1 / 37

Draadloze communicatie

Draadloze communicatie. Doel: inleiding + aanvoelen van problemen. Overzicht. Deel 1 Basisbegrippen MPT1327/TETRA (trunking) GSM/GPRS UMTS Deel 2 Draadloze LAN’s 802.11 (+Bluetooth; 802.15) HIPERLAN. Basisbegrippen. Signaal in rechtstreeks zicht conditie hangt af van

harken
Download Presentation

Draadloze communicatie

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Draadloze communicatie Doel: inleiding + aanvoelen van problemen

  2. Overzicht • Deel 1 • Basisbegrippen • MPT1327/TETRA (trunking) • GSM/GPRS • UMTS • Deel 2 • Draadloze LAN’s • 802.11 (+Bluetooth; 802.15) • HIPERLAN

  3. Basisbegrippen • Signaal in rechtstreeks zicht conditie • hangt af van • Zendvermogen (Pz) in Watt • Zendantenne (Gz) • Ontvangstantenne (Go) • Afstand tussen zender en ontvanger (+ atmosfeer) (R) in m • Frequentie (f) in Hz • Po=(PG)z (1/L) Go • Meestal werkt men met logaritmische eenheden • EdB=10*log10(E) • Voorbeeld: als Pz=2 W is PzdB =3 dBW

  4. Basisbegrippen • G()= (Df/c)2 10-1.2(/3dB)2 = winst van de (parabool) antenne = rendement (meestal 0,7 of 70%) Om de gedachten te vestigen: oude GSM antenne: 1,7 of 2,1 dBi parabool Lessive: 1000000 of 60 dB(beide cijfers in het maximum (=0°)) • c = lichtsnelheid = 299,792,500 m/s • L=(4Rf/c)2 LA, de vrije ruimte verliezen (+ de atmosferische; te wijten aan regen bij voorbeeld); werkelijke verliezen zijn groter. Meestal zijn zend- en ontvangstfrequentie verschillend (mobiel  basisstation = uplink; basisstation  mobiel = downlink). • PG=E(ffective)I(isotropic)R(adiated)P(ower) (effectief isotroop uitgestraald vermogen = product van zendvermogen x winst) • Voor vele toepassingen beperkt door het BIPT (voorbeeld: in ISM band : 2,4-2,4835 GHz; 100 mW; in VS: 1 W)

  5. Verzwakking • Vergelijking met kabel (ook kost!)

  6. Werkelijkheid Fading voor een gang op elektrotechniek bij 2,45 GHz

  7. Basisbegrippen • Belangrijke parameters:- Level Crossing rate (aantal onderbrekingen per eenheid van tijd)- Average Fade duration (gemiddelde duur van de onderbreking) - Delay spread (spreading op de vertraging; omgekeerde van bandbreedte voor enkel kanaal)

  8. Storingen • Mikrogolfovens • Andere zenders (Vb. GSM of identieke systemen) • Vonken (schakelaars, bromfietsen) • Voorbeeld: spectrum van vonk • Tegengaan: • Zo ver mogelijk verwijderen • Afschermen • Filteren • Kan ook via voedingbinnenkomen

  9. Trunking systemen • Oude systemen: koop een frequentie bij het BIPT (duur: 2000 Euro/jaar en bandbreedteverslindend) • Nieuwe systemen maken gebruik van deling van bandbreedte (bündelfunk) en zijn bestemd voor professioneel georiënteerd: • P(rivate) M(obile) R(adio) • P(ublic) A(ccess) M(obile) R(adio) • Laten noodcommunicatie toe (sneller dan GSM; nood- en prioritaire, oproepen mogelijk), groepsgesprekken • Datatransmissie mogelijk (1,2 kbit/s voor oudere systemen, 28,8 kbit/s voor TETRA)

  10. Trunking systemen • Frequenties in MHz: • MPT1327: Ministry of Post & Telecommunications (Engeland) • half analoog (spraak is nog analoge fasemodulatie op een 12,5 kHz kanaal) • 580 kanalen in verschillende banden • Engeland: 200,5-207,4875(DL)/192,5-199,4875(UL)176,5-183,4875 (DL)/184,5-191,4875(UL) • België: 420-430(DL)/410-420(UL) (Entropia, tot april 2002 Dolphin) • andere systemen mogelijk (D, luchthaven) • TETRA • ontstaan : vrijgeven door NATO van 380-400 MHz band • 2x5 MHz toegekend in elk NATO land voor noodtoepassingen • verder zijn nog mogelijk : 410-430 MHz • 450-460/460-470 MHz • 870-876/915-921 MHz

  11. MPT1327 & MAP27 • Mogelijkheden • Centraal geleid systeem met T(runking)S(ystem)C(ontroller) • Spraakoproep • conversatie • aankondiging (alleen oproeper krijgt het kanaal) • Dataoproep (normaal, prioritair, groep) • Noodoproep (zowel spraak als data) • Samenvoegoproep (“include call”) • Statusboodschap (32 verschillende, 2 speciale: terugbellen) • Korte databoodschap (184 bits) • Standard data (niet in 1988! Maximaal 1023 links) via MAP27 interface (ook geldig in TETRA)

  12. MPT1327 & MAP27 • Kort databericht F(ast)F(requency)S(hift)K(eying) (0=1800 Hz; 1=1200 Hz; voorbeeld: 01)

  13. 2 TETRA • T(rans) E(uropean) T(runked) R(adio) A(ccess) nu TErrestrial ... • http://www.tetramou.com • TETRA Standaard Interfaces 1. System air interface (AIR IF) 2. Direct mode air interface (DMO) 3. Man-machine interface (TEI) 4. Radio data peripheral interface 5. Local dispatcher 6. Gateway to external network 7. Remote line connected terminal 8. Inter system interface (ISI) 9. Network management interface 4 3 1 Base Station Base Station Base Station Network Manager 5 9 Infrastructure Inf. 8 Inter System Interface Gateway Controller Local Dispatcher System Infrastructure 6 7 Remote Line Dispatcher PSTN/ISDN PABX/PDN ISDN

  14. TETRA Spraak wordt gecomprimeerd Elk kanaal wordt onderverdeeld in de tijd Time Division Multiple Access (TDMA) TDMA Freq. 1 2 3 1 2 3 4 25 kHzChannel Time Elk 25 kHz kanaal wordt onderverdeeld in 4 "Tijdskanalen"

  15. 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 "Uplink" Frequentie 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 Tijd TETRA TDMA Timeslot kanalen: synchronisatie vereist (Timing Advance) "Downlink" Frequentie • kanaal = 1 tijdsslot (Frequentie) • 4 kanalen per RF carrier in 25 kHz • kanalen kunnen gebruikt worden voor kontrole/spraak/dat Base Station Downlink Uplink

  16. TETRA Belangrijkste specificaties Vermogensklassen : 25, 10, 3, 1 Watt (adaptief) vergelijk : GSM : 2 & 8 Watt (adaptief) MPT1327 Trunking : 4 en 15 Watt (vast) Kanaalgrootte: 25 kHz Modulatie: /4 D(ifferential) Q(uadrature)P(hase) S(hift)K(eying) Kanaal datasnelheid: 36 kBits/s Spraakcoderingssnelheid: ong. 4,8 kBits/s Acces Methode: TDMA, 4 Tijdsslots Datasnelheid per gebruiker: 7,2 kBits/s per Tijdsslot Veranderlijke datasnelheid: 2,4 tot 28,8 kBits/s * * * *

  17. TETRA Belangrijkste supplementaire mogelijkheden 1. Oproep enkel toegelaten via dispatcher 2. Selectie van zone (Vb. enkel Leuven) 3. Access prioriteiten 4. Prioritaire Oproepen 5. Laat vervoegen van een groep 6. Pre-emptieve prioritaire oproepen 7. Discreet luisteren 8. Afluisteren van omgeving 9. Dynamische Groepnummer Toekenning 10. Overdracht van “Controle”

  18. TETRA “Single-Site” TETRA Systeem

  19. TETRA Circuit Mode Data • Bandbreedte op aanvraag • Zet een connectie op • Aangeboden transmissiesnelheden (Kbps ) Foutprotectie 1 slot 2 slots 3 slots 4 slots • Geen7,2 14,4 21,6 28,8 • Laag 4,8 9,6 14,4 19,2 • Hoog 2,4 4,8 7,2 9,6

  20. TETRA • Belgische implementatie : • A(ll round) S(emi Cellular) T(runking) R(adiocommunication network with) I(ntegrated) D(ispatchings) (ASTRID) • Enkel voorzien voor : • Rijkswacht, gemeente en gerechtelijke polities, brandweer, civiele bescherming, staatsveiligheid, douane en ambulantiewagens (100 diensten).

  21. GSM; dank aan Prof. Nauwelaers) • Vraagt zware infrastructuur, maar kan veel gebruikers verwerken!

  22. GSM in de wereld • Is er meer dan één standaard? • GSM (1990)= Global System for Mobile communications + DCS1800= GSM bij 1800 MHz I.p.v. 900 MHz… • IS-54 (1991)= Interim Standard, bedoeld om in de zelfde frequentieband te werken als het analoge systeem (AMPS)+ IS-95 (1993)= Integrated Services in de USA (CDMA-techniek) • PDC (1991)= Personal Digital Cellular in Japan gelijkt op IS-54, maar niet compatibelnog geen wereldstandaard

  23. Geschiedenis van GSM • overzicht van de systemen in Europa in 1991: • land systeem MHz start abonnees [1000] • UK TACS 900 1985 1200 • Scandinavië NMT 450/900 1981/1986 1300 6% • Frankrijk Radiocom2000 450/900 1985 300 0.6% NMT 450 1989 90 • Italië RTMS/TACS 450/900 1985/1990 60/560 • Duitsland C-450 450 1985 600 • Switserland NMT 900 1987 180 • Nederland NMT 450/900 1985/1989 130 • Spanje NMT/TACS 450/900 1982/1990 60/60 • Oosternrijk NMT/TACS 450/900 1984/1990 60/60 • België NMT 450 50 0.5%

  24. Kanalen en frequentiebanden • uplink (mobiele naar basisstation) • 890-915 MHz (124 kanalen, 200 kHz uit elkaar) • fu=(890,2+0,2(n-1)) MHz • 1710-1785 MHz • downlink (basisstation naar mobiele) • 935-960 MHz (124 kanalen, 200 kHz uit elkaar) • fd=(935,2+0,2(n-1)) MHz= fu+45 MHz • 1805-1880 MHz • n=ARFCN= absolute radio frequency channel numberer is een guardband van 0,1 MHz aan boven en onderzijde van de banden

  25. De radio-interface • Vergelijkbaar aan TETRA maar met 8 tijdsslots • Framestructuur (herhaalt om de 4,615 ms voor een spraakgebruiker = 216,7 Hz)

  26. Basisdienst data: verbinding met PSPDN • verbinding met PSPDN (Packet Switched Public Data Network) • toegang tot PSPDN via vaste net typisch door: • directe aansluiting met huurlijn (X.25) • direct met pakket data mogelijkheden van ISDN • via PSTN of ISDN en PAD (Packet Assembler Disassembler) (asynchrone toegang X.28) • via PSTN of ISDN (X.32= X.25 met identificatie voor geschakelde toegang) • ook voor GSM verschillende mogelijkheden, sommige transparant voor de gebruiker (wel van belang voor de beschikbare data-rate, hoe inbellen, hoe verrekenen)

  27. Basisdienst data: verbinding met PSPDN • toegang tot PSPDN via GSM

  28. Basisdienst data: verbinding met PSPDN • mogelijkheid a: basic PAD-access • zoals een PSTN-gebruiker, inbellen op een PAD, en gebruik makend van de audio-modems van GSM • inschrijving op PSPDN nodig • alleen vanuit GSM (mobile originating) • verrekening: GSM als gewone data, PSPDN apart • mogelijkheid b: dedicated PAD-access • gebruiker moet inschrijven voor de dienst (geen roaming mogelijk), niet op PSPDN • niet inbellen op PAD, gewoon PSPDN-nummer opgeven en aangeven dat dit loopt via PSPDN • alleen vanuit GSM • verrekening: PSPDN aan GSM, GSM aan klant

  29. Basisdienst data: verbinding met PSPDN • mogelijkheid c en d: packet mode aansluiting (X.32) • gebruiker is geregistreerd bij PSPDN • PSTN, ISDN zijn ruwe data dragers • vanaf de specifieke X.32 terminal is er pakket schakeling(X.32 kan later nog ingebouwd worden in mobiele) • roaming kan! • verrekening: data-verbinding tot aan PSPDN, PSPDN apart • mogelijkheid e: directe packet interface • GSM netwerk is rechtstreeks verbonden met PSPDN • geen registratie bij PSPDN nodig • verrekening: PSPDN aan GSM, GSM aan klant

  30. GPRS (General Packet Radio Service) • Samenvoegen van 8 kanalen • Theoretisch maximale snelheid: 171,2 kb/s (8*10,7(=13*(1-26/144)*2) • Tot nu toe CSD (Circuit Switched Data, tot 14,4 kb/s) • HSCSD (High Speed Circuit Switched Data, tot 43,2 kb/s; max. 4 kanalen worden samengevoegd) • GPRS gebruikt pakket schakeling principe (informatie wordt connectieloos doorgezonden zoals in een IP-gebaseerd netwerk).

  31. GPRS (General Packet Radio Service) • verdere GSM 2.5G pakket technologieën: • “Enhanced Data rates for GSM Evolution (EDGE)”, zou snelheden tot 384 kb/s kunnen toelaten door gebruik te maken van 8 PSK (2 x sneller dan GSM). • High Speed Circuit Switched Data (HSCSD), zou kunnen opgedreven worden tot 64 kb/s. Blijft het opzetten van een connectie vereisen (goed voor grote file transferts). • Cellular Digital Packet Data (CDPD), zou tot 19,2 kb/s kunnen verhoogd worden. iMode laat slechts 9,6 kp/s toe

  32. UMTS • Bron van data: http://www.3gpp.org • “3d Generation Partnership Programme” • “UMTS: Mobile Communications for the Future” (JW), Flavio Muratore, ISBN 0-471-49829-7 • UMTS zal een mobiel communicatiesysteem zijn, dat belangrijke voordelen zal bieden voor de gebruiker, zoals “hoge kwaliteit” draadloze multimedia diensten naar een geconvergeerd netwerk van vaste, cellulaire en satelliet diensten. Het zal informatie rechtstreeks aan de gebruiker afleveren en hem voorzien van een toegang tot nieuwe and innoverende diensten en toepassingen. UMTS zal mobiele gepersonaliseerde communicatie naar de massamarkt brengen onafhankelijk van locatie, netwerk en gebruikte terminal. (UMTS forum 1997)

  33. UMTS • UMTS Terrestrial Radio Access (UTRA) • Breedband DS-CDMA () • OFDMA () • Breedband TDMA () • Breedband TD/CDMA () • ODMA (Opportunity Driven Multiple Access) () • ETSI SMG2 heeft gekozen voor: • BB CDMA voor gepaarde banden (FDD) • TD/CDMA voor ongepaarde banden (TDD)

  34. UMTS • Spreiding factor: iedereen spreekt tegelijkertijd maar met een verschillende code; niveau belangrijk

  35. UMTS • Breedband CDMA specificaties • Multiple Access:DS-CDMA • Duplex TechniekFDD • Chipsnelheid 3,84 Mchips/sec. • Draaggolf spreiding 5 MHz (min. 4,4). • Framegrootte 10 msec. • Spreidingtechniek Variabele spreiding factor & multicode • Kanaalkodering 1/2-2/3 convolutioneel + turbo • Modulatie QPSK met roll-off =0.22 Up-link: twee code BPSK

  36. UMTS • Frame structuur (Tf=10 msec., 15 slots) • Tslot=2560 chips, 10*2k bits (k=0-6), SF 4-256 (Uplink) D(edicated)P(hysical)C(ontrol)CH(annel) D (edicated) P (hysical) D(ata)CH (annel) 1 i 14 0 Piloot; Ndata TFCI; spreiding factor FBI TPC; vermogen controle Data; min 10 bits; max 640 bits

  37. UMTS • Frame structuur voor downlink DPCH • 10*2k bits (k=0-7), SF 2-256 1 i 14 0 Data1 TPC TFCI Data2 Piloot

More Related