Malostranské náměstí, 8 00 Praha - Malá Strana čové, v.. prehistorie mobilních komunikací Katedra softwarového inženýrství, Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova, Praha Lekce : mobilní komunikace J. Peterka, 00 90: Lars Magnus Ericsson (zakladatel společnosti Ericsson) a jeho žena Hilda pravidelně používají telefonní přístroj na cestách, ze svého automobilu. 9: v Bellových laboratořích (USA) zkonstruovali první obousměrný mobilní hlasový telefon 97: první prakticky používaný mobilní radiotelefon, vyvinutý v Nizozemí. Pracoval v pásmu -7 MHz s výkonem - Wattů. Slide č. Slide č. 7. června 97: AT&T a Southwestern Bell spouští první mobilní radiotelefonní službu MTS (Mobile Radio-Telephone Service) na komerční bázi pro veřejnost Slide č. v pásmu 0 MHz na tzv. zónovém principu "downlink" ( > ) vysílal centrální vysílač pro všechny pohyblivé stanice, s velkým výkonem "uplink" ( > ) vysílala mobilní stanice malým výkonem k jedné z několik a retranslačních stanic, ta předávala hovor po vedení (drátě) do centrálního vysílače vznik buňkových sítí 97: rodí se myšlenka buňkových sítí D.H.Ring z Bellových laboratoří AT&T v USA opakované využití stejných frekvencí v nesousedních buňkách. leden 99: Bell System spouští první buňkový systém s opakovaným využitím přenosových frekvencí. umožňoval hovory z telefonních automatů ve vlacích na cestě mezi New Yorkem a Washingtonem. v pásmu 0 MHz, na trase dlouhé mil dokázal opakovaně využívat frekvenčních kanálů. řídící středisko bylo ve Philadelphii. Slide č. první mobilní telefon 97: rodí se mobilní telefon zkonstruoval ho dr. Martin Cooper general manager, Communications Systems Division, Motorola, dodnes považovaný za vynálezce (osobního) mobilního telefonu podává patent s názvem 'Radio Telephone System.' v New Yorku postavil první základnovou stanici (BTS) a zkonstruoval první mobilní terminál.. dubna 97: první mobilní hovor z mobilního telefonu dr. Cooper zavolal svému kolegovi z AT&T Bell Labs. konkurenci, která také vyvíjela mobilní telefon 97: mobilní telefon ("cihla") vážil 0 uncí (0,8 kg) 98: Motorola uvádí na trh mobilní telefon DynaTAC 0, kg, 00 USD 990: milion mobilních telefonů/uživatelů v USA generace mobilních sítí hospodaření s frekvencemi. generace (G) ještě analogová!!! pro dělení dostupných frekvencí na menší části (kanály) používá techniku frekvenčního multiplexu FDM/FDD pro jednotlivé hovory se používají vždy celé frekvenční kanály AMPS Advanced Mobile Phone Service hlavně v USA NMT Nordic Mobile Telephone Slide č. šířka kanálu khz v Evropě TACS Total Access Control Systém upravený systém AMPS hlavně ve Velké Británii. generace (G) již digitální!!! jednotlivé frekvenční kanály dále dělí, prostřednictvím časového multiplexu TDM/TDD nebo TDM/FDD pro hovory jsou využívány jen části frekvenčních kanálů časové sloty hlas je přenášen v digitální podobě GSM (Evropa), šířka kanálu 00 khz CDMA (USA) D-AMPS (USA) PDC (Japonsko), generace??? systémy. generace, obohacené o možnost přenosu dat, HSCSD, EDGE. generace (G, UMTS) větší zaměření na data, ne pouze hlas mobilní zásadně fungují v licenčních pásmech frekvence dostávají přidělené na základě individuální licence počet operátorů je omezen dostupností frekvencí operátoři dostávají jen omezený příděl frekvencí určitý počet "frekvenčních kanálů" dáno přímo licencí mobilní operátoři potřebují: pokrýt "neomezeně velkou plochu" typicky: celé území státu ale jen "s omezeným přídělem frekvencí" řešení: buňkový (celulární) princip plocha k pokrytí je rozdělena na dílčí části (buňky) v sousedních buňkách se nesmí použít stejné frekvence frekvence se mohou opakovat v nesousedních buňkách Slide č. struktura buněk mobilní není pevně dána vyvíjí se v čase, podle rozvoje a potřeb zákazníků obvykle se zahušťuje kde je větší provoz, vzniká více (menších) buněk mobilní operátor musí velmi pečlivě plánovat využití frekvencí realizovat tzv. frekvenční plánování?? čové II - Technologie, Jiří Peterka, MFF UK, 00, část : Mobilní komunikace http://www.earchiv.cz
Malostranské náměstí, 8 00 Praha - Malá Strana příklad: přidělení frekvenčních kanálů v pásmu 900 MHz (pro GSM) Rozdělení spektra ČR příklad: přidělení frekvenčních kanálů v pásmu 800 MHz (pro GSM) Rozdělení spektra ČR 0 7 8 9 0 7 8 9 0 7 8 9 0 7 8 9 0 7 8 9 0 7 8 9 0 7 8 9 70 7 7 7 7 7 7 77 78 79 80 8 8 8 8 8 8 87 88 89 90 9 9 9 9 9 9 97 98 99 00 0 0 0 0 0 0 07 08 09 0 7 8 9 0 Eurotel Paegas Český Mobil Armáda Měřicí kanál Eurotel Měřicí kanál Paegas 7 8 9 0 7 8 9 0 7 8 9 0 7 8 9 0 7 8 9 0 7 8 9 70 7 7 7 7 7 7 77 78 79 80 8 8 8 8 8 8 87 88 89 90 9 9 9 9 9 9 97 98 99 00 0 0 0 0 0 0 07 08 09 0 7 8 9 0 7 8 9 0 7 8 9 0 7 8 9 0 7 8 9 0 7 8 9 70 7 7 7 7 7 7 77 78 79 80 8 8 8 8 8 8 87 88 89 90 9 9 9 9 9 9 97 98 99 700 70 70 70 70 70 70 707 708 709 70 7 7 7 7 7 7 77 78 79 70 7 7 7 7 7 7 77 78 79 70 7 7 7 7 7 7 77 78 79 70 7 7 7 7 7 7 77 78 79 70 7 7 7 7 7 7 77 78 79 70 7 7 7 7 7 7 77 78 79 770 77 77 77 77 77 77 777 778 779 780 78 78 78 78 78 78 787 788 789 790 79 79 79 79 79 79 797 798 799 800 80 80 80 80 80 80 807 808 809 80 8 8 8 8 8 8 87 88 89 80 8 8 8 8 8 8 87 88 89 80 8 8 8 8 8 8 87 88 89 80 8 8 8 8 8 8 87 88 89 80 8 8 8 8 8 8 87 88 89 80 8 8 8 8 8 8 87 88 89 870 87 87 87 87 87 87 877 878 879 880 88 88 88 88 88 EuroTel Paegas Český Mobil Slide č. 7 Slide č. 8 hospodaření s frekvencemi zajištění obousměrné komunikace cíl: mít možnost komunikovat v obou směrech současně komunikovat v obou problém: není únosné komunikovat obousměrně na stejné frekvenci a ve stejném čase technika FDD Frequency Division Duplexing je to analogová technika každý směr využívá jiné frekvence technika TDD Time Division Duplexing je to digitální technika oba směry využívají stejné frekvence, ale střídají se v čase stream (proud) týká se datového toku, měří se v jednotkách přenosové rychlosti bity za sekundu, resp. násobky downstream je datový tok "k uživateli" "dolu" upstream je datový tok "od uživatele" "nahoru" downstream =/= downlink upstream =/= uplink terminologie: link vs. stream link (spoj) týká se použitých frekvencí měří se v jednotkách šířky pásma Hz downlink je spoj "k uživateli" uplink je spoj "od uživatele" terminologie pochází hlavně ze satelitních technologií ale používá se obecně u všech bezdrátových sítí uplink Slide č. 9 frekvenční kanály časové sloty (timeslots) Slide č. 0 "nana downlinku linku lze dosahovat různé rychlosti downstreamu " downlink mobilní. generace (G) mobilní. generace. generace mobilních sítí byla analogová!!! pro dělení dostupných frekvencí na menší části používá techniku frekvenčního multiplexu FDM pro zajištění obousměrného přenosu techniku FDD pro modulaci techniku frekvenční modulace. generace podporovala pouze hlasové služby vznikl velký počet různých řešení, bez vzájemné kompatibility systémy: AMPS Advanced Mobile Phone Service hlavně v USA NMT Nordic Mobile Telephone v Evropě TACS Total Access Control System Slide č. Pásmo Šířka kanálu Počet kanálů Používán od Kde využit AMPS 800 MHz 0 khz hlas, řízení 977 pilot, 98 komerčně USA, Afrika NMT 0 MHz 900 MHz khz (, khz) 98 (0 MHz) 988 (900 MHz) Evropa, Asie TACS 900 MHz khz 8 hlas, řízení 98 Evropa (UK), Japonsko. září 99 Eurotel spouští síť NMT v pásmu 0 MHz provozována dodnes, jako Eurotel T!P ukončena bude počátkem července 00. generace mobilních sítí je již digitální pro dělení dostupných frekvencí na menší části (kanály) používá techniku frekvenčního multiplexu FDMA každý frekvenční kanál je dále dělen na principu časového multiplexu nebo: celé širší frekvenční kanály se sdílí na principu kódového multiplexu CDMA pro zajištění obousměrného přenosu se používá buď FDD nebo TDD Slide č. Pásmo Dělení pásma Kde využit GSM FDMA 900, 800 MHz (Evropa) 900 MHz (USA) Evropa, USA IS-9 CDMA USA CDMA IS- USA PDC 800 MHz 00 MHz Japonsko čové II - Technologie, Jiří Peterka, MFF UK, 00, část : Mobilní komunikace http://www.earchiv.cz
Malostranské náměstí, 8 00 Praha - Malá Strana GSM frekvence v GSM (900 MHz) původně: Groupe Spécial Mobile později: Global System for Mobile Telecommunications v ČR je používán od roku 99: první komerčně provozovaný systém Eurotel (Telefónica O Czech Republic):. generace. od. července 99 v pásmu 900 MHz vyvinut v 80-tých letech v Evropě od 8. července 000 v pásmu 800 MHz pod patronací a za peníze Evropské unie standardizován organizací ETSI. T-Mobile (Paegas/Radiomobil): dnes: od 0. září 99 v pásmu 900 MHz od 8. července 000 v pásmu 800 MHz nejrozšířenější standard. generace. V Evropě je provozován v pásmu Vodafone (Oskar/Český Mobil): 900 a 800 MHz od roku 99, od..000 v pásmu 800 (i 900 MHz) v USA v pásmu 900 MHz od roku komerční provoz 99 často též pod označením PCS 900 (Personal Communications Standard) Slide č. v pásmu 900 MHz GSM používá: frekvenčních kanálů pro uplink 890-9 MHz frekvenčních kanálů pro downlink 9 až 90 MHz každý o šířce 00 khz týká se GSM jako celku!!! jednotliví mobilní operátoři dostávají vždy jen určitou část ze kanálů každý frekvenční kanál je dále dělen na 8 časových slotů (timeslotů) časový multiplex Slide č.. Rozdělení spektra ČR 0 7 8 9 0 7 8 9 0 7 8 9 0 7 8 9 0 7 8 9 0 7 8 9 0 7 8 9 70 7 7 7 7 7 7 77 78 79 80 8 8 8 8 8 8 87 88 89 90 9 9 9 9 9 9 97 98 99 00 0 0 0 0 0 0 07 08 09 0 7 8 9 0 Eurotel Paegas Český Mobil Armáda Měřicí kanál Eurotel Měřicí kanál Paegas rámec 00 khz 7 8 7 8. x 00 khz hlasové hovory v GSM síti kódování hlasu v sítích GSM jednotlivé rámce (každý s 8 timesloty) se střídají s frekvencí 7 Hz rámec trvá, milisekund (0 / ms) timeslot trvá 0,77 ms (0 / / 8 ms) skupina rámců tvoří "multirámec" trvá 0 ms multiframe 0 ms hlasový hovor zabírá vždy jen timeslot v rámci šetří to energii ale v každém směru!!! rádiové rozhraní vysílá i přijímá jen /8 času vysílání z mobilní stanice je posunuto o sloty aby rádiové rozhraní mělo čas se přepnout v mezidobí monitoruje sílu signálu atd. fakticky je posunut celý rámec na uplinku Slide č.. uplink (f down + MHz) 7 8 downlink 7 8 7 8 7 8 pevný "odstup" timeslotů GSM je digitální síť ve skutečnosti: hlas je přenášen v digitální formě Full-Rate (FR) kodek: snímají se "úseky" hovoru dlouhé 0 ms obecný postup: každý "úsek" je vyjádřen jako 0 bitů hlas je snímán 8000x za sekundu odpovídá to kbit/s po přidání zabezpečovacích údajů: stejně jako u PCM z 0 bitů je bitů každý vzorek je vyjádřen pomocí bitů z rychlosti kbit/s je,8 kbit/s bitů se rozdělí na 8 bloků po 7 bitech celkově 8000 x = 0 kbit/s do každého timeslotu ( z 8) se vkládá tzv. následuje komprese RPE/LTP "burst", který obsahuje: Regular Pulse Excitation/Long Term x 7 bitů Prediction "užitečná data", reprezentujíci hlas, případně data x bitů sníží datový tok ze 0 kbit/s na "training sequence" pevně daná posloupnost, kbit/s slouží k zajištění rádiových přenosů další "režijní" bity následuje přidání zabezpečovacích údajů řídící, x "okrajové" bity, 8, ochranných bitů Slide č. pro detekci a korekci chyb během rádiových přenosů výsledkem je datový tok,8 kbit/s celkem má "burst", bitů "trvá" 0,77 msec., rychlost 70,8 kbit/s příklad: využití slotu GSM architektura GSM Slide č. 7 0,77 ms 0 7 rámec (8 slotů) 7 7 8, "datové" bity režijn ijní bity (trainingtraining sequence) multirámec, tj. 0 ms 7 7 7 7 slot slot bitů bitů rámců, tj. x = 7 bitů z rámců v multirámci je pro data využito jen "datové" bity "burst" "čistá" rychlost: 7 bitů za 0 ms =,8 (na slot) síť GSM je budována na buňkovém principu. plocha, kterou pokrývá, je rozdělena na buňky. "třísektorová" BTS v jednotlivých buňkách jsou umístěny tzv. základnové stanice BTS, Base Transceiver Station páteřní část mobilní řídí mobilní vždy několik BTS je napojeno na jeden telefonní ústředna společný řadič, Mobile Switching Centre, Base Station Controller mobilní ústředna ovládá řadiče a skrze ně jednotlivé BTS Slide č. 8 BTS BTS BTS BSS Base Station System čové II - Technologie, Jiří Peterka, MFF UK, 00, část : Mobilní komunikace http://www.earchiv.cz
Malostranské náměstí, 8 00 Praha - Malá Strana architektura GSM - registry Home Location Register, "domovský lokační registr" obsahuje informace o uživatelích dané GSM včetně rozsahu předplacených služeb, uchovává informaci o tom, kde se mobil nachází ve které buňce ( a BTS) každý účastník je registrován vždy jen v jednom!!! AuC Authentication Center slouží k identifikaci uživatelů součást, slouží jeho potřebám logicky: je v síti x fyzicky: je replikován (a AUC) může být sdílen více ústřednami EIR Equipment Identity Register obsahuje údaje o odcizených a neoprávněně používaných mobilech blacklist, whitelist, greylist spolupracuje s AUC při ověřování identity a oprávněnosti mobilů ke komunikaci Slide č. 9 VLR Visitor Location Register "návštěvnický lokační registr" obvykle x pro každou ústřednu obsahuje údaje o všech uživatelích, kteří jsou právě v dosahu dané ústředny včetně údajů o návštěvnících v rámci roamingu jde o jakousi "cache" pro údaje z dočasné uchování údajů z GSM síť dále musí mít: OMC Operation and Maintenance Center NMC Network Management Center ADC Administrative center např. billing, registrace účastníků atd. Operační a podpůrný systém (Operation and Support Subsystem, OSS) OMC NMC Slide č. 0 ADC AuC architektura GSM subsystém (network subsystem, NS) mobilní telefonní ústředna VLR EIR G propojení s jinými mi (pevnými i mobilními) řadič základnových stanic BTS základnová stanice subsystém základnových stanic (Base Station Subsystem, BSS) příklad: GSM síť Eurotelu představa hovoru v GSM síti G do dalších sítí VLR přenos hovoru "z mobilu na mobil" přenos vzduchem subsystém subsystém základnových stanic Slide č. registr : 8x registr uživatelů : 8x mobilní ústředna G: x tranzitní ústředna : 7x řadiče základnových stanic BTS: přes 000 základnových stanic sektorů (buněk): přes 7000 údaje k.0.00 Slide č. AuC EIR identifikace terminálů v GSM síti přihlašování do GSM každý mobilní terminál (MS, mobilní stanice) je identifikován: číslem IMEI International Mobile Equipment Identity number Slide č. -ti místné, identifikuje zařízení jako takové analogie sériového čísla nemění se» nemělo by se dát změnit» některé mobily umožňují změnu IMEI číslo IMEI tvoří: TAC = Type Approval Code identifikuje typ zařízení (např. Nokia 0) FAC = Final Assembly Code identifikuje výrobce SNR = Serial number sériové číslo, generované výrobcem SIM kartou Subscriber Identity Module identifikuje uživatele do které GSM patří (ke kterému operátorovi) jaké služby má aktivované další údaje obsahuje IMSI (v ČR číslic) International Mobile Subscriber Identity součástí je: MCC (Mobile Country Code)» ČR=0 MNC (Mobile Network Code)» 0=T-M, 0=ET, 0=Oskar MSIN (Mobile Subscriber Identification Number)» registrační číslo účastníka MSISDN (v ČR číslic) Mobile Subscriber ISDN Number skutečné telefonní číslo účastníka uchovává se v!!!! je vztaženo k IMSI zná vztah MSISDN:IMSI když mobilní operátor získá nového zákazníka: přidělí mu registrační číslo MSIN, stane se součástí IMSI uloží se na SIM kartu přidělí mu telefonní číslo MSISDN, např. 0 77 uloží se, spolu s IMSI když se mobil (MS) přihlašuje do : předá síti: IMEI Slide č. IMSI identifikuje zařízení identifikuje uživatele EIR (Equipment Identity Register) zkontroluje IMEI se svými black/white/grey listem zda je zařízení OK (Home Location Register) podle IMSI si zjistí MSISDN zapamatuje si polohu MS předá údaje do VLR AUC (Authentication Center) vyšle do MS náhodné číslo MS jej transformuje pomocí klíče na SIM kartě MS vrátí výsledek do AUC AUC tím ověřuje identitu uživatele (SIM karty) VLR (Visitor Location Register) získá údaje od /AUC přidělí MS dočasné TMSI Temporary Mobile Subsrcriber Identity pod TMSI jej eviduje po dobu pobytu MS v dosahu VLR/ čové II - Technologie, Jiří Peterka, MFF UK, 00, část : Mobilní komunikace http://www.earchiv.cz
Malostranské náměstí, 8 00 Praha - Malá Strana GSM a možnost přenosu dat CSD Circuit Switched Data GSM je digitální přenáší hlas jako data připomenutí: každých 0 msec. je generováno 0 bitů už po kompresi 0 bitů každých 0 msec. = kbit/s přidáním samoopravných kódů se z 0 bitů stává bitů bitů každých 0 msec. =,8 kbit/s na každý slot vychází "hrubá" přenosová rychlost,8 kbit/s včetně režijních bitů tréninková sekvence atd. režie na vedení hovoru cca 9,8 režie na fungování GSM cca Slide č.,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8 70,8 princip: místo (zdigitalizovaného) hlasu se budou přenášet obecná data CSD (Circuit Switched Data) fungování GSM se nemění jde o přenos dat na principu přepojování okruhů data se přenáší "hlasovým okruhem", obdobně jako pro hlas po -bodovém spoji 00000 0000000 Slide č. 9,,,8,8 rychlost CSD: bez dalších opatření: co se vejde do kbit/s nejbližší nižší normovaná rychlost je 9, kbit/s v ČR nabízí T-Mobile a Oskar se zmenšením objemu zabezpečovacích údajů (pro detekci a korekci chyb) lze se dostat na, kbit/s v ČR nabízí pouze Eurotel efektivní (skutečně dosahovaná) přenosová rychlost se ale zmenšuje se vzdáleností od BTS režie připadající na fungování GSM (cca ) režie připadající na zajištění datových přenosů při rychlosti 9, (cca, ) režie připadající na zajištění datových přenosů při rychlosti, (cca 8, ),8,8, 9, HSCSD (General Packet Radio Service) HSCSD (High Speed CSD) varianta CSD, která využívá tzv. channel bundling tj. využívá více timeslotů současně rychlost je příslušným násobkem počtu slotů stále funguje na principu přepojování okruhů jen je rychlejší nevyžaduje změnu HW stačí jen změna SW v ČR nabízí pouze Eurotel maximální rychlost dána třídou tj. tím, kolik stimeslotů dokáže zařízení používat současně záleží také na tom, jak timesloty přiděluje mobilní síť obecné pravidlo (priority při přidělování timeslotů):. hlasové hovory. požadavky HSCSD. požadavky Slide č. 7 Třída 9 0 8 Rx 8 Maximální počet slotů Tx 8 Celkem Typ typ: předpokládá, že MS dokáže vysílat i přijímat současně HSCSD funguje na principu přepojování okruhů spotřebovává timesloty po celou dobu existence spojení i když právě nic nepřenáší málo šetrné vůči zdrojům mobilní vůči timeslotům funguje na principu přepojování paketů když právě nic nepřenáší, nespotřebovává žádné timesloty!!! je to šetrnější vůči zdrojům mobilní ta dokáže obsloužit více uživatelů díky tomu může být lacinější umožňuje trvalé připojení uživatele trvalou dostupnost (always-on) prostřednictvím lze realizovat trvalé (mobilní) připojení k Internetu služba Eurotel Data Nonstop od..00 Slide č. 8 funguje stylem "best effort" negarantuje propustnost ta je dána momentální zátěží a souběhem požadavků na přenosy nejprve se přidělují timesloty pro hlas, pak pro CSD, a pro teprve to, co zbude mobilní operátor obvykle rezervuje až timesloty v každém rámci pro vyžaduje zásahy do mobilní nové prvky : GSN Support Node v podstatě jde o směrovače SW upgrade BTS a zavádí nová kódovací schémata nové způsoby kódování dat, přenášených mezi MS a BTS kvůli tomu je nutný nový HW nabízí také určitou podporu QoS změny v síti : GR, a SGSN gateway EIR AuC Slide č. 9 jiná hlasová síť G VLR přenos HSCSD GR jiná datová síť SGSN přenos gateway GSN serving GSN GR ( Register) obvykle je součástí uchovává data relevantní k o uživatelích atd. SGSN (Serving GSN) je na stejné úrovni jako (hlasová) ústředna je napojen na pomocí datového spoje Slide č. 0 např. Frame Relay (FR) může jich být více získává údaje o uživatelích od registru GR vede si evidenci toho, kde se MS nachází v dosahu které BTS a udržuje potřebné směrovací informace Mobile Station SNDCP LLC RLC MAC RF (rádio) MS překládá adresy přenáší data k a odsud jdou k BTS a k MS (Gateway GSN) zajišťuje vazbu na externí datové z jedné strany je napojen na externí datovou síť z druhé strany je napojen na SGSN LLC BSSGP pomocí spoje uživatelská data se mezi SGSN a tunelují GTP ( Tunelling Protocol) UDP/TCP MAC FR FR L/L L/L RF BSS SGSN GTP UDP/TCP externí datová síť čové II - Technologie, Jiří Peterka, MFF UK, 00, část : Mobilní komunikace http://www.earchiv.cz
Malostranské náměstí, 8 00 Praha - Malá Strana : kódovací schémata attach, PDP kontext kódovací schémata se liší v tom, jak rozdělují "hrubou" přenosovou rychlost,8 kbit/s mezi: "užitečná data" zabezpečení vyšší kódovací schéma vyžaduje lepší podmínky pro přenos vyšší spolehlivost MS si kódovací schémata volí samo, podle aktuálních podmínek a podle toho, co síť nabízí Slide č. Kódovací schéma Max. kbit/s na timeslot Maximum při využití všech 8 timeslotů CS- 9.0 7. kb/s CS-. 07. kb/s CS-..8 kb/s CS-. 7. kb/s třída 7 8 9 0 8 9 třídy max. Down Up.. slotů neomez. neomez. neomez. neomez. 8 neomez. 8 8 neomez. MS (mobil) se musí nejprve přihlásit do předá své IMEI a IMSI uzlu SGSN SGSN ověří identitu a oprávněnost MS a uživatele dále si zkopíruje z údaje o uživateli přidělí mu dočasné P-TMSI (Packet temporal Mobile Subscriber Identity) pod tímto identifikátorem s ním dále pracuje tzv. attach odhlášení může iniciovat jak MS, tak síť tzv. detach Slide č. síť pro možnost datové komunikace musí MS získat tzv. PDP kontext Packet Data Protocol context v rámci PDP kontextu získává: PDP adresu obvykle: adresu přidělení je statické či dynamické dohodnuté parametry QoS. PDP kontext se uchovává v MS, SGSN a přidělením PDP kontextu se MS stává "viditelné" dostupné na přidělené adrese MS je dostupné po celou dobu existence (aktivního) PDP kontextu!!!! bez ohledu na to, zda něco přenáší či nikoli směrování se provádí na základě vztahu mezi IMSI a PDP jeden uživatel může mít přiděleno více kontextů přístup k Internetu přes vs. EDGE (Enhanced ) "standardní" využití je pro propojení dvou zařízení dvou modemů a dvoubodového spoje se používá i pro přístup k Internetu MS zde navazuje spojení (přihlašuje se k) "přístupovému bodu", který je prostředníkem pro jeho přístup do Internetu APN (Access Point Name) obvykle definuje vlastnosti a parametry připojení např. statické/dynamické přidělení adresy NAT QoS atd. APN je jakousi bránou do Internetu vede z něj tunel skrz další část až do ISP Slide č. přiděluje se adresa od příslušného ISP Internet síť síť ISP APN mobilní operátor může nabízet více různých APN s různými podmínkami statická/dynamická, NAT, cena atd. (General Packet Radio Service) zachovává rádiovou část komunikace Slide č. mezi MS a BTS nemění rozdělení (FDMA) na kanály a jejich členění () na timesloty nemění způsob kódování -stavová fázová modulace» GSK (Gaussian Shift Keying)» změna = bit přidává nová kódovací schémata neboli rozložení datového toku mezi užitečná data a režijní data lze obvykle řešit jen SW upgradem BSS přidává nové prvky do GSN (SGSN s ) "datovou páteř" propojení SGSN a EDGE (Enhanced Data Rate for GSM Evolution) týká se jak HSCSD Enhanced HSCSD, EHSCSD tak i Enhanced, E E (Enhanced ) mění rádiovou část komunikace nemění rozdělení (FDMA) na kanály a jejich členění () na timesloty zavádí nový způsob kódování 8-stavová fázová modulace» změna = bity modulační rychlost zůstává stejná jako u» ale rychlost přenosu se (potenciálně) zvyšuje x přidává nová kódovací schémata celkem 9» x s původní -stavovou modulací» x s novou 8-stavovou modulací nutný HW upgrade transceiverů v každém sektoru BTS nemění síť pracuje se stejnými prvky (GSN, páteř) jako "uvnitř to funguje stejně, jako u " v ČR spuštěno pouze E!! (prezentováno jako EDGE = E) G vs. E E G SGSN SGSN co je nové /jiné EDGE kódovací schémata volba kódovacích schémat v EDGE je dynamická síť (a MS) rozhodují o tom, jaké schéma použít link adaptation volí takové schéma, které momentálně dává nejvyšší propustnost incremental redundancy nejprve se používají méně redundantní schémata (s menším podílem zabezpečovacích bitů), a teprve při chybě se redundance zvyšuje (tj. volí se více redundantní kódovací schéma) 70,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 CS CS CS CS 7 8 9 schéma MCS-9 MCS-8 MCS-7 MCS- MCS- MCS- MCS- MCS- MCS- Modulace 8-stavová fázová modulace (8PSK) -stavoví fázová modulace GMSK Max. rychlost [kb/s] 9...8 9. / 7.. 7..8 /.. 8.8 Slide č. Slide č. EDGE čové II - Technologie, Jiří Peterka, MFF UK, 00, část : Mobilní komunikace http://www.earchiv.cz
Malostranské náměstí, 8 00 Praha - Malá Strana /E: rychlost a latence UMA (Unlicensed Mobile Access) latence je zpoždění datového přenosu ovlivňuje hlavně RTT Round Trip Time v sítích /E je latence velká např. až 00-800 ms v horším případě i přes sec. příčiny jsou rozloženy v celém řetězci od MS až k ISP: v rámci MS Slide č. 7 až 00 ms alokace timeslotu pro uplink typicky 00 ms mezi SGSN a jen desítky msec. nehodí se např. pro telefonii problém i s hraním on-line her celkově /E funguje stylem "best effort" přenosová rychlost /E je obecně dána aktuální kombinací "počet timeslotů x kódovací schéma" obojí se ale dynamicky mění rozhoduje o tom síť (a MS) lze stanovit teoretické maximální rychlosti : x CS = cca 8 EDGE: x 9 = cca 0 kbit/s pokud mobilní síť a MS využijí max. timesloty v praxi dosahované hodnoty jsou nižší EDGE: podle měření DSL.cz v Q00 maximum: 09 kbit/s průměr: pod 90 kbit/s Eurotel Oskar T-Mobile Únor 00,7 kb/s 8,9 kb/s,0 kb/s Březen 00,9 kb/s 8, kb/s, kb/s Duben 00,98 kb/s,9 kb/s,0 kb/s zdroj: www.mobilmania.cz, podle měření www.dsl.cz mobilní operátoři nemají frekvencí nazbyt Slide č. 8 v licenčním pásmu mohou mít problémy s pokrytím "indoor", například v kancelářích snaha: využít k pokrytí i frekvence z bezlicenčních pásem skrze dostupné technologie pro tato pásma například Wi-Fi, Bluetooth, WiMAX infrastruktura (např. Wi-Fi AP) nemusí být v majetku mobilního operátora ale třeba koncového zákazníka?? GSM Wi-Fi idea: jde o "roztažení" mobilní i do bezlicenčních pásem snaha přesunout hovory do bezlicenčního pásma princip fungování: když je mobilní stanice (mobil) v dosahu základnové stanice v bezlicenčním pásmu, komunikuje přes ni jinak komunikuje přes základnové stanice mobilní v licenčním pásmu mobilní síť musí vždy vědět, kde se mobil nachází platí i pro bezlicenční pásmo v síti přibývá nový řídící prvek: UMA Network Controller (UNC) obdoba pro základnové stanice v bezlicenčním pásmu koncept UMA - představa mobilní ústředna G do dalších sítí subsystém subsystém základnových stanic mobilní síť v licenčním pásmu UMA Network Controller UNC Internet Wi-Fi, BT apod. mobilní síť v bezlicenčním pásmu Slide č. 9 čové II - Technologie, Jiří Peterka, MFF UK, 00, část : Mobilní komunikace http://www.earchiv.cz 7