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Test Start des Dateidownloads Unterbrechung der GPRS-Verbindung kurz nach der Abfahrt (Handyanzeige: “Normalbetrieb“) Neustart des Handys u. der Modemverbindung Übertragungsraten zwischen 2,3 u. 1,86 Kbyte/s während der Fahrt zwischenzeitlich auch schlechter nach 3 Minuten = 27 Prozent: Download stockt (Display zeigt Verbindung an, Daten wandern aber keine mehr) Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

40 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS Test  letzter Versuch im fahrenden Auto: Übertragungsraten zwischen 1,26 u. 2,0 KByte/s Abbruch nach 10 Minuten (Fehlermeldungen) Neustart  neuer Versuch in stehendem Auto: Übertragungsraten zwischen 2,4 u. 3,5 KByte/s ohne Probleme  Mobiles Surfen am besten im Stau Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS

41 Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS UMTS Universal Mobile Telephone System  Mobilfunksystem der 3. Generation  Datendurchsätze 384 kbit/s im Allgemeinen später 1,92 Mbit/s auf kurzen Strecken  Netzarchitektur von UMTS baut auf der bestehenden Netzarchitektur von GSM u. GPRS auf  GPRS eignet sich sehr gut zur Übertragung von Bildern  UMTS eignet sich sehr gut zur Übertragung von bewegten Bildern Einleitung WLAN Bluetooth GSM GPRS HSCSD UMTS


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