MOBILNÍ KOMUNIKACE GSM a datové přenosy v bezdrátových sítích Mob. komunikace MOBILNÍ KOMUNIKACE GSM a datové přenosy v bezdrátových sítích (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Uč. otázky: Konvergence sítí a služeb Výhody buňkových systémů Mob. komunikace Uč. otázky: Konvergence sítí a služeb          Výhody buňkových systémů Dělení buňkových systémů  Příklady buňkových radiokom. systémů  Systémy 1G (AMPS, NMT) Systémy 2G (GSM); 2,5;2,75; 3; Datové přenosy v GSM Standartní přenosy: HSCSD / GPRS (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

GSM A DATOVÉ PŘENOSY V BEZDRÁTOVÝCH SÍTÍCH Mob. komunikace GSM A DATOVÉ PŘENOSY V BEZDRÁTOVÝCH SÍTÍCH (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Konvergence sítí a služeb Mob. komunikace Konvergence sítí a služeb Většina veřejných bezdrátových sítí je budována primárně pro potřeby přenosu hlasu, neboli pro telefonování (s výjimkou mobilních sítí 3. Generace, které jsou již budovány pro hlasové i datové služby současně). Jednou z možných cest jak využít tyto sítě i pro přenos dat je namodulovat data na analogový signál a ten pak přenášet skrze příslušnou síť stejně jako hlas (což je stejný princip, na jakém jsou přenášena data skrze klasickou veřejnou telefonní síť). Toto řešení obecně připadá v úvahu pro všechny veřejné bezdrátové sítě určené pro přenos hlasu. Další variantou, která připadá v úvahu pro většinu veřejných bezdrátových sítí, jsou samostatné přenosové služby, určené specificky pro přenos "obecných" digitálních dat, bez nutnosti jejich modulace uživatelem. Lze si představit, že takovéto přenosové služby vytváří digitální přenosový kanál skrze příslušnou bezdrátovou síť, který má vždy určité parametry. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

1.Přepojování okruhů 2. Přepojování paketů Mob. komunikace Jedním z nejvýznamnějších parametrů je jeho kapacita Ck , vyjádřená v přenosové rychlosti (v bitech za sekundu, resp. v násobcích). Dalším významným parametrem je to, zda příslušný přenosový kanál funguje na principu : 1.Přepojování okruhů (circuit switching) 2. Přepojování paketů (packet switching) Pro přenosový kanál je příslušná přenosová kapacita vyhrazena a také garantována, což znamená že příslušnou přenosovou rychlost lze skutečně dosahovat po celou dobu přenosu, přesněji po celou dobu existence kanálu, přenos běží v real. čase Nedochází k žádnému vyhrazení přenosové kapacity ale tato je sdílena, což znamená že efektivní (skutečně dosahovaná) přenosová rychlost nemusí být vždy dosahovat úrovně (nominální) přenosové rychlosti (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

PŘEDSTAVA PŘEPOJOVÁNÍ OKRUHŮ Mob. komunikace PŘEDSTAVA PŘEPOJOVÁNÍ OKRUHŮ (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

PŘEDSTAVA PŘEPOJOVÁNÍ PAKETŮ Mob. komunikace PŘEDSTAVA PŘEPOJOVÁNÍ PAKETŮ (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Shanonovo schéma digit. komunikačního systému Mob. komunikace Shanonovo schéma digit. komunikačního systému (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

REÁLNÁ KONCEPCE DIG. RADIOKOM. KANÁLU Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Postupná digitalizace (směrem k SDR) Mob. komunikace Postupná digitalizace (směrem k SDR) (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Koncepce homodynu Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Současná koncepce přijímače GSM Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace Turbo kodér Paralelně zřetězené konvoluční kódy. Kodér se skládá ze dvou konv. kodérů. Na jeden přichází data přímo, na druhý přes prokládací stupeň. Výstupní signály obou kodérů jsou multiplexovány s neupraveným vstupním signálem (daty). Dekódování turbo kódu se provádí iteracemi. Bloky dekodéru jsou propojeny přes prokládací stupně a spolupracují podle iterativního algoritmu, při kterém si tyto bloky vzájemně vyměňují výsledky. Iterační procesy a výměny výsledků probíhají tak dlouho, dokud není mezi nimi dosaženo uspokojivé shody. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

SÍTĚ NA BUŇKOVÉM (celulárním) PRINCIPU Mob. komunikace SÍTĚ NA BUŇKOVÉM (celulárním) PRINCIPU Pro větší počty uživatelů je nutné najít způsob, jak omezený počet frekvenčních kanálů použít opakovaně, tedy tak aby každý jednotlivý kanál mohl být využit více komunikujícími účastníky souběžně, bez toho aby se jejich přenosy navzájem ovlivňovaly. Řešením je tzv. Buňkový (celulární) princip. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Opakované použití stejných kanálů je možné ve vzdál. 5R Mob. komunikace Opakované použití stejných kanálů je možné ve vzdál. 5R (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace VZNIK BUŇKOVÝCH SÍTÍ 1947 Rodí se myšlenka buňových sítí. D.H.Ring z bellových laboratoří at&t v usa. Opakované využití stejných frekvencí v nesousedních buňkách. LEDEN 1969 17. ČERVNA 1947 At&t a Southwestern Bell spouští první mobilní radiotelefonní službu v pásmu 150 Mhz. Na tzv. Zónovém principu. Bell systém spuští první buňkový systém v pásmu 450 mhz na trase dlouhé 225 mil. Downlink vysílal centrální vysílač pro všechny pohyblivé stanice s velkým výkonem. Uplink vysílala mobilní stanice s malým výkonem k jedné z několika retranslačních stanic. Ta předávala hovor do centrálního vysílače (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace PRVNÍ MOBILNÍ TELEFON 1973 RODÍ SE MOBILNÍ TELEFON – ZKONSTRUOVAL HO DR. MARTIN COOPER, DODNES POVAŽOVANÝ ZA VYNÁLEZCE OSOBNÍHO MOBILNÍHO TELEFONU PODÁVÁ PATENT S NÁZVEM „RADIO TELEPHONE SYSTÉM“. MOBILNÍ TELEFON, CIHLA – VÁŽÍCÍ 0,85 kg. 1973 3. DUBNA 1973 MOTOROLA UVÁDÍ NA TRH MOBILNÍ TELEFON DynaTAC – 0,45 kg – 3500 USD. 1983 PRVNÍ MOBILNÍ HOVOR Z MOBILNÍHO TELEFONU 1990 1 MILION MOBILNÍCH TELEFONŮ / USA (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Generace mobilních sítí Mob. komunikace Generace mobilních sítí 1. GENERACE (1G) 2. GENERACE (2G) Již digitální , používá techniku časového multiplexu, pro hovory jsou využívány jen části frekvenčních kanálů, časové sloty. Hlas je přenášen v digitální podobě. Ještě analogová, používá techniku frekvenčního multiplexu FDM/FDD. Pro jednotlivé hovory se používají vždy celé frekvenční kanály. GSM (EVROPA), CDMA (USA), D-AMPS(USA), PDC (JAPONSKO). AMPS – ADVANCED MOBILE PHONE SERVICE, V USA. 2,5. GENERACE (2,5G) NMT – NORDIC MOBILE TELEPHONE, V EVROPĚ. OBOHACENÉ O MOŽNOST PŘENOSU DAT. GPRS, HSCSD, EDGE TACS – TOTAL ACCESS CONTROL SYSTÉM, UPRAVENÝ AMPS, HLAVNĚ VE VB. 3. GENERACE (3G) UMTS – ORIENTACE NA DATA (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Přehled vývoje mobilních systémů Mob. komunikace Přehled vývoje mobilních systémů (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Reálné využití spektra v ČR Mob. komunikace Reálné využití spektra v ČR (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

HOSPODAŘENÍ S FREKVENCEMI Mob. komunikace HOSPODAŘENÍ S FREKVENCEMI Mobilní sítě zásadně fungují v licenčních pásmech. Frekvence dostávají přidělené na základě individuální licence. Počet operátorů je omezen dostupností frekvencí. Mobilní operátoři potřebují : pokrýt neomezeně velkou plochu, ale jen s omezeným přídělem frekvencí. Struktura buněk mobilní sítě není pevně dána. Mobilní operátor musí velmi pečlivě plánovat využití frekvencí. Realizace tzv. Frekvenčního plánování 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. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

TERMINOLOGIE POCHÁZÍ ZE SATELITNÍCH TECHNOLOGIÍ. Mob. komunikace TERMINOLOGIE STREAM LINK (SPOJ) TÝKÁ SE DATOVÉHO TOKU, MĚŘÍ SE V JEDNOTKÁCH PŘENOSOVÉ RYCHLOSTI, bit/s. TÝKÁ SE POUŽITÝCH FREKVENCÍ, MĚŘÍ SE V JEDNOTKÁCH ŠÍŘKY PÁSMA (Hz). DOWNLINK DOWNSTREAM JE SPOJ K UŽIVATELI UPLINK JE DATOVÝ TOK K UŽIVATELI. JE SPOJ OD UŽIVATELE UPSTREAM TERMINOLOGIE POCHÁZÍ ZE SATELITNÍCH TECHNOLOGIÍ. JE DATOVÝ TOK OD UŽIVATELE. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace MOBILNÍ SÍTĚ 1. GENERACE 12.ZÁŘÍ 1991 EUROTEL SPOUŠTÍ SÍŤ NMT V PÁSMU 450 MHz. DŘÍVE PROVOZOVÁN JAKO EUROTEL TIP. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace 1G SYSTÉM NMT Systém NMT(nordic mobile telephone) patří do skupiny systémů pro mobilní komunikaci první generace a je tedy jedním z mnoha analogových systémů, používaných po celém světě.  Jedná se o mobilní telefonní síť, vyvinutou telekomunikačními správami Finska, Dánska, Norska a Švédska pro zajištění kompatibilního radiotelefonního systému ve všech těchto státech. Vysílací pásmo základnové stanice : 463-467,5 MHz Vysílací pásmo mobilní stanice : 453-457,5 MHz Šířka kanálu : 25 kHz Počet kanálů : 180 SUBSYSTÉM ZÁKLADNOVÝCH STANIC BSS (BASE STATION SUBSYSTEM) SÍŤOVÝ SPOJOVACÍ SUBSYSTÉM NSS (NETWORK SWITCHING SUBSYSTEM) (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace 2G -GSM Původně – Groupe Special Mobile, později global systém for mobile telecommunications. První komerčně provozovaný systém 2. Generace – vyvinut v 80-tých letech v evropě. Dnes nejrozšířenější standard 2.Generace. V evropě je provozován v pásmu 900 a 1800 MHz od roku 1992, v USA v pásmu 1900 Mhz od roku 1996 často také pod označením PCS 1900 (personal communications standard). (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

2G –GSM digi. mobilní sítě Mob. komunikace 2G –GSM digi. mobilní sítě PRO DĚLENÍ DOSTUPNÝCH FREKVENCÍ NA MENŠÍ ČÁSTI SE POUŽÍVÁ TECHNIKA FREKVENČNÍHO MULTIPLEXU (FDMA). KAŽDÝ FREKVENČNÍ KANÁL JE DÁLE DĚLEN NA PRINCIPU ČASOVÉHO MULTIPLEXU (TDMA). CELÉ ŠIRŠÍ FREKVENČNÍ KANÁLY SE SDÍLÍ NA PRINCIPU KÓDOVÉHO MULTIPLEXU (CDMA). PRO ZAJIŠTĚNÍ OBOUSMĚRNÉHO PŘENOSU SE POUŽÍVÁ BUĎ FDD NEBO TDD. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

ČÁST SIGNÁLU JE PODROBENA ŠIFROVÁNÍ. Mob. komunikace KANÁLOVÉ KÓDOVÁNÍ ZDROJOVÉ KÓDOVÁNÍ 8000 x 13= 104 kb/s PŘENOSOVÁ RYCHLOST V JEDNOM KANÁLU JE 22,8 kb/s 13 kb/s 8 kHz – 13 BITŮ MOBILNÍ STANICE - BTS BTS – MOBILNÍ STANICE TDMA 8 ČASOVÝCH KANÁLŮ ? FDMA KANÁLOVÉ KÓDOVÁNÍ ZABEZPEČENÍ PROTI CHYBÁM VZNIKLÝCH PŘI PŘENOSU, ZVÝŠENÍ ODOLNOSTI SIGNÁLU PROTI SHLUKŮM CHYB. ČÁST SIGNÁLU JE PODROBENA ŠIFROVÁNÍ. 125 SUBPÁSEM 0-124 ZÁKLADNOVÁ STANICE MÁ MÁ CELKOVOU KAPACITU MAX. 124x8=992 (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

KÓDOVÁNÍ HLASU V GSM Ve skutečnosti Mob. komunikace KÓDOVÁNÍ HLASU V GSM Ve skutečnosti snímají se úseky hovoru dlouhé 20 ms, každý úsek je vyjádřen pomocí 260 bitů – odpovídá to 13 kbit/s. Po přidání zabezpečujících údajů z 260 bitů je 456 bitů, (z rychlosti 13 kbit/s je 22,8 kbit/s.) 456 bitů se rozdělí na 8 bloků po 57 bitech. Do každého TS timeslotu (1 z 8) se vkládá tzv. Burst, který obsahuje 2x 57 bitů (užitečná data reprezentující hlas, případně data). DÁLE 1x 26 bitů training sequence – pevně daná posloupnost, slouží k zajištění radiových přenosů. Další režijní bity 2 řídící, 2x3 okrajové bity 8,25 ochranných bitů. Celkem má 1 burst 156,25 bitů, trvá 0,577 msec., Rychlost 270, 833 kbit/s. GSM je digitální síť, hlas je přenášen v digitální formě. Hlas je snímán 8000 x za sekundu, každý vzorek je vyjádřen pomocí 13 bitů ( celkově 8000 x 13 = 104 kbit/s). Následuje komprese RPE/LTP (regular pulse exsitation/long term prediction) – sníží datový tok ze 104 kbit/s na 13 kbit/s. Následuje přidání zabezpečovacích údajů, pro detekci a korekci chyb během rádiových přenosů – výsledkem je datový tok 22,8 kbit/s. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

VYUŽITÍ Time Slotu V GSM Mob. komunikace VYUŽITÍ Time Slotu V GSM (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

(DIGITAL COMMUNICATION SYSTÉM NEBO DIGITAL CELLULAR SYSTÉM ) Mob. komunikace VARIANTY GSM -1800 A GSM -1900 JSOU NĚKDY OZNAČOVÁNY JAKO SYSTÉMY DCS (DIGITAL COMMUNICATION SYSTÉM NEBO DIGITAL CELLULAR SYSTÉM ) GSM 1900 – max. 298 kanálů, šířka pásma 2x75 MHz GSM 1800 1710 1785 1805 1880 GSM 1800 GSM 1800 75 MHz 75 MHz 95 MHz F1 F2 F3 F374 F1 F2 F3 F374 200 MHz (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace FREKVENCE V GSM (900 MHz) V PÁSMU 900 MHz GSM POUŽÍVÁ : 124 FREKVENČNÍCH KANÁLŮ PRO UPLINK 890 – 915 MHz. 124 FREKVENČNÍCH KANÁLŮ PRO DOWNLINK 935 – 960 MHz, KAŽDÝ O ŠÍŘCE 200 kHz. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace FREKVENCE V GSM (900 MHz) V PÁSMU 900 MHz GSM POUŽÍVÁ : 124 FREKVENČNÍCH KANÁLŮ PRO UPLINK 890 – 915 MHz. 124 FREKVENČNÍCH KANÁLŮ PRO DOWNLINK 935 – 960 MHz, KAŽDÝ O ŠÍŘCE 200 kHz. KAŽDÝ FREKVENČNÍ KANÁL JE DÁLE DĚLEN NA 8 ČASOVÝCH SLOTŮ – TIMESLOTŮ. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace HLASOVÉ HOVORY V GSM JEDNOTLIVÉ TDMA RÁMCE (KAŽDÝ S 8 TIMESLOTY) SE STŘÍDAÍ S FREKVENCÍ 217 Hz. 1 TDMA RÁMEC TRVÁ 4,615 MILISEKUND (120/26 ms). 1 TIMESLOT TRVÁ 0,577 ms (120/26/8 ms). SKUPINA 26 TDMA RÁMCŮ TVOŘÍ 1 MULTIRÁMEC TRVÁ 120 ms. HLASOVÝ HOVOR ZABÍRÁ VŽDY 1 TIMESLOT V TDMA RÁMCI. VYSÍLÁNÍ Z MOBILNÍ STANICE JE POSUNUTO O 3 SLOTY. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

VYUŽITÍ SLOTU V GSM Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace ARCHITEKTURA GSM SÍTĚ Síť GSM je budována na buňkovém principu. Plocha,kterou pokrývají je rozdělena na buňky. V jednotlivých buňkách jsou umístěny tzv. Základnové stanice BTS (base transceiver station) . vždy několik BTS je napojeno na jeden společný řadič BSC( base station controller). PÁTEŘNÍ ČÁST MOBILNÍ SÍTĚ CORE ŘÍDÍ MOBILNÍ TELEFONÍ ÚSTŘEDNA MSC (MOBILE SWITCHING CENTRE). MSC OVLÁDÁ ŘADIČE BSC. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

ARCHITEKTURA GSM SÍTĚ Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

PŘEDSTAVA HOVORU V GSM SÍTI Mob. komunikace PŘEDSTAVA HOVORU V GSM SÍTI (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

PŘIHLAŠOVÁNÍ DO GSM SÍTĚ Mob. komunikace PŘIHLAŠOVÁNÍ DO GSM SÍTĚ Když mobilní operátor získá nového zákazníka : Přidělí mu registrační číslo –, stane se součástí. Uloží se na SIM kartu. Přidělí mu telefonní číslo MSISDN, ULOŽÍ SE HLR, SPOLU S IMSI. KDYŽ SE MOBIL (MS) PŘIHLAŠUJE DO SÍTĚ : PŘEDÁ SÍTI IMEI (IDENTIFIKUJE ZAŘÍZENÍ), IMSI (IDENTIFIUJE UŽIVATELE). EIR (EQUIPMENT IDENTITY REGISTER) – ZKONTROLUJE IMEI SE SVÝMI BLACK/WHITE/GREY LISTEM ZDA JE ZAŘÍZENÍ OK. HLR (HOME LOCATION REGISTER) PODLE IMSI SI ZJISTÍ MSISDN, ZAPAMATUJE SI POLOHU MS, PŘEDÁ ÚDAJE DO VLR (VISITOR LOCATION REGISTER). 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). (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

GSM A MOŽNOST PŘENOSU DAT Mob. komunikace GSM A MOŽNOST PŘENOSU DAT GSM JE DIGITÁLNÍ – PŘENÁŠÍ HLAS JAKO DATA. KAŽDÝCH 20 ms JE GENEROVÁNO 260 BITŮ, UŽ PO KOMPRESI, 260 BITŮ KAŽDÝCH 20 ms = 13 kbit/s. PŘIDÁNÍM SAMOOPRAVNÝCH KÓDŮ SE Z 260 BITŮ STÁVÁ 456 BITŮ, 456 BITŮ KAŽDÝCH 20 ms = 22,8 kbit/s. NA KAŽDÝ SLOT VYCHÁZÍ HRUBÁ PŘENOSOVÁ RYCHLOST 33,8 kbit/s VČETNĚ REŽIJNÍCH BITŮ. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

CSD – CIRCUIT SWITCHED DATA Mob. komunikace CSD – CIRCUIT SWITCHED DATA Princip – místo (zdigitalizovaného) hlasu se budou přenášet obecná data. Csd – fungování gsm sítě se nemění, jde o přenos dat na principu přepojování okruhů, data se přenáší hlasovým okruhem, obdobně jako pro hlas… po 2-bodovém spoji. RYCHLOST CSD – NEJBLIŽŠÍ NIŽŠÍ NORMOVANÁ RYCHLOST JE 9,6 kbit/s, SE ZMENŠENÍM OBJEMU ZABEZPEČOVACÍCH ÚDAJŮ LZE SE DOSTAT NA 14,4 kbit/s. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

HSCSD HIGH SPEED CSD funguje na principu přepojování okruhů Mob. komunikace HSCSD HIGH SPEED CSD funguje na principu přepojování okruhů 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 sítě, stačí jen změna SW. Maximální rychlost je dána třídou. Záleží také na tom, jak timesloty přiděluje mobilní síť. Obecné pravidlo – priority přidělování timeslotů : 1. HLASOVÉ HOVORY 2. POŽADAVKY HSCSD 3. POŽADAVKY GPRS (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

GENERAL PACKET RADIO SERVICE Mob. komunikace GPRS GENERAL PACKET RADIO SERVICE GPRS FUNGUJE STYLEM BEST EFFORT, NEGARANTUJE PROPUSTNOST, TA JE DÁNA MOMENTÁLNÍ ZÁTĚŽÍ SÍTĚ A SOUBĚHEM POŽADAVKŮ NA GPRS PŘENOSY. MOBILNÍ OPERÁTOR OBVYKLE REZERVUJE 1 AŽ 2 TIMESLOTY V KAŽDÉM TDMA RÁMCI PRO GPRS. GPRS VYŽADUJE ZÁSAHY DO MOBILNÍ SÍTĚ – NOVÉ PRVKY GSN (GPRS SUPPORT NODE – SMĚROVAČE), SW UPGRADE BTS A BSC. GPRS ZAVÁDÍ NOVÁ KÓDOVACÍ SCHÉMATA. GPRS- FUNGUJE NA PRINCIPU PŘEPOJOVÁNÍ PAKETŮ, KDYŽ NIC NEPŘENÁŠÍ NESPO-TŘEBOVÁVÁ ŽÁDNÉ TIMESLOTY, JE TO ŠETRNĚJŠÍ VŮČI ZDROJŮM MOBILNÍ SÍTĚ, TA DOKÁŽE OBSLOUŽIT VÍCE UŽIVATELŮ, DÍKY TOMU MŮŽE BÝT LACINĚJŠÍ. UMOŽŇUJE TRVALÉ PŘIPOJENÍ UŽIVATELE (TRVALÁ DOSTUPNOST ALWAYS-ON). PROSTŘEDNICTVÍM GPRS LZE REALIZOVAT TRVALÉ PŘIPOJENÍ K INTERNETU. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

GPRS- ZMĚNY V SÍTI Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace GPRS -KÓDOVACÍ SCHÉMA KÓDOVACÍ SCHÉMA SE LIŠÍ V TOM, JAK ROZDĚLUJÍ HRUBOU PŘENOSOVOU RYCHLOST 22,8 kbit/s MEZI : UŽITEČNÁ DATA A ZABEZPEČENÍ. Vyšší kódovací schéma vyžaduje lepší podmínky pro přenos – vyšší spolehlivost. Ms si kódovací schéma volí samo, podle aktuálních podmínek a podle toho co síť nabízí. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

PŘÍSTUP K INTERNETU PŘES GPRS Mob. komunikace PŘÍSTUP K INTERNETU PŘES GPRS STANDARDNÍ VYUŽITÍ GPRS JE PRO PROPOJENÍ DVOU GPRS ZAŘÍZENÍ. DVOU GPRS MODEMŮ A DVOUBODOVÉHO SPOJE. GPRS SE POUŽÍVÁ I PRO PŘÍSTUP K INTERNETU. APN (ACCESS POINT NAME) – OBVYKLE DEFINUJE VLASTNOSTI A PARAMETRY PŘIPOJENÍ, NAPŘ. STATICKÉ /DYNAMICKÉ PŘIDĚLENÍ IP ADRESY. APN JE JAKOUSI BRANOU DO INTERNETU. VEDE Z NĚJ TUNEL SKRZ DALŠÍ ČÁST SÍTĚ AŽ DO SÍTĚ ISP. MOBILNÍ OPERÁTOR MŮŽE NABÍZET VÍCE RŮZNÝCH APN. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

GPRS vs. EDGE GPRS (GENERAL PACKET RADIO SERVICE) – Mob. komunikace GPRS vs. EDGE GPRS (GENERAL PACKET RADIO SERVICE) – ZACHOVÁVÁ RADIOVOU ČÁST KOMUNIKACE MEZI MS A BTS. NEMĚNÍ ROZDĚLENÍ (FDMA) NA KANÁLY A JEJICH ČLENĚNÍ (TDMA) NA TIMESLOTY, NEMĚNÍ ZPŮSOB KÓDOVÁNÍ – 2 STAVOVÁ FÁZOVÁ MODULACE GSK (GAUSSIAN SHIFT KEYING) 1 ZMĚNA 1 BIT. PŘIDÁVÁ NOVÁ KÓDOVACÍ SCHÉMATA – ROZLOŽENÍ DATOVÉHO TOKU MEZI UŽITEČNÁ DATA A REŽIJNÍ DATA. LZE OBVYKLE ŘEŠIT JEN SW ÚPRAVOU BSS. PŘIDÁVÁ NOVÉ PRVKY DO SÍTĚ GSN (SGSN S GGSN) EDGE (ENHANCED DATA RATE FOR GSM EVOLUTION). TÝKÁ SE JAK HSCSD TAKI GPRS. EGPRS (ENHANCED GPRS) – MĚNÍ RADIOVOU ČÁST KOMUNIKACE. NEMĚNÍ ROZDĚLENÍ (FDMA) NA KANÁLY A JEJICH ČLENĚNÍ (TDMA) NA TIMESLOTY. ZAVÁDÍ NOVÝ ZPŮSOB KÓDOVÁNÍ 8-STAVOVÁ FÁZOVÁ MODULACE, 1 ZMĚNA 3 BITY. MODULAČNÍ RYCHLOST ZŮSTÁVÁ STEJNÁ JAKO U GPRS, ALE RYCHLOST PŘENOSU SE ZVYŠUJE 3X. PŘIDÁVÁ NOVÁ KÓDOVACÍ SCHÉMATA. CELKEM 9 (4x S PŮVODNÍ 2 STAVOVOU MODULACÍ, 5x S NOVOU 8 STAVOVOU MODULACÍ. NUTNÝ HW UPGRADE TRANSCEIVERŮ V KAŽDÉMSEKTORU BTS. NEMĚNÍ GPRS SÍŤ. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

GPRS VS. EGPRS Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

EDGE – KÓDOVACÍ SCHÉMATA Mob. komunikace EDGE – KÓDOVACÍ SCHÉMATA Volba kódovacích schémat v edge je dynamická. Síť a ms rozhodují o tom jaké schéma použít. Link adaption – volí takové schéma, které momentálně dává nejvyšší propustnost. Incremental redundancy – nejprve se používají méně redundantní schémata (s menším podílem zabezpečovacích bitů), a teprve přichybě se redundance zvyšuje tj. Volí se více redundantní kódovací schéma. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

UNIVERSAL MOBILE TELECOMMUNICATIONS SYSTEM Mob. komunikace 3G- UMTS UNIVERSAL MOBILE TELECOMMUNICATIONS SYSTEM Pro sítě třetí generace byla zvolena technologie cdma (code division multiple access), což je přístupová metoda kódového dělení. Pro UMTS JE POUŽITA JEJÍ VARIANTA WB-CDMA (wideband code division multiple access), širokopásmová přístupová metoda. V CDMA neexistuje žádné časové dělení a všichni uživatelé používají přidělené frekvenční pásmo po celou dobu. k rozeznání různých uživatelů, kteří používají jedno frekvenční pásmo současně, se používá uživateli přidělený binární kód. SPEKTRUM SE SKLÁDÁ Z jednoho párového pásma (1920-1980 MHz + 2110-2170 MHz)… FDD a jednoho nepárového pásma (1910-1920 MHZ + 2010-2025 MHZ). … TDD DUPLEXNÍ METODY PRO WB-CDMA JSOU DVĚ: FDD (FREQUENCY DIVISION DUPLEX) PRO PÁROVÉ PÁSMO; TDD (TIME DIVISION DUPLEX) PRO PÁSMO NEPÁROVÉ. Systémy druhé generace jsou primárně zaměřeny na přenos hlasu, zatímco umts  je systém přinášející především vysokorychlostní data. Původní myšlenkou umts bylo nabídnout tuto službu tam, kde se koncentrují potenciální umts uživatelé, tedy ve velkých městech a v hustě obydlených oblastech. Například ve švédsku, které je celoplošně pokryto Konec roku 2005 přinesl ČR spuštění dvou sítí UMTS, ve variantách TDD (T-Mobile) a FDD ( Rurotel) (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Číslo na obrázku Frekvenční rozsah Šířka pásma Použitá technologie Mob. komunikace Číslo na obrázku Frekvenční rozsah Šířka pásma Použitá technologie pásmo č. 1 1885 - 1900 MHz 15 MHz DECT pásmo č. 2 1900 - 1920 MHz 20 MHz TD-CDMA pásmo č. 3 1920 - 1980 MHz 60 MHz W-CDMA - Uplink pásmo č. 4 1980 - 2010 MHz 30 MHz Satelitní složka pásmo č. 5 2010 - 2025 MHz pásmo č .6 2110 - 2170 MHz W-CDMA - Downlink pásmo č. 7 2170 - 2200 MHz (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

(High Speed Downlink Packet Access) Mob. komunikace HSDPA - HSUPA (High Speed Downlink Packet Access) ZKRATKA HSDPA (HIGH SPEED DOWNLINK PACKET ACCESS) JE OZNAČENÍM PRO TECHNOLOGII, KTERÁ JEŠTĚ POSOUVÁ MOŽNOSTI SÍTÍ TŘETÍ GENERACE UMTS. ZAJIŠŤUJE TOTIŽ DATOVÉ PŘENOSY S RYCHLOSTÍ VÍCE NEŽ DVOJNÁSOBNOU. ZNAMENÁ PODOBNÝ POKROK, JAKO JE TECHNOLOGIE EDGE V SÍTÍCH GSM. HSDPA VE ZKRATCE je postaveno na základě stávajících síti třetí generace Umts průměrná rychlost stahování až 1 mb/s maximální teoretická rychlost 14 Mb/s kratší latence (doba odezvy) než u umts (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

POZOR –na různé fyzické vrstvy pro Mob. komunikace POZOR –na různé fyzické vrstvy pro IEEE 802.11 ( WiFi) (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Klasifikace bezdrátových systémů Mob. komunikace Klasifikace bezdrátových systémů (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Přenosové rychlosti „WiFi“ Mob. komunikace Přenosové rychlosti „WiFi“ (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

PRINCIPY TECHOLOGIÍ POUŽÍVANANÝCH V (3-4)G Mob. komunikace PRINCIPY TECHOLOGIÍ POUŽÍVANANÝCH V (3-4)G (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

K ILUSTRACI PRINCIPU CDMA Mob. komunikace K ILUSTRACI PRINCIPU CDMA (individ.kód-maska- pro každého účastníka ) (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Časová synchronizace Synchronizace nosné frekvence Mob. komunikace Synchronizace CDMA Pro digitální komunikační systémy je synchronizace poměrně složitá procedura, avšak pro správnou činnost přijímače je NAPROSTO NEZBYTNÁ !! Časová synchronizace Synchronizace nosné frekvence Obvykle se synchronizační procedura skládá ze dvou částí. Zachycení (acquisition) a sledování (tracking). Při zachycení dochází k hrubému odhadu parametrů frekvenční a časové synchronizace. Při sledování má již přijímač hrubý odhad parametrů a může tak určovat a dále kontrolovat parametry v užším rozsahu s vyšší přesností Druhou skupinou jsou tzv. packet-based systémy. Ty vysílají data ve formě paketů, které mají pevně danou strukturu dle příslušného standardu. Paket se skládá z preambule, záhlaví a dat. Preambule je tvořena několika stejnými symboly a slouží pro synchronizaci a pro odhad kanálu. Záhlaví obsahuje informace pro přijímač – například typ modulace, kódování, atd. zmiňované metody jsou prováděny v časové oblasti. Existují taky metody pracující ve frekvenční oblasti. Musí jim ovšem předcházet kompenzace frekvenčního offsetu nosné, jinak jsou tyto metody zatíženy značnou chybovostí, tzn …synchronizovat nosnou frekvenci (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Synchronizace CDMA Obr.:Hrubá synchronizace Mob. komunikace Synchronizace CDMA – dochází ke dvěma druhům synchronizace. Hrubá (acquistion), na obr. provádí se korelace PNS (m-sekvence) se vstupním signálem v korelátoru, ale dosáhne se přesnosti zasynchronizování Tc/2, pokud se na výstupu korelátoru objevÍ špička je zasynchronizováno a Jemná (tracking), kde se pomocí EARLY-LATE obvodu (obr. 7.5) dostavuje přesné zasynchronizování a udržuje se. Obr.:Hrubá synchronizace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Synchronizace CDMA – dochází ke dvěma druhům synchronizace. Mob. komunikace Synchronizace CDMA – dochází ke dvěma druhům synchronizace. Hrubá (acquistion), na obr. provádí se korelace PNS (m-sekvence) se vstupním signálem v korelátoru, ale dosáhne se přesnosti zasynchronizování Tc/2, pokud se na výstupu korelátoru objevÍ špička je zasynchronizováno a Jemná (tracking), kde se pomocí EARLY-LATE obvodu (obr. 7.5) dostavuje přesné zasynchronizování a udržuje se. OBR.:Jemná synchronizace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace Ortogonalita – dva vektory/signály jsou ortogonální pokud je jejich skalární součin roven 0. (sin a cos jsou ortogonální ) Pro synchronní demodulaci je nezbytné použít v přijímači obvody pro obnovu nosné vlny CR (Carrier Recovery) označované také jako obvody synchronizace nosné. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Mob. komunikace 4G. sítě čtvrté generace WWRF očekává, že 4G nebude jediný standard, ale sdružení technologii a protokolů. Sítě čtvrté generace jsou zatím pouze označením pro další generaci mobilních sítí. Neexistuje žádná norma a není ještě definitivně určeno na jakém principu či technologii budou tyto sítě pracovat. WWRF (World Wireless Research Forum) říká, že 4G poběží na IP infrastruktuře, bude spolupracovat s Wi-Fi a WiMAX a měl by podporovat rychlosti od 100Mbit/s pro pohyblivé stanice a do 1Gbit/s pro stacionární stanice. 4G bude také podporovat QoS a bude schopné prioritizovat data. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

LITERATURA SVOBODA, J. A KOLEKTIV : TELEKOMUNIKAČNÍ TECHNIKA - DÍL 1-3 Mob. komunikace LITERATURA SVOBODA, J. A KOLEKTIV : TELEKOMUNIKAČNÍ TECHNIKA - DÍL 1-3 PUŽMANOVÁ, R. ŠIROKOPÁSMOVÝ INTERNET ŽALUD, V. – MODERNÍ RADIOELEKTRONIKA INTERNET: http://www.earchiv.cz/ (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

OTÁZKY K OPAKOVÁNÍ CO VÍTE O HISTORII VÝVOJE MOBILNÍCH TELEFONŮ Mob. komunikace OTÁZKY K OPAKOVÁNÍ CO VÍTE O HISTORII VÝVOJE MOBILNÍCH TELEFONŮ PROVEĎTE ROZDĚLENÍ GENERACÍ MOBILNÍCH SÍTÍ A STRUČNĚ JE CHARAKTERIZUJTE STRUČNĚ POPIŠTE SYSTÉM NMT VYSVĚTLETE PRINCIP SYSTÉMU GSM - PODROBNĚ GSM A MOŽNOST PŘENOSU DAT (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved