"Öffentliche Mobilfunknetze und ihre Sicherheitsaspekte" (PDF)
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Evolution der Mobilfunknetze - LTE
Lasse Stehnken
Lehrstuhl Netzarchitekturen und Netzdienste
Fakultat fur InformatikTechnische Universitat Munchen
12. April 2013
Lasse Stehnken: Evolution der Mobilfunknetze - LTE 1
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Outline
1 Motivation zur Einfuhrung von LTE
2 Funktionsweise von LTERadio Access NetworkPacket Core NetworkBeispiel einer Verbindung
3 Veranderungen gegenuber UMTS
4 LTE - Advanced
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Motivation
Was sind Mobilfunknetze?
Kommunikation uberFunkZellweise aufgebautEntwicklung derMobilfunknetze:
1 Analoge Netze2 GSM Netz3 UMTS Netz4 LTE
Abbildung : Wabenstrukturvon Mobilfunknetzen
Lasse Stehnken: Evolution der Mobilfunknetze - LTE 3
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Motivation
Was sind Mobilfunknetze?
Kommunikation uberFunkZellweise aufgebautEntwicklung derMobilfunknetze:
1 Analoge Netze2 GSM Netz3 UMTS Netz4 LTE
Abbildung : Wabenstrukturvon Mobilfunknetzen
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Warum wird LTE gebraucht?
Hohere DatenratenGroßere NutzerzahlenGeringere LatenzenVereinfachung der Strukturen
Abbildung : Entwicklung des Datenvolumens im deutschen MobilfunkLasse Stehnken: Evolution der Mobilfunknetze - LTE 4
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Core-Network und Radio Access Network
Ein Mobilfunknetz besteht logisch aus zwei Teilen:Das Radio Access Network (RAN) in dem die Verbindungzwischen Basistation und Endgerat hergestellt wird. Bei LTEwird es E-UTRAN genannt.Das Core-Network, uber das die Basistationen miteianderund mit dem Internet verbunden sind. In LTE wir es EvolvedPacket Core (EPC) genannt.
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Core-Network und Radio Access Network
Ein Mobilfunknetz besteht logisch aus zwei Teilen:Das Radio Access Network (RAN) in dem die Verbindungzwischen Basistation und Endgerat hergestellt wird. Bei LTEwird es E-UTRAN genannt.Das Core-Network, uber das die Basistationen miteianderund mit dem Internet verbunden sind. In LTE wir es EvolvedPacket Core (EPC) genannt.
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Radio Acess Network
Kommunikation zwischen eNodeB und Engerate(UE)Downlink basiert auf OFDMAUplink auf SC-FDMAUnterstutzt MIMO 4x4
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User Equipment (UE)
Die Nutzerendgerate werden im LTE - Netz mit UserEquipment (UE) bezeichnet:
Energiesparende Sende- und EmpfangsmoduleAufwendige Technik fur MIMO und unterschiedlicheFrequenzbander notigHohe Rechenleistung fur Demodulierung und ModulierungnotigHoher Preis, im Verhaltnis zu anderenSende-/Empfangsmodulen
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User Equipment (UE)
Die Nutzerendgerate werden im LTE - Netz mit UserEquipment (UE) bezeichnet:
Energiesparende Sende- und EmpfangsmoduleAufwendige Technik fur MIMO und unterschiedlicheFrequenzbander notigHohe Rechenleistung fur Demodulierung und ModulierungnotigHoher Preis, im Verhaltnis zu anderenSende-/Empfangsmodulen
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eNodeB
Modem fur die LuftschnittstelleZuteilung der LuftschnittstelleTunnel Anbindung zum Core-NetworkEntscheidung und Unterstutzung beim Handover
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Das Core Netzwerk
Abbildung : SAE Architektur
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eNodeB
Abbildung : Verbindungen des eNodeB
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Serving Gateway (S-GW)
Aufgabe des S-GW ist die weiterleitung von NutzdatenNutzdatentunnel vom eNodeBNutzdatentunnel zum P-GWDatenumleitung bei Handover ohne X2-Verbindung zwischenden eNodeBs
Abbildung : Verbindungen des S-GWsLasse Stehnken: Evolution der Mobilfunknetze - LTE 11
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Serving Gateway (S-GW)
Aufgabe des S-GW ist die weiterleitung von NutzdatenNutzdatentunnel vom eNodeBNutzdatentunnel zum P-GWDatenumleitung bei Handover ohne X2-Verbindung zwischenden eNodeBs
Abbildung : Verbindungen des S-GWsLasse Stehnken: Evolution der Mobilfunknetze - LTE 11
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P-GW
GTP-Tunnel zum S-GWVerbindung zum Internet und anderen ServicesKontroll und QoS funktionen
Abbildung : Verbindungen des P-GWs
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MME
Authentifizierung der EndgerateMobilitatsmanagement: Die MME verfolgt die Position derUEsKommunikation mit dem Home Server, damit die UEs zu denrichtigen Datennetzwerken verbunden werden.
Abbildung : Verbindungen der MMELasse Stehnken: Evolution der Mobilfunknetze - LTE 13
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Verbindungsaufbau-Beispiel
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Verbindungsaufbau-Beispiel
Lasse Stehnken: Evolution der Mobilfunknetze - LTE 15
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Verbindungsaufbau-Beispiel
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Verbindungsaufbau-Beispiel
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Verbindungsaufbau-Beispiel
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Verbindungsaufbau-Beispiel
Lasse Stehnken: Evolution der Mobilfunknetze - LTE 19
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Verbindungsaufbau-Beispiel
Lasse Stehnken: Evolution der Mobilfunknetze - LTE 20
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Handover-Beispiel
Lasse Stehnken: Evolution der Mobilfunknetze - LTE 21
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Handover-Beispiel
Lasse Stehnken: Evolution der Mobilfunknetze - LTE 22
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Handover-Beispiel
Lasse Stehnken: Evolution der Mobilfunknetze - LTE 23
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Handover-Beispiel
Lasse Stehnken: Evolution der Mobilfunknetze - LTE 24
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Handover-Beispiel
Lasse Stehnken: Evolution der Mobilfunknetze - LTE 25
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Handover-Beispiel
Lasse Stehnken: Evolution der Mobilfunknetze - LTE 26
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LTE vs. UMTS
Verbesserungen von LTE gegenuber UMTSDatenrate deutlich vergroßert.Reichweite deutlich erhoht.Latenzen deutlich gesenkt.Spektrale effizienz gesteigert.
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LTE vs. UMTS
E-UTRAN vs. UTRANUMTS LTE
Datenrate Downlink 384kb/s (7,2- 42 Mb/s HSDPA) 300Mb/sDatenrate Uplink 128kb/s (5,4 Mb/s HSUPA) 75Mb/sEnergieverbrauch relativ hoch relativ niedrigBandbreite ca. 5Mhz bis zu 20Mhz
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LTE vs. UMTS
Vergleich der KernnetzeUMTS LTE
End-to-End Latenz ¿40ms ¿15msArchitektur IP und Circuit switching All IP
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LTE -Advanced - Die Zukunft?
Erweiterung von LTE, abwartskompatibelDatenraten von bis zu 1 Gb/s im Downlink500 Mb/s im UplinkDurch verbesserung in MIMO Nutzungverfunfachung der Bandbreite auf bis zu 100Mhz
Lasse Stehnken: Evolution der Mobilfunknetze - LTE 30
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Fragen?
Lasse Stehnken: Evolution der Mobilfunknetze - LTE 31
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Bildquelle: de.wikipedia.org
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