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1 Inhaltsverzeichnis 1 GSM Leitungsvermittelnde Datenübertragung Klassische Leitungsvermittlung Virtuelle Leitungsvermittlung über IP Standards Übertragungsgeschwindigkeiten Das Signalisierungssystem Nr Klassischer SS-7-Protokollstack Spezielle SS-7-Protokolle für GSM IP-basierter SS-7-Protokollstack Die GSM Subsysteme Das Network Subsystem Die Mobile Vermittlungsstelle (MSC), Server und Gateway Das Visitor Location Register (VLR) Das Home Location Register (HLR) Das Authentication Center (AC) Das Short Message Service Center (SMSC) Das Base Station Subsystem (BSS) und Sprachcodierung Frequenzbereiche Base Transceiver Station (BTS) Die GSM-Luftschnittstelle Der Base Station Controller (BSC) Die TRAU für Sprachdatenübertragung Channel Coder und Interleaver in der BTS Verschlüsselung und Sicherheitsaspekte Modulation Voice Activity Detection IX

2 X Inhaltsverzeichnis 1.8 Mobility Management und Call Control Cell Reselection und Location Area Update Mobile Terminated Call Handoverszenarien Mobile Endgeräte Aufbau eines einfachen GSM Telefons Aufbau eines Smartphones Die SIM-Karte Das Intelligent Network Subsystem und CAMEL Fragen und Aufgaben GPRS und EDGE Leitungsvermittelte Datenübertragung Paketorientierte Datenübertragung GPRS auf der Luftschnittstelle GPRS Timeslot-Nutzung im Vergleich zu GSM Gleichzeitige Nutzung einer Basisstation von GSM und GPRS Coding Schemes EDGE (EGPRS) Mobile Device Classes Network Operation Mode (NOM) GPRS-Kanalstruktur auf der Luftschnittstelle GPRS-Zustandsmodell GPRS-Netzwerkelemente Die Packet Control Unit (PCU) Der Serving GPRS Support Node (SGSN) Der Gateway GPRS Support Node (GGSN) GPRS Radio Resource Management GPRS-Schnittstellen und Protokolle GPRS Mobility und Session Management (GMM/SM) Mobility Management-Aufgaben GPRS Session Management Session Management aus Anwendersicht Leitungsvermittelter Verbindungsaufbau GPRS-Verbindungsaufbau Der Multimedia Messaging Service (MMS) über GPRS Weiterentwicklung von EDGE Fragen und Aufgaben

3 Inhaltsverzeichnis XI 3 UMTS und HSPA Überblick, Historie und Zukunft GPP Release 99: Die erste Version des neuen Radionetzwerks GPP Release 4: Bearer Independent Core Network GPP Release 5: IP Multimedia Subsystem und HSDPA GPP Release 6: High Speed Uplink Packet Access (HSUPA) GPP Release 7: HSPA+ und CPC GPP Release 8: LTE, HSPA+ Verbesserungen und Femtozellen GPP Release 9: Digitale Dividende und Dual Cell GPP Release 10 und 11: LTE-Advanced Wichtige neue Konzepte in UMTS Release Der Radio Access Bearer (RAB) Aufteilung in Access Stratum und Non-Access Stratum Gemeinsames Übertragungsprotokoll für CS und PS Code Division Multiple Access (CDMA) Spreizfaktor, Chiprate und Prozessgewinn Der OVSF-Codebaum Scrambling in Uplink- und Downlink-Richtung Frequenz- und Zellplanung in UMTS Near-Far-Effekt und Zellatmung Vorteile des UMTS-Radionetzwerkes gegenüber GSM UMTS-Kanalstruktur auf der Luftschnittstelle User Plane und Control Plane Common und Dedicated-Kanäle Logische, Transport- und Physikalische Kanäle Beispiel: Netzwerksuche Beispiel: Der erste Netzwerkzugriff Der Uu Protokoll Stack Das UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) Node-B, Iub Interface, NBAP und FP Der RNC, Iu, Iub und Iur-Schnittstelle, RANAP und RNSAP Adaptive Multi-Rate-NB und -WB für Sprachübertragung Radio Resource Control (RRC)-Zustände Mobility Management aus Sicht des Kernnetzes Mobility Management aus Sicht des Radionetzwerkes

4 XII Inhaltsverzeichnis Mobility Management im Cell-DCH-Zustand Mobility Management im Idle-Zustand Mobility Management in anderen Zuständen UMTS CS und PS-Verbindungsaufbau High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) HSDPA-Kanäle Kleinere Delay- Zeiten und Hybrid ARQ (HARQ) Scheduling im Node-B Adaptive Modulation, Codierung und Geschwindigkeit Auf- und Abbau einer HSDPA-Verbindung HSDPA Mobility Management High Speed Uplink Packet Access (HSUPA) E-DCH-Kanalstruktur Der E-DCH-Protokoll Stack E-DCH Scheduling E-DCH Mobility E-DCH-Endgeräte Continuous Packet Connectivity Ein neues Uplink Control Channel Slot Format Reduzierung des CQI Reporting Intervals, DTX und DRX HS-SCCH Discontinuous Reception HS-SCCH-less Operation Enhanced Cell-FACH, Cell/URA PCH States Fast Dormancy Fragen und Aufgaben Long Term Evolution (LTE) und LTE-Advanced Einleitung und Überblick Netzwerk-Architektur und Schnittstellen LTE-Endgeräte und die LTE Uu-Schnittstelle Der enodeb und die S1 und X2-Schnittstellen Die Mobility Management Entity (MME) Das Serving-Gateway Das PDN-Gateway Das HSS Zusätzliche Systeme zur Abrechnung und Qualitätssteuerung (QoS) Die LTE-Luftschnittstelle und das Radionetzwerk OFDMA für die Datenübertragung im Downlink SC-FDMA für Uplink Übertragungen

5 Inhaltsverzeichnis XIII Symbole, Slots, Radio Blocks und Frames Referenz- und Synchronisations-Signale Das LTE-Kanalmodel in Downlink-Richtung Downlink Management-Kanäle System Information Messages Das LTE-Kanalmodel in der Uplink-Richtung Multiple Input Multiple Output Übertragungen HARQ PDCP Komprimierung und Verschlüsselung Scheduling Downlink Scheduling Uplink Scheduling Grundsätzliche Prozeduren Netzwerksuche Attach und Aktivierung des Default Bearers Handover Szenarien Mobility Management und Leistungsoptimierung Mobilitätsmanagement im Connected State Mobility Management im Idle State Mobility Management und Zustandsänderungen in der Praxis LTE Sicherheitsarchitektur Zusammenspiel mit UMTS und GSM Cell Reselection zwischen LTE und GSM/UMTS RRC Connection Release mit Redirect zwischen LTE und GSM/UMTS Handover zwischen LTE und GSM/UMTS Backhaulverbindungen Self-Organizing Networks CS-Fallback für Sprache und SMS mit LTE SMS über SGs CS Fallback Voice over LTE (VoLTE) Das Session Initiation Protocol (SIP) Das IP Multimedia Subsystem (IMS) und VoLTE Single Radio Voice Call Continuity Internet-basierte Alternativen LTE Bearer Konfigurationen für VoLTE LTE-Advanced (3GPP Release 10 12) Carrier Aggregation Downlink und 4 4 Uplink MIMO Relays

6 XIV Inhaltsverzeichnis HetNets, ICIC und eicic Coordinated Multipoint Operation Zukünftige LTE Anwendungszenarien: Machine Type Communication und Sicherheitsnetze Fragen und Aufgaben Wireless LAN IEEE Wireless LAN Überblick Geschwindigkeiten und Standards WLAN-Konfigurationen: Von Ad-hoc bis Wireless Bridging Ad-hoc, BSS, ESS und Wireless Bridging SSID und Frequenzwahl Management-Operationen Die MAC-Schicht Zugriffssteuerung auf das Übertragungsmedium Der MAC Header Physical Layer und MAC-Erweiterungen IEEE b mit bis zu 11 Mbit/s IEEE g mit bis zu 54 Mbit/s IEEE a mit bis zu 54 Mbit/s IEEE n mit bis zu 600 Mbit/s IEEE ac mit bis zu 6.8 Gbit/s Wireless LAN-Sicherheit Wired Equivalent Privacy (WEP) WPA und WPA2 Personal Mode-Authentifizierung WPA und WPA2 Enterprise Mode-Authentifizierung Authentifizierung mit EAP-SIM und EAP-AKA Verschlüsselung mit WPA und WPA Wi-Fi Protected Setup (WPS) IEEE e und WMM Quality of Service Vergleich zwischen Wireless LAN und LTE Fragen und Aufgaben Bluetooth Überblick und Anwendungen Physikalische Eigenschaften Piconetze und das Master Slave Konzept Der Bluetooth Protokoll Stack Der Baseband Layer Der Link Controller Der Link Manager Das HCI Interface

7 Inhaltsverzeichnis XV Der L2CAP Layer Das Service Discovery Protocol Der RFCOMM Layer Aufbau einer Verbindung im Überblick Bluetooth Sicherheit Pairing bis Bluetooth Pairing ab Bluetooth 2.1 (Secure Simple Pairing) Authentifizierung Verschlüsselung Autorisierung Sicherheitsmodi Bluetooth Profile Grundlegende Profile: GAP, SDP und Serial Profile Object Exchange Profile: FTP, Object Push und Synchronize Headset, Hands-Free und SIM-Access Profile High Quality Audio Streaming Das Human Interface Device (HID) Profile Fragen und Aufgaben Weiterführende Literatur Sachverzeichnis

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