Telekommunikationstechnik

Transcription

Vereinfachtes Referenzmodell in der
Mobilkommunikation
Telekommunikationstechnik
9. Mobilkommunikation
-
Infrastruktur- und Ad-hoc-Netze
Grundlagen der Mobilkommunikation
Öffentliche Mobilkommunikation: GSM, GPRS, UMTS
Drahtlose lokale Netze
Anwendung
Anwendung
Transport
Transport
Netzwerk
Netzwerk
Sicherung
Sicherung
Bitübertragung
Netzwerk
Netzwerk
Sicherung
Sicherung
Bitübertragung Bitübertragung
Medium
Funk
Winter 2006/2007
Einfluss der Mobilkommunikation auf das
Referenzmodell
Anwendungsschicht
Dienstelokation
neue Anwendungen (Multimedia)
Adaptive Anwendungen
Transportschicht
Staukontrolle, Flusskontrolle
Dienstqualität
Netzwerkschicht
Adressierung, Wegewahl
Endgerätelokalisierung
Handover
Sicherungsschicht
Authentifizierung
Multiplexing, Medienzugriff
Medienzugangskontrolle
Bitübertragungsschicht
Verschlüsselung
Modulation
Interferenzen
Dämpfung
Frequenzen
Winter 2006/2007
Kommunikationstechnik (WiW-ET)
Bitübertragung
325
Overlay-Netzwerke
Integration heterogener Fest- und
Mobilnetze mit stark variierenden
Übertragungscharakteristika
Regionalnetze
Vertikaler
Handover
Stadtnetze
Campusnetze
Horizontaler
Handover
Gebäudenetze
326
Winter 2006/2007
327
Mobilfunkdienste und -netze

Laptop

Laptop
Laptop
WLAN Access Point
WLAN Access Point
Router
Infrastrukturnetze
Ad-hoc-Netze
Laptops mit WLAN-Karten ausgerüstet
328
Winter 2006/2007
Internet
329
Drahtlose Infrastrukturnetze
– Eigenschaften –
Infrastruktur ist Voraussetzung
Kommunikation zwischen Zugangspunkt
(Basisstationen, Access Point) und drahtlos
angebundenen Endgeräten (Mobilstationen)
Î max. 1 Hop zum Festnetz
Î min. 1 Hop zum Nachbarn
Basisstationen stellen Zugang zum Festnetz bereit
Basisstationen über ein Festnetz miteinander
verbunden
mehrere drahtlose Netze können ein logisches Netz
bilden
Bsp.: GSM-Netz
Winter 2006/2007
Laptop
Laptop
Local Area Network
– Aufbau –

Festnetz
Laptop
Örtliche Beweglichkeit Teilnehmer-Endgerät
Bypass als Netzzugang
Winter 2006/2007

?
Laptop
Unterscheidung der Mobilfunknetze in

Basisstation
(Access Point)
Bsp. WLAN
Funkkanäle (Funksysteme)
Infrarot (Indoorsysteme)
Ziele der Verwendung leitungsloser
Anschlussleitungen

Mobiles Endgerät
Mobilfunkdienste verwenden „drahtlose“
Übertragungskanäle als „Anschlussleitung“

330
vorausgehende Planung nötig
Infrastruktur stellt Dienste zur Namensauflösung,
Weiterleitung von Daten, Authentifizierung bereit
keine direkte Kommunikation zwischen den
Endgeräten
Komplexität im Zugangspunkt
Endgeräte relativ einfach
Dienstgütegarantien möglich
zentralisierte Verwaltung/Administration
anfällig bei Katastrophenfällen wie Erdbeben,
Bränden
Winter 2006/2007
331
Ad-hoc-Netze
– Aufbau –
Ad-hoc-Netze
– Funktionsweise –
„ ... a collection of wireless nodes, all of which
may be mobile, dynamically create a wireless
network among themselves without using any
such infrastructure or administrative support.“
A
B
C
D
IEEE Feb. 2001 S.142
E
G
Winter 2006/2007
332
Eigenschaften von
Ad-hoc-Netzen (I)

dynamische Änderung der Topologie möglich
selbständige Aufnahme/Abmeldung von Stationen
größtmögliche Flexibilität und Unterstützung:

von spontanen Treffen
einer Kommunikation fernab jeglicher Infrastruktur
des schnellen Ersatzes bei zerstörter Infrastruktur
...

hohe Komplexität der einzelnen Endgeräte
Winter 2006/2007
H
333
Eigenschaften von
Ad-hoc-Netzen (II)
bedürfen keiner Infrastruktur
bedürfen keiner vorausgehenden Planung
dezentrales Netzmanagement
self-creating
self-organizing
immer und überall
self-administering
dadurch:

Winter 2006/2007
F
334
Endgeräte können direkt miteinander kommunizieren
einzelne oder alle Endgeräte arbeiten auch als Router
Multihop-Verbindungen (über mobile Nodes)
selbständige Routenwahl
unanfällig gegenüber Katastrophen
offene Fragen:
Zugang zu anderen Netzen
Zugang zu Diensten (Authentifizierung, Verwaltung etc.)
Dienstgütebereitstellung
durch folgende Spezifikationen unterstützt:
WLAN (Wireless Local Area Network) (IEEE 802.11)
HIPERLAN 1 (ETSI-Standard)
Bluetooth
Winter 2006/2007
335
Einordnung von Ad-hoc-Netzen
Infrastrukturnetze
Klassifikation von Mobilfunknetzen
Drahtlose Netze

Ad-hoc-Netze

(bzw. infrastrukturlose Netze)
HIPERLAN 2/3/4 (WATM)

GSM

UMTS
GPRS
HIPERLAN 1
IEEE 802.11
Bluetooth

336
Übersicht über Mobilfunksysteme
Winter 2006/2007

WLAN
Mobiler
Satellitenfunk

Schnurlose
TK-Systeme
(Zellulare) Mobilfunksysteme

Bündelfunksysteme

Funkrufsysteme
regional
national
kontinental
337
Sparsamer Umgang mit Frequenzen

UMTS
Bluetooth
IrDA
Zentrale technische Probleme in
Mobilfunknetzen
Datenrate
WPAN
IEEE 802.11
Wireless Personal Area Networks WPAN

Winter 2006/2007
2. Generation: GSM
3. Generation: UMTS
4. Generation: ???
Wireless Local Area Networks WLAN

...
indoor
Öffentliche Mobilfunknetze
interkontinental
Nutzbares Frequenzspektrum ist endlich und
begrenzt gegebenenfalls die Kapazität
Kosten: Siehe UMTS-Versteigerung
Effektive Nutzung durch Bandbreiteneffizenz
(geringe Rohbitraten, Modulation)
Wiederverwendbarkeit der Frequenzen (Kanäle)
in lokal begrenzten Netzabschnitten (Zellen,
zellulare Netze
Reichweite
Winter 2006/2007
338
Winter 2006/2007
339
Signalausbreitungsbereiche

Übertragungsbereich

Kommunikation möglich
niedrige Fehlerrate

Erkennungsbereich

Signalausbreitung
Signalerkennung möglich
keine Kommunikation
möglich
Interferenzbereich

Signal kann nicht
detektiert werden
Signal trägt zum
Hintergrundrauschen bei
Winter 2006/2007
Sender
Übertragung
Entfernung
Erkennung
Interferenz
Abschattung
340
Mehrwegeausbreitung

Ausbreitung im freien Raum grundsätzlich geradlinig (wie Licht)
Empfangsleistung nimmt mit 1/d² ab
(d = Entfernung zwischen Sender und Empfänger)
Empfangsleistung wird außerdem u.a. beeinflusst durch
Freiraumdämpfung (frequenzabhängig)
Abschattung durch Hindernisse
Reflektion an großen Flächen
Streuung (scattering) an kleinen Hindernissen
Beugung (diffraction) an scharfen Kanten
Winter 2006/2007
Signal kommt aufgrund von Reflektion, Streuung und Beugung
auf mehreren Wegen beim Empfänger an

Sendesignal

Winter 2006/2007
Beugung
341
Klassische Funksysteme

Signal wird zeitlich gestreut (time dispersion)
Î Interferenz mit Nachbarsymbolen
Direkte und phasenverschobene Signalanteile werden
empfangen
Î je nach Phasenlage abgeschwächtes Signal
Streuung
Zellulare Systeme

Reflektion
Empfangssignal

Probleme klassischer Funksysteme

342
Hohe Sendeleistung zur Abdeckung eines großen Bereichs
durch eine Basisstation
Beibehaltung eines zugewiesenen Funkkanals so lange
wie möglich (auch bei Wechsel Bereich)
ungenaue Definition der Grenzen von
Versorgungsbereichen
Wiederverwendbarkeit von Funkkanälen ist nicht möglich
oder eingeschränkt
Bei steigender Teilnehmerzahl ist die Versorgung innerhalb
eines Bereiches nicht möglich
Winter 2006/2007
343
Zellenstruktur

Frequenzplanung
Realisierung des Raummultiplex:
Basisstationen decken jeweils gewissen räumlichen Bereich (Zelle) ab
Mobilstationen kommunizieren ausschließlich über Basisstationen
Vorteile der Zellenstruktur:
mehr Kapazität, mehr Teilnehmer erreichbar
weniger Sendeleistung notwendig
robuster gegen Ausfälle
überschaubarere Ausbreitungsbedingungen
Probleme:
Netzwerk zum Verbinden der Basisstationen
Handover (Übergang zwischen zwei Zellen) notwendig
Störungen in andere Zellen
Konzentration in bestimmten Bereichen

k4
k3

Zellengröße von 500 m (Stadt) bis 35 km (ländliches Gebiet)
bei GSM (auch kleiner bei höheren Frequenzen)
Winter 2006/2007
344
GSM: Überblick

k1
k2
k3
k6
k7
k2
k4
k5
k1
Feste Kanalzuordnung:
bestimmte Menge von Kanälen fest gewisser Zelle zugeordnet
Problem: Wechsel in Belastung der Zellen
Dynamische Kanalzuordnung:
Kanäle einer Zelle werden nach bereits zugeordneten Kanälen der
benachbarten Zellen gewählt
mehr Kapazität in Gebieten mit höherer Nachfrage
auch Zuordnung aufgrund von Interferenzmessungen möglich
Winter 2006/2007

früher: Groupe Spéciale Mobile (1982 gegründet)
heute: Global System for Mobile Communication
europäischer Standard - Standardisierung durch ETSI
(European Telecommunications Standardisation Institute)
gleichlaufende Einführung eines Mindeststandards
(essential Services) in drei Phasen (1991, 1994, 1996)
durch die europäischen Fernmeldeorganisationen
(in Deutschland: D1 und D2)
→ europaweites Roaming (freizügiges Bewegen) möglich
mittlerweile Übernahme durch ca. 130 Drittländer
(z.B. in Asien, Afrika, Amerika)
über 100 Millionen Teilnehmer
Winter 2006/2007
k5
345
GSM-Empfehlung
GSM:

Frequenzen können nur bei genügend großem Abstand der Zellen bzw. der
Basisstationen wiederverwendet werden
Modell mit 7 Frequenzbereichen:
346

Ausgangssituation Anfang der 80er Jahre:
Trend zu nationalen und inkompatiblen Funknetzen
hohe Gebühren und Gerätepreise
Beschluss der CEPT zur Entwicklung eines paneuropäischen
zellularen Mobilfunknetzes (1982)
Noch keine Festlegung digitale Übertragung der Sprache, erst im
Verlauf der Entwicklung
Nutzung und Berücksichtigung von Kenntnissen und
Errungenschaften des ISDN
1987: Memorandum of Understanding
Bereitschaftserklärung von 13 Staaten zur Einführung Mobilfunk
nach GSM-Standard
Hohe Komplexität des Digitalnetzes
8000 Seiten Standard
Winter 2006/2007
347
Entwicklung der GSM-Teilnehmerzahlen
Winter 2006/2007
GSM-Teilnehmer nach Regionen
348
Leistungsmerkmale des GSM-Systems

Auswahl der wichtigsten technischen Aspekte:
Kommunikation: Mobile Kommunikationsmöglichkeit über einen
Funkweg; Unterstützung für Sprach- und Datendienste.
Totale Mobilität: Internationaler Zugriff; über Chipkarte Nutzung
anderer Mobilfunkstationen möglich.
Erreichbarkeit: Grenzübergreifend unter der gleichen
Rufnummer erreichbar; das Netz übernimmt die LokalisierungsAufgaben.
Hohe Kapazität: Bessere Frequenzausnutzung und kleinere
Funkzellen können wesentlich mehr Teilnehmer versorgen.
Übertragungsqualität: Hohe Qualität und Zuverlässigkeit
erlauben drahtlos, kontinuierlich, störungsfrei und in Bewegung
Telefonate zu führen.
Sicherheitsmaßnahmen: Zugangskontrolle durch Einsatz von
Chipkarte und PIN.
Winter 2006/2007
350
Winter 2006/2007
349
Nachteile des GSM-Systems

Es gibt kein perfektes System!

keine End-to-End Chiffrierung der Nutzkanäle
Netzzugriff nur über „reduzierten” B-Kanal (9,6 kbit/s):

keine Verlängerung des transparenten 64 kbit/s
Trägerdienstes von ISDN
eventuelle Beeinträchtigung der Konzentration beim
Autofahren
elektromagnetische Verträglichkeit
Missbrauch persönlicher Daten nicht ganz ausgeschlossen
Möglichkeiten der gezielten Kontrolle und Überwachung
hohe Komplexität des Systems
Kompatibilitätsprobleme innerhalb des GSM-Standards
Winter 2006/2007
351
Besondere Merkmale der GSMEmpfehlung
GSM 900

1805-1880 MHz Downlink
1710-1785 MHz Uplink

1

3
4
5
6
7
8
4,615 ms
GSM-Zeitschlitz
SchutzSchutzTail Nutzdaten S Training S Nutzdaten Tail
zeit
zeit
3
57
1
26
1
57
3
bit
546,5 µs
577 µs
Kanalabstand 200 kHz ermöglicht 124 Kanäle
(Funkschnittstelle: FDM)
Je FDM-Kanal TDM von 8 Nutzkanälen
352
Besondere Merkmale der GSMEmpfehlung

2
1850-1910 MHz Uplink
Winter 2006/2007

124 Kanäle mit je 200 kHz
Aufwärtsrichtung
Höhere GSM-Rahmenstrukturen
Zeitbereich
Multiplexverfahren

890-915 MHz
GSM-TDMA-Rahmen
PCS 1900

890-915 MHz Uplink
DCS 1800

nz
be
re

124 Kanäle mit je 200 kHz
Abwärtsrichtung
935-960 MHz
ich
Frequenzband
Fr
eq
ue

Zeit-Vielfachzugriff (TDMA)
353
GSM-Netzaufbau: Überblick
OMC,
EIR, AUC
Handover
Aufrechterhaltung Verbindung(squalität) bei Wechsel
der Feststation (Zelle)
Lenkung der Verkehrsverteilung
Recovery-Prozeduren bei Fehlschlag
Leistungsregelung 30 dB in 2-dB-Schritten
Stromeinsparung am Endgerät
Verminderung von Interferenzen
Diskontinuierliche Übertragung
Erkennung der Sprachaktivität
Einsparung von Energie
geringere Störungen durch Interferenz
Winter 2006/2007
Winter 2006/2007
HLR
NSS
mit OSS
VLR
MSC
GMSC
VLR
Festnetz
MSC
BSC
BSC
BTS
RSS
BTS
BTS
354
Winter 2006/2007
BTS
BTS
355
Funkteilsystem (Radio Subsystem RSS)

Mobile Station (MS)

gesamte Ausrüstung des Teilnehmers
(„Handy“, Autotelefon ...)
Teile:

Mobile Station

Schnittstellenspezifische Hard- und Software
Subscriber Identity Module (SIM)

Gesamter funkbezogener Teil des GSM-Netzes
Winter 2006/2007

356
Base Transceiver Station BTS

Kartentyp, Kartenidentifikator (→Teilnehmer)
Service Table (Liste abonnierter Dienste)
IMSI
PIN, PUK, Authentifikationsschlüssel
Winter 2006/2007
357
Base Station Controller BSC
Bereitstellung einer Funkverbindung zu MS
Signalverarbeitung zur Funkübertragung
digitaler Signale (Modem)
Bereitstellung von Verkehrs- und
Signalisierungskanälen
Informationsaustausch zum
Mobilitätsmanagement
Handover
Winter 2006/2007
Installation in Fahrzeugen oder tragbar
5 Leistungsklassen von 0,8 - 20 W
Personenbezogene Informationen (SIM)

Base Station Subsystem (BSS)

Frei bewegliche Endgeräte, Funkschnittstelle

358
Zentrale Vermittlungsstelle mehrerer BTS
Funkressourcen-Management zwischen MSMSC
Mobilitätsmanagement
Konfigurations- und Fehlermanagement
Interface zu Operation and Maintanance
Center
Winter 2006/2007
359
Network and Switching Subsystem NSS

Operation SubSystem OSS
Mobile (Services) Switching Center (MSC)

Festnetzteil eines Mobilnetzes
Gesprächsaufbau zwischen BTS und Teilnehmern
anderer Netze
HLR (Home Location Register):

Enthält Teilnehmer in der Zelle (Mobilitätsmanagement)
Winter 2006/2007
360
Management von teilnehmerindividuellen
sicherheitsrelevanten Authentisierungsinformationen (Schlüssel, Authentisierungsalgorithmen)
EIR (Equipment Identity Register)

VLR Visitors Location Register:

Enthält alle Teilnehmer, die bei einem Provider
registriert sind
Initialer Verbindungsaufbau immer zu dieser MSC
AuC (Authentication Center)

Alle Endgeräte eindeutig durch IMEI (Inernational
Mobile Equipment Identity) gekennzeichnet
graue Liste, schwarze Liste, weiße Liste
Winter 2006/2007
GSM-Anruf zum Handy
GSM-Anruf vom Handy
1:
2:
3:
4, 5:
1, 2:
3, 4:
5-8:
9-10:
6:
7:
8, 9:
10, 11:
12, 13:
14, 15:
16, 17:
Ruf eines GSM Teilnehmers
4
Weiterleitung zum GMSC
VLR
HLR
5
Verbindungsaufbaunachricht zum HLR
8 9
3 6
Anfrage der
14 15
MSRN vom VLR rufende
7
PSTN
GMSC
MSC
Weiterleitung
Station
1
2
des derzeitigen
10
10
10 13
MSC zum GMSC
16
Anrufweiterleitung zum
BSS
BSS
BSS
derzeitigen MSC
11
11
11
Statusabfrage der MS
Ruf der MS
11 12
17
MS antwortet
MS
Sicherheitsüberprüfung
Verbindungsaufbau
Winter 2006/2007
362
361
Verbindungsaufbauwunsch
Sicherheitsüberprüfung
Ressourcenüberprüfung
Verbindungsaufbau
VLR
3 4
PSTN
6
5
GMSC
7
MSC
8
2 9
MS
Winter 2006/2007
1
10
BSS
363
General Packet Radio Service GPRS

Systemarchitektur
General Packet Radio Service

Basiert auf existierenden GSM-Netzen
Basis ist Leitungsvermittlung
skalierbare Bitraten durch Bündelung von bis zu 8
Zeitschlitzen (ein gesamter Funkkanal)
Erreichbare Bitraten bis ca. 170 kbit/s
Erweiterung des NSS um

Gateway GPRS Support Node (GGSN)

Serving GPRS Support Node (SGSN)

364
GPRS – Architektur und Schnittstellen
SGSN
BSS
MS
SGSN
Gb
Gn
VLR
Winter 2006/2007
Gi

HLR/
GR
MSC
365
Bereitstellung von universellen Diensten
innerhalb eines Mobilfunknetzes

Um
Zielstellung von UMTS

PDN
GGSN
GPRS bezogene Teilnehmerdaten, Teil des HLR
Winter 2006/2007

Gn
funktionelle Unterstützung der Mobilstationen
Abfrage der Adressen von Gruppenrufen
GPRS Register

Winter 2006/2007
Gateway zu anderen Paketnetzen
Umsetzung Paketnetzadressen in IMSI-Adressen
Dienste des ISDN
GSM-Dienste, Funkrufsysteme,
Datenkommunikation leitungsvermittelt,
paketvermittelt
Unterstützung verschiedener Zugriffsverfahren:
TDMA, FDMA, CDMA, hybrid
EIR
366
Winter 2006/2007
367
UMTS Terrestrial Radio Access Network
(UTRAN)

RNS
UE1
Node B
Iub
RNC
UE2

Iu
Node
NodeBB
CN

UE3
Node B
Iur
Iub
Node B
RNC
Node
NodeBB
RNS
Winter 2006/2007

Core Network: Aufbau
UTRAN besteht aus
mehreren RNS
Node B kann FDD,
TDD oder beides
unterstützen
RNC ist verantwortlich
für HandoverEntscheidungen, die
der Signalisierung zum
UE bedürfen
Zelle bietet FDD oder
TDD
368

IuCS
C
EIR
Node B
Gf
Iub
Node B
RNC
Winter 2006/2007
RNS
SGSN
HLR
Gr
Gc
Gn
GGSN
Gp
IuPS
CN
369
Festes Endgerät
(Fixed terminal)
Server
Infrastrukturnetz
Zugangspunkt (Access point)
SVC, PVC
ISDN verbindungslos, Benutzersignalisierung
Winter 2006/2007
D
PSTN
F
Unterstützung Kanäle aus ISDN
(64kb/s, 128kb/s, 384kb/s,1920kb/s)
Sprache;
Sprache/Daten alternativ mit Datenraten
Paketvermittelt

Node
BTSB
GMSC
Mobiles Endgerät
(Mobile terminal)
Leitungsvermittelt (Kanalvermittelt)

B
MSC
IEEE-Standard 802.11 für Wireless Local
Area Networks
Übermittlungsdienste in UMTS

VLR
Iu
BSC
Node B
RNC:
RNC: Radio
Radio Network
Network Controller
Controller
RNS:
RNS: Radio
Radio Network
Network Subsystem
Subsystem
BSS
Abis
BTS
370
Anwendung
Anwendung
TCP
TCP
IP
IP
802.11 MAC
802.11 MAC
802.3 MAC
802.3 MAC
802.11 PHY
802.11 PHY
802.3 PHY
802.3 PHY
Winter 2006/2007
371
Drahtloses Infrastrukturnetz – Beispiel WLAN
802.11 LAN
STA1
802.x LAN

Portal
Access
Point
Station (STA)

BSS1
Distribution System

BSS2
Winter 2006/2007
802.11 LAN
STA3
Station, die sowohl in das FunkLAN als auch das verbindende
Festnetz (Distribution System)
integriert ist

Übergang in ein anderes Festnetz

372

STA4
Winter 2006/2007
europe.info
Konkurrierender Medienzugriff
Koordinierung zwischen zwei Kommunikationspartnern zur Vermeidung des Hidden Node
Problems
Anwendung
Benutzer je
Access Point
Möglichkeit der Zuweisung von Übertragungskapazität über einen zentralen Punkt
Winter 2006/2007
802.11 LAN
373
Quelle:
www.planet-
PCF (Point Coordination Function)

STA5
Station (STA):
Rechner mit
Zugriffsfunktion auf
das drahtlose Medium
Basic Service Set
(BSS):
Gruppe von Stationen,
die dieselbe
Funkfrequenz nutzen
IEEE 802.11 im Vergleich
RTS/CTS (Request To Send/Clear To Send)

BSS2
Verbindung verschiedener Zellen,
um ein Netz (EES: Extended
Service Set) zu bilden
CSMA/CA (CSMA with Collision Avoidance)

STA2
Zugriffsverfahren für WLAN

STA3
BSS1
Distribution System

STA2
Direkte Kommunikation
mit begrenzter
Reichweite
Portal

STA1
Gruppe von Stationen, die
dieselbe Funkfrequenz nutzen

802.11 LAN
Access Point
Access
Point
ESS
Rechner mit Zugriffsfunktion auf
das drahtlose Medium und Funkkontakt zum Access Point
Basic Service Set (BSS)

Ad-hoc Netzwerk – Beispiel WLAN
374
802.11b
802.11b+
802.11g
Geschwindigkeit
11 Mb/s
44 Mb/s
54 Mb/s
Effektive Datenrate
5 Mb/s
12 Mb/s
20 Mb/s
Internet
++
++
++
LAN-Spiele
+
++
++
Dateitransfer
0
+
++
1-4 PCs
+
++
++
5-20 PCs
0
+
++
ab 21 PCs
-
0
++
Reichweite
bei max.
Geschw.
Büroumgebung
15 m
12 m
10 m
Freies Gelände
50 m
40 m
30 m
Reichweite
bei min.
Geschw.
Büroumgebung
30 m
35 m
45 m
Freies Gelände
90 m
110 m
140 m
Winter 2006/2007
375
Bluetooth

Konsortium: Ericsson, Intel, IBM, Nokia, Toshiba
- viele Mitglieder
Anwendungen

beispielweise GSM über Handy - Bluetooth - Laptop

376
Bluetooth – Begriffe

vCard/vCal
WAE
OBEX
WAP
SDP
SDP
PPP
Audio
RFCOMM
RFCOMM
L2CAP
L2CAP
HCI
Darüber beliebige
Protokolle
Winter 2006/2007
TCS
TCS BIN
BIN
IP
Baseband
Link Manager Protocol
Host Controller Interface
HCI
Link Layer Control and
Adaptation Protocol L2CAP
ATATCommands
Commands
UDP / TCP
Schnittstelle zum Gerät

Einfacher, billiger Ersatz für IrDA
eingeschränkte Reichweite
niedrige Datenraten
Winter 2006/2007
Transceiver sendet und
empfängt Daten im Bereich
von 2,402 – 2,48 GHz
(ISM-Band, Industrial,
Scientific, Medical)
Link Controller

kleine, billige Geräte
Verbindung von Netzwerken

Lautsprecher, Joystick, Kopfhörer
Unterstützung von ad-hoc-Netzwerken

Anbindung von Peripheriegeräten

Das Bluetooth-System
LMP
LMP
Baseband
Baseband
Transceiver
377
Scatternets
Master
Das Gerät, das eine Verbindung zu einem anderen
Gerät aufbaut
Slave
Alle Geräte, die sich mit dem Master einen Kanal
teilen
Piconetz
Eine Ansammlung von zwei bis acht Geräten, die sich
einen Kanal teilen (1 Master, 1-7 Slaves)
AM-Adresse (active member)
3-bit lange, temporäre Adresse zur Unterscheidung
von Geräten in einem Pico-Netz

Jedes Piconetz hat einen Master und bis zu 7 weitere Knoten
Der Master bestimmt die hopping sequence, die anderen Knoten
müssen darauf synchronisieren
Teilnahme in einem Piconetz = Synchronisation auf die richtige
hopping sequence
Kommunikation zwischen
Piconetzen = Knoten,
die zwischen Piconetzen
hin- und herspringen
Pikonetze
Winter 2006/2007
378
Winter 2006/2007
379
Vergleich Bluetooth – IrDA – WLAN
Bluetooth
IrDA
Wireless LAN
Verbindungsart
Standard
Punkt zu Punkt,
Punkt zu Mehrpunkt
Punkt zu Punkt
Punkt zu Mehrpunkt
Punkt zu Punkt,
Punkt zu Mehrpunkt
Übertragungsrate
< 1-3 Mbit/s
4-16 Mbit/s
< 54 Mbit/s
Übertragungsdistanz (ca.)
10 m
1m
300 m
Übertragungsumkreis
Omnidirektional
30° Winkel
Omnidirektional
Anzahl unterstützter
Geräte
8
2
(P2MP optional....)
256
Sicherheitsmaßnahmen
Hardwareebene
Softwareebene
Hardwareebene
HW/SWUnterstützung
Breit / zunehmend
Breit / abnehmend
Breit
Winter 2006/2007
Literatur

380
GROTE, H.; U. STÖPEL; J. SEITZ u. R. TOSSE: Mobile digitale
Kommunikation. München: Verlag Moderne Industrie, 2004.
ISBN 3-937889-02-7.
KRÜGER, G. u. D. RESCHKE, Hrsg.: Lehr- und Übungsbuch
Telematik – Netze, Dienste, Protokolle. 3. aktualisierte Auflage,
München; Wien: Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag,
2004. ISBN 3-446-22862-4.
ROTH, J.: Mobile Computing – Grundlagen, Technik, Konzepte.
Heidelberg: dpunkt.verlag, 2002. ISBN 3-89864-165-1.
SCHILLER, J.: Mobilkommunikation. 2. überarbeitete Auflage,
München: Addison Wesley/Pearson Studium, 2003. ISBN 38273-7060-4.
– Danke für die Überlassung der Folien –
Winter 2006/2007
381