Grundkurs Mobile Kommunikationssysteme

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1 Martin Sauter Grundkurs Mobile Kommunikationssysteme Von UMTS, GSM und GPRS zu Wireless LAN und Bluetooth Piconetzen Mit 173 Abbildungen 2. Auflage Vieweg

2 GSM Leitungsvermittelnde Datenübertragung Standards Übertragungsgeschwindigkeiten Das Signalisierungssystem Nr Allgemeiner SS-7 Protokoll Stack Spezielle SS-7 Protokolle für GSM Die GSM Subsysteme Das Network Subsystem Die Mobile Vermittlungsstelle (MSC) Das Visitor Location Register (VLR) Das Home Location Register (HLR) Das Authentication Center (AC) Das Short Message Service Center (SMSC) Das Base Station Subsystem (BSS) Frequenzbereiche Base Transceiver Station (BTS) Die GSM Luftschnittstelle Der Base Station Controller (BSC) Die TRAU für Sprachdatenübertragung Mobility Management und Call Control Location Area und Location Area Update Mobile Terminated Call Handoverszenarien Die Mobile Station Die SIM Karte 75 IX

3 1.11 Das Intelligent Network Subsystem und CAMEL Fragen und Aufgaben 86 2 GPRS Leitungsvermittelte Datenübertragung Paketorientierte Datenübertragung ' GPRS und das IP Protokoll GPRS im Vergleich zur Datenübertragung im Festnetz GPRS auf der Luftschnittstelle GPRS Timslot Nutzung im Vergleich zu GSM Gleichzeitige Nutzung einer Basisstation von GSM und GPRS Coding Schemes EDGE(EGPRS) Mobile Station Classes Network Operation Mode (NOM) GPRS Kanalstruktur auf der Luftschnittstelle GPRS Zustandsmodell GPRS Netzwerkelemente Die Packet Control Unit (PCU) Der Serving GPRS Support Node (SGSN) Der Gateway GPRS Support Node (GGSN) GPRS Radio Resource Management GPRS Schnittstellen und Protokolle GPRS Mobility und Session Management (GMM/SM) Mobility Management Aufgaben GPRS Session Management Session Management aus Anwendersicht Leitungsvermitteiter Verbindungsaufbau GPRS Verbindungsaufbau Der Multimedia Messaging Service (MMS) über GPRS Fragen und Aufgaben 148

4 3 UMTS Überblick, Historie und Zukunft Release 99: Neues Radionetzwerk UMTS Release 4: Bearer Independent Core Network UMTS Release 5: Einführung des IP Multimedia Subsystems UMTS Release 5: High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) UMTS Release 6: High Speed Uplink Packet Access (HSUPA) Wichtige neue Konzepte in UMTS Release Der Radio Access Bearer (RAB) Aufteilung in Access Stratum und Non-Access Stratum Gemeinsames Übertragungsprotokoll für CS und PS Code Division Multiple Access (CDMA) Spreizfaktor, Chiprate und Prozessgewinn Der OVSF Codebaum Scrambling in Uplink- und Downlink Richtung Frequenz- und Zellplanung in UMTS Near-Far Effekt und Zellatmung Vorteile des UMTS Radionetzwerkes gegenüber GSM UMTS Kanalstruktur auf der Luftschnittstelle User Plane und Control Plane Common und Dedicated Kanäle Logische, Transport- und Physikalische Kanäle Beispiel: Netzwerksuche Beispiel: Der erste Netzwerkzugriff Der Uu Protokoll Stack Das UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) Node-B, Iub Interface, NBAP und FP Der RNC, Iu, Iub und Iur Schnittstelle, RANAP und RNSAP Adaptive Multi Rate (AMR) für Sprachübertragung Radio Resource Control (RRC) Zustände Mobility Management aus Sicht des Kernnetzes 218 XI

5 3.7 Mobility Management aus Sicht des Radionetzwerkes Mobility Management im Cell-DCH Zustand Mobility Management im Idle Zustand Mobility Management in anderen Zuständen UMTS CS und PS Verbindungsaufbau High Speed Downlink Packet Access HSDPA Kanäle Kleinere Delay- Zeiten und Hybrid ARQ (HARQ) Scheduling im Node-B Adaptive Modulation, Codierung und Geschwindigkeit Auf- und Abbau einer HSDPA Verbindung HSDPA Mobility Management Fragen und Aufgaben Wireless LAN IEEE Wireless LAN Überblick Geschwindigkeiten und Standards WLAN Konfigurationen: Von Ad-hoc bis Wireless Bridging Ad-hoc, BSS, ESS und Wireless Bridging SSID und Frequenzwahl Management Operationen Die MAC Schicht Zugriffssteuerung auf das Übertragungsmedium Der MAC Header Physical Layer IEEE b mit bis zu 11 MBit/s IEEE g mit bis zu 54 MBit/s IEEE a mit bis zu 54 MBit/s Wireless LAN Sicherheit Wired Equivalent Privacy (WEP) Wireless Protected Access (WPA) und 802.Ix 288 XII

6 4.8 Vergleich zwischen Wireless LAN und UMTS Fragen und Aufgaben Bluetooth Überblick und Anwendungen Physikalische Eigenschaften Piconetze und das Master Slave Konzept Der Bluetooth Protokoll Stack Der Baseband Layer Der Link Controller Der Link Manager Das HCI Interface Der L2CAP Layer Das Service Discovery Protocol Der RFCOMM Layer Aufbau einer Verbindung im Überblick Bluetooth Sicherheit Pairing Authentifizierung Verschlüsselung Autorisierung Sicherheitsmodi Bluetooth Profile Grundlegende Profile: GAP, SDP und Serial Profile Netzwerkprofile: DUN, LAP und PAN Object Exchange Profile: FTP, Object Push und Synchronize Headset, Hands-Free und SIM-Access Profile Vergleich zwischen Bluetooth und Wireless LAN Fragen und Aufgaben 356 Literaturverzeichnis 359 Sachwortverzeichnis 361 XIII