Netzwerke sind Hauptbestandteil der technischen Infrastruktur der modernen Informationsgesellschaft. Grundlage für den Erfolg der Netzwerke ist die Festlegung von Standards, die es erlauben, Computer und Netzwerke verschiedener Hersteller miteinander zu verbinden. Mobilität ist die neue Herausforderung für die Informationstechnik. Naturgemäß ist die klassische drahtgebundene Realisierung von Netzwerken da eher hinderlich. So wurden neue Standards für die kabellose Verbindung von Mobilstationen, Computern und Netzwerken festgelegt. Im Folgenden werden zuerst die Grundlagen, die für die kabellosen Übertragungstechniken nötig sind, erklärt. Danach folgen die Erklärungen zu den heute gängigen Standards, die nach den Grundlagen einfach zu verstehen sind.
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Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Hauptteil
1 Grundlagen
1.1 ISO/OSI-Referenzmodell
1.2 Signal
1.3 Antennen
1.4 Frequenz
1.5 Duplexverfahren
1.6 Mehrfachzugriff
1.6.1 Frequenzmehrfachzugriff
1.6.2 Zeitvielfachzugriff
1.6.3 Codevielfachzugriff
1.6.4 Orthogonal Frequency Division Multiplexing
1.6.5 Raumvielfachzugriff
1.7 Modulation
1.7.1 Amplitudenmodulation
1.7.2 Frequenzmodulation
1.7.3 Phasenmodulation
1.7.4 Minimum Shift Keying
1.8 Störeffekte
2 Mobile Kommunikationssysteme
2.1 Zellsysteme
2.1.1 Architektur
2.1.2 Handover
2.1.3 GSM
2.1.4 HSCSD
2.1.5 GPRS
2.1.6 EDGE
2.1.7 UMTS
2.1.8 Vergleich
2.2 Kabellose Systeme
2.2.1 DECT
2.3 Satellitensysteme
2.3.1 IRIDIUM
2.3.2 Globalstar
2.3.3 GPS
3 WLAN
3.1 IEEE 802.11
3.2 IEEE 802.11a
3.3 IEEE 802.11b
3.4 IEEE 802.11g
3.5 HIPERLAN TYPE 1
3.6 HIPERLAN TYPE 2
3.7 Vergleich
4 WPAN
4.1 IrDA
4.2 Bluetooth
4.3 HomeRF
4.4 Vergleich
5 Sicherheit
Schlusswort
Zielsetzung und Themen
Die vorliegende Arbeit gibt einen fundierten Überblick über die technischen Grundlagen mobiler Kommunikationssysteme und analysiert die gängigen Standards für die drahtlose Datenübertragung. Ziel ist es, die Funktionsweise der verschiedenen Technologien in Bezug auf ihre Übertragungsmedien, Modulationsverfahren und Sicherheitsaspekte transparent darzulegen.
- Grundlagen elektromagnetischer Signale und Frequenznutzung
- Duplexverfahren und Mehrfachzugriffsmethoden in Funknetzen
- Vergleichende Analyse von Mobilfunk-Zellsystemen (GSM bis UMTS)
- Technische Spezifikationen von WLAN- und WPAN-Standards
- Sicherheitsmechanismen und Risikobewertung in drahtlosen Netzen
Auszug aus dem Buch
1.1 ISO/OSI-REFERENZMODELL
Die internationale Organisation für Standardisierung (ISO) hat mit dem Open-System-Interconnect (OSI) Referenzmodell die Basis für eine Verbindung von Mobilstationen, Computern und Netzwerken von verschiedenen Herstellern geschaffen.
Hierbei werden die Aufgaben, die bei einer Datenübertragung zwischen zwei Systemen erledigt werden müssen, in sieben klar abgegrenzte Teilbereiche aufgeteilt. Die Bezeichnung Schicht ist für einen Teilbereich üblicher. Grundsätzlich gilt, dass jede Schicht den übergeordneten Schichten Dienste anbietet und von den untergeordneten Dienste annimmt.
Die Bitübertragungsschicht (Physical Layer) ermöglicht die Übertragung des binären Datenstroms über ein physikalisches Übertragungsmedium. Hierbei werden die mechanischen, elektrischen und funktionalen Eigenschaften für das verwendete Medium definiert. Bei drahtlosen Übertragungssystemen entspricht die Bitübertragungsschicht die der Luftschnittstelle.
Die Sicherungsschicht (Data Link Layer) gewährleistet eine sichere Übertragung der Daten. Sie wird der Einfachheit halber in zwei weitere Schichten unterteilt: Die Media Access Control (MAC) Schicht und die Logical Link Control (LLC) Schicht. Die auf der Bitübertragungsschicht aufsetzende MAC Schicht übernimmt dabei die Kollissionserkennung und -vermeidung. Die LLC-Schicht bietet ihre Dienste der Vermittlungsschicht an und übernimmt die Fluss- und Fehlerkontrolle. Übertragungsfehler werden z. B. erkannt, indem der Sender die Eingangsdaten in Datenrahmen (Data Frames) aufteilt und systematisch Redundanzen hinzufügt, die auf der Empfängerseite zur Fehlererkennung genutzt werden.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Grundlagen: Vermittlung der technischen Basisbegriffe wie das ISO/OSI-Modell, Signalerzeugung, Frequenznutzung und verschiedene Modulations- sowie Zugriffsverfahren.
2 Mobile Kommunikationssysteme: Detaillierte Analyse von zellularen Netzarchitekturen, von GSM über GPRS und EDGE bis hin zu UMTS, sowie eine Betrachtung von Satellitensystemen.
3 WLAN: Vorstellung der gängigen lokalen kabellosen Netzwerkstandards wie IEEE 802.11 und die HiperLAN-Familie.
4 WPAN: Untersuchung kurzreichweitiger Übertragungstechnologien wie IrDA, Bluetooth und HomeRF.
5 Sicherheit: Erläuterung der Risiken bei drahtloser Kommunikation und Darstellung von Sicherheitsmechanismen zur Absicherung von Funknetzen.
Schlüsselwörter
Mobilfunk, GSM, UMTS, WLAN, IEEE 802.11, Bluetooth, Modulation, Frequenz, Mehrfachzugriff, Netzwerksicherheit, ISO/OSI, Datenübertragung, Funknetz, Signale, Kommunikationstechnik.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der technischen Struktur und den verschiedenen Standards mobiler Kommunikationssysteme, um einen umfassenden Überblick über deren Funktionsweise in der modernen Informationstechnik zu geben.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Schwerpunkte liegen auf der Signalübertragung, der Architektur von Mobilfunknetzen (Zellsysteme), WLAN-Technologien, WPAN-Systemen sowie Sicherheitsaspekten in drahtlosen Netzwerken.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist die verständliche Aufarbeitung komplexer technischer Grundlagen und deren Anwendung in den heute gebräuchlichen Standards für kabellose Kommunikation.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es handelt sich um eine fundierte theoretische Literaturanalyse, bei der technologische Standards und Architekturen systematisch erläutert und miteinander verglichen werden.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in technische Grundlagen (OSI-Schichten, Modulation, Zugriffsverfahren), spezifische zellulare Netze, lokale kabellose Systeme (WLAN) sowie Anwendungen für den persönlichen Bereich (WPAN) und Sicherheitsthemen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie Mobilfunk, UMTS, GSM, WLAN, Bluetooth, Modulation, Zugriffsverfahren und Netzwerksicherheit definiert.
Wie unterscheidet sich GPRS von HSCSD?
Während HSCSD über eine Leitungsvermittlung funktioniert und eine Abrechnung nach Zeit erfordert, nutzt GPRS ein effizienteres paketvermitteltes Verfahren, das eine Abrechnung nach übertragenem Volumen ermöglicht.
Warum ist die Sicherheit in drahtlosen Netzen besonders kritisch?
Da Funksignale physikalisch nicht an ein Kabel gebunden sind, ist das Risiko des unbefugten Zugriffs höher, weshalb zusätzliche Schutzmaßnahmen wie Verschlüsselung oder VPN-Tunnels notwendig sind.
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- Kadir Sarioglu (Author), 2003, Mobile Kommunikationssysteme, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/25460
