Schwerpunktseminar WS 2001/2002 Christian Theiß

Präsentation zum Thema: "Schwerpunktseminar WS 2001/2002 Christian Theiß"—  Präsentation transkript:

1 Schwerpunktseminar WS 2001/2002 Christian Theiß
2,5 – 4G Mobilfunknetze Schwerpunktseminar WS 2001/2002 Christian Theiß

2 Überblick Vorgeschichte 1G Mobilfunknetze 2G Mobilfunknetze
(c) Christian Theiß

3 Vorgeschichte öbL (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 30er-40er Jahre Versuche mit Mittel und Kurzwellen 1946 erstes Mobilfunknetz in den USA Anfang 50er Jahre in versch. Regionen lokale Netze auf UKW-Basis (c) Christian Theiß

4 1G Mobilfunknetze – A-Netze
1958: erstes Mobilfunknetz in Deutschland: A1-Netz analog handvermittelt 1970: 80% Flächendeckung (95% der Bevölkerung) Netze A2 und A3 zum weiteren Ausbau Kapazitätsgrenze bei Teilnehmern 600 Personen für Vermittlung nötig 1977: Die A-Netze werde eingestellt (c) Christian Theiß

5 1G Mobilfunknetze – B-Netze
1972: Selbstwählverkehr in beide Richtungen Man musste wissen in welchem Ortsgebiet sich der Mobilteilnehmer aufhielt Roaming in Österreich, Niederl. und Luxemb. 1979: Erweiterung um B2-Netz 1986: Kapazitätsgrenze von Teilnehmern erreicht Grundpreis anfangs 270 DM später 120 DM Ein Autotelefon kostete ca DM Ende 1994 ging das B-Netz außer Betrieb (c) Christian Theiß

6 1G Mobilfunknetze – Das C-Netz
Start 1985 Überall unter einer Nummer zu erreichen Erstmals Funkzellen  geringere Sendeleistung, geringerer Stromverbrauch, kleinere Geräte 1987: das erste tragbare Funktelefon Datenverbindungen 1993: Teilnehmer Grundpreis anfangs 120 DM später 19 DM Ende 2000 abgeschaltet (c) Christian Theiß

7 2G Mobilfunknetze – GSM900 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 (c) Christian Theiß

8 2G Mobilfunknetze – GSM1800 GSM1800 = Erweiterung von GSM 900
Anderer Frequenzbereich (1800 MHz) Seit Sommer 1994: E-Plus Seit 1. Oktober 1998: Viag Interkom Seit Oktober 2000 auch D1 und D2 (c) Christian Theiß

9 2,5G Mobilfunknetze GSM ist langsam: 9,6-14,4 kBit/s
Lange Einwahlprozedur bei GSM 2,5G Mobilfunknetze sind Übergang zu Netzen der 3. Generation Erweiterungen zu GSM (c) Christian Theiß

10 2,5G Mobilfunknetze - HSCSD
High Speed Circuit Switched Data Angeboten von E-Plus seit November 1999 und D2 seit Oktober 2000 Kanalbündelung mit bis zu (theoretisch) 8 Kanälen Derzeit 4 Kanäle realisiert Je nach Kodierungsart 38,4 bis 57,6 kBits/s (ca. ½ ISDN) (c) Christian Theiß

11 HSCSD – Vorteile / Nachteile
feste, zugesicherte Datenübertragungsrate Nachteile: Ressourcen werden blockiert, auch wenn sie nicht genutzt werden (hohe Kosten) Netzbelastung hoch (E-Plus hat genügend Reserven, D2 nicht) (c) Christian Theiß

12 2,5G Mobilfunknetze - GPRS
General Paket Radio Service Seit : Viag Interkom Seit : D1 E-Plus und D2 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 (c) Christian Theiß

13 GPRS - Kodierungsarten
Mögliche Datenübertragungsraten in den vier GPRS Kodierungsarten: (CS=Coding Scheme, TS=Timeslot) Theoretisch bis 171,2 kBits/s möglich Praktisch bei D2 und Viag Interkom 28 kBits/s, bei D1 und E-Plus kBits/s 1 TS 2 TS 3 TS 4 TS 5 TS 6 TS 7 TS 8 TS CS1 9,05 18,1 27,2 36,2 45,3 54,3 63,35 72,4 CS2 13,4 26,8 40,2 53,6 67,0 80,4 93,8 107,2 CS3 15,6 31,2 46,8 62,4 78,0 93,6 109,2 124,8 CS4 21,4 42,8 64,2 85,6 107,0 128,4 149,8 171,2 (c) Christian Theiß

14 GPRS – Vorteile / Nachteile
Keine Netzbelastung, da nur gesendet wird, wenn sowieso Kapazitäten frei sind Volumenbasierte Abrechnung „Always On“ Nachteile: Keine garantierten Übertragungsraten, da nur gesendet werden kann, wenn Ressourcen frei sind (c) Christian Theiß

15 2,5G Mobilfunknetze - Edge
Enhanced Data Rates for GSM Evolution Verbesserte Modulationstechnik (8 PSK – Phase Shift Keying) 3x 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 kBits/s, in der Praxis ca. 170 – 384 kBits/s 3x mehr Gespräche vermittelbar (c) Christian Theiß

16 Edge - Technik (c) Christian Theiß

17 Edge - Kodierungsarten
Mod.verf. Kodierungsverhältn. Datenrate/Zeitschl. MCS-1 GMSK 0,53 8,8 kBits/s MCS-2 0,66 11,2 kBits/s MCS-3 0,80 14,8 kBits/s MCS-4 1,00 17,6 kBits/s MCS-5 8-PSK 0,37 22,4 kBits/s MCS-6 0,49 29,6 kBits/s MCS-7 0,76 44,8 kBits/s MCS-8 0,92 54,4 kBits/s MCS-9 59,2 kBits/s (c) Christian Theiß

18 3G Mobilfunknetze - UMTS
UMTS sollte weltweiter Standard werden. (3GPP) In den USA: IMT-2000 Ca. 200x schneller als GSM Ca. 40x schneller als GPRS/HSCSD Seit 1. Oktober 2001: erstes Netz in Japan in Betrieb Markteinführung in Deutschland Mitte 2002 (c) Christian Theiß

19 UMTS – Frequenzen August 2000: Lizenzen in Deutschland für DM versteigert Umgerechnet 1200 DM / Bürger (c) Christian Theiß

20 UMTS – Netzstruktur Ähnlich dem GSM-Netz Kernnetz paketvermittelt
Basisstationssteuerungen: „UTRAN RNC“ (UMTS Terrestrial Radio Access Network / Radio Network Controller) Basisstationen: „UTRAN Node B“ (c) Christian Theiß

21 UMTS – Netzstruktur (c) Christian Theiß

22 UMTS - Übertragungstechnik
Medienzugriff mit WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) 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 (c) Christian Theiß

23 WCDMA 5 MHz Breite Kanäle Bei GSM 200 kHz
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 (c) Christian Theiß

24 UMTS - Vorteile Größere Netzkapazität (4-5mal besser als bei GSM)
Längere Akkulaufzeiten für Handys Größere Reichweiten Schnellerer und sicherer Rufaufbau Dynamische Datenraten (c) Christian Theiß

25 4G Mobilfuknetze Wird 2006 in Japan eingeführt (4 Jahre früher als zuerst erwartet) Fortschritte: Höhere Datenrate ( Mbps) Komplett paketvermittelt Weltweite Roaming-Fähigkeit „Man soll mit seinem 4G Handy weltweit von jedem Platz auf und über der Erde Online sein können.“ (c) Christian Theiß

26 Vielen Dank Haben Sie noch Fragen? (c) Christian Theiß