Always Best Connected: Das ABC der drahtlosen Kommunikation an der Universität Karlsruhe

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1 Always Best Connected: Das ABC der drahtlosen Kommunikation an der Universität Karlsruhe Vortrag zum Stadtgeburtstag 2004 der Stadt Karlsruhe Prof. Dr. Hannes Hartenstein und Dipl.-Ing. Willi Fries Universität Karlsruhe (TH)

2 Übersicht Pferdelose Wagen Drahtlose Kommunikation Ein kurzer Abriss über die Geschichte der Mobilkommunikation DUKATH Drahtlose Universität Karlsruhe (TH) Herausforderungen: Bandbreite, Sicherheit, Koordination Ausblick: Forschungsprojekte an der Universität Karlsruhe

3 Geschichte: Von Heinrich Hertz bis 3G 1887/88 Heinrich Hertz in Karlsruhe: Übertragung elektromagnetischer Wellen durch den freien Raum 1895 Guglielmo Marconi Erste drahtlose Telegraphieübertragung Evolution öffentlicher Mobilfunksysteme: A B C GSM UMTS G 2G 3G Universal Mobile Telecommunication System UMTS in vier Worten : weltweite Harmonisierung, Mobile Multimedia

4 Geschichte und Zukunft: Wireless LAN und 4G A B C GSM UMTS G 2G 3G Erste proprietäre lokale Funknetze IEEE Standard Aufbau DUKATH Mobilfunk Internet 4. Generation: Always Best Connected (Ericsson) Universität Karlsruhe (TH) Grafik: Prof. Dr. J. Schiller

5 Wireless LAN IEEE » Idee: Ethernet LAN Funk-LAN» Standard spezifiziert physikalische Übertragung und den Kanalzugriff ( medium access control MAC)» MAC: basiert auf Wettbewerbsprinzipien Unicast-Pakete werden bestätigt» Funkbereich: ISM Bänder (Industrial, Scientific, Medical) bei 2.4 und 5 GHz Universität Karlsruhe (TH)

6 Spektrum: Rohöl für drahtlose Kommunikation

7 DUKATH: Drahtlose Universität Karlsruhe (TH)

8 DUKATH in Zahlen» 210 Accesspoints» 30 mit Außenplanarantennen» 5 Punkt-zu-Punkt Verbindungen mit 54 bzw. 108 MBit/s im 5GHz Frequenzbereich (802.11a)» 2 als Relaisstationen» ca. 80% Abdeckung im Campusaußenbereich» 25 Gebäude komplett oder teilweise versorgt» 48 Hörsäle/Seminarräume

9 DUKATH Nutzungsstatistik Benutzerentwicklung Juni 00 Dezember 00 Juni 01 Januar 02 Juni 02 Januar 03 Juli 03 Dezember 03 Juni 04 Ca aktive User Bis zu 500 gleichzeitig ca. 80 Daueruser

10 Zugangsmöglichkeiten» Virtual Private Network» Web Interface» Vereinbarung der gegenseitigen Nutzung mit dem INKA e.v.

11 DUKATH Nutzungsszenarien» Always on, anywhere, anytime : bequemer Internetzugang in Besprechungen, Lehrveranstaltungen und allg. auf dem Campus» Mobile Lehr- und Lernszenarien (Prof. Schmeck, Prof. Effelsberg): Quelle:

12 Herausforderung: Erhöhung der Bandbreite» IEEE : 2 Mbps» IEEE b: 11 Mbps» IEEE a: 54 Mbps» IEEE g: 54 Mbps» und jetzt auch schon 108 Mbps» aber: bei welcher Distanz und Mobilität?» bei welchen Ausstattungsgrad?» Ericsson VP of research: 4G mobile telephony services will provide a data rate of 100Mbps from Sydney to Stockholm by 2012 Universität Karlsruhe (TH)

13 Herausforderung: Sicherheit» Bei Radiokommunikation ist alles broadcast» Herausforderungen: Verschlüsselung Schutz des Zugangsnetzes Schutz des Endgerätes Authentifizieren Schlüsselaustausch» Wired Equivalent Privacy (WEP): wurde geknackt» Jetzt: WiFi Protected Access (WPA) Universität Karlsruhe (TH)

14 Herausforderung: Koordination

15 DFN Roaming Deutsches Forschungsnetz Quelle: DFN

16 Forschungsprojekte an der Universität Karlsruhe im Bereich Drahtlose Kommunikation einige Beispiele

17 Inter-Fahrzeug-Kommunikation (Prof. Hartenstein, DSN)» Fokus: Ad-hoc-Netze für die Kommunikation zwischen Fahrzeugen Vielversprechendes ziviles Einsatzfeld von Ad-hoc-Netzwerken Unmittelbarer Bedarf nach lokaler Information Beitrag zur aktiven Sicherheit Fahrzeuge sind well managed, günstige technische Ausgangsbasis

18 Inter-Fahrzeug-Kommunikation (Prof. Hartenstein, DSN) FleetNet Demonstrator

19 Fahrzeug-Fahrzeug-Funkkanal (Prof. Wiesbeck/J. Maurer, IHE)» Jürgen Maurer Straßenumgebung Dynamischer Verkehr Wellenausbreitung Vollständige Beschreibung des Fahrzeug-Fahrzeug Funkkanals

20 Fahrzeug-Fahrzeug-Funkkanal (Prof. Wiesbeck, IHE) Jürgen Maurer

21 Ubiquitäre Netzwerke (Prof. Juling/Dr. Beigl, TecO) "Ubiquitous Computing is fundamentally characterized by the connection of things in the world with computation" (M. Weiser) DigiClip

22 Sensornetze (Prof. Zitterbart, TM)

23 Lokalisierung in WLAN-Netzen (Prof. Hanebeck/P. Rößler, ISAS)» Kooperation Lehrstuhl für Intelligente Sensor-Aktor-Systeme (Patrick Rößler) und Siemens Corporate Technology» Einsatz neuartiger nichtlinearer Schätzverfahren

24 Lokalisierung in WLAN-Netzen (Prof. Hanebeck/P. Rößler, ISAS)» Aufbau einer Testumgebung» Automatische Kartographierung mit autonomem Roboter

25 Zusammenfassung und Ausblick» Konvergenz Mobilkommunikation Internet: Always Best Connected» der Universität Karlsruhe betreibt das Dukath Unser Beitrag zu Always Best Connected Derzeit 4500 aktive Nutzer Weiterentwicklungen Höhere Bandbreite Voice over Wireless Power over Ethernet DFN Roaming» Aktuelle Forschungsthemen: Alles wird intelligent und vernetzt Fahrzeuge, Kaffeetassen, Blumentöpfe Hohe Anforderungen an Sicherheit und Robustheit bei einem an sich unsicheren und instabilen Kommunikationsmedium» Problematik: Überlast im 2,4 GHz Frequenzband?

26 Einige weiterführende Links» Dukath Drahtlose Universität Karlsruhe (TH)» Das Deutsche Forschungsnetz» Mobile Access (Liste der Hotspots in Deutschland)» WLAN in Karlsruhe» Gutachten zur EMVU-Belastung durch das WLAN» Gesundheit und Mobilfunk» Institut für Telematik

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