Integrierte Architektur für UMTS und WLAN Technologien

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1 Integrierte Architektur für UMTS und WLAN Technologien Seminar Mobile Systems Referenten: Thomas Loher Nikola Mijatovic 7. April 2005

2 Übersicht Stand der Dinge WLAN, UMTS Integrierte Architektur Kopplungen Datenaustausch Abrechnung Authentifikation, Autorisierung, Sicherheit Dienstqualität (QoS) Diskussion Folie 2

3 Stand der Dinge Swisscom: UMTS: Netz verfügbar seit Juli 2004 heute rund 90% der Bevölkerung versorgt aktuell bis 384 kbit/s Angebote für Geschäftskunden seit September 04 WLAN: Hotspots (bei allen Providern) Folie 3

4 WLAN(I) Definition: - WLAN steht für Wireless LAN und ist der Überbegriff für die Technologien der drahtlosen Vernetzung und Kommunikation zwischen Rechnern Standard Vorteile: - hohen Übertragungsraten bei Mobilität (bis zu 54 Mbit/s) - Kabellos, Kostengünstiger Nachteile: - Sicherheit - Roaming bzw. Mobilität - rechtliche / nationale Barieren Folie 4

5 WLAN(II) Ausgewählte Aspekte: Betriebsmodi Roaming Hotspots / SOHO Sicherheit: WEP und der Nachfolger WPA Link Layer Control in 802.XXx Folie 5

6 Mobilfunk-Generationen 1G-Systeme: nur Sprachübertragung 2G-Systeme: GSM (und Erweiterungen) primär Sprache, aber auch beschränkt Datenübertragung 3G-Systeme: UMTS Universal Mobile Telecommunications System Folie 6

7 Ziele UMTS zusätzlich Unterstützung von Multimedia (Sprache, Bilder, Daten) Übertragungsraten bis 2 Mbit/s weltweites Roaming einheitliche Norm abwärtskompatibel mit 2G-Systemen Folie 7

8 UMTS Zellsystem Folie 8

9 UMTS Zellen Durchmesser Datenrate Geschwindigkeit Makrozelle einige km 144 kbit/s bis 500 km/h Mikrozelle bis ca 2 km 384 kbit/s bis 120 km/h Pikozelle einige m 2 Mbit/s bis 10 km/h Folie 9

10 UMTS Komponenten HLR GGSN externes Netz SGSN Zugangsnetz Kernnetz GGSN: Gateway GPRS Support Node SGSN: Serving GPRS Support Node HLR: Home Location Register Folie 10

11 Vergleich UMTS - WLAN UMTS: grössere Abdeckung geringe Datenübertragungsrate sehr teure Infrastruktur WLAN: geringe Abdeckung hohe Datenübertragungsrate Probleme bei Roaming und Handover daher Ziel: integrierte Architektur Vorteile übernehmen, Nachteile kompensieren Folie 11

12 Integrierte Architektur (IA): Enge Kopplung (I) Internet WLAN WLAN UE SGSN GGSN 3G-Netz externes Netz 3G-Infrastruktur wo günstig wieder verwenden (Anmeldung, Abrechnung) Folie 12

13 IA: Enge Kopplung (II) Vorteile: problemloser Übergang zwischen WLAN und 3G-Netz Mobilität und gemeinsame Rechnung auch kein Problem Infrastruktur des 3G-Netzes weiterhin verwendbar (Zugangskontrolle, Abonnenten-DB, Abrechnungssystem) 3G-Dienste wie SMS, MMS auch für WLAN Nachteile: WLAN-Terminals nicht ohne weiteres brauchbar 3G-Netz und WLAN müssen vom selben Betreiber verwaltet werden (!) Folie 13

14 IA: Lose Kopplung (I) Internet WLAN WLAN UE SGSN GGSN 3G-Netz externes Netz nur minimale Änderungen am WLAN Folie 14

15 IA: Lose Kopplung (II) Vorteile: WLAN und 3G-Netz können voneinander unabhängig verwaltet werden relativ einfach und billig Nachteile: neue Ausrüstung für Mobilität, Authentifikation, Abrechnung nötig Folie 15

16 IA: Datenaustausch Internet WLAN WLAN UE WAG PDG besuchtes 3G-Netz AAA HSS externes Netz 3G-Heimnetz Datenaustausch mit externem Netz durch PDG (Packet Data Gateway) Folie 16

17 IA: Abrechnung Internet OCS CG WLAN PDG AAA HSS WLAN UE externes Netz 3G Heimnetz PDG sammelt Informationen über gebrauchte Dienste postpaid: Informationen im CG (Charging Gateway) prepaid: Kreditkonto im OCS (Online Charging System) Folie 17

18 Protokolle Anwendung IP PDCP RLC MAC L1 Mobilgerät IP GTP-U UDP/IP L2 L1 GGSN Folie 18

19 IA: Authentifizierung und Autorisierung (I) Internet WLAN AAA Server HSS WLAN UE 3G-Kernnetz AAA: authentication, authorization, accounting HSS (Home Subscriber Server) enthält Benutzerdaten Folie 19

20 IA: Authentifizierung und Autorisierung (II) Internet WLAN AAA Proxy besuchtes 3G-Netz WLAN UE AAA HSS 3G-Heimnetz Folie 20

21 Sicherheit in IA (I) Allgemeine Anforderungen: Datenschutz Vertrauenswürdigkeit Integrität Authentifizierung Sicherheit der beiden Technologien: WLAN Sicherheit: 2. Fehlende Standards 3. WEP unsicher 4. VPN 5. WPA als Fortschritt UMTS Sicherheit: 2. AKA 3. EAP 4. SIM Karten 5. Spez. Verschlüsselung Folie 21

22 EAP-AKA Prozedur: USIM/MS WLAN AAA Server HSS 1. Komm. Anfrage 2. Weiterl. der Identität 3. Prüfen der Identität 4. Challenge an WLAN 5. Erstellen d. Respons 6. Validierung d. Response 7. Definitive Antwort Graphik 3. Übersicht der EAP-AKA Prozedur Folie 22

23 QoS Management (I) QoS Definition: ist die Dienstgüte in Kommunikationsnetzen. Je nach Kommunikationsstandard (z.b. IP oder 3G) werden etwas unterschiedliche Parameter zum Festlegen und zum Messen von QoS verwendet. Bestandteile des QoS Managements Systems: - PDF : MPDF, WPDF, UPDF - Policen Datenbanken - WR, IPA Folie 23

24 QoS Management (II) Fall 1: Der selbe Provider verfügt über beide Technologien (Hierarchisch Policen Struktur) 1. Zent. Policen Datenbank WPDF MPDF UPDF Graphik 4. Policen Management bei gleichem Provider Folie 24

25 QoS Management (III) Fall 2: Mehrere Provider teilen sich ein WLAN Netz (Gemischte Policen Struktur) 1. WLAN Policen DB Zent. Policen DB WPDF MPDF UPDF Graphik 4. Gleiches WLAN mehrere Provider Folie 25

26 QoS Management (IV) Fall 3: Beide Technologien gehören versch. Provider (Peer to Peer Policen Struktur) IPA1 WLAN Netzwerk IPA2 Transit UMTS 3. IPA3 Home UMTS Graphik 5. SLS Policen Aushandlung Folie 26

27 ??? Fragen??? Folie 27

28 Diskussionsfragen

29 Diskussionsfrage UMTS wird sowieso bald keine Rolle mehr spielen. Da es bereits jetzt möglich ist, Telefongespräche über IP zu übertragen, genügt die WLAN-Technologie. Damit ist auch eine integrierte Architektur überflüssig. Folie 29

30 Diskussionsfrage Beide Kopplungsarten haben ihre Nachteile. Daher wird eine solche integrierte Architektur kaum wirklich funktionieren und sich nicht durchsetzen können. Folie 30

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