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Post on 05-Apr-2015
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Teilnehmerzugangsnetzein Flugzeugen
Dipl. Ing. Ulrich Borchert
Fach: Mobile Computing HS Merseburg (FH)
Quelle: Zugangsnetze für die Telekommunikation; Hanser Verlag, Bluschke, Matthews, Schiffel
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
• In den 80er Jahren entwickeln amerikanische
Fluggesellschaften analoge und digitale Telefonsysteme
für den Flugbetrieb.
• In Europa spezifiziert die ETSI mit Hilfe des EAEC
(Europaen Airlines Engineering Committee) das TFTS als
Standard.
• In der ETS 300 326 ist das Gesamtsystem einschließlich
aller Systemkomponenten und Funkschnittstellen und der
Systemfunktionalität der Bodenstation beschrieben.
Terrestrial Flight Telecommunications System (TFTS)
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
• 1992 wurden durch die WARC (World Administrative Rado
Conference) die Frequenzbänder 1670-1675 MHz für
Ground to Aircraft und 1800-1805 MHz für Aircraft to Ground
zugewiesen.
• Im digital zellularen Betrieb ist eine direkte Verbindung von
der Luft zum Boden (also ohne Satellitenverbindung)
möglich.
• Dem Passagier ist es möglich, über eine Direktwahl mit dem
Festnetz Kontakt über zwei getrennte Kanäle aufzunehmen.
Terrestrial Flight Telecommunications System (TFTS)
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
Terrestrial Flight Telecommunications System (TFTS)
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
• Eine Erweiterung wurde untersucht, die eine Nutzung
von Mobilstationen im Flugzeug zulässt, sodass TFTS-
Endgeräte entfallen können.
• In dem als GSM-A bezeichneten Vorschlag wird im
Flugzeug eine GSM-Basisstation eingebaut, die über
das existierende TFTS-System der GSM Mobilstation
eine Verbindung zum terrestrischen
Telekommunikationsnetz bereitstellt.
Terrestrial Flight Telecommunications System (TFTS)
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
• Dabei wird der im GSM-Protokoll festgelegte
Leistungsregelmechanismus im Flugzeug so genutzt,
dass die Sendeleistung der Mobilstation unter dem die
Fluginstrumente beeinflussenden Pegel bleibt.
Terrestrial Flight Telecommunications System (TFTS)
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
• Die Systemarchitektur enthält die Bordstation (AS: Air
Station), die Bodenstation (GS, Ground Station) und die
Vermittlungsstation (GSC, Ground Switching Center), die
ebenfalls über standardisierte Schnittstellen miteinander
kommunizieren und an ein OMC sowie ein Network
Management Center (NMC) angeschlossen sind.
Das zellulare TFTS-System
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
• Die Bordstation beinhaltet neben der Funkausrüstung die Kabinenbaugruppen sowie die TE, wie Telefon, Kreditkartenleser, Telefax und Datenterminals.
• Die Bodenstation stellt die Funkversorgung für einen begrenzten Luftraum, auch Funkzelle genannt, bereit. Die Anzahl der in einer Bodenstation installierten Sende- und Empfangsfrequenzkanäle ist abhängig von dem zu erwartenden Gesprächs- und Datenverkehr in der Funkzelle. Benachbarte Bodenstationen sind so verteilt, dass sich die Funkzellen am Rand überlagern.
Das zellulare TFTS-System
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
• So werden beim Verlassen des Versorgungsbereiches
einer Bodenstation die Funkverbindungen durch ein
Handover in die benachbarte Funkzelle weitergereicht.
• Dabei nutzen die Nachbarzellen zur Vermeidung von
Interferenzstörungen andere Frequenzgruppen.
Das zellulare TFTS-System
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
• In einem landesweiten TFTS-Netz können so
Frequenzen mehrfach wiederverwendet werden
(Frequency Reuse).
• Es gibt drei Typen von Bodenstationen:
High-Power-Bodenstation (20 W Sendeleistung)
Versorgung von Flugzeugen in der Reiseflughöhe
zwischen 5.000 m und 13 000 m
Reichweite der Zellen bis etwa 300 km
Typen von Bodenstationen
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
• Medium-Power-Bodenstationen
zur Versorgung von im Landeanflug befindlichen
Flugzeugen mit einer Reichweite von etwa 50 km
• Flughafen-Bodenstationen
mit einer Reichweite von einigen Kilometern zur
Versorgung des Flughafengebietes
Typen von Bodenstationen
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
• In der Bodenstation werden die Funksignale – senderseitig codiert,
– einem TDMA-Rahmen zugeordnet,
– moduliert und
– empfängerseitig demoduliert,
– decodiert und die TDMA-Rahmen wieder aufgelöst.
• Zur Bestimmung der Eigenschaften der Funkverbindung
werden die Empfangspegel, die Verbindungsqualität
(Bitfehlerrate) und die für die zeitliche Synchronisation
im TDMA-Rahmen notwendige Signallaufzeit gemessen.
Typen von Bodenstationen
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
• So steuert die Bodenstation: – Die Sendeleistung der Bordstation
– regelt die Synchronisation,
– weist Verkehrskanäle zu und
– leitet die Signalisierungsdaten der Vermittlungsstation weiter.
Typen von Bodenstationen
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
• Die Vermittlungszentren bilden die Schnittstelle
zwischen dem Flugfunknetz und den
Telekommunikationsnetzen am Boden.
Vermittlungszentren
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
• Zu den Hauptaufgaben zählen: – Rufaufbau/Rufabbau zwischen dem Flugzeug und den
terrestrischen Netzen
– Weiterreichen von Gesprächen (Handover) in benachbarte
Funkzellen
– Identifikation des anrufenden Flugzeugs
– Überwachung der dem VermittIungszentrum zugeordneten
Bodenstationen
– Umwandlung der Daten aus dem TFTS-Protokoll in das Protokoll
des angeschlossenen PSTN/ISDN
– Erfassung und Abspeichern der Gesprächsdaten zur
Gebührenerfassung
– Schnittstelle zum Service-Center
Vermittlungszentren
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
• Zur Übertragung der Signalisierungsdaten und des Sprach- und Datenverkehrs werden zwischen der Bodenstation und dem Vermittlungszentrum 64-kbitls- Verbindungen genutzt.
• Die Vermittlungszentren tauschen die Signalisierungs-daten untereinander über ein paketvermitteltes Netz aus.
• Die netzübergreifenden Steuerungs- und Überwachungseinheiten (Network Operation and Management Center) sind über X.25-Verbindungen mit den Vermittlungszentren verbunden.
Vermittlungszentren
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
• Der AMSS ist eine Sonderform des MSS (Mobile
Satellite Service), mit welchem eine direkte mobile
Kommunikation von einem Terminal aus via Satellit
möglich ist.
• AMSS wurde entwickelt, um Flugzeuge in der Luft
weltweit mit bidirektionalen Sprach- und Datendiensten
zu versorgen, die den Anforderungen der
Luftraumüberwachung (ATC: Air Traffic Control), der
Fluggesellschaften und der Flugpassagiere genügen.
Aeronautical Mobile Satellite Service (AMSS)
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
• Der AMSS nutzt die Kanalkapazitäten geostationärer
Satelliten (4 INMARSAT-Satelliten) in 36 000 km Höhe
mit, um einen weltumspannenden Dienst anbieten zu
können.
• Einschränkungen bei der Funkversorgung gibt es auf
Grund des niedrigen Elevationswinkels (< 5°), unter
welchem die Satelliten zu sehen sind, nur in der Nähe
der Polkappen.
Aeronautical Mobile Satellite Service (AMSS)
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
• Das AMSS-System besteht aus den Satelliten, den
Bordstationen im Flugzeug, aus den über den Erdball
verteilten Bodenstationen und einer Überwachungs- und
Managementeinrichtung für alle Systemkomponenten
des Satellitensystems und der Übergänge zu den
terrestrischen Kommunikationsnetzen (siehe Bild auf
Folie 21).
• Die Anforderungen an in Europa installierte
Bodenstationen sind vom ETSI spezifiziert .
Aeronautical Mobile Satellite Service (AMSS)
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
• Im Gegensatz zu TFTS ist AMSS für transkontinentale Flüge
über die Ozeane und dünn besiedelte Gebiete geeignet.
• Neben der Nutzung durch die Flugpassagiere werden über
das Satellitensystem auch weitere Dienste wie beispielsweise
die Luftverkehrskontrolle bereitgestellt.
• Eine Bodenstation kann via Satellit gleichzeitig zu mehreren
Flugzeugen Verbindungen aufbauen, wobei dann die
verfügbaren Kommunikationskanäle aufgeteilt werden.
Aeronautical Mobile Satellite Service (AMSS)
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
• Die von AMSS angebotenen Kommunikationsdienste
orientieren sich an den Vorgaben der ITU-T X.25.
• Für die Flugpassagiere ist sowohl Gesprächs- als auch
Datenübertragung möglich.
Aeronautical Mobile Satellite Service (AMSS)
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
Aeronautical Mobile Satellite Service (AMSS)
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
• Sprachübertragung mit Vocoder 9,6 bit/s, Telefax: 4,8
kbit/s
• Unter dem Produktnamen Swift64 wird seit 2002 ein zu
ISDN kompatibler Kommunikationskanal für die Sprach-
und Datenübertragung angeboten.
Kanalvermittelte Verbindung
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• Seit April 2002 wird ebenfalls unter dem Produktnamen
Swift64 ein paketvermittelter Datenservice (MPDS:
Mobile Packet Data Service) für E-Mail und
Internetzugang angeboten, bei welchem Bitraten bis 64
kbit/s möglich sind.
• Ab 2005 wird mit der 4. Generation der INMARSAT-
Satelliten ein breitbandiges, globales Netz aufgebaut
sein, mit welchem mobile Datenkommunikation mit bis
zu 432 kbit/s möglich sein sollen.
Paketvermittelte Verbindung
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
• Die Gesamtkapazität von AMSS ist von der Anzahl der
Satelliten und der verfügbaren Frequenzkanäle
abhängig: Nur ein Teil der Satellitenfrequenz wird für die
Mobilstationen in den Flugzeugen bereitgehalten. Durch
Frequenzmultiplex (FDMA) werden diese Frequenzen in
einzelne Kommunikationskanäle unterteilt:
Kapazitätbetrachtung
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
• Der unidirektionale, im TDMA-Modus betriebene
Kommunikationskanal stellt eine Verbindung von der
Bodenstation GS zu allen in dem Luftraum befindlichen
Flugzeugen her.
• Die an ein Flugzeug adressierten Datenpakete werden
über diesen Kanal abgesendet.
Kapazitätbetrachtung ▪ P–Kanal
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
• Dieser Kanal ist für die unidirektionale Verbindung vom
Flugzeug zur Bodenstation vorgesehen.
• Der Zugriff auf diesen Kanal erfolgt über eine Slotted-
Aloha-Prozedur, die das für die zeitliche
Synchronisierung notwendige Zeitsignal aus dem P-
Kanal erhält.
Kapazitätbetrachtung ▪ R–Kanal
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
• Die T-Kanäle sind wie der R-Kanal unidirektional.
• Sie dienen jedoch der Übertragung größerer
Datenmengen vom Flugzeug zur Bodenstation und
werden erst auf Anforderung über den R-Kanal von der
Bodenstation dem Flugzeug zugewiesen.
Kapazitätbetrachtung ▪ T–Kanal
Teilnehmerzugangsnetze ▪ Dipl. Ing. Ulrich Borchert
• Die C-Kanäle ermöglichen eine bidirektionale
Kommunikation zwischen der Bodenstation und dem
Flugzeug.
• C-Kanäle werden für die Sprachübertragung genutzt.
Kapazitätbetrachtung ▪ C–Kanal
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