Einsetzbarkeit ziviler Mobilfunktechnologien im militärischen Umfeld.

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1 Einsetzbarkeit ziviler Mobilfunktechnologien im militärischen Umfeld. Fraunhofer FKIE AFCEA Technologieforum Breitbandtechnologien für Mobile Computing.

2 2 / Inhaltsübersicht Einsetzbarkeit ziviler Mobilfunktechnologien im militärischen Umfeld Diskussion des Themas Aspekte der Einsetzbarkeit Systemarchitektur Übertragungssystem Betrieb zusammen mit zukünftigen militärischen Systemen/Standards Sicherheit Industrieaktivitäten Zusammenfassung und Ausblick.

3 3 / Strategische IKT Trends. Ein Netz, aus mehreren Standards. Trägertechnologien Middleware Anwendungen Das Internet der Dinge. The Internet of Things (IoT). Machine-zu-Maschine Kommunikation M2M Wireless World Research Forum: In 2020 ca 100 Mrd Mobilfunkterminals, überwiegend M2M Unified Communications LTE WLAN Smartphone Web 2.0, 3.0-Semantic Service Oriented Architecture Embedded Systems Software Defined Radio Software Defined Sensor Software Defined Radar Digital Beam Forming. Goal Based Systems Cognitive Architect. (Soar..) Cognitive Radio Cognitive Radar AAL Ambient Assisted Living Telemedicine Smart Home/Smart Metering Smart Grid Smart Cities. Car2X Cloud Computing Mobile Computing Quelle: U.a VDE/ITG IKT Positionspapier IKT.Informations- und Kommunikationstechnologien.

4 4 / Inhaltsübersicht Einsetzbarkeit ziviler Mobilfunktechnologien im militärischen Umfeld Diskussion des Themas Aspekte der Einsetzbarkeit Systemarchitektur Übertragungssystem Betrieb zusammen mit zukünftigen militärischen Systemen/Standards Sicherheit Industrieaktivitäten Zusammenfassung und Ausblick.

5 5 / Grundlegende LTE Systemarchitektur. Dienste Services Internet/Web, Cloud, Application Services IMS IP Multimedia Subsyst. (Operator Services) Festnetz EPC-Evolved Packet Core: IP-Paketvermittlung Layer 3.5 Zubringer, Backhaul: Richtfunk & Ethernet/ATM Transportnetz enodeb/enb: Basisstationen (Layer 2 Bridge). Vernetzung: Kontrollinformationen (X2) Mobilfunkstrecken UE-User-Equipment: Smartphone, Laptop.

6 6 / Taktische LTE-Systemarchitektur. Services Internet/Web, Cloud, Application Services IMS IP Multimedia Subsystem Festnetz, MobKommSysBw EPC-Evolved Packet Core: IP-Paketvermittlung (Layer 3 5) Services EPC-Evolved Packet Core: IP-Paketvermittlung enb: Basisstation (Layer 2 Bridge). Zubringer, Backhaul Andere hochmobile Netze. Vernetzung EPCs Vernetzung X2 Mobilfunkstrecken enb/ Tactical LTE- Basisstation/ taktisch UE-User-Equipment: Smartphone, Laptop.

7 7 / Inhaltsübersicht Einsetzbarkeit ziviler Mobilfunktechnologien im militärischen Umfeld Diskussion des Themas Aspekte der Einsetzbarkeit Systemarchitektur Übertragungssystem Betrieb zusammen mit zukünftigen militärischen Systemen/Standards Sicherheit Industrieaktivitäten Zusammenfassung und Ausblick.

8 8 / Militärisches Umfeld: Anwendungsbereiche EinsVb. Zahl der Teilnehmer Mobilitätsforderungen für enb Zeitliche Änderung des Verkehrsaufkommens. (A) (B) (C) (D) (E) (F) (A) Luft-See-Landepunkte (B) Force Headquarters (verstärkte Brigade) (C) Brigade-Instandsetzungspunkte,- Nachschubpunkte (E) Verbandsgefechtsstand und Einheitsebene, Führung in der Bewegung (D) Vorgeschobener Stützpunkt und hochmobile Aufklärungseinheiten (F) Einheit mit weiter verteilten Teileinheiten im Einsatz in der Bewegung.

9 9 / Konfiguration Luftgestützter Taktischer Kommunikationsknoten. GEO Luftgestützt Luftgestützte Sensoren, Nutzer ISRTA SATCOM enb/tl Airborne ISRTA SATCOM Bodensensoren, Nutzer Gerichteter Funklink LTE-Relay-Zubringer Festnetz enb/tl..enb, taktisch, luftgestützt. ISRTA Intelligence, Surveillance, Reconnaissance, Target Acquisition

10 10 / Streckenbilanz, Bsp. (Aus [1]) Data Rate( kbps) Uplink UE Tx 64 Downlink enodeb Tx 1024 Streckenbilanz, aus [1]. Tx-Antenna Gain (dbi) 0 18 Max Tx Pwr (dbm) Cable Loss (db) 0 2 EIRP (dbm) enode B Rx UE Rx Receiver Sensitivity (dbm) -123,4-106,5 Interference Margin (db) 1 4 Control Channel Overhead (db) 0 1 Rx Antenna Gain (dbi) 18 0 Syst. Value/Max Path Loss 163,4 163,5

11 11 / Streckenbilanz und Zellradien, Bsp. (Aus [1]) Uplink Downlink UE Tx enodeb Tx Data Rate( kbps) Tx-Antenna Gain (dbi) Max Tx Pwr (dbm) Streckenbilanz, aus [1]. Cable Loss (db) 0 2 EIRP (dbm) enode B Rx UE Rx Receiver Sensitivity (dbm) -123,4-106,5 Interference Margin (db) 1 4 Control Channel Overhead (db) 0 1 Rx Antenna Gain (dbi) 18 0 Syst. Value/Max Path Loss 163,4 163,5 Frequency (MHz) enodeb Antenna Height (m) Zellradien, mit [2]. UE Antenna Height (m) 1,5 1,5 Cell Radius (Km) <= (Gem. Okumura-Hata, Suburban aus [2], Übereinstimmung mit [1] Suburban Indoor.Rural Outdoor, Figure 10.7).

12 12 / Ausleuchtanalyse (KESS), Karte und Relief. Position der Basisstation.

13 Ausleuchtanalyse 13 / Höhe UE: 1,5m G-UE=0dB G-eNB= 2,2 db Höhe enb 5000m 5Km 30m 10m 900 MHz 1800 MHz

14 14 / Optimierungsmöglichkeiten bei LTE/LTE-Advanced. Self Organizing Networks Heterogeneous Networks Mehrantennenbetrieb (MIMO) Raumvielfach/Diversity Raummultiplex Strahlformung (Beamforming) Relays Reduktion des Betriebsaufwands. Self Configuration Self Optimization Self Healing Anpassung an lokal unterschiedliches Verkehrsaufkommen. Ausleuchtzelle mit Kapazitätszellen. Vor allem im DL. Verbessern des SNR an Zellenrändern. Erhöhung der Übertragungsgeschw. Verbesserung des SNR an Zellrändern Ausblenden von Störern Geringere Entdeckbarkeit Verbesserung der Ausleuchtung

15 15 / LTE-Relay. Services Internet IMS IP Multimedia Subsystem Festnetz, MobKommSysBw EPC-Evolved Packet Core: IP-Paketvermittlung Zubringer, Backhaul IMS IP Multimedia Subsystem EPC-Evolved Packet Core: IP-Paketvermittlung DeNB: Basisstation Andere taktische, hochmobile Netze. Vernetzung EPCs Vernetzung X2 UE-User-Equipment: RN: Relay Node Mobilfunkstrecken Hauptausleuchtzelle Relay Mobilfunkstrecke UE-User-Equipment: Relaiszelle

16 16 / Inhaltsübersicht Einsetzbarkeit ziviler Mobilfunktechnologien im militärischen Umfeld Diskussion des Themas Aspekte der Einsetzbarkeit Systemarchitektur Übertragungssystem Betrieb zusammen mit zukünftigen militärischen Systemen/Standards Sicherheit Industrieaktivitäten Zusammenfassung und Ausblick.

17 17 / Taktischer Funkknoten, Hybridansatz IP-Connectivity Layer Mobile LTE-eNB/T Neue Dienste: Mil. Cloud, Breitbandinformationen Neuer Taktischer Datenlink C4ISR- Applications & - Services WLAN-Access M-IMS V/UHF SVFuA/SDR V/UHF SATCOM Multimedia-Führungsnetze Festnetzzubringer und Weitbereichnetz On-the-move vehicle station, or mobile station, mission dependent configuration. Joint System for Land-Air-Sea. DL: Datalink. enb/t: enodeb, taktisch M-IMS: Military IP Multimedia Subsystem, Overlay Service Layer on top of IP connectivity layer. Fußzeile für zusätzliche Informationen:

18 18 / Inhaltsübersicht Einsetzbarkeit ziviler Mobilfunktechnologien im militärischen Umfeld Diskussion des Themas Aspekte der Einsetzbarkeit Systemarchitektur Übertragungssystem Betrieb zusammen mit zukünftigen militärischen Systemen/Standards Sicherheit Industrieaktivitäten Zusammenfassung und Ausblick.

19 19 / Spezifische Innovations- und Untersuchungsthemen (1) Analyse der Car2X-Standardsisierung im Hinblick auf taktisch nutzbare Bausteine und Ansätze. (2) LTE Basisstation, taktisch und SATCOM-Zubringer (3) Repräsentative taktische Verkehrsmodelle mit Verteilung der Dienste auf LTE und militärische Standards. (4) Einsatz von LTE als eine neue Form von Datenlink. (5) Konfigurationsoptimierung von LTE für taktischen Einsatz (mit Blick auf spezifische günstige Leistungsmerkmale von LTE/Advanced LTE und ihrer Kombination, z.bsp Strahlformung, Diversity und Relay.) (6) Sicherheitsanalyse für die taktische Verwendung von LTE. Untersuchung neuer Möglichkeiten der Störsicherheit und Übertragungssicherheit. (7) Nutzung von bei LTE verwendeten Technologien und Verfahren für neue militärische Breitbandübermittlungsverfahren.

20 20 / Abkürzungen und Referenzen DL/UL Downlink, Abwärtsstrecke enb>ue; Uplink. Aufwärtstrecke. enb..evolved Node B (LTE-Basistation) ISRTA..Intelligence, Surveillance, Reconnaissance and Target Acquisition [1] H.Holma, A. Toskala, LTE for UMTS. Evolution to LTE-Advanced, Wiley 2011 [2] B. Walke, Mobilfunknetze und ihre Protokolle, Bd 1,Teubner 2000

21 21 / Kontakt Hans Wilfried Heine Konzept- und Geschäftsentwicklung für Neue Programme Thales Defence & Security Systems Ostendstrasse 3, Pforzheim Tel.: Hans-Wilfried.Heine@thalesgroup.com