Kommunikationssysteme 4 Mobilkommunikation Die Zukunft mobiler und drahtloser Netze Jürgen Schüler Kommunikationssysteme 4 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

Mobile und drahtlose Dienste – Always Best Connected UMTS, GSM 115 kbit/s LAN 100 Mbit/s, WLAN 54 Mbit/s GSM 53 kbit/s Bluetooth 500 kbit/s LAN, WLAN 780 kbit/s UMTS, DECT 2 Mbit/s GSM/EDGE 384 kbit/s, WLAN 780 kbit/s UMTS, GSM 384 kbit/s GSM 115 kbit/s, WLAN 11 Mbit/s Kommunikationssysteme 4 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

Mobilfunksysteme: Übersicht über die Entwicklung schnurlose Telefone drahtlose LAN Mobiltelefone Satelliten 1980: CT0 1981: NMT 450 1982: Inmarsat-A 1983: AMPS 1984: CT1 1986: NMT 900 1987: CT1+ 1988: Inmarsat-C 1989: CT 2 1991: CDMA 1991: D-AMPS 1991: DECT 1992: GSM 1992: Inmarsat-B Inmarsat-M 199x: proprietary 1993: PDC 1997: IEEE 802.11 1994: DCS 1800 1998: Iridium 1999: 802.11b, Bluetooth 2000: GPRS 2000: IEEE 802.11a analog 2001: IMT-2000 digital 200?: Vierte Generation (Internet-basiert) 4G – Vierte Generation: wann und wie? Kommunikationssysteme 4 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

Overlay Networks – das globale Ziel Integration heterogener Fest- und Mobilnetzeintegration mit unterschiedlichen Übertragungseigenschaften Region vertikaler Handover Stadtgebiet horizontaler Handover Firmengelände Auto, Haus, persönlicher Bereich Kommunikationssysteme 4 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

Drahtlose Zugangstechniken DAB GSM, TETRA 250 FDD Physikalische/ ökonomische Grenze 100 EDGE UMTS Relative Geschwindigkeit [km/h] 50 TDD 5 DECT 802.11b HiperLAN2, 802.11a/.11g Bluetooth Es gibt weitere Netze, neue kommen hinzu, UMTS keineswegs überall! Geschwindigkeiten sind keineswegs willkürlich gewählt, sondern typisch für: stationär, Schrittgeschwindigkeit, Innerorts, Landstraße, Autobahn nach ETSI Punkt-zu-Mehrpunkt-Verteilsysteme 10 kbit/s 2 Mbit/s 20 Mbit/s 150 Mbit/s Bandbreite Kommunikationssysteme 4 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

Merkmale zukünftiger Mobilfunknetze Verbesserte Funktechniken und Antennen Intelligente Antennen, Strahlformung, MIMO- (multiple-input-multiple-output-) Antennen Raummultiplex zur Kapazitätssteigerung, Nutzung von Mehrwegeausbreitung Software-Radios (software defined radios, SDR) Nutzung unterschiedlicher Funkschnittstellen, Herunterladen neuer Modulations/Codierungs/...-Techniken Benötigt sehr hohe Rechenleistungen (UMTS RF: 10000 GIPS) Dynamische Frequenzzuweisung Spektrum auf Anforderung steigert die Gesamtkapazität Konvergenz der Kernnetze IP-basiert, Dienstgüte, Mobile IP Ad-hoc-Techniken Spontane Kommunikation, Energieeinsparung, Redundanz Einfache und offene Diensteplattformen Intelligenz am Netzrand, nicht im Netz (wie bei IN) Dadurch: mehr Diensteanbieter, nicht nur die Netzbetreiber Kommunikationssysteme 4 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

Beispielhaftes IP-basiertes 4G/Next G/… Netz SS7-Signalisierung Server-Farm, Gateways, Proxys PSTN, CS-Kern Rundfunk Gateways IP-basiertes Kernnetz MSC Firewall, GGSN, Gateway SGSN BSC GSM Router Internet Zugangs- punkte privates WLAN privates WPAN RNC UMTS öffentliches WLAN Kommunikationssysteme 4 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

Kommunikationssysteme 4 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Mögliche Probleme Dienstgüte Das heutige Internet arbeitet nach dem Best-Effort-Prinzip Integrated Services wurden nie richtig populär, schlechte Skalierung Differentiated Services müssen sich erst noch hinsichtlich Skalierbarkeit und Verwaltbarkeit beweisen Wo bleibt die Einfachheit des Internets? DoS-Angriffe auf QoS? Internet-Protokolle sind sehr bekannt… …auch bei Angreifern, Hackern, Einbrechern Sicherheit durch Verbergen klappt nicht richtig, aber trotzdem bieten abgeschlossene Systeme einen höheren Grad an Sicherheit durch eine „Wissensschwelle“ Zuverlässigkeit, Wartung Es ist immer noch eine offene Frage, ob Internet-Technik wirklich billiger ist, wenn eine sehr hohe Zuverlässigkeit gefordert ist (99.9999%) plus alle gewünschten Eigenschaften integriert sind Fehlende Gebührenmodelle Abrechnung basierend auf technischen Parametern (Volumen, Zeit) ist sinnlos Bezahlung pro Anwendung ist deutlich einsichtiger für Kunden Killer-Anwendung? Es gibt keine einzelne Killer-Anwendung! Die Auswahl an Diensten und der nahtlose Zugang zu Diensten über unterschiedliche Netze bestimmen den Erfolg Kommunikationssysteme 4 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006