Die Zukunft der Mobilnetze Dr.-Ing. Stephan Rupp Stephan.Rupp@Kontron

1. Die Zukunft der Mobilnetze Dr.-Ing. Stephan Rupp Stephan.Rupp@Kontron.com

2. Agenda • Die Entwicklung der Netze • Ein Blick zurück • Mobilnetze heute • Vom öffentlichen Netz zur universellen Vernetzung • Anforderungen an künftige Netze • Vernetzung folgt dem Einsatz von Mikroprozessoren • Organisation von Netzen • Vernetztes Denken

3. Ein Blick zurück Satellit Verteilnetze (Funk) G. Marconi J. P. Reis alle Netze TV Radio Transistor GSM 1947 2001 2010 1861 1899 1923 ? Glasfaser Web Telefon Telekommunikationsnetze (Leitung) billig , Leitung) Digitalisierung billig 1991 , Funk) teuer Stand: 2001

4. Geschäft Mobiltelefon Netz unterwegs Zu Hause Mobilnetze heute Kernnetz Zugangsnetz

5. Marktentwicklung • 2,8 Milliarden Mobilnetzkunden weltweit für GSM/3G (d.h. GSM/WCDMA/HSPA) • täglich 1.2 Millionen neue Teilnehmer • Verteilung nach Regionen • APAC 1,1 Milliarden • West EU: 520 Mio • Latein Amerika: 280 Mio • Africa: 250 Mio Quelle: Global mobile Suppliers Association, Jan 2008 (www.gsacom.com) WCDMA: Wideband CDMA used in UMTS HSP: High Speed Packet Access

6. Technische Entwicklung • … Quelle: Global mobile Suppliers Association, Jan 2008 (www.gsacom.com)

7. Entwicklung 3G Netze

8. Mobilnetze - Architektur Jeder Funktion ein eigenes Netzelement. Komplex & aufwändig (teuer).

9. Anwendungen in heutigen Netzen • Die benötigten Funktionen werden spezifiziert, z.B. Telefondienst mit Mobilitätsverwaltung, SMS, Pre-Paid, Instant Messaging, Location based Services etc. • Den benötigten Funktionen werden Netzelemente und Protokolle zugeordnet. • Auf diese Art entsteht eine Referenzarchitektur, die von unterschiedlichen Herstellern in Produkte umgesetzt werden kann. • Netzelemente sind miteinander kompatibel, wobei die Spezifikation in der Regel administrative Aufgaben nicht einschliesst (Provisionierung, Kundendienst, techn. Betrieb, Rechnungswesen).

10. Geschäft Zu Hause unterwegs Zukünftige Netze Netze: • öffentliche Kommunikationsnetze (heute) • Heimnetze • Gebäude • industrielle Fertigung • Fahrzeuge Benutzer: • Leute (heute) • Maschinen • Geräte & Consumer Elektronik • Sensoren & Aktuatoren

11. Anforderungen an künftige Netze • Mehr Flexibilität: • Wie realisiert man neue Anwendungen ohne starre Organisation der Funktionen? • Wie kann man neue Anwendungen rasch und mit geringem Aufwand erproben und einführen? • Wie realisiert man Kapazitätserweiterungen und Updates? • Weniger Komplexität: • Wie kann man administrative Funktionen vom Netzbetrieb entkoppeln und wie reduziert man Verflechtungen der Anwendungen untereinander? • Wie kann man eine einfache Infrastruktur für ein vielfältiges Angebot an Dienstleistungen über das Netz schaffen? • Keine Einbussen bei der Sicherheit: • Verfügbarkeit, Integrität, Vertraulichkeit

12. Agenda • Die Entwicklung der Netze • Vernetzung folgt dem Einsatz von Mikroprozessoren • Industrie-Automatisierung • Transport • Medizintechnik • Organisation von Netzen • Vernetztes Denken

13. Industrial Ethernet • Viele Feldbussysteme werden durch Industrial Ethernet abgelöst • Anforderungen • Kurze Antwortzeiten • Verteilte Systeme • Systemmanagement • Anwendungsgebiete • Bildverarbeitung • Steuerung (Bewegung, Prozesse) • Kommunikationssysteme

14. Transport • Unterhaltung • Information (Ansagen, Anzeigen) • Video Überwachung • Vernetzte Systeme

15. Medizintechnik • Bildverarbeitung • Bildquellen aus der Diagnose (z.B. digitale Radiographie) • Vor- und Nachverarbeitung • Archivierung • Multi-Prozessorsysteme • Vernetzt • Hohe Datentransferraten • Kommunikationssysteme

16. Agenda • Die Entwicklung der Netze • Vernetzung folgt dem Einsatz von Mikroprozessoren • Organisation von Netzen • Heimnetze: Selbstorganisation • öffentliche Netze: datenorientiertes Design • Vom Adressraum zum Netz der Dienste • Vernetztes Denken

17. Funktionen & Netzdesign Protokolle Sicherheit & Verfügbarkeit Systemdesign • Alles Ansichtssache – Unterschiedliche Perspektiven auf die Anwendungsentwicklung Aber bitte nicht alles manuell und fest einprogrammiert!

18. Beispiel: Heimnetze heute Zusammenspiel ? Konfigurationsmanagement ?

19. Herausforderungen in Heimnetzen • Mehr “Intelligenz” und Individualität in jedem Gerät. • Wer kümmert sich um: • Konfigurationsmöglichkeiten? • Sicherheit vor Eingriffen, Belästigung und bösartiger Software? • Software-Updates und Back-Ups? • Model Personal Computer: • Jede Menge CD-ROMs & Software aus dem Internet • Zettelwirtschaft für Seriennummern, Schlüssel und Passwörter • Intranet mit professioneller Systemadministration • Modell Heimnetz: • Selbstorganisation • Konfigurationsmanagement als Dienstleistung Taugt nicht!

20. Lösungsansätze: Selbstorganisation • Netzorganisation auf Anwendungsebene: • verteilte Kommunikation über unterschiedliche Schnittstellen • Angebot und Nachfrage an Diensten regeln sich dynamisch • Kennzeichnungssysteme und Meta-Information (Was bin ich?, Was kann ich?, Wie spricht man mich an?) • Lokale Netze (persönliche Netze, Gebäudenetze) nutzen Gateways als Verkehrsknoten und zur Anbindung von Angeboten aus Weitverkehrsnetzen • Heute verfügbare Technologien: • Universal Plug and Play, JXTA, Bluetooth: Service Discovery • OSGi: Export und Import von Diensten; Konfigurations-management; Gateways • Mobiltelefone und PDAs: Control Points

21. Import UPnP Devices 1 1. Discover UPnP Device UPNP Base Driver JXTA Device Service Inventory 2. Instantiate UPnP device as OSGi service 3. Register OSGi Framework Service Registry Export UPnP Devices 2 WAN OSGi World UPnP World UPNP Base Driver UPNP Device Service Inventory JXTA Device UPnP Device 2. Export OSGi Framework 1. Register Beispiel: Import und Export von Diensten

22. Advertisement (Angebote): • Module • Inhalte • Endpunkte • Inventory Module: •Services • Applikationen • Inhalte Adv. Endpunkte für die Kommunikation Inventory: Cache mit öffentlichen Einträgen über andere Entities Cache mit internen Einträgen über andere Entities Beispiel: Angebot und Nachfrage EntityID Entity

23. Neues Referenzmodell Layer 9 Warum? Wozu? – Sinn, Zweck, Nutzen Philosophical Was? - Kennzeichnungssystem, Datenmodelle, Tools, … Layer 8 Semantics Application Telefonieren, VoIP, SMS, E-Mail, Web, … Layer 7 Presentation Session Layer 4 Ende-zu-Ende Verbindung, Socket, … Transport Layer 3 Adressraum, Paketzustellung, … Network Layer 2 Frames, Prüfsummen, … Link Layer 1 Hardware, Modulation, … Physical

24. Gerät HW FW SW Beispiel: Benutzerprofile und Geräteprofile • Benutzerprofil • z.B. Mobilfunkkunde • Nutzer und beanspruchte Dienste • Geräteprofil • dem Benutzerprofil assoziiert • beschreibt Gerät, Hersteller, Hardware und Softwarestand • Kennzeichnungssystem • Semantische Daten • Metadaten •  Ort, Zugriff, Dienstbeschreibung Nutzer Geräte

25. Nutzer und Geräte Meta-Information (Dienstverzeichnis, Dienstzugriff) Semantisches Modell (Domain Model) Identitäts-Manager Geräte & Software (Hersteller, ASP) Service Verzeichnisdienste Infrastruktur für neue Dienstangebote Neue Netzinfrastruktur Neue Dienstangebote

26. Beispiel: Rollen für Dienstleistungen • Verteilung der Rollen • Nutzer: verwendet Geräte und nimmt Dienstleistungen in Anspruch (Vertragspartner z.B. für Konfigurationsmanagement) • Identity Provider: überprüft Identitäten (Ist dieses Gerät bei diesem Kunden eingetragen?, Ist dieser Servicetechniker authorisiert?, Passt diese Software auf das Gerät?, ...) • Gerätehersteller bzw. ASP: Pflege von Softwareständen für Geräte und ggf. Remote Configuration bzw. Remote Updates • Service: vertragliche Betreuung des Kunden und ggf. Leistungen vor Ort • Benötigt werden • ein gültiges Kennzeichnungssystem • neue Netzinfrastruktur (Inventories, Authentisierung, Sicherheit).

27. Meta-Information und Semantik • Meta-Information: • Wo findet sich was? • Wie lassen sich Informationen abfragen? • z.B. Web-Services (UDDI/Inventory und WSDL) • Semantische Modelle: Information wird sichtbar (vorher in Anwendungen eingeschlossen) • Wer benutzt Information? • Was wird benötigt? • Wie wird Information benutzt? • Welche Begriffe werden verwendet? • Ermöglicht Design zusammen mit dem Kunden • Welche Datenbestände werden verwendet und wie kombiniert? • Wie werden Ergebnisse abgelegt und dargestellt?

28. Data Model Conversion Rules CORBA Protocol Handler internal dynamic Data Model Data Handler Design Tool WS, SOAP LDAP other Protocols Data models Data Base Servers Semantic Engine GUI OSS HLR MMS Video mail Administration Applications Beispiel: Datenmodelle und Schema-Transformationen flexibel anpassen …

29. Agenda • Die Entwicklung der Netze • Vernetzung folgt dem Einsatz von Mikroprozessoren • Organisation von Netzen • Vernetztes Denken • Ist das aber alles kompliziert! • Strategisches Denken in komplexen Situationen • Liebe zum Detail und Mut zur Lücke – neue Wege einschlagen

30. Vernetztes Denken • Zuammenhänge beachten: • genau hinschauen, • Abhängigkeiten analysieren, • Konsequenzen bedenken. • Trotz unvollständiger Informationen und unter Zeitdruck. "Für jedes komplexe Problem gibt es immer eine einfache Lösung. Und sie ist immer falsch!" H. L. Mencken

31. Literaturempfehlung "Komplexität erzeugt Unsicherheit. Unsicherheit erzeugt Angst. Vor dieser Angst wollen wir uns schützen. Darum blendet unser Gehirn all das Komplizierte, Undurchschaubare, Unberechenbare aus. Übrig bleibt ein Ausschnitt - das, was wir schon kennen. Weil dieser Ausschnitt aber mit dem Ganzen, das wir nicht sehen wollen, verknüpft ist, unterlaufen uns viele Fehler - der Mißerfolg wird logisch programmiert.“ Rheinischer Merkur Generell interessant für alle, die mit komplexen Systemen zu tun haben oder in Projekten arbeiten. 5. Auflage, 2003, ISBN 978-3499615788

32. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Contact: Stephan.Rupp@Kontron.com

33. Communication at it‘s best !