Mobile Systeme und drahtlose Netzwerke

Mobile Systeme und drahtlose Netzwerke
Vorlesung II
Gliederung
Ubiquitäres Computing
• Idee: Umgebung ist ausgestattet mit unsichtbarer und helfender
Computerinfrastruktur und –peripherie
• Sowohl mobile als auch stationäre Systeme
– Komponenten, die man bei sich trägt
– Komponenten der Infrastrukturen, mit denen man kommuniziert (interagiert)
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Verschiedene Anwendungen
Verschiedene Übertragungsmedien, drahtlose oder drahtgebundenen
Vielfältige Infrastruktur: Alles was einen umgibt
Unsichtbare Infrastruktur
– Hilft uns in jenem Kontext, in dem ich Hilfe benötige
– Wir brauchen uns nicht darum zu kümmern
• Daten beziehen sich auf einen Kontext
• persönlichen Informationen/ Anwendungen gehen mit dir durchs Netzwerk
Ubiquitäres Computing, Fortsetzung
• Oft auch als pervasive/unsichtbares computing bezeichnet
• Vergrößerte Realität (augmented reality)
– Fähigkeit, die Umgebung abzufragen
– Fähigkeit, um eine nicht aufdringliche Führung (non-intrusive guidance) zu
bitten
• Kann auch verschiedene anziehbare (wearable) Geräte enthalten
• Welche Auswirkungen hat das u.C. auf die Gesellschaft und die
Privatsphäre?
• Können wir wirklich Sicherheitsmechanismen entwickeln, die
jenen entsprechen, die wir gewohnt sind, aber nicht schärfer sind.
– Diese Definition variiert zwischen den Kulturen/Regierungen.
– Sicherheitsbedürfnisse kulturspezifisch.
Ubiquitäres Computing, Fortsetzg.
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Keine klare Definition des ubiquitären Computings heute
Wozu ist es wirklich gut?
Wie praktisch ist es wirklich?
Ist es eine Teilmenge des mobilen Computings?
Mobiles Internet
• Ein mobiles Internet sollte ein ähnliches Preis/Leistungsverhältnis
bekommen, wie beim drahtgebundenen Internetzgang.
– Hoher Datendurchsatz und Flatrate
– z.B. SMS-Kosten
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Preis pro SMS 0,17 Cent (2003) D2Vodafone
0,17 Cent für 160 Zeichen
1 Mbyte = 1.048 576 Bytes 1048576
6554 volle SMS : Preis pro Megabyte  1114 € pro MByte SMS
Bei SMS mit 100 Zeichen: 10485 SMS  1782 € pro Mbyte SMS
Forschungsfelder – Mobiles Internet
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Authentifizierung. Geht PKI?
Verschlüsselung und Privatheit. Nicht so einfach.
Gruppenmanagement
Elektronische Bezahlung.
Geschäftsmodelle. Sind entscheidend. Möglichst bezahlbar.
User Interface für mobile Geräte.
Mobilität von IP-Adressen.
Mobile Subnetze.
Neue erweiterte Anwendungen und Anwendungsgebiete, Mehrwertdienste
(value added services ).
10. Ortsabhängige Anwendungen.
11. Integration mit Breitbandtechnologien insbesondere DVB-T.
Forschungsfelder – Mobiles Internet
11. Neue Architekturen kleiner Geräte und Computer (Smart Devices) mit
beschränkten Ressourcen
12. Service Discovery. Wo ist der Drucker? Wer hat den Fahrplan?
13. Kontext Mobilität. Beibehalten aller Zustände. Offene Files,
Sicherheitsverbindungen, etc...
14. Ad-hoc networking, Peer-to-Peer und Multicast Optimierung.
15. Handover Management. Realisierung schneller vertikaler und horizontaler
Handovers
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Quality of Service in mobilen und IP-Netzen. Reservierungen vornehmen.
Mobile IP Telephonie. Header compression.
Kleine Antennen. Mobile Netzwerke sollten diese mit sich tragen können.
IPv6. Wirklich notwendig?
Konvergenz mit UMTS. 4G?
Chrakteristika drahtloser LANs
• Vorteile
– räumlich flexibel innerhalb eines Empfangsbereichs
– Ad-hoc-Netzwerke ohne vorherige Planung machbar
– keine Verkabelungsprobleme (z.B. historische Gebäude, Feuerschutz,
Ästhetik)
– unanfälliger gegenüber Katastrophen wie Erdbeben, Feuer - und auch
unachtsamen Benutzern, die Stecker ziehen!
• Nachteile
– im allgemeinen noch sehr niedrige Übertragungsraten (1-2Mbit/s)
– viele proprietäre Lösungen, Standards beginnen sich erst langsam
durchzusetzen (aber z.B. IEEE802.11 ist weniger leistungsfähig)
– müssen viele nationale Restriktionen beachten, wenn sie mit Funk arbeiten,
globale Regelungen werden erst langsam geschaffen (z.B. IMT-2000)
Entwurfsziele für drahtlose LANs
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weltweite Funktion
möglichst geringe Leistungsaufnahme wegen Batteriebetrieb
Betrieb ohne Sondergenehmigungen bzw. Lizenzen möglich
robuste Übertragungstechnik
Vereinfachung der (spontanen) Zusammenarbeit bei Treffen
einfache Handhabung und Verwaltung
Schutz bereits getätigter Investitionen im Festnetzbereich
Sicherheit hinsichtlich Abhören vertraulicher Daten und auch hinsichtlich
der Emissionen
– Transparenz hinsichtlich der Anwendungen und Protokolle höherer
Schichten
Vergleich Infrarot-/Funktechniken
• Infrarot
– Einsatz von IR-Dioden, diffuses
Licht, Reflektion von Wänden
• Vorteile
– sehr billig und einfach
– keine Lizenzen nötig
– einfache Abschirmung
• Nachteile
– Interferenzen durch Sonnenlicht,
Wärmequellen etc.
– wird leicht abgeschattet
– niedrige Bandbreite
• Einsatz
– als IrDA (Infrared Data
Association) -Schnittstelle in fast
jedem Mobilrechner verfügbar
• Funktechnik
– heute meist Nutzung des 2,4GHz
lizenzfreien Bandes
• Vorteile
– Erfahrungen aus dem WAN und
Telefonbereich können übertragen
werden
– Abdeckung einer größeren Fläche
mit Durchdringung von Wänden
• Nachteile
– enger Frequenzbereich frei
– schwierigere Abschirmung,
Interferenzen mit Elektrogeräten
• Einsatz
– vielfältige, separate Produkte
Vergleich Infrastruktur- und Ad hoc-Netzwerk
Infrastruktur-Netzwerk
AP: Access Point
AP
AP
Ad hoc-Netzwerke
Existierendes Festnetz
AP
802.11 - Architektur - Infrastrukturnetz
•Station (STA)
802.11 LAN
STA1
802.x LAN
– Rechner mit Zugriffsfunktion auf
das drahtlose Medium und Funkkontakt zum Access Point
•Basic Service Set (BSS)
BSS1
Portal
Access
Point
Distribution System
•Access Point
– Station, die sowohl in das FunkLAN als auch das verbindende
Festnetz (Distribution System)
integriert ist
Access
Point
ESS
– Gruppe von Stationen, die
dieselbe Funkfrequenz nutzen
BSS2
•Portal
– Übergang in ein anderes Festnetz
STA2
802.11 LAN
STA3
•Distribution System
– Verbindung verschiedener Zellen
um ein Netz (EES: Extended
Service Set) zu bilden
802.11 - Architektur - Ad-hoc Netzwerk
802.11 LAN
• Direkte Kommunikation mit
begrenzter Reichweite
STA1
STA3
BSS1
STA2
– Station (STA):
Rechner mit Zugriffsfunktion auf
das drahtlose Medium
– Basic Service Set (BSS):
Gruppe von Stationen, die dieselbe
Funkfrequenz nutzen
BSS2
STA5
STA4
802.11 LAN
7.8.2
Bluetooth für Einsteiger
Ziele der Bluetooth Entwicklung
Allgemeiner Standard
Mehrere Verbindungen,
ad-hoc
Netzwerke
Short-range
radio link
Drahtlose verbindungen zwischen
Terminals und mobilen Telefonen
Robuste
Verbindungen
für Sprache
und Daten
Wozu ist Bluetooth zu gebrauchen?
Landline
Cable
Replacement
Data/Voice
Access Points
Personal Ad-hoc
Networks
Bluetooth- Architektur
Applications
TCP/IP HID RFCOMM
Application Framework
and Support
Data
Host Controller Interface
L2CAP
Audio
Link Manager
Baseband
RF
LMP
Link Manager and L2CAP
Radio and Baseband
Bluetooth- Architektur
Applications
Software
TCP/IP HID RFCOMM
Data
L2CAP
Audio
Link Manager
LMP
Baseband
RF
Modules
Future Mobility Trends
• An operator’s Mobile Internet
– Thousands of routers and millions of users
– Different access technologies (ADSL, GSM/GPRS,
WCDMA, W-LAN….) for different or same services.
– Multi-service networks with one common network
technology
– Seamless mobility for users
– Multimedia over the air
– VPNs for enterprises
– Scalable and Secure Networks