Überblick Mobilkommunikationssysteme

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1 Überblick Mobilkommunikationssysteme Dr. Stefan Brunthaler nach Prof. Dr. H. Sonntag Seite 1

2 Historische Entwicklung Mobilkommunikationssysteme Dr. Stefan Brunthaler nach Prof. Dr. H. Sonntag Seite 2

3 Verbreitung der Standards Dr. Stefan Brunthaler nach Prof. Dr. H. Sonntag Seite 3

4 Eigenschaften Mobilfunksysteme Dr. Stefan Brunthaler nach Prof. Dr. H. Sonntag Seite 4

5 RDS / TMC Dr. Stefan Brunthaler nach Prof. Dr. H. Sonntag Seite 5

6 DAB Dr. Stefan Brunthaler nach Prof. Dr. H. Sonntag Seite 6

7 Baken Dr. Stefan Brunthaler nach Prof. Dr. H. Sonntag Seite 7

8 Bündelfunk Dr. Stefan Brunthaler nach Prof. Dr. H. Sonntag Seite 8

9 Bündelfunksysteme Quelle: Zitterbart 2001 Dr. Stefan Brunthaler nach Prof. Dr. H. Sonntag Seite 9

10 DECT Dr. Stefan Brunthaler nach Prof. Dr. H. Sonntag Seite 10

11 Satelliten Standards Dr. Stefan Brunthaler nach Prof. Dr. H. Sonntag Seite 11

12 Satelliten Dr. Stefan Brunthaler nach Prof. Dr. H. Sonntag Seite 12

13 UMTS Dr. Stefan Brunthaler nach Prof. Dr. H. Sonntag Seite 13

14 UMTS Dr. Stefan Brunthaler nach Prof. Dr. H. Sonntag Seite 14

15 Entwicklung und Leistungsfähigkeit Dr. Stefan Brunthaler nach Prof. Dr. H. Sonntag Seite 15

16 GSM Dr. Stefan Brunthaler nach Prof. Dr. H. Sonntag Seite 16

17 Netzerschliessung Quelle: Zitterbart 2001 Dr. Stefan Brunthaler nach Prof. Dr. H. Sonntag Seite 17

18 Zellulare Struktur GSM Quelle: Zitterbart 2001 Dr. Stefan Brunthaler nach Prof. Dr. H. Sonntag Seite 18

19 Aspekte GSM Quelle: Zitterbart 2001 Dr. Stefan Brunthaler nach Prof. Dr. H. Sonntag Seite 19

20 Telekommunikationsbasistechnolgie 2 Telekommunikation Basistechnologien C Netz Beschreibung Vor- und Nachteile Analoges Funknetz mit landesweiter Flächendeckung für Sprachkommunikation Im Jahr 2000 in Deutschland abgeschaltet Flächendeckung eingeschränkte Qualität schlechte Eignung für Datenübertragung Standard in über 150 Staaten Roaming weltweite Erreichbarkeit Geringe Investitionskosten für Nutzer Attraktiver Endgerätemarkt Übertragung von Karten Off Board Navigation GSM Netz Volldigital in zellularen Netzen (Global system for Mobile flächendeckend eingeführt Daten und Communication) Sprache Datenübertragung mit 9,6 kbit/s 900 und 1800 MHZ Bereich Handovertechnologie Hohe Kapazität durch Skalierbarkeit GPRS (General Packet Erweiterung von GSM zur Radio Services) paketorientierten Übertragung von Daten bis zu 115 kbit/s UMTS (Universal System for Mobile Telecommunication) Baut auf der GSM / GPRS Technologie auf Übertragungsraten bis zu 2 Mbit/s Skalierbar auf Massenbetrieb Multi Media fähig (Mobiler Internetzugang) Erweiterung der Applikationen Weltweiter Standard Dr. Stefan Brunthaler nach Prof. Dr. H. Sonntag Seite 20

21 Telekommunikationsbasistechnolgie 3 Telekommunikation Basistechnologien RDS-TMC (Radio Data System Traffic Message Channel) Betriebsfunknetze Bündelfunknetze Iridium Bluetooth Beschreibung Vor- und Nachteile Digitales Datenübertragungssystem für analoge UKW Rundfunksender Geringe Übertragungsrate mit 100 bit/s Höhere Datenübertragung dann m it dem DAB (Digital Audio Broadcast) Lokale Netze mit analoger und digitaler Technik Geschlossene Nutzergruppen durch Bündelung von Betriebsfunknetzen TETRA (Trans European Trunked Radio) digtaler Anbieter Datenübertragung bis zu 36 kbit/s Mit 66+6 Satelliten gestütztes System LEO (Low Earth Orbiter) Marktzugang schwierig Nahbereich bis zu 100m Datenübertragung bis zu 1Mbit/s Flächendeckend 1 zu n ausgerichtet: Von einem Sender zu vielen Empfänger Hohe Investitionskosten Unternehmen wie Taxi,ÖPNV mit hoher Kommunikation Geringe Kommunikationskosten Durch Bündelung überregional Kapazität eingeschränkt Weltweite Abdeckung hohe Komm.-kosten Kapazität und Qualität beschränkt Ergänzung für GSM UMTS im Nahbereich Dr. Stefan Brunthaler nach Prof. Dr. H. Sonntag Seite 21

22 GSM Ortung Überblick 1 Grobortung: Nutzung der der Zellkoordinaten - serving basis cell logische Ortung 4 Feinortung 3 Standardortung 2 Grobortung 1 3 Feinortung: Einbeziehung weiterer Mobilzellen mit Referenzdaten zum Funkfeld der einzelnen Zellen 4 Logische Ortung Zuweisung zu Straßen in Abhängigkeit vom Ortungseinheit (Auto Person etc) st e i ge nde Ort ung sge nau i gk ei t 2 Standardortungsstufe: Einbeziehung Feldstärke weiterer Mobilfunkzellen Dr. Stefan Brunthaler nach Prof. Dr. H. Sonntag Seite 22

23 GSM-Ortung (Grundlagen) IVU-Ortungsstufe 1-4 Grundsätzlich wird durch die ständige Netzerweiterung aller (!) GSMNetze eine kontinuierliche Verbesserung der Verfügbarkeit und der Genauigkeit erreicht. Durch immer mehr Zellen auf dem selben Raum werden auch die Zellflächen immer kleiner, was bei den Zellflächenverfahren letztendlich eine höhere Genauigkeit ergibt. Bei den Laufzeitverfahren wird die höhere Anzahl an sichtbaren und damit bewertbaren Stationen ebenfalls zu einer Verbesserung der Genauigkeit führen Dr. Stefan Brunthaler nach Prof. Dr. H. Sonntag Seite 23

24 GSM Ortung Funktion GSM-Ortung (Grundlagen) IVU-Ortungsstufe 1 (Zellortung) Standort der Basisstation (Serving Cell) m Standort des Mobiltelefons Ortungsfläche 500m Dr. Stefan Brunthaler nach Prof. Dr. H. Sonntag Seite 24

25 GSM Standardstufe Vereinfachtes Rechenverfahren: Zelle 1: Koordinaten x1 und y1 Feldstärke F1 Zelle 2: Koordinaten x2 und y2 Feldstärke F2... Zelle n: Koordinaten xn und yn Feldstärke Fn bei linearer Berücksichtigung der Feldstärke für die Distanzberechnung von 2 Zellen Z1(x1/y1) und Z2(X2/y2) idealisiertes linear. Gleichungssystem: F1² p= (x1-xp)² + (y1-yp)² F2² p= (x2-xp)² + (y2-yp)²... Fn² p= (x3-xp)² + (y3-yp)² Ortungsfläche nach OS1 Standort der Basisstation (Serving Cell) Fläche 4. Nachbar Ortungsfläche Standort des Mobiltelefons Beispielsrechnung für 2 Zellen (x1=1 y1=2 F1=3 und x2=11 y2=7 F2=1) m=(y2-y1)/(x2-x1)=0,5 b= y1-m*x1= 1,5 xp=x1+(f2/(f1+f2))* (x2-x1)=1+(1*(1/4))*10=3,5 yp=m*xp+b=0,5*3,5+1,5=3,25 Ortungsfläche mit 3. Nachbar 500m Dr. Stefan Brunthaler nach Prof. Dr. H. Sonntag Seite 25