Drahtlose Kommunikation

• Freiraumdämpfung

• Beugung

• Reflexion

• Streuung

• Abschattung

• Überlagerung

• Mobilfunk

• WLAN

• Bluetooth

Austausch von Informationen jeglicher Art über Kabel, Funk, …

• Form der Telekommunikation

• Funk, Funksprech- bzw. Funktelefonverkehr zwischen mobilen oder zwischen mobilen und festen Stationen

• Verbinden mobile Geräte mit einer Basisstation

• MAC-Protokoll koordiniert den Medienzugriff

• verschiedene Datenraten und Reichweiten

• Signal-Rausch-Abstand (Signal Noise Ration)

  • großer SNR -> leichtere Trennung von Signal und Rauschen

• Code Division Multiple Access

  • Ermöglicht die gleichzeitige Übertragung verschiedener Nutzerdatenströme auf einem gemeinsamen Frequenzbereich

• Jeder Benutzer erhält einen individuellen “Code”

• Alle Benutzer teilen sich die selbe Frequenz

• Codiertes Signal

  
  

• GSM

  • 900/1800MHz

• UMTS

  • 2100MHz

• LTE

  • Nahezu alle Spektren

• 5G

  • Je nach Anbieter 700, 1800, 2100MHz

• WLAN

  • 2,4GHz und 5GHz

• Frequency Divison Duplex

  • Sperate Empfangs- und Sendefrequenzblöcke

• Time Divison Duplex

  • Ein Frequenzblock nach vorher festgelegtem Pattern für zeitlich gestaffeltes Senden/Empfangen

• FDD Frequenzbänder sind schmaler als die neuen TDD Bänder

• FDD kann parallel senden/empfangen, TDD nicht

• MIMO/Beamforming ist mit TDD einfacher umzusetzen

• Sende/Empfangs-Reichweite bei FDD deutlich höher als TDD

• Spektrum wird in Kanäle unterteilt

• Jeder Kanal wird in Zeitschlitze unterteilt

• Jedem Endgerät werden 1-n Kanäle zur Übertragung zugewiesen

• Datenströme werden sowohl in der Frequenz als auch zeitlich überlagert.

• Trennung wird durch die Spreizung des Sendesignals gewährleistet

• Die Unterscheidung erfolgt durch Spreizcodes

Base Station Controller

• Vermittlungsrechner mit Relaisfunktion zwischen Mobile Station und Elementen des Mobilvermittlungsnetzes

• Intrazellenübergabe

• Interzellen-/Intra-BSC Übergabe

• Inter-BSC-/Intra-MSC Übergabe

• Inter-MSC Übergabe

1. Mobile Station sendet Verbindungsaufbauanforderung

2. Base Station Controller leitet Anforderung an Mobile Switching Center weiter

3. Mobile Switching Center prüft, ob Teilnehmer und Gerät berechtigt sind, die geforderten Dienste in Anspruch zu nehmen

4. Prüfung, ob genügend Ressourcen im GSM-und Festnetz verfügbar sind

5. Mobile Switching Center baut Verbindung zwischen Mobile Station und Festnetz auf.

1. Festnetz wählt Mobilnummer

2. Anruf geht an zuständiges GMSC

3. GMSC fragt nach Berechtigungen beim HLR

4. HLR erfragt beim VLR das zuständige MSC

5. Infos gehen zurück an GMSC

6. GMSC leitet Anruf an MSC weiter

7. MSC prüft ob MS verfügbar ist

8. Alle BSCs des Netzes „pagen“ jetzt (Rundruf)

9. MS antwortet auf paging

10. BSC führt erneuten Sicherheitscheck durch, und stellt bei Erfolg den Anruf durch (11)

    
    

• UE = Mobile Endgeräte (User Equipment)

• Funkzugangsnetz (EUTRAN)

• Kernnetz (EPC)

• Basisstation (eNode-B)

• MME = Anmeldung der Teilnehmer am Netz (Management Mobility Entry)

• HSS = Prüfung Account (Home Subscriber Service)

• SGW = Serving-Gateway

• PDN-GW = Zugriff auf das Internet herstellen, bzw. Pakete und Co. von dort aus empfangen und weiterleiten

• Es gibt keine einheitliche Definition für 5G!

  • Ist eher ein Oberbegriff für zukünftige Anforderungen an die mobile Kommunikation

• 5G beschreibt eine neue Generation im Mobilfunk

• Ist ein Kommunikationsstandard

• Theoretisch kann 5g in allen für den Mobilfunk freigegebenen Frequenzen genutzt werden

• 5G spielt seinen Geschwindigkeitsvorteil jedoch nur im Frequenzbereich um 3,5GHz aus.

  • Hier sind die Bandbreiten groß genug für Geschwindigkeiten über 1Gbit/s

• Gesamtnetz wird in virtuelle Netzabschnitte unterteilt

• Dabei sorgen Software-Defined Networking (SDN) und Network Functions Virtualization (NFV) für Flexibilität vom Kern bis hin zum mobilen Zugang des Netzes

• Nutzer können priorisiert werden

  • Einsatzkräfte

  • Autonome Fahrzeuge

• CSMA/CA

  • Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance

• Ermöglicht gemeinsamen Zugriff auf das Medium

• Empfang wird bei korrekter Übertragung bestätigt

• Bei fehlerhafter Übertragung wird die Übertragung wiederholt

• Verbindungen zwischen Computern werden bei Bedarf hergestellt

• Keine Strukturen

• Kein Access-Point

• Peer-to-Peer

• Datentransfer läuft über den Access-Point

• der AP dient als Bridge zum drahtgebundenen Netz

• kann bei zentraler Aufstellung Reichweite verdoppeln

• WEP

• WPA

• WPA2

• WPA3

  
  

• PAN bzw. WPAN

• Reichweite kleiner als 10m

• Wie WLAN im Bereich um 2,4GHz

• 79 Kanäle mit einer Bandbreite bis 1MHz

• Synchrone verbindungsorientierte Übertragung

• asynchrone verbindungslose Übertragung

RFID = Radio Frequency Identification

• Erzeugt über Antenne elektromagnetisches Feld

• Dadurch wird ein kontaktloser, lesender Zugriff ermöglicht

LoRaWAN = Long Range Wide Area Network

• Wurde speziell für IoT und IIoT Geräte entwickelt.

• LoRa Sensoren

  • Sendet Messwerte via LoRa an Gateway

• LoRa Gateway

  • Sendet Daten via LTE/LAN an Server

• LoRa Server

  • Verarbeitet Daten