Es gibt zwei Entwicklungen, die weitgehend getrennt voneinander vorangetrieben werden:
mobile Kommunikationssysteme und multimediale Anwendungen.
Seit 1992 in der Mobilfunktechnik zu der analoger auch die digitale Übertragung
hinzukam, hat die mobile Kommunikation im Weitverkehrsbereich einen unglaublichen
Zuwachs erlebt (vgl. Abbildung 1.1). Durch Systeme wie GSM (engl.: global system for
mobile communication) in Europa, IS-54 in Amerika oder JDC (engl.: japanese digital
cellular) in Japan konnte der digitale Mobilfunk preisgünstig angeboten werden und
wurde dadurch weltweit verbreitet. Doch auch im Nahbereich halten digitale drahtlose
Kommunikationssysteme zunehmend Einzug, beispielsweise durch das DECT-System
(engl.: digital european cordless telecommunications), das hauptsächlich zum drahtlosen
Telefonieren im Heimbereich verwendet wird. Jedoch sind diese Systeme meist für die
Übertragung von Sprache vorgesehen und versagen dort, wo Daten in größeren Mengen
übertragen werden müssen.
Auf der anderen Seite werden zunehmend multimediale Anwendungen entwickelt seitdem
die Heimcomputer (engl.: personal computer; PC ) leistungsfähig genug waren, diese
auch verarbeiten zu können. Unter multimedialen Anwendungen werden Programme
oder Programmsysteme verstanden, die mehrere Medien miteinander verbinden, z. B.
Text, Sprache, Musik und Video. Speziell Videosignale erfordern eine groe Verarbeitungsleistung
vom Rechner, da sie in der Regel komprimiert gespeichert sind und erst
beim Abspielen dekomprimiert werden. Dabei mu die Dekomprimierung schnell genugvor sich gehen, um die Bildraten von bis zu 30 Bildern pro Sekunde aufrechterhalten zu
können.[...]
Inhaltsverzeichnis
1. Problemstellung
1.1 Einführung
1.2 Aufgabenstellung
1.3 Gliederung
2. Dienstklassen
2.1 Dienst und Dienstqualität
2.2 Dienstgütekriterien
2.3 Klassifizierung von Diensten
3. ATM und Dienste
3.1 Entwicklung von ATM
3.2 Charakteristika von ATM
3.2.1 Die Zelle
3.2.2 Asynchrones Mutliplexen
3.2.3 Minimale Funktionalität im Netz
3.2.4 Virtuelle Verbindungen
3.2.5 Vermittlung
3.2.6 Synchrone oder asynchrone Übertragung
3.3 Dienste in ATM
3.3.1 Schichtenstruktur
3.3.2 Dienstgüteparameter in der ATM-Schicht
3.3.3 Dienste in der ATM-Schicht
3.3.4 Dienste in der AAL-Schicht
3.4 Zusammenfassung
4. Erweiterungen von ATM zu drahtlosem ATM
4.1 Allgemeine Probleme bei Funkverbindungen
4.1.1 Abschattungen und Reflexionen
4.1.2 Zugriffsverfahren
4.1.3 Bitfehler
4.1.4 Niedrige Übertragungsrate
4.1.5 Kurze Komplettausfälle der Verbindung
4.1.6 Intra- und Interzell-Überleitung
4.2 Änderung der Dienstgütekriterien
4.2.1 Bandbreite
4.2.2 Fehlerraten
4.2.3 Ende-zu-Ende-Verzögerung
4.2.4 Jitter
4.3 Bestehende Ansätze
4.3.1 Wireless ATM LAN nach Eng
4.3.2 Mobiware / COMET Research, Columbia
4.3.3 ACTS Magic WAND
4.3.4 WATMnet
4.3.5 Einzellösungen zur Interzell-Überleitung
4.4 Zusammenfassung
5. Unterstützung der ATM-Dienstgütekriterien über ein Funkmedium
5.1 Theoretische Überlegungen
5.1.1 Allgemeine Einschränkungen
5.1.2 Theoretischer Ansatz
5.1.3 Allgemeine Überlegungen zur Simulation
5.1.4 Anforderungen an die Medien
5.1.5 Anforderungen an die Festnetzstation
5.1.6 Anforderung an die Mobilfunkstation / WAT
5.1.7 Anforderungen an die Basisstation
5.2 Realisierung der Simulation
5.2.1 Benutzerschnittstelle
5.2.2 Klassenhierarchie
5.3 Ergebnisse
5.3.1 Meßmethode
5.3.2 Unabhängigkeit der Kommunikationsrichtungen
5.3.3 Effektivität des Puffers
6. Zusammenfassung
6.1 Ergebnis
6.2 Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht, wie die Dienstgüte (Quality of Service) von ATM-Netzen auf mobile Endsysteme übertragen werden kann, da das unsichere Funkmedium eine signifikante Herausforderung für die ATM-typischen Dienstgarantien darstellt. Die Forschungsfrage fokussiert sich darauf, ob durch den gezielten Einsatz von Puffern und Fehlerkorrekturverfahren in der Basisstation eine für den Endnutzer transparente und stabile Dienstqualität trotz gestörter Funkverbindungen gewährleistet werden kann.
- Grundlagen von ATM und Dienstgüteparametern
- Herausforderungen der drahtlosen Übertragung (Abschattung, Interzell-Überleitung)
- Konzeption eines Simulationsmodells für Wireless ATM
- Implementierung einer Java-basierten Simulationsumgebung
- Evaluierung der Effektivität von Pufferstrategien zur Jitter- und Fehlerkompensation
Auszug aus dem Buch
3.2.1 Die Zelle
Um die hohen Übertragungsgeschwindigkeiten bearbeiten zu können, werden bei ATM stets kleine Pakete mit fester Länge übertragen und nicht, wie viele traditionelle paketvermittelnde Systeme, mit variabler Länge. Innerhalb dieser Pakete, die als „Zellen“ bezeichnet werden, sind die Informationen stets an derselben Stelle, so da sie effizient und vor allem schnell bearbeitet werden können. Die Zellen sind genau 53 Byte lang, wovon jeweils 5 Byte Kopfdaten und 48 Byte Nutzlast sind. Der Wert von 48 Byte stellt einen Kompromiß aus Sprachverkehr, für den 32 Byte optimal wären, und Datenverkehr mit optimalen 64 Byte dar (vgl. [Zitt95]).
Die Kopfdaten bestehen zunächst aus 4 Bit, die für die generische Flußkontrolle (engl.: generic flow control; GFC) verwendet werden (vgl. Abbildung 3.2). Dieses Feld ist noch nicht spezifiziert, soll aber später an der Teilnehmerschnittstelle für die Einhaltung der Dienstgütekriterien auf einem Teilnehmerbus sorgen, an dem die einzelnen Geräte ähnlich wie bei ISDN konkurrieren. Netzintern entfallen diese 4 Bit und sie werden für das VPI-Feld zusätzlich genutzt.
Mittels der VPI und VCI-Felder wird der jeweilige virtuelle Pfad und virtuelle Kanal der Zelle identifiziert. Die Zelle trägt also nicht die komplette Empfängeradresse mit, sondern wird auf einer bereits etablierten Verbindung (vgl. Abschnitt 3.2.4) nur über einen Pfad und Kanal identifiziert.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Problemstellung: Diese Einleitung beleuchtet die Notwendigkeit von ATM in mobilen Netzen angesichts wachsender multimedialer Anwendungen und der Unzulänglichkeit bisheriger Funknetze für hohe Datenraten.
2. Dienstklassen: Hier werden grundlegende Definitionen von Diensten und deren Qualitätsanforderungen (Dienstgütekriterien) erläutert, um ein Verständnis für die vertragliche Bindung zwischen Netz und Benutzer zu schaffen.
3. ATM und Dienste: Dieses Kapitel führt in die spezifische ATM-Technologie ein, inklusive der Zellstruktur, des asynchronen Multiplexens und der verschiedenen Dienstklassen sowie der AAL-Schichten.
4. Erweiterungen von ATM zu drahtlosem ATM: Hier wird der Übergang von leitungsgebundenem ATM zu Funknetzen analysiert, wobei Probleme wie Interzell-Überleitungen und Bitfehler im Vordergrund stehen.
5. Unterstützung der ATM-Dienstgütekriterien über ein Funkmedium: Das Kernkapitel beschreibt einen eigenen Lösungsansatz mittels Pufferung in der Basisstation und präsentiert die Realisierung einer Simulationsumgebung zur Validierung.
6. Zusammenfassung: Die Arbeit schließt mit einer Bewertung der erzielten Ergebnisse zur Pufferungseffektivität sowie einem Ausblick auf zukünftige Anwendungsmöglichkeiten.
Schlüsselwörter
ATM, Wireless ATM, Dienstgüte, QoS, Funkübertragung, Pufferung, Simulation, JAVA, Bandbreite, Fehlerkorrektur, Interzell-Überleitung, Handover, Dienstklasse, Bitfehler, Mobilfunk.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundsätzlich?
Es geht um die Übertragung des ATM-Übertragungsstandards auf mobile Endsysteme, um auch über ein Funkmedium garantierte Dienstqualitäten für multimediale Anwendungen anzubieten.
Welche Themenfelder sind zentral?
Zentrale Themen sind die ATM-Schichtenstruktur, die spezifischen Probleme bei Funkübertragungen (wie Abschattung und Bitfehler) sowie die Entwicklung von Lösungsstrategien für Wireless ATM.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das primäre Ziel ist es, durch eine Simulationsstudie aufzuzeigen, wie mittels Pufferung in der Basisstation die Dienstgüte-Garantien von ATM trotz des unzuverlässigen Funkmediums eingehalten werden können.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Der Autor verwendet eine simulationsbasierte Methode unter Verwendung von Java, um verschiedene Szenarien (Pufferlängen, Unterbrechungsdauern) zu testen und messbar zu machen.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil werden zunächst theoretische Grundlagen von ATM und Funknetzen erörtert, gefolgt von einem Entwurf für eine Basisstation, die aktiv Dienstgüteparameter managt, sowie der technischen Realisierung einer Simulation.
Welche Keywords charakterisieren die Arbeit am besten?
Die Arbeit lässt sich am besten mit Wireless ATM, Quality of Service (QoS), Pufferstrategien, Bitfehlerraten und der Simulation von Mobilfunk-Szenarien beschreiben.
Warum ist das Medium Funk so problematisch für ATM?
Funkübertragungen weisen im Gegensatz zu Glasfaser deutlich höhere Bitfehlerraten auf, unterliegen häufigen Verbindungsunterbrechungen und Abschattungen, was die bei ATM kritische Einhaltung von zeitlichen Verzögerungsgrenzen gefährdet.
Wie trägt die Basisstation zur Dienstgüte bei?
Die Basisstation fungiert im vorgestellten Modell als „intelligenter“ Puffer. Sie gleicht kurzzeitige Unterbrechungen der Funkstrecke aus, indem sie Daten zwischenspeichert und somit für das Festnetzterminal transparente Verbindungen ermöglicht.
Wozu dient die Simulation in Kapitel 5?
Die Simulation dient dazu, die Auswirkungen von variablen Pufferlängen auf den Jitter und die Fehlerraten zu quantifizieren und zu beweisen, dass eine Pufferung die Verbindungsqualität signifikant verbessern kann.
- Quote paper
- Tobias Schulz-Hess (Author), 1997, Dienstqualitat in ATM-Netzen mit mobilen Endsystemen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/193814
