Mobilkommunikationsnetze. - Einführung -

Transkript

1 - Einführung - Andreas Mitschele-Thiel 1

2 Geschichte 1886 Experimenteller Nachweis durch Heinrich Hertz 1896 Erste Übertragung über offene See durch Guglielmo Marconi Erste Sprechfunkverbindung durch Reginald Fessenden Erste Transatlantik- Übertragung durch Marconi (Morse-Code) Erste Radiosendung mit Musik und einer Weihnachtsansprache durch Fessenden 2

3 Geschichte 1925 Erste öffentliche Demonstration einer Fernsehübertragung durch John Logie Baird Frequenzspreizverfahren (FHSS) durch Hedy Lamarr & George Antheil 1958 Inbetriebnahme A-Netz Analog Handvermittelt Kein Handover Demonstration des Prinzips der Frequenzmodulation durch Edwin Howard Armstrong 3

4 Geschichte Inbetriebnahme C-Netz Handover Ortsunabhängige Vorwahl 2.5G: Spezifikation GPRS IP bis zum Endgerät IEEE WLAN 1-2 Mbit/s brutto 3.9G: Inbetriebnahme erster LTE-Netze durch TeliaSonera in Oslo und Stockholm Höhere Datenraten Verwendung von MIMO n bis 600 Mbit/s 1972 Inbetriebnahme B-Netz Einführung Selbstwahl G: GSM-900 Phase 1 Spezifikation eingefroren Inbetriebnahme D-Netz 1992 Digitales Netz Globales Roaming G: UMTS R99 veröffentlicht IP in allen Netzteilen Fokus auf Datenübertragung Paketvermitteltes Netz bis 11 Mbit/s, a bis 54 Mbit/s G: LTE-Advanced 100 Mbit/s Downlink mobil, 1 Gbit/s stationär Verringerte Latenzen 4

5 Zukunft Cognitive Radio Networking Motivation: Idee: Ineffiziente Nutzung des Spektrums Überlastetes ISM-Band (Wifi) sowie zelluläre Netze (GSM, UMTS,..) Statische Zuweisung bzw. Technik verhindert Nutzung verfügbarer Ressourcen Nutze besten verfügbaren Kanal Automatische Anpassung des Netzes bzw. der Parameter an akt. Situation Intelligentes, flexibles und rekonfigurierbares Radio (Software Defined Radio) Leistung Ressourcen Zeit 5

6 Zukunft Cognitive Radio Networking Aktuelles ICS-Forschungsprojekt: Entwicklung bzw. Bewertung neuer Algorithmen im Bereich: Kanalzugriff (MAC) und Link-Anpassung Spectrum Abstraction/Allocation/Sharing, Routing Experimentelle Evaluierung und prototypische Implementierung mittels Software Defined Radio von GSM und LTE (USRP bzw. GNU Radio/Iris) 6

7 Zukunft Satellitenkommunikation alle üblichen Probleme mit Funk plus: große Entfernung Signalqualität Übertragungszeiten (geostationär: 250 ms Erde-Sat-Erde) wenige sinnvolle Orbits genaue Ausrichtung der Antennen Mobilität Antennennachführung notwendig ständig veränderliche Kapazität BMWI-Projekt KASYMOSA QoS über veränderliche Links mit hohem Delay 7

8 Zukunft Selbstorganisation Selbstorganisation: Realisierung gewünschten Verhaltens als Resultat der Interaktion beteiligter Systeme keine zentrale Kontrolle typisch: einfache Regeln für das Einzelsystem, komplexes Verhalten aus Kombination vieler Teilnehmer Beispiele: Staukontrolle mit TCP Medienzugriff und Lastkontrolle bei (DCF) Optimierung von Funkparametern bei LTE 8

9 Zukunft Controlled Mobility Mobilität zur Erstellung von: Multi-Hop Netzen in Katastrophenfällen Delay Tolerant Networks ( Elektronische Brieftaube ) Werkzeug: UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) Copter-Lab im ZuseBau, Raum