1. Adopted from Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ Chapter 1. Introduction A case for mobility Application History of mobile communication Market Areas of research

2. Mobile Communications 순천향대학교 정보기술공학부 이 상 정 2 A case for mobility  mobility( 이동성 ) user mobility( 사용자 이동성 ) users communicate (wireless) “anytime, anywhere, with anyone” device portability( 장치 이동성 ) devices can be connected anytime, anywhere to the network  wireless vs. mobile 사용 예  stationary computer  notebook in a hotel wireless LANs in historic buildings Personal Digital Assistant (PDA)

3. Mobile Communications 순천향대학교 정보기술공학부 이 상 정 3 wireless and fixed network  무선 네트워크와 기존의 유선 네트워크의 통합 필요성 증대 local area networks: IEEE 802.11, ETSI (HIPERLAN) Internet: 인터넷 프로토콜의 Mobile IP 확장 wide area networks: GSM/CDMA 와 ISDN 연동

4. Adopted from Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ Application

5. Mobile Communications 순천향대학교 정보기술공학부 이 상 정 5 Applications I  자동차 (Vehicles) 뉴스, 기상, 도로상황, DAB(digital audio broadcasting) 을 통한 음악 등을 수신 GSM/CDMA 를 이용한 통한 모바일 폰 사용 GPS(Global Positioning System) 를 사용한 위치추 적 비상 시 빠른 정보교환이나 안전거리 유지를 위해 ad-hoc 네트워크를 구성  재난구조 (Emergencies) 환자의 상태 등을 병원에 긴급 전송 지진, 태풍, 화재 시 파손된 인프라 대체 전쟁, 비상상태 …..

6. Mobile Communications 순천향대학교 정보기술공학부 이 상 정 6 Typical application: road traffic

7. Mobile Communications 순천향대학교 정보기술공학부 이 상 정 7 Mobile and wireless services – Always Best Connected UMTS, DECT 2 Mbit/s UMTS, GSM 384 kbit/s LAN 100 Mbit/s, WLAN 54 Mbit/s UMTS, GSM 115 kbit/s GSM 115 kbit/s, WLAN 11 Mbit/s GSM 53 kbit/s Bluetooth 500 kbit/s GSM/EDGE 384 kbit/s, WLAN 780 kbit/s LAN, WLAN 780 kbit/s

8. Mobile Communications 순천향대학교 정보기술공학부 이 상 정 8 Applications II  여행 중인 세일즈맨 회사에 저장된 고객 파일을 직접 접근 모든 에이젼트에 대해 일관된 데이터베이스 모바일 사무실  고정된 유선 네트워크 대체 기상, 지구활동 관측용 원격 센서 박람회, 미술관, 박물관  오락, 연예, 교육, ….. 야외에서의 인터넷 사용 위치기반 지능형 여행 안내 다자간 게임을 위한 ad-hoc networks History Info

9. Mobile Communications 순천향대학교 정보기술공학부 이 상 정 9 Location dependent services  Location aware services 인근 지역에서 printer, fax, phone, server 등의 서비스 검색  Follow-on services 메일 / 전화, 자료 등을 현재 사용자 위치로 자동전달  Information services push: e.g., current special offers in the supermarket pull: e.g., where is the Black Forrest Cherry Cake?  Support services 계산의 중간 결과, 상태 정보 혹은 캐쉬의 내용 등이 고정 네 트워크를 통해 모바일 장치에 전달  Privacy 자신의 현재 위치 등 개인 정보를 보호

10. Mobile Communications 순천향대학교 정보기술공학부 이 상 정 10 Mobile devices performance Pager receive only tiny displays simple text messages Mobile phones voice, data simple graphical displays PDA simpler graphical displays character recognition simplified WWW Palmtop tiny keyboard simple versions of standard applications Laptop fully functional standard applications Sensors, embedded controllers

11. Mobile Communications 순천향대학교 정보기술공학부 이 상 정 11 Effects of device portability  Power consumption( 전력소모 ) 제한된 배터리 용량 CPU: power consumption ~ CV 2 f C: internal capacity, reduced by integration V: supply voltage, can be reduced to a certain limit f: clock frequency, can be reduced temporally  Loss of data( 데이터 손실 ) higher probability 로 인한 데이터 손실 ( 도난, 결함 ) 등을 최소화 하 도록 설계  Limited user interfaces( 제한된 사용자 인터페이스 ) 손가락 크기 등을 고려하여 설계 문자 / 음성 인식, 단축 키  Limited memory( 제한된 메모리 용량 )

12. Mobile Communications 순천향대학교 정보기술공학부 이 상 정 12 Wireless networks in comparison to fixed networks  간섭으로 인한 높은 데이터 손실율 번개, 기계 잡음 등의 방출 등  주파수 사용 규제 대부분 가용한 주파수 대역의 국가, 국제기구 규제 및 점유  낮은 전송율 (transmission rate) local some Mbit/s, regional currently, e.g., 9.6kbit/s with GS M  Higher delays, higher jitter GSM 연결설정 수 초 (second), 기타 무선장치 milliseconds  취약한 보안 (security) 무선매체 공유 누구나 무선 접근 가능, 베이스스테이션 역할 모방하여 도청

13. Adopted from Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ History of mobile communication

14. Mobile Communications 순천향대학교 정보기술공학부 이 상 정 14 Early history of wireless communication  빛을 사용 반사경, 깃발... 150 BC 연기 사용 : Polybius, Greece  전자파 (electromagnetic wave) 등장 1831 Faraday 전자기 유도 (demonstrates electromagnetic induction) J. Maxwell (1831-79) theory of electromagnetic Fields, wave equations (1864) H. Hertz (1857-94) 공간 상의 무선전송 실험

15. Mobile Communications 순천향대학교 정보기술공학부 이 상 정 15 History of wireless communication I  1895 Guglielmo Marconi first demonstration of wireless telegraphy (digital!) long wave transmission, high transmission power necessary (> 200kw)  1907 상업용 대서양 무선연결 huge base stations (30 개 100m high antennas)  1915 New York - San Francisco 간 무선 음성 전송  1920 Marconi 단파 (short wave) 발견 전리층 반사 (reflection at the ionosphere) 진공관 발견으로 송수신기 소형화 (1906, Lee DeForest and Robert von Lieben)

16. Mobile Communications 순천향대학교 정보기술공학부 이 상 정 16 History of wireless communication II  1928 TV 방송 시범 서비스 (across Atlantic, color TV, TV news)  1933 주파수 변조 (Frequency modulation) (E. H. Armstr ong)  1982 유럽 GSM 사양 정의 goal: pan-European digital mobile phone system with roaming  1983 미국 AMPS (Advanced Mobile Phone System, ana log)  1984 CT-1 standard (Europe) for cordless telephones

17. Mobile Communications 순천향대학교 정보기술공학부 이 상 정 17 History of wireless communication III  1991 DECT 사양 Digital European Cordless Telephone (today: Digital Enhanced Cordless Telecommunications) 1880-1900MHz, ~100-500m range, 120 duplex channels, 1.2Mbi t/s data transmission, voice encryption, authentication, up to sev eral 10000 user/km 2, used in more than 50 countries  1992 GSM 서비스 시작 fully digital, 900MHz, 124 channels automatic location, hand-over, cellular roaming in Europe - now worldwide in more than 170 countries services: data with 9.6kbit/s, FAX, voice,...

18. Mobile Communications 순천향대학교 정보기술공학부 이 상 정 18 History of wireless communication IV  1996 HiperLAN (High Performance Radio Local Area Net work) ETSI, standardization of type 1: 5.15 - 5.30GHz, 23.5Mbit/s recommendations for type 2 and 3 (both 5GHz) and 4 (17GHz) as wireless ATM-networks (up to 155Mbit/s)  1997 Wireless LAN - IEEE802.11 IEEE standard, 2.4 - 2.5GHz and infrared, 2Mbit/s already many (proprietary) products available in the beginning  1998 Specification of GSM successors for UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) as Euro pean proposals for IMT-2000  1998 Iridium 66 satellites (+6 spare), 1.6GHz to the mobile phone

19. Mobile Communications 순천향대학교 정보기술공학부 이 상 정 19 History of wireless communication V  1999 Standardization of additional wireless LANs IEEE standard 802.11b, 2.4-2.5GHz, 11Mbit/s Bluetooth for piconets, 2.4Ghz, <1Mbit/s  1999 Decision about IMT-2000 Several “members” of a “family”: UMTS, cdma2000, DECT, …  1999 Start of WAP (Wireless Application Protocol) and i-mo de First step towards a unified Internet/mobile communication system Access to many services via the mobile phone  2001 Start of 3G systems Cdma2000 in Korea, UMTS in Europe, Foma (almost UMTS) in Jap an

20. Mobile Communications 순천향대학교 정보기술공학부 이 상 정 20 Wireless systems: overview of the development cellular phonessatellites wireless LANcordless phones 1992: GSM 1994: DCS 1800 2001: IMT-2000 1987: CT1+ 1982: Inmarsat-A 1992: Inmarsat-B Inmarsat-M 1998: Iridium 1989: CT 2 1991: DECT 199x: proprietary 1997: IEEE 802.11 1999: 802.11b, Bluetooth 1988: Inmarsat-C analogue digital 1991: D-AMPS 1991: CDMA 1981: NMT 450 1986: NMT 900 1980: CT0 1984: CT1 1983: AMPS 1993: PDC 4G – fourth generation: when and how? 2000: GPRS 2000: IEEE 802.11a 200?: Fourth Generation (Internet based)

21. Adopted from Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ Market

22. Mobile Communications 순천향대학교 정보기술공학부 이 상 정 22 Worldwide cellular subscriber growth

23. Mobile Communications 순천향대학교 정보기술공학부 이 상 정 23 Cellular subscribers per region (June 2002)

24. Adopted from Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ Area of Research

25. Mobile Communications 순천향대학교 정보기술공학부 이 상 정 25 Areas of research in mobile communication  Wireless Communication transmission quality (bandwidth, error rate, delay) modulation, coding, interference media access, regulations...  Mobility location dependent services location transparency quality of service support (delay, jitter, security)...  Portability power consumption limited computing power, sizes of display,... usability...

26. Mobile Communications 순천향대학교 정보기술공학부 이 상 정 26 Simple reference model used here Application Transport Network Data Link Physical Medium Data Link Physical Application Transport Network Data Link Physical Data Link Physical Network Radio

27. Mobile Communications 순천향대학교 정보기술공학부 이 상 정 27 Influence of mobile communication to the l ayer model service location new applications, multimedia adaptive applications congestion and flow control quality of service addressing, routing, device location hand-over authentication media access multiplexing media access control encryption modulation interference attenuation frequency  Application layer  Transport layer  Network layer  Data link layer  Physical layer

28. Mobile Communications 순천향대학교 정보기술공학부 이 상 정 28 Overview of the main chapters Chapter 2: Wireless Transmission Chapter 3: Medium Access Control Chapter 4: Telecommunication Systems Chapter 5: Satellite Systems Chapter 6: Broadcast Systems Chapter 7: Wireless LAN Chapter 8: Mobile Network Layer Chapter 9: Mobile Transport Layer Chapter 10: Support for Mobility

29. Mobile Communications 순천향대학교 정보기술공학부 이 상 정 29 Overlay Networks - the global goal