Vortrag. Gegenüberstellung von verfügbaren und künftigen Internetzugangstechnologien auf Funkbasis. Dozent: Dipl. Ing. (FH) Jürgen Kraft

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1 Vortrag Gegenüberstellung von verfügbaren und künftigen Internetzugangstechnologien auf Funkbasis Dozent: Dipl. Ing. (FH) Jürgen Kraft

2 Die Breitband-Scheide Nur die Hälfte aller Internethaushalte in Europa bekommt einen Breitband Internet Zugang via (Telefon-)Kabel, bzw. kann sich den Breitbandzugang nicht leisten. Gründe: - Versorgung für TK-Unternehmen nicht wirtschaftlich (Land) - zu kompliziert (speziell für die Generation 55+) - zu teuer (speziell für Gelegenheitsnutzer) Quelle: Jupiterresearch, Nov. 2003

3 Internetzugang via Funk Warum Funk? Mobilität einfach Geringe Kosten Aber: knappe Ressource Frequenzspektrum

4 Internetzugang via Satellit Im Prinzip super Sache, da überall verfügbar Rückkanal ist problematisch aber Sehr viele User teilen sich einen Satelliten-Transponder -> begrenzte Bandbreite Datenpakete müssen 2x km zurücklegen -> Paketlaufzeiten von über 1 Sekunde (ISDN: 20ms)

5 Wireless Internetzugangsarten GSM HSCSD GPRS UMTS WLAN WaveLINK WIMAX

6 GSM GSM : Global Standard for Mobile Communications Entwickelt Anfang der 90er für mobile Sprachkommunikation -> Schmalbandige Kanäle reichten dazu aus Technische Parameter: Frequenzbereiche Typische Sendeleistung Basisstation (je Sektor) Typische Sendeleistung Endgerät (z.b. Handy) Typische Reichweite Typische Nettodatenrate Paketlaufzeit GSM 900 (880 MHz bis 960 MHz) GSM 1800 (1710 MHz bis 1880 MHz) 20 Watt an Antennenbuchse abgestrahlte Leistung: 1000 Watt EIRP* (*Exkurs) 2 Watt 2 bis max. 37 km 9,6 kbit/s bis 14,4 kbit/s ca. 400 ms

7 Exkursion: Strahlungslseistung Senderausgangsleistung: Leistung, die an der Antennenbuchse des HF-Verstärkers ansteht. Effective-Isotropic-Radiated-Power (EIRP) : Tatsächlich an der Antenne abgestrahlte Leistung Idealer Strahler: -punktförmig -Wellen breiten sich gleichmäßig in alle Raumrichtungen aus Gewinn: 0 dbi Realer Strahler: Dipol -Richtcharakteristik -Wellen breiten sich in bestimmen Richtungen stärker aus als zu anderen Gewinn: 2,15 dbi bzw. 0 dbd Richtantenne: z.b. Yagi -starke Richtcharakteristik -Wellen werden stark gebündelt in eine Vorzugsrichtung abgestrahlt Gewinn: z.b. 9 dbi bzw. 6,85 dbd

8 Berechnung der EIRP Umrechnungstabelle Watt in dbm: 1 mw 0 dbm Beispiel: 10 mw 100 mw 1 W 2 W 10 W 20 W 100 W 10 dbm 20 dbm 30 dbm 33 dbm 40 dbm 43 dbm 50 dbm Gegeben: Senderausgangsleistung: 20 Watt Antennengewinn: 20 dbi Kabelverluste: 3dB Gesucht: von der Antenne abgestrahlte Leistung (EIRP) 20 Watt = 43 dbm P(Ant.) = 43 dbm 3dB + 20dBi = 60 dbm 60 dbm = 1000 Watt (EIRP) 1000 W 60 dbm

9 GSM Verfügbarkeit: überall, wo man mobil Telefonieren kann Preise: Abrechnung erfolgt immer nach Zeit! Preisliste Vodafone: Grundgebühr: Preis je Onlineminute Beliebiger Handyvertrag 12 bis 41 Ct/min je nach Vertrag Beispiel: 2 Stunden 10 Stunden 2h * 60min * 12ct/min = 14,40 10h * 60min * 12ct/min = 72

10 HSCSD HSCSD : High Speed Circuit Switched Data Start: 1999 Prinzip: Bündelung von bis zu 4 GSM-Sprachkanälen ->Vorteil gegenüber GPRS: garantierte Bandbreite ->Symmetrische Datenrate Technische Parameter: Typische Nettodatenrate Paketlaufzeit 38,4 kbit/s bis 57,6,4 kbit/s (wird nur von Vodafone und E-Plus angeboten) ca. 300 ms

11 HSCSD Verfügbarkeit: überall, wo man mobil Telefonieren kann Preise: Abrechnung erfolgt immer nach Zeit! Preisliste Vodafone: Grundgebühr: Preis je Onlineminute Beliebiger Handyvertrag 24 bis 81 Ct/min je nach Vertrag Beispiel: 2 Stunden 10 Stunden 2h * 60min * 24ct/min = 28,80 10h * 60min * 24ct/min = 144

12 GPRS GPRS : General Packet Radio Service Start: 2001 Prinzip: Erweiterung des GSM-Standards für paketorientierte Übertragung Vorteil: Erstmalig wird nicht nach Zeit sondern nach Übertragungsmenge abgerechnet. Zeitflatrate! Nachteil: je nach Netzauslastung kann die Datenrate schwanken Technische Parameter: Typische Nettodatenrate Paketlaufzeit max. 53 kbit/s Downstream max. 28 kbit/s Upstream ca. 500 ms

13 GPRS Verfügbarkeit: überall, wo man mobil Telefonieren kann Preise: Abrechnung erfolgt nach Zeit oder Volumen! Preisliste Vodafone: Grundgebühr: 2 Stunden 12 Stunden 30 Stunden 100 Stunden Beliebiger Handyvertrag oder: 30 MB (33 Ct /MB) oder: 200 MB (18 Ct /MB) oder: 500 MB (14 Ct /MB) oder: 1000 MB (10 Ct /MB)

14 UMTS UMTS : Universal Mobile Telecommunications System auch als 3G (3. Generation) bezeichnet Start: Ende 2003 in einigen Großstädten Ziel: Ein Universalnetz für Sprache, Daten und Video Technische Parameter: Frequenzbereiche Typische Sendeleistung Basisstation (je Sektor) Typische Sendeleistung Endgerät (z.b. Handy) Typische Reichweite Typische Nettodatenrate Paketlaufzeit MHz (Uplink) MHz (Downlink) Watt an Antennenbuchse abgestrahlte Leistung: 1000 Watt EIRP* 0,5 bis 2 Watt 0,5 bis 10 km 384 kbit/s (Downstream) 64 kbit/s (Upstream) 200 bis 300 ms

15 UMTS Quelle: Mainpost

16 UMTS Verfügbarkeit: Großstädte und allmählich auch das Land Karte: UMTS-Netzabdeckung (rot) von Vodafone in Main-Spessart Quelle: Vodafone Webseite

17 UMTS Preise: Abrechnung erfolgt nach Zeit oder Volumen! Gleiche Preise wie bei GPRS (Vodafone) Preisliste Vodafone: Grundgebühr: 2 Stunden 12 Stunden 30 Stunden 100 Stunden Beliebiger Handyvertrag oder: 30 MB (33 Ct /MB) oder: 200 MB (18 Ct /MB) oder: 500 MB (14 Ct /MB) oder: 1000 MB (10 Ct /MB)

18 UMTS Spezialtarife: Vodafone Zuhause Web gilt nur in der Home-Zone (500 Meter Radius) 29,95 / Monat 5000 MB Datenvolumen incl. außerhalb der Home-Zone gilt der normale UMTS-Tarif E-Plus Online Flat Tarif gilt deutschlandweit 39,95 / Monat FLAT Ziel der Hersteller: Ablöse des Festnetz DSL-Anschlusses

19 WLAN WLAN : Wireless Local Area Network Seit: 1999 von der Regulierungsbehörde in Deutschland erlaubt Jeder darf ein WLAN-Netz ohne vorherige Genehmigung errichten Ziel: - Ethernet auf Funkbasis - schnelle Übertragung von großer Datenmengen Technische Parameter: Frequenzbereiche Max. Sendeleistung Basisstation und Endgerät Typische Reichweite Datenrate Paketlaufzeit 2,4 GHz ISM Band ( MHz) 5 GHz ISM Band ( MHz) 100 mw EIRP (abgestrahlte Leistung) 1 W EIRP im 5-GHz Band 50 m (in Gebäuden) 10 km (im Freien) 1 MBit/s 54 MBit/s (brutto) 0,1 MBit/s - 33 MBit/s (netto) LAN-typisch ca. 1 ms

20 Strahlenbelastung durch WLAN Handy WLAN (2,4 GHz) Max mw Max. 100 mw

21 WLAN Verfügbarkeit: - nur lokale Hot-Spot-Zonen - keine flächendeckende Verfügbarkeit private WLAN-Netze - Heimnetze - Firmennetze - Richtfunk (Punkt zu Punkt Verbindung) öffentliche WLAN-Netze - Hot Spots (z.b. in Kaffees, öffentliche Plätze, usw.) - WLAN-Netze diverser Mobilfunkanbieter

22 WLAN Preise: Abrechnung erfolgt fast immer nach Zeit Bei einige WLAN Hot-Spots ist die Nutzung kostenlos oder bereits in anderen Posten (z.b. Hotelrechnung) enthalten. Preise des Mobilfunkanbieters Vodafone für die Nutzug deren Hot-Spots: Grundgebühr: 30 min 2 Stunden Beliebiger Handyvertrag 4 10

23 WaveLINK WaveLINK : WLAN-Netzwerk des Bürgernetz Main-Spessart Start: 2001 in Lohr und Gemünden Ziele: - von Vorleistungen der Telekom unabhängiger Internetzugang für unsere Mitglieder - Versorgung von Nicht-DSL-versorgte Gebiete mit einem breitbandigem Internetzugang - Experimentierdrang was Neues zu schaffen WaveLINK ist ein privates Netz für eine geschlossene Benutzergruppe. Durch Beitritt in den Bürgernetzverein kann jeder Bürger dieses Netz nutzen oder sogar selber am Betrieb und dessen Ausbau mitarbeiten. Dabei gelten die Ziele, die in der Vereinssatzung definiert sind.

24 Technische Parameter Benutzereinstieg: Frequenzbereich WaveLINK 2,4 GHz ISM Band ( MHz) Max. Sendeleistung Typische Reichweite Nettodatenrate Paketlaufzeit 100 mw EIRP (abgestrahlte Leistung) 500 m bis ca. 5 km (Sichtverbindung erforderlich) 0,1 MBit/s bis 2 MBit/s ca. 30 bis 100 ms Technische Parameter Linkstrecke: Frequenzbereich Max. Sendeleistung Typische Reichweite Nettodatenrate 2,4 GHz ISM Band und 5 GHz Band 100 mw 1 Watt EIRP ca. 1 bis 10 km (Sichtverbindung erforderlich) 5 MBit/s bis 33 MBit/s

25 WaveLINK-Projekt im Raum Lohr 11 Mbit/s Funklink Lindig Sackenbach Richtung Neuendorf Steinbach 54 Mbit/s Funklink Access Point (Benutzereinstieg) Lohr Anlagenstr. Sendelbach Realschule Drechselblick Wombach Pflocksbach Internetanbindung / Server Rodenbach nach Neustadt

26 WaveLINK-Projekt im Raum Nantenbach/ Neuendorf / Steinbach / Gemünden Neuendorf Sonnenleite 11 Mbit/s Funklink Rathaus Hofstetten 54 Mbit/s Funklink Langenprozelten Gemünden Access Point (Benutzereinstieg) Kreutz & Mock Nantenbach Steinach Silo Richtung Lohr Sackenbach Steinbach Jeder Bewohner, der einen Benutzereinstieg sehen kann, kann WaveLink nutzen.

27 Grundlage: WLAN nach b WaveLINK WLAN hat jedoch einige Schwächen: Keine Benutzerauthentifikation erst heute möglich mit EAP-Protokollerweiterung wird jedoch erst ab Windows XP unterstützt Kein Accounting auf Benutzerebene Unzureichende Verschlüsselung damals gab es nur die sehr unsichere WEP-Verschlüsselung, inzwischen wäre dieses Problem durch AES beseitigt Kein Trafficmanagement Das WLAN-Protokoll kennt keine Möglichkeit die Bandbreite auf die einzelnen User gerecht zu verteilen. Ein Powersauger kann im Extremfall den ganzen Accesspoint belegen.

28 Dual-Backboneanbindung Lösung: VPN-Tunnel in Lohr VPN-Gateway Accesspoint Client Internet Offizieller IP-Adresspool Ethernet Funk Transportnetz Private LAN IP: Offizielle IP: Verschlüsselter Datenstrom VPN -Tunnel VPN-Tunnel sorgt für die abhörsichere Datenübermittlung 2. Der Client erhält über Marktheidenfeld den VPN-Tunnel seine offizielle IP-Adresse zugeteilt mit der er am Internet teilnimmt 3. Das VPN-Gateway übernimmt die Authentifikation und das Accounting 4. Mit eigenem VPN-Protokoll Nionet ist die Grundlage für ein effizientes Trafficmanagement gelegt.

29 Benutzereinstieg WaveLINK-Netzstruktur Funk-Link Benutzereinstieg AP AP AP AP=Accesspoint Hub / Router Hub Standort B LAN AP Standort A Funk-Link Benutzereinstieg AP Funk-Link Standort D Internet Gateway -Verschlüsselung -Authentifikation -Accounting -Firewall -Trafficmanagemet AP Standort C Router AP AP Benutzereinstieg AP

30 WaveLINK Preise: Abrechnung erfolgt nach Volumen oder FLAT Mitgliedsbeitrag Bürgernetzverein MSP Volumentarif: oder Flatrate: 5,50 / Monat 1 Ct / MB 19 / Monat Beispiel für Volumentarif: 500 MB 1000 MB 2000 MB 500 MB * 1 Ct/MB = MB * 1 Ct/MB = MB * 1 Ct/MB = 20

31 WiMAX WiMAX : Worldwide Interoperability for Microwave Access Seit: 2005 in Pilotversuchen am Markt Erweiterung von WLAN nach IEEE Ziel: - Regionales drahtloses Netzwerk - Kombination der Vorteile von UMTS und WLAN Technische Parameter: Frequenzbereiche (vorgesehen) Max. Sendeleistung Basisstation und Endgerät Typische Reichweite Datenrate Paketlaufzeit MHz MHz Mhz Bis zu 30 W EIRP (abgestrahlte Leistung) genaue Regelungen gibt es noch nicht 5 km (bei Inhausversorgung) 50 km (Richtfunkstrecken) Bis 109 MBit/s (brutto) ca. 1 bis 10 ms

32 WiMAX Verfügbarkeit: - gar nicht bis heute nur Pilotversuche

33 WiMAX Preise: Ich habe nur einen kommerziellen Anbieter gefunden, der Preise veröffentlicht hat WiMAX Hardware ist im Vergleich zu WLAN-Hardware noch extrem teuer. Ein WiMAX Modem für den Endanwender kostet derzeit ca. 500 MAXXtelekom (Berlin): 1,5 MBit/s down 320 kbit/s up 2,5 Mbit/s down 500 kbit/s up 3,5 MBIt/s down 768 kbit/s up 34 / Monat FLAT 39 / Monat FLAT 44 / Monat FLAT

34 Ende vielen Dank für Euere Aufmerksamkeit