TU Chemnitz. LehrstuhlRechnernetzeundverteilteSysteme. Fakultät für Informatik. Stand der Technik. Probleme drahtloser Anwendungen

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Benedikt Schuler
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1 VerstehtIhrHandyIP? DrahtloseInternetanbindung StandderTechnik,Probleme,Zukunft,TUChemnitz LehrstuhlRechnernetzeundverteilteSysteme 1

2 ProblemedrahtloserAnwendungen StandderTechnik Mobilfunkder3.Generation Wersolldasbezahlen? 2

3 C-Netz,AMPS StandderTechnik sichbzgl.ihrerubertragungseigenschaftenahnlicheiner drahtgebundenenleitungverhalt stellteineanalogefunk(telefon)verbindungdar,die demsundfaxgeraten esexistierenadapterzumanschluvonleitungsmo- maximaleverbindungsratemitca bit/s aufderbasisvonampswerdenungenutztefunkkanale CellularDigitalPacketData(CDPD) UbertragungsprotokollistTCP/IPmitmaximalerDatenratevon19.200bit/s fureinpacketdatennetzverwendet CDPDwirdmiteinemspeziellenDatenfunkmodembetrieben 3

demsundfaxgeraten esexistierenadapterzumanschluvonleitungsmo- maximaleverbindungsratemitca.14.400-19.

4 (GSM 900) und E-Netz (DCS 1800) D-Netz 80erJahrefurdieverbesserteSprachubertragungstandardisiert diemobilfunknetzeder2.generationwurdenmitteder Datenubertragungistvorgesehen,diefestgelegtenDa- dieluftschnittstellestellt8logischekanalezeitmultiplexbereit,derenbruttodatenratebei22,8kbit/sliegtenratensindjedochnichtmehrzeitgema problematischsinddiebitfehlerratenbis10?3 fursprachtelefonieergebensichnachsprachkodierung undfehlerkorrektur(fec)13kbit/snutzdatenrate 4

generationwurdenmitteder Datenubertragungistvorgesehen,diefestgelegtenDa-

5 {Datenubertragungtransparent9.600bit/s diedatendiensteumfassen: {FaxGruppe3 {X.25-Zugang9.600bit/s {KurznachrichtenPunkt-zu-Punkt(SMS)mitmax. {KurznachrichtenBroadcastmitmax.93Zeichen(81 Byte) 160Zeichen(140Byte) dems)voraus,diedieinterworkingfunctions(iwf) desmobilfunknetzesfernsteuern alledatendienstesetzenspeziellehandys(odermo- 5

6 durchverbessertefehlerkorrekturmechanismenfurdie DerWegzuhoherenDatenratenimGSM bis14.400bit/s(transparent)bzw bit/s(nontransparent)festgelegt DatenubertragungsindabGSMPhase2+Datenraten diesedatenratensollenabende1998zurverfugungste- ab1999sollkanalbundelung(highspeedcircuitspeed hen kbit/sermoglichen Data,HSCSD)Datenratenvon115,2kbit/sbzw.76,8 tiertedatenubertragungmitdemgeneralpacketradio ab2000gibteszusatzlichdiemoglichkeit,paketorien- GPRS soll auch den IP-Zugang realisieren, die Service(GPRS)durchzufuhren Netz\-Technologiesehraufwendig Einfuhrungscheintaufgrundeiner"Netz-neben-demgeneration zusatzlichbeginntab2002deraufbauder3.mobilfunk- 6

ab1999sollkanalbundelung(highspeedcircuitspeed hen kbit/sermoglichen Data,HSCSD)Datenratenvon115,2kbit/sbzw.

7 esexistierenweltumspannendesatellitensysteme,deren Satellitenfunk ren Datenratenzwischen2.400bit/sund9.600bit/svariie- lauffahig)u.a. typischevertreterdafursindinmarsat,iridium(nahezu nie,faxundpaging HauptausrichtungistdieVersorgungmitSprachtelefo- konnendatenratenvon64kbit/sbis2mbit/sundmehr realisieren VSAT-Systeme(verysmallapertureterminalsystems) hierspieltjedochdielaufzeitverzogerungeinegroerol- zungengut le,dieauslastungistnurunterbesonderenvorausset- 7

8 TCPunderhohteBitfehlerraten ProblemedrahtloserAnwendungen FlusteuerungvonNetzuberlastungausgehtundentsprechendeGegenmanahmeneinleitet PaketverlustdurchBitfehlerfuhrtdazu,dadieTCP- MTU-Groe mu zwischen geringem Header- OverheadundgeringerPaketfehlerrateoptimiertwerden die speziellbeisatellitenubertragungsinddielaufzeit- essindveranderungeninderflusteuerungzuerwagen larennetzentretennichtzuvernachlassigendeverzoge- verzogerungennichtzuunterschatzen,aberauchinzellu- rungendurchkodierung/verwurfelungauf(bis200ms) 8

MTU-Groe mu zwischen geringem Header- OverheadundgeringerPaketfehlerrateoptimiertwerden die

9 Retransmissions bei unterschiedlichen MTU Größen und Bitfehlerraten 100 "MTU Größe = 160" "MTU Größe = 256" "MTU Größe = 512" "MTU Größe = 1024" MTU Fehlerrate in e 05 1e 06 Bitfehlerrate

"MTU Größe = 512" "MTU Größe = 1024" MTU Fehlerrate in 90

10 60 Overhead mit komprimierten Headern "MTU Größe = 160" "MTU Größe = 172" "MTU Größe = 192" 50 Overhead in Paketgröße im Funkkanal in Bytes 10

192" 50 Overhead in 40 30 20 10 0 10 20 30 40

11 diegranularitatdertcp-timeristmeistauf500ms LaufzeitbeiSatellitennutzung stationaresatellitenvonca.500ms! festgelegt,beieinerend-zu-end-verzogerungubergeogroerungdertcp-windowsoderfeineretimer- diemaximaledatentransferratewirdnurdurchver- auflosungenerreicht anhandeinigerbeispiele:-) Bitfehlerratevs.Komprimierung 11

12 KostenfurdenInternetzugangviaD-NetzoderE-Netz schonbeigeringeronlinezeitprotagexplodierendie 2002bereits40derVerbindungsanforderungen(70 desvolumens)datenverbindungensind! trotzdemsinddiebetreiberoptimistisch,daimjahr auchwenndienahezukunftmithoherendatenraten insgesamtgesehensinddiemobilenzugangerelativteuer Wersolldasbezahlen? zipiertunddanndurchihrezeitunabhangigkeitrelativ preiswert DatenfunkzugangesindfurgeringenDatenmengenkon- dafurbezahlen,dainnerhalbseinernutzungsdauerkeineanderennutzertelefonierenkonnen! durchkanalbundelungwinkt,mueinnutzersicherlich 12

trotzdemsinddiebetreiberoptimistisch,daimjahr auchwenndienahezukunftmithoherendatenraten insgesamtgesehensinddiemobilenzugangerelativteuer

13 ZieldesUMTS-KonzeptesistdieIntegrationvonNetz- Mobilfunkder3.Generation weise infrastrukturenunddienstenineineeinheitlichesicht- derungenvorgesehen: furdiemobilfunkkomponentesinddafurfolgendeanfor- {inmakrozellen(<1km)500kbit/s {inpiko-/mikrozellen(<200m)2mbit/s esexistierenz.z.zweikonkurrierendestandards {daruberhinausmindestens144kbit/s {WCDMA-EricssonNokia Infos unter {TD-CDMA-Siemens,AlcatelMotorola undhttp:// 13

furdiemobilfunkkomponentesinddafurfolgendeanfor- {inmakrozellen(<1km)500kbit/s {inpiko-/mikrozellen(<200m)2mbit/s

14 isteinsystemmitneuerkonzeption,jedefunkzelle WCDMA dar stelltimprinzipeinenatm-switchmitfunkanbindung reichbar furindoor-einsatzbis2mbit/s,sonstbis384kbit/ser- Kanale,Datenraten,FehlerkorrekturundDiensten istexibelskalierbarinderanzahlderunterstutzten folgtmittelsipoveratm dasbackboneisteinatm-netz,ip-unterstutzunger- imgegensatzzutd-cdmaexistierenbereitstestnetze wirdvometsialsmobilfunkstandardfavorisiert 14

istexibelskalierbarinderanzahlderunterstutzten folgtmittelsipoveratm

15 evolutionareskonzeptzumgsm-standard,ausanwendersichtergibtsichlediglichdie8-fachedatenrate TD-CDMA furindoor-einsatzbis2mbit/s,sonstbis1mbit/sgeeignet betriebzubestehendengsm-systemenmoglich nichtsoexibeleinsetzbarwiewcdma,keinparallel- denkbar,grpsalsgrundlagefurdiedatendienste prinzipiellistdieubernahmederinfrastrukturvongsm dempapier vieleeigenschaftensindnurwillensbekundungenauf (DatenundSchnurlos-Telefonie)erwogen wirdvometsiwahrscheinlichnurfurdenindoorbereich 15

nichtsoexibeleinsetzbarwiewcdma,keinparallel- denkbar,grpsalsgrundlagefurdiedatendienste

16 bisca.2000(?)solldassatellitensystemteledesicbetriebsbereitsein Satellitenfunknetze bestehendaus288(ursprunglich840)minisatellitenin furinternetapplikationenzurverfugungstehen niedrigerumlaufbahnsollendatenratenbis64mbit/s {Kostenvonca.9Mrd.US Hintergrund: {SatellitenlassensichmitausgedientenInterkontinentalraketenindieUmlaufbahnbringen! {CraigMcCawBillGatessindGeldgeber genausgelegt,teledesicsolldenportablenrechnerein- satzermoglichen anderesystemesindeheraufsatellitendirektverbindun- 16

furinternetapplikationenzurverfugungstehen niedrigerumlaufbahnsollendatenratenbis64mbit/s {Kostenvonca.9Mrd.

17 infunkzellenmitgeringerreichweite(<100m)sol- MobileBroadbandSystem(MBS) gen)zurverfugungstehen lendatenratenbis155mbit/s(portableanwendun- Bewegungsgeschwindigkeitenbis100km/hsollen GHz moglichsein,derfunkfrequenzbereichliegtbei62-65 dasergibtbeica.30m/seinedurchschnittlicheverweildauerprofunkzellevonetwa3sekunden derorganisatorischeoverheadistextremimvergleich zuerzielterdatenrateundmobilitat 17

moglichsein,derfunkfrequenzbereichliegtbei62-65 dasergibtbeica.

18 bei62ghzliegtdieresonanzfrequenzdessauerstos! dieauswirkungensolcherfrequenzenauforganismen sindvollkommenunklar! AnalogienzuwirelessATM,mit16BytegroenZel- konkurrierendestandardssindieee802.11und lenunddadurchmitnochhoheremprotokolloverhead kommtausheutigersichtwahrscheinlichnichtvor HIPERLAN

AnalogienzuwirelessATM,mit16BytegroenZel-

19 MobileIPundMobileRSVP inzukunfteinheitlicheinip-basiertesnetzwerkist zugrundeliegtdergedanke,dadienetzinfrastruktur MobileIPnichtnurfurportableComputer,sondernfur MRSVPsolldieReservierungvonNetzkapazitatenana- alletelefone,pda's,organizeru.a. losennetzenermoglichen logzumressourcereservationprotocolauchindraht- meinpersonlicherfavorit:-) solleinrobusteskommunikationsmediumfurdasfuture hightechbattleeldentstehen sehrstarkvomdodgefordert(1997ca.180mio.),es 19

alletelefone,pda's,organizeru.a. losennetzenermoglichen logzumressourcereservationprotocolauchindraht-

20 esexistierteinschichtenmodellmitwirelesstransport WirelessAccessProtocol(WAP) relessmarkuplanguage(wml,hdml)undwml- Script Protocol(WTP),WirelessSessionProtocol(WSP),Wi- diehandhelddevicemarkuplanguage(hdml)reali- sonderneinetransaktionsbeschreibung siertimgegensatzzumhtmlkeineseitenbeschreibung, Auswahl-undversteckteAktionen esexistierencommandsfuranzeige-,zugangs-, dieubertragungerfolgtmitdatagrammen(z.b.udp) 20

diehandhelddevicemarkuplanguage(hdml)reali- sonderneinetransaktionsbeschreibung

21 tewaystandardisiert,welchesz.b.www-dokumentel- tert,bilderstarkerkomprimiertundaufdiegeringen furinternetzugangemitgeringerdatenratewirdeingacatoranpat AuosungenvonMobiltelefonenalaNokiaCommuni- direktenprotokollunterstutzungistebenfallsmoglich diehinterlegungvonjava-appletsbeidenservernzur integriert,diesewerdendamitdurchappletserweiterbar! diewerdenindiesoftwaredermobiltelefone weitereinfosunterhttp:// 21

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