Mobilfunknetze

Generationen moderner Funknetze Entstehungsgeschichte 1926 Zug der deutschen Reichsbahn 1958 Einführung des A-Netzes erstes Mobilfunksystem für Telefonie eingebaute Autotelefone 1972 Einführung des B-Netzes 1985 Einführung des C-Netzes eingebaute, herausnehmbare Geräte

Deutsche Reichsbahn 1926

Netzaufbau Zellularer Aufbau Bedecken der Erdoberfläche mit möglichst dichtem Netz aus Sende- und Empfangsstationen Transceiver Verfahren benötigt relativ wenig Sendeleistung Aufbau einer Funkverbindung zum nächststehenden Transceiver Weitervermittlung zum Zielteilnehmer

Generationen öffentlicher Mobilfunknetze Analoge Netze Digitale GSM-Netze Digitale Breitband-Funknetze

Analoge Funknetze Netze der ersten Generation analoge Technik Realisierung von Sprachdiensten Aufbau von drei verschiedenen Mobilfunknetzen in Deutschland A-Netz A wie „analog“ und A wie „Auto“ B- und C-Netz kontinuierliche Weiterentwicklung der Technologie

A-Netz-Funktelefon, 1963

A-Netz 1958 – 1977 in Betrieb Ursprüngliche Bezeichnung ab 1950 „öffentlich beweglicher Landfunkdienst“ (öbL) kein Handover Handvermittlung beträchtlicher Platzbedarf der Geräte

B-Netz 1972: „öbL´n“

B-Netz-Funktelefon

B-Netz 1972 – 1994 in Betrieb größter Fortschritt: größtes Problem: Ersatz für das A-Netz, später Ablösung durch das C-Netz größter Fortschritt: Selbstwählverbindungen in beide Richtungen Telefonnetz in Funknetz und umgekehrt Ortsbezogene Vorwahl größtes Problem: dem Anrufer musste der Standort eines Zielteilnehmers mit Mobiltelefon in etwa bekannt sein Einzugsbereich ca. 27 km (Funkfeststation) entsprechende Vorwahl wählen Übertragung war analog und unverschlüsselt kein Handover eingeschränktes Roaming Österreich, Niederlande, Luxemburg

C-Netz

C-Netz 1985 – 2000 in Betrieb Beschränkung auf Deutschland, Portugal und Südafrika Vorteile: Zugang zu Telefonnetz und ISDN Gemeinsame Vorwahl: 0160 bzw. 0161 herausnehmbare und tragbare Geräte Handover Kapazität bis zu 850.000 Teilnehmern A-Netz: 10.500, B-Netz: 27.000 Nachteile: vergleichsweise geringe Sprachqualität trotz Verschleierung des Funksignals relativ hohes Abhörrisiko Heterogenität der Standards in Europa verhinderte ein internationales Roaming Hauptmotivation, mit der GSM-Entwicklung zu beginnen

Digitale Funknetze auf der Basis von GSM

Mobilfunknetze der zweiten Generation Wichtigster Standard: Global System for Mobile communication (GSM) Allgemeine Verbreitung in der Bevölkerung Einführung der GSM-Technologie preisgünstige Gesprächstarife GSM-basierte Netze nennt man auch D-Netze D wie digital hierzulande passt die Bezeichnung als Nachfolger der A-, B- und C-Netze besonders gut Standardausstattung Roaming Handover

GSM-Standard Internationale Zusammenarbeit auf dem Gebiet der GSM-Technologie Standardisierung leitet das 3GPP 3rd Generation Partnership Project forciert auch die Entwicklung neuer Standards wie GPRS, UMTS, LTE

D-Netz (GSM-900) seit 1992 in Betrieb, erstes Netz mit digitalem Standard basiert auf dem europäischen GSM-Standard Vorteile: Roaming (europaweite Nutzungsmöglichkeiten) nahezu abhörsicher gute Sprachqualität hohe Netzkapazität hohe Flächenabdeckung Betreiber Deutsche Telekom (T-Mobile D1) Vodafone (D2) E-Netzbetreiber senden seit 2006 auch in den D-Netzen

D-Netz-Prospekt

E-Netz (GSM-1800) E-Plus und O2 senden seit 1994/1995 im E-Netz T-Mobile und Vodafone haben ebenfalls Lizenzen erworben

Nutzung von Diensten in modernen GSM-Netzen Realisieren in erster Linie: Sprachdienste Datenübertragungen mit relativ kleinem Datenvolumen Nachteile: niedrige Geschwindigkeit (9.600 Bit/s) Datendienste ursprünglich nur auf Basis der Leitungsvermittlung verfügbar Leitung bleibt für die Dauer der Verbindung blockiert Kosten orientierten sich daher an der Dauer der Verbindung, nicht am Datenvolumen

Mobilfunk-Sendesystem

Mobilfunk-Sendesystem Base Station Subsystem (BSS) organisiert den Datenaustausch mobile Station/GSM-Netz Aufbau von Funkverbindungen Überwachung der Qualität Evtl. Einleiten von Handover wesentliche Bestandteile der BSS: Antennen Base Transceiver Stations (BTS) UMTS: Node-B-Einheiten Zuständigkeit für eine Funkzelle Reichweite: 100 m – 35 km Sendeleistung zwischen 2,5 und 320 Watt

Aufgaben einer BTS Aktivierung und Deaktivierung der zugewiesenen Funkkanäle Verschlüsselung und Entschlüsselung Verbindungskontrolle Überwachung der Empfangsqualität/-pegels Einstellung der Sendeleistung Signalanpassung Verbindung zum Base Station Controller (BSC) Basis-Steuerungseinheit

Basis-Steuerungseinheit Base Station Controller (BSC) Steuerung und Überwachung der Antennen innerhalb des Sendesystems UMTS: Radio Network Controller (RNC) kann Dutzende von Antennen ansteuern beinhaltet bei vielen Netzbetreibern auch Schnittstellen in andere Netze SS7-Knoten als Schnittstelle zum ISDN Schnittstelle zum GPRS-Netzwerk

Vermittlungsstelle des Mobilfunknetzes Mobile Switching Center (MSC) eigentliche Vermittlungsstelle Schnittstelle zwischen mobilem Netz und ISDN Vermittlungsteilsystem: Home Location Register (HLR) Visitor Location Register (VLR)

BTS/BSC/MSC PSTN = Public Switches Telephone Network (Festnetz) PLMN = Public Land Mobile Network (Mobilfunknetz)

Weiterentwicklungen der GSM-Technologie (Generation 2 ½) General Packet Radio Service paketorientierte Datenübertragung Max. 260 KBit/s Anbindung mobiler Endgeräte an das Internet Herstellen einer paketorientierten Verbindung zu bestehenden Datennetzen besserer Datendurchsatz MMS basiert auf GPRS Volumenabhängige Berechnung möglich

Digitale Breitband-Funknetze Dritte Generation, multimediale Kommunikation Audio- und Videotelefonie Nachrichtendienste (E-Mail, Chat) Zugriff auf das Internet Navigation Online-Banking, E-Commerce u. a.

UMTS Universal Mobile Telecommunications System (3G) Konkurrenz Technologischer Standard für die dritte Generation Festlegung erfolgte durch die führenden Gremien zur Standardisierung Codemultiplexverfahren Konkurrenz Enhanced Data Rates für GSM Evolution (EDGE) GSM-Upgrade-Standard LTE

UMTS-Lizenzen T-Mobile Deutschland Vodafone D2-GmbH MobilCom Multimedia GmbH UMTS-Lizenz wurde 2003 an die Regulierungsbehörde für Telekommunikation und Post zurückgegeben Auditorium Investments Germany S.à.r.l. ursprünglich: E-Plus und Hutchinson O2 Germany Quam GmbH

Marktanteile 12/2011

Long Term Evolution (LTE, 4G) Neuer Mobilfunkstandard Aus momentaner Sicht: UMTS-Nachfolger Datenübertragungsraten bis 300 MBit/s Grundschema von UMTS wird beibehalten Gute Nachrüstungsmöglichkeit bzgl. der bestehenden Infrastruktur Installation der LTE-Komponenten an die Funkmasten