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INFORMATIONSTECHNIK UND ARMEE Vorlesungen an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich im Wintersemester 1994/1995 Leitung: Bundesamt für Übermittlungstruppen Divisionär E. Ebert, Waffenchef der Übermittlungstruppen Tendenzen und Visionen in der Entwicklung der Mobilkommunikation Referent: H.R. Good Diese Vorlesung wurde durch die Stiftung HAMFU digitalisiert und als PDF Dokument für www.hamfu.ch aufbereitet.

Tendenzen und Visionen in der Entwicklung der

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INFORMATIONSTECHNIK UND ARMEE

Vorlesungen an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürichim Wintersemester 1994/1995

Leitung:Bundesamt fĂĽr Ăśbermittlungstruppen

Divisionär E. Ebert, Waffenchef der Übermittlungstruppen

Tendenzen und Visionen in der Entwicklungder Mobilkommunikation

Referent: H.R. Good

Diese Vorlesung wurde durch die Stiftung HAMFU digitalisiert und alsPDF Dokument fĂĽr www.hamfu.ch aufbereitet.

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2.1. Die analogen zellularen Netze2.2. Die digitalen zellularen Netze2.3. Funk, Paging und Datenfunk2.4. Cordless Dienste

3.1. Inmarsat3.2. Globalstar3.3. IRIDIUM

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Die Entwicklung der modernen, mobilen Kommunikation geht bis in die frühen 40er Jahrezurück, als in Chicago die Firma Galvin Mfg. Co. die ersten Handfunkgeräte (sogenannteHandy-Talkies) für die amerikanische Armee fabrizierte und auslieferte. Obwohl die Gerätemehr als 2.5 kg Gewicht hatten, konnten sie bereits als mobile Funkkommunikationssyste-me bezeichnet werden. Zu Beginn waren jedoch nur Halbduplex-Uebertragungen im MW-Bereich möglich.

Ausgehend von diesen Basisentwicklungen wurden später in verschiedenen Ländern die-ser Welt unter anderem auch sogenannte zellulare Systeme weiterentwickelt. Den Namenerhielten diese Systeme von den (Funk-)Zellen, welche eine geografisch orientierte Re-gion versorgten. Zellulare Systeme erlaubten Vollduplex-Uebertragung und offerierten be-reits eine Uebergabe des Teilnehmers von Zelle zu Zelle (sog. Handover). Die Basissta-tionen wurden auf hohen Standorten errichtet, hatten festzugeteilte Kanäle, waren konzi-piert für niedere Verkehrsdichte, und die Telefone waren zu Beginn nur als Fahrzeugein-bau- (mobile) oder tragbare Versionen erhältlich. Die Handgeräte-Entwicklungen durch dieIndustrie erfolgte normalerweise erst, wenn sich das System kommerziell auch durchset-zen konnte. Die Netze wurden dann später in Richtung kleinerer Reichweite, tiefem Stand-ort der Basisstationen, mehrfach verwendbare sowie frei zuteilbare Kanäle weiterentwik-kelt (Rautenprinzip und Trunking System) und waren für eine hohe Verkehrsdichte ausge-legt.

Um die Marktentwicklung nun richtig erfassen zu können, ist es wichtig zu verstehen, dassdie analogen zellularen Systeme an und für sich keine Produkte sind sondern eine Etappein der technologischen Evolution der mobilen Kommunikation darstellen.

2.1. Die analogen zellularen NetzeLeider waren zu Beginn der Einführung von Mobilkommunikationsnetzen lokaler Ehrgeizund nationaler Protektionismus in einzelnen Ländern grösser gewichtet als die technischeVernunft, und so kam es, dass in vielen Staaten verschiedene analoge Systeme entwik-kelt wurden. Hier einige Beispiele:

Deutschland Oebl-C 450 MHzFrankreich Radiocom2000 200 & 400

NMT-F 450 MHzItalien RTMS 450 MHzSkandinavien NMT450 450 MHz

Comvik 450 MHzNMT900 900 MHz

Grossbritannien TACS/ETACS 900 MHzUSA AMPS 800 MHzJapan JT ACS& NTACS 900 MHz

Natürlich probierte jeder Hersteller (meistens mit entsprechender politischer Unterstüt-zung) in seiner Einflusssphäre "sein" System als das einzig richtige für die jeweiligen tech-nischen und topografischen Verhältnisse anzupreisen.

So wurden auf der ganzen Welt allerlei Systeme installiert, wobei als einziges das NMT900System (also dasjenige unseres Natel-C) das sogenannte internationale Roaming ermög-lichte; einem Benützer aus einem anderen Land also erlaubte, als Gast in einem anderenNMT900-Netz einzubuchen und sich wie ein eigener Abonnent zu verhalten.

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Primär:- Infrastrukturkosten- Marktpreise der Geräte- Airtime Subscription- Verkehrs- und Verbindungsgebühren

Sekundär:- Verfügbarkeit von Hardware- Massenproduktion von Geräten- Geografische Netzabdeckung- Verfügbarkeit von Zusatzdienstleistun-

gen auf dem Netz sowie Verkehrsdichteund Besiedelung

System NMT 450 NMT900 ETACS AMPS Oebl-CFrequenz 450 MHz 900 MHz 900 MHz 800 MHz 450 MHzUebertragungsart analog analog analog analog analogUplink (to System) MHz 453 - 457 890-914 872 - 905 824 - 849 451 - 455Downlink (to Mobile) MHz 463 - 467 935 - 959 917-950 869 - 894 461 - 465Zellengrösse 2 - 25 km 350 m-35 km 500 m-15 km 400 m - 5 km 2 - 25 kmTechnologie FDMA FDMA FDMA FDMA FDMAUebertr.kanäle / Träger-f 1 1 1 1 1Kanalabstand 25 kHz 25 kHz 25 kHz 30 kHz 20 kHzSignalling in bit/s 1'200 1 '200 8'000 10'000 5'400Anzahl Kanäle 180 999 1'320 832 180Leistungsklassen 15/2 W 6/1 W 3/1 W 3/1.2/0.6 W 15 W

2.2. Die digitalen zellularen Netze

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Frequenz 900 MHz 1800 MHz 900 MHzUebertragungsart digital digital digitalUplink (from Mobile unit) 890-915 MHz 1710-1785 MHz 824 - 849 MHzDownlink (to Mobile unit) 935 - 960 MHz 1805-1880 MHz 869 - 894 MHzZellengrösse 350m - 35 km 100m - 8 km 400 m - 5 kmTechnologie TDMA TDMA TDMA & CDMA *Uebertragungskanäle/Träger-f 8 F R /1 6 HR 8 FR /16 HR n/a *Kanalabstand 200 kHz 200 kHz 30 kHz *Signal Bitrate 270 KBPS 270 KBPS n/aAnzahl Kanäle 1'224 374 n/a*Leistungsklassen 8 / 2 / 0 . 8 W 1 / 0.25 W 3 / 1 W *

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2.3. Funk, Paging und Datenfunk2.3.1 Funk

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Merkmale Werte

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Merkmal Telepage Swiss ERMES

Frequenz 147,3- 147,4 MHz 169.4- 169.8 MHzUebertragungsrate 512 /1200 bit/s 2400 / 4800 / 6250 bit/sAbdeckung 90 % der bevölkerten Schweiz paneuropäisch / Roaming möglichInbetriebnahme 1985 ab 1994Informationsübermittlung Audio / Alphanumerisch Audio / AlphanumerischAutoritätsprüfung Nein JaMessage Retrieval Nein Ja, optional

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.4. Cordless Dienste

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Merkmale CT2 (Telepoint) DECT

Frequenzband 864.1 -868.1 MHz 1880- 1900 MHzBandbreite/Kanal 108 kHz 1.72 MHzKanäle 40 10Simultane Verbindungen/Kanal 1 12Max Anzahl simultaner Gespräche 40 120Technologie/Duplexmethode FDMA/TDD TDMA/TDDVerkehrsdichte (Erlang/qkm) 600 10'000RF Bitrate 72 kbit/s 1152 kbit/sSignalbitrate 2 kbit/s 6.4 kbit/sSprachbitrate 32 kbit/s 32 kbit/sRoaming & Handover Nein JaZellengrösse 300 - 3'000 m 30 - 500 m

3.1. Inmarsat

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3.2. Globalstar

-Verarbeitung

3.3. IRIDIUM

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Merkmale Inmarsat-P Globalstar IRIDIUM

Inbetriebnahme ab 1997 ab 1998 ab 1998Investitionsvolumen ca. 2800 Mio $ 1800 Mio $ 3400 Mio $Frequenzen uplink

downlink1980-2010 MHz2170-2200 MHz

n/a 1610- 1626 MHz2483 - 2500 MHz

Technologie CDMA CDMA FDMA/TDMAOrbitalbahnen GEO & ICO LEO LEOOrbithöhe 10'000 km 759 nm (1400 km) 420 nm (780 km)Anzahl Satelliten 15 48 (davon 8 Reserve) 66Gewicht eines Satelliten n/a 222 kg 689 kgFrequenzbänder n/a n/a Ka-Band Sat-Sat

L-Band Sat-BodenUebertragung in bit/s 4800 Sprache

2400 Datenbis 9600 bis 9600

Verbindungskosten 2 - 3 $ / Min. ca. 0 .65$ /M in ca. 3 $ /M i n .Handheld Terminals Mono- & Dualmode

GSM / SatellitMono- & Dualmodezellular/Satellit

Mono- & DualmodeGSM / Satellit

Leistungsklasse 2 W n/a 1 WKosten pro Terminal ca. 1500 $ 500-1000$ < 1000$

2010.

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Anwendung Heute Jahr 2000 Jahr 2010

Cordless 72 200 300

Funk 37 75 150

Paging 42 125 300

Zellular / PCN 32 100 450

Total 183 500 1.200

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800 900

800/1500

(Japan, 1900