Kommunikationsdienste und -netze

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Kontrollfragen zur Vorlesung

Wiederholung und Einführung

  1. Wie stehen "Dienst" und "Protokoll" in Zusammenhang?
    • Dienst: vertikale Kommunikation im Telekommunikationssystem
    • Protokoll: horizontale Kommunikation
  2. Was beschreibt das ISO/OSI-Basisreferenzmodell? Wie ist es aufgebaut?
    • beschreibt Schichtung des Kommunikationssystems
    • besteht aus 7 Schichten , 1-4 Transportorientiert, 5-7 Anwendungsorientiert
  3. Wie funktioniert das Zusammenspiel unterschiedlicher Schichten in einem geschichteten Kommunikationssystem?
    • untere Schicht bietet darüberliegender Schicht einen Dienst am SAP an, den diese in Anspruch nehmen kann
  4. Welche Aspekte müssen im Rahmen der Mobilkommunikation betrachtet werden?
    • Benutzermobilität: (drahtlose) Kommunikation jederzeit, überall, mit jedem
    • Gerätemobilität: Endgeräte können jederzeit überall im Netz angeschlossen werden
  5. Was versteht man unter ortsabhängigen Diensten? Was ist hierbei der Unterschied zu kontextsensitiven Diensten? Detaillieren Sie dabei den Begriff "Kontext".
    • ortsabhängige Dienste: hängen mit aktueller Umgebung zusammen z.B. welche Geräte befinden sich in der Nähe, Anrufweiterleitung, wo gibts die nächste Pizza ...
    • kontextsensitiver Dienst: betrachtet Identität, Tätigkeit,Zeit und Aufenthaltsort, d.h. den kompletten Kontext des Benutzers
    • Kontext: Zusammenhang, Hintergrund
  6. Wie können Sie die Entwicklung im Bereich der Mobiltelefonie grob beschreiben?
  7. Welches vereinfachte Referenzmodell wurde für die Mobilkommunikation eingeführt? Erläutern Sie die Funktionen der jeweiligen Schichten und deren Beziehung zum ISO/OSI-Basisreferenzmodell.
    • Schicht 5-7 zur Anwendungsschicht zusammengefasst
    • Schichten 1-4 wie gehabt, an drahtlose Kommunikation angepasst, z.B. Schicht 3: Handover, Schicht 1: Frequenzwahl, Dämpfung, Interferenzen,...
  8. Was versteht man unter dem Begriff "Overlay-Netze"? Was bedeuten in diesem Zusammenhang "vertikaler Handover" und "horizontaler Handover"?
    • Overlay-Netze: ein großes Netz in dem kleine Netze enthalten sind
    • vertikaler Handover: Wechsel des Zugangspunktes aber gleich Technologie. z.B. GSM Zelle
    • horizontaler Handover: Wechsel des Zugangsnetzes , andere Technologie. z.B. Wechsel von W-LAN Uninetz zu EDGE Stadtnetz

DECT und TETRA

  1. Welche Anwendungsbereiche von DECT können Sie nennen?
    • Schnurlos-Telefonie
    • Datenübertragung (ähnlich Bluetooth)
    • Wireless Local Loop (überbrücken der Letzten Meile)
    • Öffentliche Telefonie (Pilotstadium)
    • Direktverbindung von Mobilteilen (Walkie-Talkie)
  2. Beschreiben Sie die DECT-Systemarchitektur. Welche Referenzpunkte können Sie dabei identifizieren?
    • Portable Application (PA) kommuniziert mittels Portable Radio Termination (PT) ; Referenzpunkt D4
    • PT ist an Fixed Radio Terminiation (FT) angebunden (funktechnischer Zugangspunkt); Referenzpunkt D3
    • FT an Lokalem Netz angeschlossen, enthält VDB und HDB (Visitor und Home Database, Datenbanken mit Informationen zum Nutzer bzw. aktuellem Aufenthaltsort); Referenzpunkt D2
    • lokales an globales Netz gebunden; Referenzpunkt D1
  3. Welche ISO/OSI-Schichten deckt der DECT-Standard ab? Welche Ebenen müssen dabei unterschieden werden?
    • es werden die Schichten 1-3 abgedeckt
      • Schicht 1: Bitübertragung
      • Schicht 2: Medienzugriff und Verbindungssteuerung
      • Schicht 3: Netzwerkschicht
    • unterscheide C(ontrol)-Plane (Signalisierungsebene, Schicht 1-3) und U(ser)-Plane (Anwendungsebene, Schicht 1-2)
  4. Welche Komponenten innerhalb eines Datenfelds im DECT-Rahmen können Sie identifizieren? Wozu dienen diese Komponenten?
    • Datenfeld in Slot , besteht aus:
      • A Feld: Netzsteuerung 64 Bit
      • B Feld: Nutzerdaten 320 Bit , unterscheidung in
        • protected Mode: alle 64 Bit bekommen 16 Bit Prüfsumme (25,6 Kbit/s)
        • unprotected Mode: keine Prüfsumme (32 kbit/s)
      • X Feld: zur Schätzung der Übertragunsqualität 4 Bit
  5. Welche Identifikationen sind für den Betrieb von DECT relevant?
    • Identifikation Fixed Part:
      • Radio Fixed Part Identity 40 Bit
        • globaler Teil (Kennzeichnung Dienstanbieter) Access Right Identity, 31-36 Bit, mit Access Right Class (A-E)
        • lokaler Teil (Identifikation der Basis Station im Verbund) Radio Fixed Part Identity
    • Identifikation Portable Part:
      • International Portable User Identity (IPUI) besteht aus Portable User Type (PUT) und Portable User Number (PUN)
      • 16 PUT möglich, 7 definiert PUT-N - PUT-T, abhängig von Berechtigungen bzw. Netznutzung
      • IPUI Aufbau von PUT abhängig , Länge 40-100 bit
  6. Wie wird gewährleistet, dass ein Besitzer eines DECT-Mobilgeräts nicht über die DECT-Basisstation seines Nachbarn telefonieren kann?
    • Teilnehmer müssen sich authentifizieren (DECT Authentication Module)
    • über Challenge Response Verfahren und PP-eigenen Schlüssel wird sichergestellt, dass nur berechtigte PP kommunizieren können
  7. DECT unterstützt auch die Möglichkeit eines Handovers. Von wem geht der Handover-Wunsch aus? Welche Arten des Handovers müssen unterschieden werden?
    • Handover geht von PP aus! (FP kann HO-Wunsch andeuten) unterscheide:
      • intracell Handover: gleiches RFP
      • intercell Handover: RFP wird gewechselt
    • HO nahtlos, für kurze Zeit 2 Verbindungen offen
  8. Erläutern Sie den Rufaufbau ausgehend von einem DECT-Mobilgerät.
    • Rufanfrage vom PP (Outgoing Call Request) mit Anzahl benötigter Kanäle
    • FP empfängt auf unbenutzen Kanäle (max 160ms Verzögerung wegen Rahmendauer bei TDMA)
    • FP sendet Liste mit guten Kanälen (Outgoing Call Information), Pilotverbindung steht
    • eventuell weiter Kanäle von PP anfordern (Physical Channel Request --> Bestätigung (Physical Channel Confirmation)
  9. Welche Dienste wurden für DECT spezifiziert? Wodurch wird eine Interoperabilität unterschiedlicher Hersteller von DECT-Geräten sicher gestellt?
    • Generic Access Profile (GAP) : MUSS von ALLEN DECT Geräten realisiert werden (Interoperabilität gewährleistet)
    • DECT/GSM Interworking (GIP) : FP wird an MSC vom GSM Netz angeschlossen
    • ISDN Interworking (IIP oder IAP):
      • IAP: FP und PP zusammen als ISDN Gerät
      • IIP: PP und FP bilden Verbindung zwischen ISDN-NT und ISDN-Endgerät
    • Radio Local Loop Access Profile (RAP): bis zu 5 Kilometer überbrückt ohne Repeater mit Cordless Terminal Adapter
    • Cordless Telephone Mobility Access Profile: Roaming zwischen FP
    • Data Service Profiles : Profile für verschiedene Datendienste
  10. Was ist TETRA? Beschreiben Sie die Einsatzmöglichkeiten und die angebotenen Dienste.
    • TETRA (Terrestrial Trunked Radio) ist ein Bündelfunkystem
    • kurzzeitig eine Frequenz einem Nutzer zugewiesen
    • meist lokaler Einsatz, schneller Verbindungsaufbau
    • P2P, P2MP , voice data und packet data
    • Schnittstelle zu öffentlichen Netzen/Diensten

GSM

  1. Erläutern Sie technische Aspekte und Leistungsmerkmale des GSM-Systems.
    • Kommunikation: Funkkommunikation für Spach- und Datendienste
    • Totale Mobilität: Internationale Nutzung
    • Erreichbarkeit: Netz übernimmt Lokalisierung
    • Hohe Kapazität: Gute Frequenznutzung, kleine Zellen
    • Übertragungsqualität: hoch, zuverlässig
    • Sicherheitsmaßnahmen: PIN, Chipkarte
  2. Was bedeutet der Begriff "Roaming"?
    • wörtlich: umherwandern, streunen
    • Beizeichnet die Möglichkeit in einem anderen als dem Heimnetz GSM-Dienste in Anspruch nehmen zukönnen. Berechtigungen werden übr verschiedene Register geprüft.
  3. Skizzieren Sie das GSM-Referenzmodell. Welche Referenzpunkte können Sie dabei nennen?
    Aufbau des GSM Referenzmodells
    • Skizze siehe Bild
    • Schnittstellen:
      • U_m: zwischen MS und BTS (Mobile und Funkmast)
      • A_bis: zwischen BTS und BSC, offene standardisierte Schnittstelle mit Submultplexkanälen bis 16 kbit/s
      • A: zwischen BSC und MSC, offen, standardisiert mit 64kbit/s Nutzkanälen
  4. Aus welchen Bestandteilen besteht das Funk-Subsystem in GSM und was sind die jeweiligen Aufgaben?
    • enthält Mobilfunkstationen(MS) und Base Station Subsystem (BSS)
    • MS: Mobilfunkteilnehmer
    • BSS binhaltet 2 Komponenten:
      • Base Transceiver Station:
        • versorgt Funkzelle(n)
        • führt Funkkommunikation durch
      • Base Station Controller:
        • steuert BTS Übertragungen
        • verwaltet Netzressourcen
        • bildet Um Kanäle auf A Kanäle ab
  5. Wozu dient das Netzwerk-Subsystem bei GSM?
    • übernimmt Vermittlungstechnische Aufgaben, Mobility Management und Systemkontrolle
    • beinhaltet:
      • Mobile Switching Center (MSC): Verbindungssteuerung vom und zum Mobilteilnehmer über ein Koppelnetz, GatewayMSC (GMSC) verbindet zu anderen Netzen
      • Datenbanken:
        • Home Location Register (HLR): Zentrale Datenbank für Mobilteilnehmer, Datenaller Funkteilnehmer für eine HL
        • Visitor Location Register (VLR): Teilmenge der Nutzerdaten incl. Aufenthaltsort
  6. Welche Funktionen erfüllt das Betriebs- und Wartungssubsystem bei GSM?
    • das Operation SubSystem (OSS) ermöglicht zentralisiertes Betreiben und Warten der Netzelemente, besteht aus
      • Authentication Center (AUC): prüft Berechtigungen für VLR, sorgt für Sicherheit und Geheimhaltung der GSM Daten
      • Equipment Identity Register (EIR): Gerätedatenbank, enthält Berechtigungen für Geräte, sperren und evtl. lokalisieren von MS
      • Operation and Maintenance Center(OMC): verschiedene Kontroll und Bedienfunktionen
  7. Erklären Sie, wie ein Mobilnetzteilnehmer bei einem ankommenden Anruf gefunden werden kann.
    • Anruf zB aus Festnetz kommt zuerst zum (G)MSC
    • dieser kontaktiert das HLR welches den zuständigen MSC beim VLR erfragt
    • betreffenden MSC kontaktieren, dieser sendet Anfrage an angeschlossene BSS
    • Paging in allen betreffenden Netzen, MS antwortet und ist lokalisiert
  8. Welche Vielfachzugriffsverfahren finden in GSM Anwendung?
    • es wird TDMA und FDMA eingesetzt, 8 Zeitschlitze pro TDMA Rahmen 124 200 kHz Kanäle pro Richtung
  9. Was versteht man unter einem Handover? Welche Arten des Handovers sind bei GSM zu unterscheiden? Wann findet ein Handover statt?
    • Handover ist der Wechsel von einem Teil des GSM Netzes in einen Anderen, je nachdem in welcher Tiefe der Wechsel Stattfindet unterscheidet man 4 Arten
      • Intracell Handover: Es wird die Frequenz in einer Zelle gewechselt
      • Wechsel der BTS: Aktualisierung in BSC nötig
      • Wechsel des BSC: Auktualisierung im MSC nötig
      • Wechsel des MSC: Aktualisierung von VLR nötig
    • die Handoverentscheidung erfolgt auf Grund der Messung der Empfangsqualität verschiedener BTS der Mobile
    • überschreitet die Sendeleistung eines nichtverwendeten BTS die der aktuellen (HO-Margin) wird der Handover eingeleitet
  10. Was können Sie zu Sicherheitsvorkehrungen in GSM sagen?
    • Zugangskontrolle:
      • PIN eingeben in MS
      • Challenge Response Verfahren im Netzwerk
    • Vertraulichkeit:
      • Sprache und DAten nach Authentisierung verschlüsselt
    • Anonymität:
      • temporäre Teilnehmerkennung, bei jedem Update neu, verschlüsselt übertragen
    • ABER: alle Verfahren offengelegt, nicht immer das stärkste Verfahren eingesetzt

Datendienste in GSM

  1. Welche GSM-Datendienste kennen Sie? Welche Übertragungsraten lassen sich jeweils erreichen?
    • herkömmlicher GSM Datendienst bis 14,4 kbit/s mit verbesserter Kanalkodierung
    • HSCSD bis 57,6 kbit/s
    • GPRS bis 115 kbit/s
  2. Worauf basiert der "High-Speed Circuit Switched Data"-Dienst?
    • basiert auf Belegung mehrerer Zeitschlitze
  3. Was ist der große Vorteil des "General Packet Radio Service"? Warum konnte dieser Dienst nicht kurzfristig eingeführt werden?
    • Vorteil: relativ hohe Datenrate, Abrechnung nach Datenmenge, anders als bei HSCSD ist nur dann eine Verbindung wirklich offen wenn Daten anliegen sonst nur virtuell
    • langsame Einführung: eventuell wegen Umbauten am Festnetz um die Technologie zu unterstützen?
  4. Beschreiben Sie die GPRS-Architektur und die hierfür definierten Schnittstellen.
    • zusätzlich zum herkömmlichen GSM Netzanteil werden neue Komponenten definiert:
      • GPRS Register (GR): beinhaltet Nutzeradressen, im HLR enthalten
      • GPRS Support Nodes (GSN):
        • Serving GSN (SGSN): unterstützt MSC direkt über Schnittstelle G_b mit BSS verbunden
        • Gateway GSN (GGSN): umsetzung Packet Data Network (PDN) und GPRS ; Schnittstelle zu SGSN G_n und zu PDN G_i
  5. Welche Geräteklassen können Sie hinsichtlich der Nutzung von GPRS unterscheiden?
    • 3 Klassen:
      • Klasse A: simultant GPRS und GSM Dienste
      • Klasse B: simultane Anmeldung und Überwachung GSM und GPRS aber nur separat nutzbar
      • Klasse C: separate Nutzung von GSM und GPRS (ausschließlich SMS)
  6. Was können Sie über die Bereitstellung von QoS für GPRS sagen?
    • 3 QoS Klassen für Zuverlässigkeit , Klasse 1 sehr zuverlässig 10^-9, Klasse 3 Paketverlust 10^-2
    • 4 Klassen für Verzögerung , trotz höchster Klasse nicht weniger als 0.5 s
  7. Wofür wird bei GPRS ein Session-Management benötigt?
    • MS ist während einer Session in GPRS Netz eingebucht, hat eine temporäre Adresse (T-MSI), verschiedene EInstellungen z.B. QoS
    • tatsächliche Übertragung nur bei anliegenden Daten, sonst Updatemeldungen z.B. für Aufenthaltsort
  8. Beschreiben Sie die Protokollarchitektur, die für GPRS definiert wurde. Was ist die Funktion der jeweiligen Protokolle?
    • von oben nach unten:
    • SNDCP: SubNetwork Dependent Convergence Protocol
      • anpassen des Vekehrs von oben an GPRS Link
      • Multiplexen verschiedener IP Verbindungen, Kompression, Verschlüsselung
    • LLC: Logical Link Control
      • gesicherte Schicht 2 Verbindung
      • Flusssteuerung, Fehlerkorrektur, ARQ, FEC
    • RLC: Radio Link Control
      • Funkkanal überwachen, aufbauen abbauen
    • MAC: Medium Access Control
      • Umsetzung Leitungs- Paketvermittlung
      • welche Kanäle verwenden?
      • verfügbare Slots nutzen
    • Funk: physikalische Funkverbindung
  9. Beschreiben Sie grob die Wegewahl bei GPRS? Welche Adressen sind relevant, wenn Sie mit ihrem GPRS-Mobilgerät im Internet surfen wollen? Welche Knoten sorgen dabei für die Adressabbildung?
    • Pakete von der MS über BSC zum nächsten SGSN weiterleiten
    • dieser leitet das Paket an das zugehörige Gateway (GGSN) weiter
    • relevante Adresse TLLI, NSAPI und IP Adresse
    • Knoten für Adressabbildung sind:
      • MS: Adresse von IP nach TLLI + NSAPI
      • SGSN: Adressumsetzung von Funklink zum GGSN und umgekehrt
      • GGSN: Adressumsetzung von IP zum SGSN und umgekehrt
  10. Welche logischen Kanäle können Sie grob bei GPRS unterscheiden?
    • Signalisierungskanäle und Verkehrskanäle
  11. Warum kann die herkömmliche Architektur, die sich im Internet für das World-Wide Web durchgesetzt hat, nicht einfach für drahtlos angebundene mobile Endgeräte übernommen werden?
  12. Welche Probleme haben kleine mobile Endgeräte wie PDAs mit "normalen" Web-Seiten?
    • kleine Displays --> Darstellung problematisch
  13. Was ist in den WAP-Standards alles beinhaltet?
    • alle Schichten von der Transport- bis zur Anwendungsschicht
  14. Mit welchem Protokoll können Sie das Wireless Datagram Protocol vergleichen?
    • vergleichbar mit UDP
  15. Was ist die Aufgabe von WTLS?
    • es ist ein Transportlayer Security Protokoll und realisiert Verschlüsselung und Authentifizierung
  16. Was soll das Wireless Session Protocol behandeln? In welche Schicht des ISO/OSI-Basisreferenzmodells könnte dieses Protokoll eingeordnet werden?
    • es hat die Aufgabe verschiedene Sessions zu managen
    • es könnte in der Session Layer eingeordnet werden
  17. Was versteht man unter einem "Push"-Dienst? Was wäre das Gegenteil davon?
    • Darunterversteht man, das Daten zum Gerät gesendet werden ohne Anfrage
    • das Gegenteil ist der "Pull"-Dienst
  18. Charakterisieren Sie grob die Wireless Markup Language.
    • stark vereinfachte Form von HTML basierend auf XML
    • stellt veränderliche Inhalte auf Mobiltelefonen dar
    • maximale Größe 1600 Byte um ältere Handys nicht zu überfordern

Dritte und vierte Mobilfunkgeneration

  1. Beschreiben Sie die Entwicklung hin zur vierten Mobilfunkgeneration. Was sind die jeweils ausschlaggebenden Unterschiede zum Übergang in eine neue Generation?
    • drastische Erhöhung der Datenrate
  2. Wie hängen IMT-2000 und UMTS zusammen?
    • UMTS ist Teil der IMT-2000 Familie
  3. Welche drei Komponenten sind bei der UMTS-Architektur zu unterscheiden. Erläutern Sie kurz die jeweiligen Funktionen. Wie werden die einzelnen Komponenten weiter unterteilt und welche Schnittstellen wurden definiert?
    • User Equipment (UE)| Schnittstelle U_u | UTRAN (UMTS Radio Access Network) | Schnittstelle I_u | Core Network (CN)
      • UE: USIM Domain | C_u Schnittstelle | Mobile Equipment Domain
      • CN: besteht aus Serving Network Domain verbunden mit :
        • Home Network Domain | SS Z_u
        • Transit Network Domain | SS Y_u
  4. Beschreiben Sie die UTRAN-Architektur. Welche Duplex-Verfahren finden hierbei Anwendung?
    UTRAN Architektur
    • RNC: Radio Network Controller
    • RNS: Radio Network Subsystem
    • Duplex verfahren TDD und FDD
  5. Welche Komponenten sind im Core-Netz zu unterscheiden? Welche Vermittlungsarten werden dort unterstützt?
    • Circuit Switched Domain:
      • Leitungsvermittlung
      • Ressourcenreservierung beim Verbindungsaufbau
      • GSM-Komponenten
    • Packet Switched Domain:
      • Paketvermittlung
      • GPRS Komponenten
  6. UMTS zeichnet sich durch Macro-Diversity aus. Erklären Sie diese Eigenschaft. Was wird hierdurch ermöglicht?
    • Daten auf verschiedenen Kanälen senden
    • ermöglicht Softhandover ( nur FDD Modus)
  7. UMTS-Zellen können atmen. Was ist hierunter zu verstehen?
    • Zellgröße korreliert mit Teinehmerzahl
    • mehr Teilnehmer = kleinere Zellausdehnung
    • auf Grund von Rauschen durch Interferenz können Signale nicht genug verstärkt werden
    • Beschränkung der Teilnehmerzahl notwendig
  8. Was steht hinter dem Konzept des Virtual Home Environments?
    • Nutzer kann auf personalisierte Dienste unabhängig vom Standort, Zugangsnetz oder Endgerät zugreifen
    • Anbieter kann Dienste bieten die sich an Gerät anpassen
    • Internet Dienste integrieren
  9. Welches Ziel haben sich Mobilfunksysteme der vierten Generation gesetzt?
    • breitbandigen Zugang zum Multimediafestnetz DAtenraten 2Mbps - 155Mbps
  10. Was verstehen Sie im Zusammenhang mit Mobilfunksystemen der vierten Generation unter Adaptivität? Auf welchen Schichten muss diese stattfinden?
    • Jedes Endgerät soll unabhängig vom aktuellen Zugang am Multinetwork Teilnehmen können
    • Adaptationlayer oberhalb von IP?

Ad-hoc-Netze

  1. Was versteht man unter ad-hoc-Netzen und welche Eigenschaften weisen diese auf? Welchen Netzaufbau gibt es sonst noch?
    • Gegensatz zu Infrastrukturnetzen (Kommunikation über zentrale Basisstation, die fest installiert ist)
    • ad-hoc Netze kommen ohne zentrale Einrichtung aus
    • dynamischer Zusammenschluß mobiler Endgeräte
    • bedarf keiner Infrastuktur, keine vorherige Planung
    • dezentrales Netzmanagement (self-creating, self-organizing. self-administering)
    --> dynamische Topologie, Flexibilität, aber auch hohe Komplexität
    • Endgeräte kommunizieren direkt miteinander, Multihop-Verbindungen, eigenständige Routenwahl
  2. Welche Standards kennen Sie für ad-hoc-Netze? Worin unterscheiden sich diese?
    • WLAN (802.11)
    • HIPERLAN 1
    • Bluetooth
    • Unterschiede: Geschwindigkeit, Reichweite, Einsatzgebiete, Netzgröße
  3. Was ist ein "Piconetz"?
    • Netzwerk bei Bluetooth: Geräte, die stets gemeinsam auf dieselbe neue Frequenz wechseln, max. 8 Geräte (1 Master, 7 Slaves)
  4. Warum kann in einem Ad-hoc-Netz nicht einfach CSMA-CD eingesetzt werden?
    • eingeschränkte Sendereichweite
    • Kommunikation über mehrere Hops
    • Kollision kann nicht festgestellt werden
  5. Was macht die Wegewahl in ad-hoc-Netzen so kompliziert?
    • hohe Dynamik des Netzes, Knoten kommen hinzu/verlassen das Netz
    • eindeutige Adressierung der Netzteilnehmer
    • effektive Nutzung der Ressourcen (sparsam)
    • Störungen auf dem Funkkanal
  6. Wie können Sie die Wegewahlverfahren in ad-hoc-Netzen klassifizieren?
    • Table Driven
    • basierend auf Distance Vector (RIP) bzw. Link State (OSPF) Routing
    • proaktiv, Informationen in Routingtabellen, Updates nötig
    • Nachteil: Dauer zwischen Updates beeinflußt Mobilität (zu lang = Informationen alt, zu kurz = hohe Verkehrslast durch Updates)
    • Source-initiated On-demand Driven
    • Route wird erst ermittelt, wenn vom Sender benötigt
    • reaktiv
    • Nachteile: Dauer Verbindungsaufbau größer, flooding (alle Geräte im Netz erhalten ein Route Request)
  7. Was versteht man unter einem reaktiven Routing-Verfahren?
    • Route wird erst ermittelt, wenn vom Sender benötigt (s.o.)
  8. Wie würden Sie Dienstgüte in ad-hoc-Routingverfahren berücksichtigen?
    • da keine Garantien möglich gleichzeitige Nutzung mehrerer Wege am besten
    • aber hoher Overhead, Ressourcenverbrauch, Komplexität
  9. Welche Vorkehrungen müssen getroffen werden, wenn Sie Interoperabilität mit anderen Netzen fordern?
    • Zugang zu anderem Netz muß vorhanden sein (Gateway in Form eines APs oder mobilen Endgeräts)
    • Übersetzung zwischen ad-hoc Netz und anderem Netz muß gewährleistet sein
  10. Warum haben sich ad-hoc-Netze noch nicht im Wirkbetrieb durchgesetzt? Welche Vorteile könnte die Einführung von ad-hoc-Netzen haben?
    • viele offene Fragen (Sicherheit, warum soll ich für andere Pakete weiterleiten -> eigener Nutzen, Abrechnung, ...)
    • "Es gibt gegenwärtig kein Routing-Protokoll, das alle geforderten Anforderungen erfüllt"
    • Vorteile: Katastrophengebiete ohne Infrastruktur, ubiquitous Computing (allgegenwärtig)
    • aktueller Forschungsschwerpunkt und -bedarf

IrDA und Bluetooth

  1. Welche Varianten in der Bitübertragungsschicht wurden für IrDA genormt und wie unterscheiden diese sich?
    • Serial IR Physical Layer (SIR)
    • Anschluß der IrDA-SIR Hardware an die serielle Schnittstelle eines PCs - 115.200 bit/s
    • asynchroner Zeichenstrom (Startbit, 8 Datenbits, Paritätsbit, Stoppbit), Halbduplex-Betrieb
    • Fast IR Physical Layer (FIR)
    • höhere Übertragungsraten (1,15 - 4 MBit/s)
    • benötigt speziellen Controller, besondere Modulation
    • Very Fast IR Physical Layer (VFIR)
    • maximal 16MBit/s
  2. Charakterisieren Sie den Datenaustausch auf der Sicherungsschicht in IrDA! Welches Prinzip liegt diesem Datenaustausch zugrunde?
    • zuverlässiger Datentransfer auf Basis eines HDLC-Derivats (High-Level Data Link Control)
    • Master-Slave-Prinzip
    • Primary Station verantwortlich für Verbundungsaufbau, Datentransfer, Flußkontrolle, Behandlung von Übertragungsfehlern (z.B. PC, PDA)
    • Secondary Station sendet nur wenn angesprochen (z.B. Drucker)
  3. Was ist TinyTP und warum wurde es innerhalb IrDA definiert?
    • Tiny Transport Protocol - Transportschicht für IrDA
    • Flußkontrolle für einzelne Verbindungen
    • Segmentierung & Reassemblierung
    • verbindungsorientiert (TTP_Connect, TTP_Disconnect)
    • Datentransfer (TTP_Data, TTP_UData)
  4. Was wurde mit IrCOMM bezweckt?
    • Emulation einer seriellen oder parallelen Schnittstelle über IrLMP/IrLAP
    • keine großen Änderungen an Anwendungen, die vorher drahtgebunden liefen
  5. Wie sind Bluetooth-Netze aufgebaut? Unterscheiden Sie die zwei vorgestellten Netztypen.
    • Piconetz : 1 Master bis zu 7 Slaves
    • Scatternets: aneinandergrenzende Pikonetze, min. 1 Vermittlerknoten der in 2 Netzen teilnimmt
  6. Welche Arten von Kanälen stellt Bluetooth an der Luftschnittstelle zur Verfügung und wie unterscheiden sich diese?
    • Synchronous Connection-Oriented (SCO)
    • bis zu drei synchrone Sprachkanäle mit 64kBit/s bidirektional verfügbar
    • feste Intervalle für Slots (2 Slots: einer Vorwärts-/ einer Rückrichtung)
    • Asynchronous Connection-Less (ACL)
    • symmetrisch (max. 432,6kBit/s) oder asymmetrisch (max. 721kBit/s eine Richtung und 57,6kBit/s die andere Richtung)
    • paketvermittelt, Punkt-zu-Mehrpunkt, Master kontrolliert Kanal durch (implizites) Polling
  7. Bluetooth verwendet Freuqency Hopping zur Übertragung der Daten. Erläutern Sie genau, wie die Frequenzsprungfolge zustande kommt. Wie häufig wird die Frequenz gewechselt? Gibt es auch Ausnahmen?
    • Frequency Hopping Spread Spectrum, 1600 Sprünge pro Sekunde
    • Time Division Duplex, Slotlänge 625µs, pro Slot feste Frequenz
    • Frequenzsprungfolge aus Master ID und Clock berechnet
  8. Erklären Sie, wie Automatic Repeat Request (ARQ) bei Bluetooth funktioniert.
    • jedes Paket wird im nächsten Slot bestätigt (ARQN=1) oder als fehlerhaft empfangen gekennzeichnet (ARQN=0)
    • bei fehlerhaften Sendung wird Paket mit gleicher Sequenznummer wiederholt
  9. Wie kommt eine Bluetooth-Verbindung zustande?
    Bluetooth Verbindungsaufbau
    • 32 Wake-up Frequenzen, hängen vom Gerät ab
    • im Standby hören Geräte diese Frequenzen nach PAGE-Message ab (Msg muß korrekten Access Code enthalten)
    • Synchronisation der Sprungsequenzen
    • Datenaustausch
  10. Nennen Sie verschiedene Bluetooth-fähige Endgeräte. Wodurch wird ihre Funktionalität bestimmt?
    • Headsets, Handys, ...
    • Funktionalität abhängig von implementierten Protokollfunktionen (?!)

Drahtlose lokale Netze

  1. Welche Vorteile sehen Sie bei der Nutzung drahtloser lokaler Netze, welche Nachteile müssen in Kauf genommen werden?
    • Vorteile:
    • räumliche Flexibilität im Empfangsbereich
    • Ad-hoc Netze ohne vorherige Planung möglich
    • keine Verkabelungsprobleme (z.B. historische Gebäude, Ästhetik)
    • unanfälliger gegen Katastrophen (z.B. Stecker ziehen, ...)
    • Nachteile:
    • vergleichsweise niedrige Übertragungsraten (54-100MBit/s, Kabel 1GBit/s)
    • nationale Restriktionen beim Funkkanal
  2. Welches Frequenzband wird heutzutage bei drahtlosen lokalen Netzen überwiegend genutzt? Welche Gründe können Sie dafür nennen und welche Probleme können dabei auftreten?
    • 2,4 bzw. 5GHz
    • in den meisten Ländern frei nutzbar
    • Probleme: Interferenzen mit anderen Geräten in diesem Bereich (z.B. Microwelle), keine Garantien da frei nutzbar
  3. Welche ISO/OSI-Schichten sind vom IEEE802.11-Standard betroffen? Welche Schichten wurden für 802.11 entworfen und was ist -- ganz grob -- ihre Aufgabe?
    • Schicht 1 (PHY) und 2 (MAC) für Funksystem angepasst, darüberliegende Schichten ohne Veränderung
    • MAC
    • Medium Access Control: Zugriffsmechanismuns, Fragmentierung, Verschlüsselung
    • MAC Management: Synchronisierung, Roaming, MIB, Power
    • PHY
    • PLCP - Physical Layer Convergence Protocol: Clear Channel Assessment Signal (Carrier Sense)
    • PMD - Physical Medium Dependent: Modulation, Codierung
    • PHY Management: Kanalwahl, MIB
  4. Erklären Sie das Hidden-Node-Problem! Wie kann dies umgangen werden?
    • A --- B --- C
    • A möchte zu B senden, C sendet bereicht zu B --> Kollision bei B
    • Lösung: Einführung RTS/CTS (Ready/Clear to send)
  5. Wie kommt es zum Exposed-Node-Problem?
    • A --- B - C --- D
    • B sendet zu A, C möchte zu D senden
    • C kann den von B verwendeten Kanal nicht benutzen, obwohl A gar nicht in Reichweite von C
    • freie Kapazitäten bleiben ungenutzt
  6. Welche drei Zugriffsarten können Sie bei IEEE 802.11 unterscheiden? Erläutern Sie die einzelnen Zugriffsarten. Welche Zielstellungen werden jeweils verfolgt?
    • Distributed Foundation Wireless MAC (DFWMAC):
    • DFWMAC-DCF CSMA/CA: Carrier Sense Multiple Access mit Collision Avoidance - Kollisionsvermeidung durch zufälligen "backoff"-Mechanismus, Empfangsbestätigung durch ACK
    • DFWMAC-DCF mit RTS/CTS - Vermeidung des Problems "versteckter" Endgeräte
    • DFWMAC-PCF: Point Coordination Function, Polling-Verfahren mit einer Liste um Access Point
  7. Bei IEEE 802.11 werden drei verschieden lange Abstände zwischen den Rahmen unterschieden. Erklären Sie, wozu dies nützt.
    • SIFS - Short Inter Frame Spacing: höchste Priorität für ACK, CTS, Antwort auf Polling
    • PIFS - PCF IFS: mittlere Priorität, für zeitbegrenzte Dienste mittels PCF (Point Coordination Function)
    • DIFS - DCF IFS: niedrigste Priorität, für asynchrone Datendienste (DCF=Distributed Coordination Function)
  8. Wozu sind in IEEE802.11 Mechanismen zur Synchronisierung vorhanden? Erläutern Sie, wie diese Synchronisierung vonstatten geht, wobei Sie zwischen ad-hoc- und Infrastrukturnetzen unterscheiden sollten.
    • siehe Folie 282 / 283
  9. Wozu dient die Timing Synchronization Function? Wie hilft diese, die Batterielebensdauer zu verlängern?
    • Synchronisation der einzelnen Teilnehmer untereinander
    • können lange Zeit schlafen um Energie zu sparen, Aufwachen zu festen Zeiten um zu hören ob Daten für sie vorliegen
  10. IEEE 802.11 unterstützt das Roaming von Stationen zwischen verschiedenen WLANs. Erläutern Sie die Vorgehensweise, wenn eine Mobilstation versucht, sich einem WLAN anzuschließen.
    • Scanning - Abtasten der Umgebung, Suchen nach weiteren APs
    • Reassociation Request - Anfrage an APs stellen
    • Reassociation Response - bei Erfolg (AP hat geantwortet) nimmt Station teil, bei Misserfolg weiterhin Scanning
    • AP akzeptiert Reassociation Request - Anzeigen der neuen Station an Distributed System, Aktualisierung der Daten (wer ist wo), Benachrichtigung des alten APs durch Distribited System
  11. Was zeichnet die HIPERLAN-Familie aus?
    HIPERLAN-Familie
    • verschiedene Standards für verschiedene Anforderungen (Reichweite, Bandbreite, Dienstgüte)
    • siehe Bild
  12. Welche Dienste und Protokolle finden sich in HIPERLAN-1? Auf welchen Schichten des ISO/OSI-Basisreferenzmodells arbeitet daher dieser Standard?
    • CAC-Dienst (Channel Access Control): Definition eines Kommunikationsdienstes über ein geteiltes Medium, Spezifikation von Zugriffsprioritäten, Abstraktion von Mediencharakteristika
    • MAC-Protokoll: realisiert CAC-Dienst
    • CAC-Protokoll: stellt CAC-Dienst zur Verfügung
    • Physical Protocol: Übetragungs- und Empfangsmechanismen, Kanazugriff
    • MAC + CAC = Sicherungsschicht, Physical Layer = Bitübertragungsschicht
  13. HIPERLAN-1 unterstützt Übertragungsraten bis zu 23,5 MB/s, was ein enormer Energieaufwand für die einzelnen Mobilstationen bedeutet. Welche Vorgehensweise wird daher bei der Übertragung von Daten angewandt?
    • Paketkopf mit niedrigerer Datenrate gesendet, enthällt alle Informationen über Empfänger der Nachricht
    • nur betroffene Empfänger fahren mit Empfang fort
  14. Welche Managementstrukturen werden benötigt, wenn HIPERLAN-1 in einem ad-hoc-Netz verwendet werden soll.
    • jeder Knoten benötigt Information Datenbasen (Routing, Neighbour, Hello, Alias, Topology, ...)

Satellitenkommunikation

  1. Welche Generationen von Nachrichtensatelliten können Sie unterscheiden?
    • feste Satellitenkommunikationssysteme
    • Kommunikation zwischen Satellit und fester Erdstation
    • mobile Satellitenkommunikationssysteme
    • Satellit <--> Erdstation
    • Satellit <--> Mobilstation (z.B. Schiffe, Flugzeuge)
    • portable Satellitenkommunikationssysteme
    • Kommunikation direkt mit Mobilterminals
  2. Beschreiben Sie den Aufbau eines Satellitensystems.
    Aufbau eines Satellitensystems
    • siehe Bild
  3. Wie hängen Umlaufbahn und Umlaufdauer eines Satelliten zusammen? Wodurch ist dieser Zusammenhang bedingt?
    • bei kreisförmigen Umlaufbahnen muß Abstand zur Erdoberfläche immer gleich sein
    • Erdanziehungskraft muß gleich Fliehkraft sein
    • Umlaufbahn r ist proportional zur Umlaufdauer
  4. Welche Typen von Umlaufbahnen gibt es? Wodurch sind diese entstanden?
    • kreisförmig
    • GEO - geostationärer Orbit, ~36.000km Höhe
    • LEO - low earth orbit, 700-2.000km Höhe
    • MEO - medium earth orbit, 6.000-20.000km Höhe
    • jeweils zwischen den Orbits Van-Allen-Gürtel, ionisierte Teilchen --> Satellitenbetrieb nicht möglich
    • elliptisch
    • HEO - high elliptical orbit
  5. Was versteht man unter Inklination und unter Elevation?
    • Inklination: Neigung des Orbits gegenüber dem Äquator
    • Elevation: Erhebungswinkel des Satelliten über Horizont
    • Mindestanforderung für Kommunikation: >10°
  6. Was können Sie über die Übertragungsleistung von Satelliten aussagen? Wovon ist diese abhängig?
    • Dämpfung und empfangene Leistung von vier Werten bestimmt:
    • Sendeleistung, Antennengewinn Sender & Empfänger, Anstand Sender-Empfänger
    • weitere Probleme: schwankende Signalstärke durch Mehrwegeausbreitung, Unterbrechungen durch Abschattung
  7. Was sind Uplink und Downlink? Wie sind diese üblicherweise bei Satellitensystemen realisiert?
    • Downlink: Kanal vom Satelliten zur Erde
    • Uplink: Kanal von der Erde zum Satelliten
    • Realisierung über verschiedene Frequenzbereiche (Bsp.: C-Band, Uplink 6GHz, Downlink 4GHz)
  8. Welche Satellitenzugriffsverfahren kennen Sie?
    • allgemein:
      • Space Division Multiple Access (SDMA)
        • Einteilung des Rauns in Sektoren durch gerichtete Antennen (vgl. Zellenstruktur)
      • Frequnecy Division Multiple Access (FDMA)
        • zeitlich gesteuerte Zuordnung eines Übertragungskanals zu einer Frequenz
        • Zuordnung permanent (Rundfunk), langsames Springen (GSM) oder schnelles Springen möglich
      • Time Division Multiple Access (TDMA)
        • zeitlich gesteuertes Zugriffsrecht eines Übetragungskanals auf eine feste Frequenz
      • Code Division Multiple Access (CDMA)
        • Verwendung unterschiedlicher Codes je Übertragungskanal auf gleicher Frequenz
    • spezielle Satellitenzugriffsverfahren:
      • Demand Assigned Multiple Access (DAMA) mit expliziter Reservierung:
        • zuerst ALOHA Modus: Zeitschlitze reservieren über Slotted-ALOHA Zugriff
        • dann Reserved -Modus: DAtenübertragung in reservierten Zeitschlitzen
      • Packet Reservation MA (PRMA):
        • leere Zeitschlitze über Slotted ALOHA belegt
        • solange Zeitschlitz in Benutzung ist er reserviert
        • ist er 1 Übertragung lang frei : wieder Slotted ALOHA
      • Reservation-TDMA:
        • jeder von N Sendern kriegt kurzen Zeitschlitz für Reservierung in seinem Datenbereich mit k Datenschlitzen
        • es gibt also N*k Schlitze, wird einer nicht reserviert werden diese z.B: über Round Robin weiterverteilt
  9. Welche Wegewahl-Probleme entstehen in Satellitensystemen?
    • Lokalisierung der mobilen Teilnehmer
    • Vermittlung einer Kommunikationsverbindung
    • Gesprächsübergabe (Handover)
  10. In welchen Typen von Satellitensystemen ist ein Handover notwendig? Welche Formen können dabei unterschieden werden?
    • notwendig bei LEOs und MEOs
    • Satelliten bewegen sich relativ zur Erdoberfläche --> sind nur bestimmte Zeit an einem Ort sichtbar
    • Formen:
    • Intrasatelliten-Handover: Handover innerhalb eines Satelliten (zwischen zwei Zellen)
    • Intersatelliten-Handover: Handover zwischen zwei Satelliten
    • Gateway-Handover: Mobilstation noch im Footprint des Satelliten, aber Gateway nicht mehr im Footprint
    • Intersystem-Handover: Wechsel einer Verbindung von terrestrischen Zelle zu Satellitenzelle
  11. Vergleichen Sie GEO-, LEO- und MEO-Systeme hinsichtlich der Anzahl benötigter Satelliten, der Häufigkeit von Handover-Vorgängen und der Umlaufdauer der Satelliten.
    • GEO: Satelliten 3-4, kein Handover, Umlaufdauer 24h, Bsp: Inmarsat
    • LEO: Satelliten mind. 50, häufige Handover (Sichtbarkeit eines Satelliten 10-40min), geringe Umlaufdauer, Bsp: Iridium, Globalstar
    • MEO: Satelliten ~10, wenige Handover, mittlere Umlaufdauer, Bsp: ICO
  12. Wie kann ein Internetzugang über Satellit realisiert werden?
    • Satellitenschüssel direkt am eigenen Haus
    • Kabelverbindung zum Provider/Ortssammelstelle und von dort zum Satelliten
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