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Der DECT-Standard

Der DECT-Standard. Vortrag zur Vorlesung Satelliten und Mobilfunk SS2001 Alexander Brickwedde. Was ist DECT?. Digitales System für Schnurlose Telefone:

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Der DECT-Standard

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Presentation Transcript

  1. Der DECT-Standard Vortrag zur Vorlesung Satelliten und Mobilfunk SS2001Alexander Brickwedde

  2. Was ist DECT? • Digitales System für Schnurlose Telefone: • Digital European Cordless Telephonyglobalisierte Bezeichnung: Digital Enhanced Cordless Telecommunicationoder in USA: Personal Wireless Telecommunication (andere Modulation) • Veröffentlicht 1992 von der ETSI(European Telecommunications Standards Institute http://www.etsi.fr) • Nachfolger analoger Techniken, wie CT0, CT1,bzw. des Mischsystems CT2 • Diverse Vorteile gegenüber analogen Systemen

  3. Was ist DECT? • DECT eignet sich für- Schnurlose Telefone- Datenübertragung- Wireless Local Loop- Direktverbindung zw. Mobilteilen- Mobilfunknetze (Für UMTS ist u.a. DECT als Luftschnittstelle definiert)

  4. Produkte

  5. Vorteile von DECT • Der DECT Standard hat folgende Leistungsmerkmale: • Geringe Kosten der Netzinfrastruktur und der Endgeräte • Erstklassige Sprachqualität / Hohe Abhörsicherheit • Identifikation/Authentication der Teilnehmer sowie der Fest- und Mobilstationen • Dynamische Kanalauswahl (10 Freq./24 Zeitschlitze) • Aufbau zellularer Netze / Unterbrechungsfreier Kanalwechsel • Sehr hohe Verkehrsdichte (10.000 Erlang/km²) • Datenübertragung / Flexible Datenratenzuteilung • Interworking mit PSTN, ISDN, GSM, X.25-Netzen • Europaweiter Standard mit einheitlichen Frequenzen

  6. Technische Daten • Kanalzugriff: FDMA und TDMA/TDD (Time Division Duplex) • Frequenzen:DECT : 1880MHz – 1900 MHz 10 Frequenzkanäle, je 1152 kbit/s 24 Timeslots, je 48 kbit/sDECT@ISM : 2,4 GHz ISM 45 Frequenzkanäle 24 TimeslotsUSA: 1910-1920 MHz unlizenzierter Betrieb 1850-1910 MHz und 1930-1990 MHz lizenzierter Betriebandere Länder: 1900-1920 MHz und 1910-1930 MHz

  7. Technische Daten • Modulation: GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) • Verkehrsleistung: 10.000 Erlang/km² • Geschw. der PP: max. 20 km/h • Mittl. Leistung PP: 10mW • Nominale Leistung FP: 250mW • PP: Portable Part, Mobile Station • FP: Fixed Part, Base Station

  8. DECT-Referenzmodell • Angelehnt auf das ISO/OSI-Referenzmodell • Layer 1:Physikalische Schicht • Layer 2:Medium Access ControlData Link Control • Layer 3:C-Plan: Network (Signalling, Interworking)U-Plan: Transparent (Application)

  9. Layer 1 • Bereitstellung der Funkkanäle • Geforderte BER (Bit Error Ratio): 0,001 • FDMA:10 Trägerfrequenzen zwischen 1880 und 1900 MHzGFSK: 1: Erhöhung der Frequenz um 288kHz 0: Senkung der Frequenz um 288kHz • TDMA:1 Frame = 24 Timeslots10ms = 11520bit = 1152 kbit/s • TDD:Slot 1-12 Downlink (FP->PP), Slot 13-24 UplinkAdvanced Connection bietet freie Einteilung

  10. FDMA/TDMA, Kanalauswahl • dynamisches Kanahlwahlverfahren:Belastungsspitzen werden zeitlich und räumlich unterscheidbarKeine Frequenzplanung notwendigStatt dessen Standortplanung • Blind-Slot:Wenn nur ein Transceiver in der BS vorhanden, kann nur eine der 10 Frequenzen genutzt werden.Alle anderen Frequenzen werden als „Blind-Slot“ markiert.

  11. FDMA/TDMA, Kanalauswahl • Basis- und Mobilstation müssen einen physikalischen • Kanal auswählen:- MS misst Signalpegel der BS- Fixed Part mit stärksten Pegel wird verwendet- scheitern drei Verbindungsversuche wird zum nächst schwächeren Fixed Part gewechselt- der RSSI-Pegel (Radio Signal Strength Indicator) bestimmt welcher Kanal benutzt wird.

  12. TDMA/TDD

  13. S SynchronisationA TA: Art der Taildaten Q1/2:Qualität der empf. Daten BA: Art der Nutzdaten (B) Tail: MAC-Control R-CRC: CRC des A-FeldesB Nutzdaten ungeschützt 32kbit/s oder geschützt 25,6 kbit/s X: CRC des B-FeldesZ Kopie des X-Feldes

  14. Layer 2, MAC • Zustände des PP: • Idle Unlocked:PP ist mit keiner Basisstation synchronisiertPP hat keine Basisstation detektiert • Active Unlocked:PP ist mit keiner Basisstation synchronisiertPP sucht permanent nach BS • Idle Locked:PP und mindestens ein FP sind synchronisiert • Active Locked:mindestens eine Verkehrskanal aktiv

  15. Layer 2, MAC • Zustände des FP: • Active Idle:FP strahlt einen Dummy Bearer ausKein Verkehrskanal realisiert • Active Traffic:mindestens ein Verkehrskanal aktivDummy Bearer wird nicht ausgesendet. • Active Traffic and Idle:sowohl ein Verkehrskanal (Traffic Bearer)als auch ein Dummy Bearer betrieben.

  16. Dummy Bearer • Identität der Basisstation • Synchronisationsinformation • System-Fähigkeiten • Derzeitige Kanalnutzung • Paging (Aufforderung zum Rufaufbau)

  17. Layer 2, Bearertypen • Simplex Bearerbeinhaltet ein A-Feld, bzw. ein A- und ein B- Feld. Sie dienen zur Erzeugung eines physikalischen Kanals. • Duplex BearerEin Paar Simplex Bearer wird als Duplex Bearer bezeichnet. • Double Simplex BearerEin Paar Simplex Bearer, die gemeinsam in einem Downlink- oder einem Uplink-Frame liegen.Dient der asymmetrischen Übertragung. • Double Duplex BearerEquivalent dem Double Simplex Bearer sind in diesem Fall zwei Duplex Bearer

  18. Layer 2, Data Link Control Layer • LU1 Transparent Unprotected Service (Sprachübertr.) • LU2 Frame Relay Service • LU3 Frame Switching ServiceLU4 Forward Error Correction Service(noch nicht Standardisiert) • LU5 Basic Rate Adaption Service (8-64kbit/s) • LU6 Secondary Rate Adaption Service (V.110) • LU7 64 kbit/s Data Bearer Service (ISDN 64kbit/s) • LU8-15 Reserviert für zukünftige Dienste • LU16 Escape (ESC), Dienste außerhalb des Standards

  19. Layer 2, Verbindungsarten • Der Versuch eines Verbindungsaufbaus gilt als fehlgeschlagen, wenn die von der DLC-Schicht geforderten Bearer nicht nach spätestens drei Sekunden realisiert sind. • Basic Connection- Es kann immer nur eine Basic Connection bestehen- besteht aus einem Duplex-Bearer. • Advanced Connection- mehrere Verbindungen zwischen der Basis- und der Mobilstation können unterschieden werden.- symmetrisch oder asymmetrisch • Physical Connection- nicht durch MAC-Dienste unterstützt- nicht standardisierte Datenübertragung.

  20. Verbindungsaufbau • Verbindungsaufbau vom FP über Pagingruf an das Mobilteil, dann folgt die Prozedur wie beim Rufaufbau vom PP aus • PP stellt fest, welcher Kanal am wenigsten gestört istund sendet eine Rufanfrage • FP wartet auf  Rufanfragen der PPs.maximale Verzögerung beträgt 160 ms(Dauer eines Multiframes, innerhalb dessen sich die Signalisierung wiederholt). • Nach einem halben Rahmen (5 ms) sendet FP eine Bestätigung. Diese enthält Liste der von FP aus gesehen besten Kanäle.Pilotverbindung ist hergestellt • PP sendet evtl. die Anforderung von weiteren Kanälen

  21. Verbindungsaufbau • Berechtigungs-Prüfung (Authentication):- Das FP sendet eine zufällige Bitfolge an das PP- FP und PP verrechnen diese gemäß einem bestimmten Algorithmus mit einem bestimmten Schlüssel, der nur für ein berechtigtes PP paßt.- Das PP sendet Ergebnis zurück an das FP, das diese Antwort mit dem selbst errechneten Ergebnis vergleicht.- Bei Übereinstimmung der Antwort mit dem erwarteten Ergebnis erhält dieses PP die Erlaubnis zum Rufaufbau.Durch diese Methode (Challenge/Response) wird erreicht, daß der Schlüssel nicht über Funk übertragen werden muß • Diese Codierung wird auch zur Verschlüsselung beim Sprach- und Datenverkehr verwendet.

  22. Layer 3, Network • Mobility Management (MM)- Mobilität der Mobilteile z.B. Teilnehmeridentität • Call Control (CC)- abgewicklung von Anrufen (Aufbau, Erhaltung und Abbau). • Call Independent Supplementary Service (CISS)- optionaler Dienst, der unabhängig vom Anruf eine eigene Verbindung auf- und abbaut. • Connection Oriented Message Service (COMS)- bietet eine P2P-Verbindung, zum verschicken von Paketen • Connectionless Message Service (CLMS)- übertragen von Daten ohne eine End-zu-End-Verbindung

  23. Handover • Wechsel eines Kanals oder einer Basisstation während einer bestehenden Verbindung:- Qualität der Übertragung schlecht - bestimmt durch Radio Ressource Management der MS - Intra-Cell: Innerhalb einer Zelle wird der Zeitschlitz oder die Frequenz gewechselt- Inter-Cell: Wechsel zu einer neuen BS (auch Freq. und Zeitschl.)

  24. Sprachcodierung, ADPCM • ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation)Wechselbeziehung aufeinanderfolgender AbtastwerteSignaldifferenz von Abtastwert zu Abtastwert nur geringfügig. Die aufeinander folgenden Werte werden genutzt, um aus den zurückliegenden Werten das Signal vorherzusagen. Abtastrate: 8 kHzQuantisierung: 4 BitDatenrate: 32 kbit/s

  25. DECT Packet Radio Service • Ergänzung zum Standard (DPRS - ETS 301 649)- Bündelung von mehreren Kanälen- pro Trägerfrequenz Bandbreiten bis zu 1 MBit/s- theoretisch 120 Übertragungskanäle parallel - Bandbreite innerhalb einer Zelle bis zu 20 MBit/s

  26. Vergleiche • Im Vergleich zu Bluetooth:- Bluetooth: spontane eigenaktive Erkennung von „Gesprächspartnern“- DECT: Feste Zuordnung von Geräten bei hoher Übertragungsqualität/Zuverlässigkeit • Im WLAN-Bereich:- IEEE802.11: Höhere Datenraten- HomeRF, HiperLAN: Hohe Datenraten, wenig Techniklastig- DECT: niedrigere Datenraten, Viel Technik

  27. Vergleiche • Im Vergleich zu GSM:Beide sind europäischer Standard zur mobilenKommunikation mit Roaming, Authentisierung undOOB-Signalling.DECT: - fehlt die Netzwerkinfrastruktur - hat keine zentrale Steuerung - verwendet kein Einloggen beim Einschalten - benötigt keine Frequenzplanung - nutzt TDD, GSM nutzt FDD (Frequency Division Duplex) - Kanalaufbau immer vom PP aus - Datenrate ist 32 kbit/s, GSM-CSD 14,4 kbit/s - hat keine Anpassung an Signallaufzeiten (Timing Advance) - die PP darf sich mit max. 20 km/h bewegen - Hohe Verkehrsleistung

  28. EMV, Elektromagnetische Verträglichkeit • 26. Bundes-Immissionsschutzgesetz,Verordnung über elektromagnetische Felderregelt nur Sendeanlagen über 10 Watt Leistung • DECT unterliegt keiner behördlichen Genehmigung, noch sind Mindestabstände gefordert • Bei einer Frequenz von 1900 MHz soll die maximale Feldstärke 59,9 V/m betragen, bei DECT liegt in 1m Entfernung die Spitzenfeldstärke bei 7,5 V/m • Das PP sendet nur während einer Verbindung, der FP sendet permanent seinen „Dummy Bearer“

  29. Quellenangabe • Ente‘s Homepagehttp://www.muenster.de/~ente/technik • GSMBoxhttp://de.gsmbox.com • TecChannelhttp://tecchannel.de • W.Schultehttp://www.ba-stuttgart.de/~schulte/digimobi.htm • Fraunhofer Institut für integrierte Schaltungen • Download unter http://www.brickwedde.de/fh

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