Your SlideShare is downloading. ×
ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ∆ΕΥΤΙΚΟ Ι∆ΡΥΜΑ            ΜΕΣΟΛΟΓΓΙΟΥ      ΣΧΟΛΗ ∆ΙΟΙΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ                    ΤΜΗΜΑΕφαρµογ...
Εισαγωγή..........................................................................................................Σελ.5Για...
ΕΞΕΛΙΞΗ ∆ΙΚΤΥ Ν.........................................................................................Σελ.53UMTS FDD AND...
Radio access network application part (RANAP).................................................Σελ.91ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΑΣΦΑΛΕΙΑ...
Εισαγωγή   Το πλέον αναµφισβήτητο γεγονός στην ιστορία του πλανήτη µας είναι ηανάγκη όλων των πλασµάτων να επικοινωνήσουν....
Γιατί χρειαζόµαστε τα πακέτα δεδοµένων και τι είναι τα πακέταδεδοµένων πραγµατικά;Ενώ το ασύρµατο πρωτόκολλο εφαρµογής (WA...
Ας υποθέσουµε ότι κάποιος θέλει να ελέγξει τον καιρό µε τη χρησιµοποίηση ενόςτηλεφώνου WAP και, όταν τελειώνει, αποσυνδέετ...
να µεγιστοποιήσουν την αποδοτικότητα). Με αυτόν τον τρόπο δεν φορτώνουµετο δίκτυο όταν δεν στέλνουµε ή δεν λαµβάνουµε τα π...
Το σχήµα 2 : GPRS επιτρέπει στους χρήστες να µοιραστούν τα πακέτακαναλιών.Κύρια χαρακτηριστικά των GPRS δικτύων δεδοµένωνκ...
o Πάντα σε σύνδεση µε το Internet∆εδοµένου ότι περιγράψαµε προηγουµένως, το GPRS επιτρέπει στο χρήστη ναείναι πάντα συνδεδ...
Προκειµένου να διευκρινιστεί αυτό το νέο χαρακτηριστικό γνώρισµα, αυτό τοπαράδειγµα επιδεικνύει πώς η ίδια εφαρµογή,αλλάζε...
Κυψελοειδές τηλέφωνο µε GPRS και WAP. Το τηλέφωνο GPRS είναι πάντασε σύνδεση µε το Internet, έτσι µπορούµε να έχουµε πρόσβ...
σε θέση να επαναχρησιµοποιήσουν τους ίδιους σταθµούς βάσεων σώζονταςπολύ κόπο και χρήµατα. Το σχήµα 4 παρουσιάζει µια απλο...
ταχύτητα, περισσότερη χωρητικότητα, και περισσότερα χαρακτηριστικάγνωρίσµατα. Τα 3G συστήµατα είναι, ακριβώς άλλη µια βελτ...
3G ∆ίκτυαΗ τρίτη γενεά ή 3G είναι τώρα ο γενικά αποδεκτός όρος που χρησιµοποιείται γιανα περιγράψει την επόµενη φάση των κ...
•   απαιτήσεις χειριστών να αναπτύξουν τις νέες πηγές εισοδήµατος ως         κινητές υπηρεσίες φωνής και κινητά επίπεδα δι...
• χαµηλό σχετικό κόστος των κινητών υπηρεσιών.Αυτό είναι εµφανές στην Ιαπωνία, όπου η πρώτη αίτηση της υπηρεσίαςDoCoMos iM...
Οι προτάσεις φυσικά, περιελάµβαναν πολλά στοιχεία και ήταν αρκετά γενικές. Οιαναµεµειγµένες επιχειρήσεις συµφώνησαν ότι πρ...
παρούσες σε όλους τους οργανισµούς τυποποίησης. Το πρώτο εξάµηνο του1998, η Ευρώπη έλαβε διάφορες αποφάσεις προς την κατεύ...
Κύρια χαρακτηριστικά όλων 3G των συστηµάτωνΠριν εξετάσουµε τις διαφορετικές 3G τεχνολογίες λεπτοµερέστερα, θασυγκεντρώσουµ...
QoSΌταν µια σύνδεση εγκαθίσταται µεταξύ ενός χρήστη και του δικτύου, διεξάγεταιµια συµφωνία µεταξύ του χρήστη και του χειρ...
WCDMA. Αυτή η διαδικασία τοποθετεί τις νέες απαιτήσεις πάνω στις εφαρµογέςεπειδή πρέπει να είναι ικανές να λειτουργούν ακό...
Επίπεδο ελέγχου.Οργανώνει τις κλήσεις, πιστοποιεί τους χρήστες, καισιγουρεύει ότι όλο το σύστηµα λειτουργεί οµαλά στο κινη...
υπάρξουν APIs µεταξύ των διαφορετικών επιπέδων, όπως φαίνεται στο σχήµα 5.Με άλλα λόγια, η λειτουργία των ελλοχευόντων στρ...
1. DS WCDMA (αποκαλούµενο UMTS στην Ευρώπη), το οποίο προορίζεται      για τα νέα φάσµατα στη ζώνη 2GHz και χρησιµοποιεί τ...
Σχήµα 6 :Ευελιξία στα πρότυπα που παρουσιάζονται26
Χαρακτηριστικά γνωρίσµατα που είναι κοινά για όλα 3Gτα συστήµατα CDMAΠροκειµένου να υπάρξει µια νέα ασύρµατη διεπαφή, χρει...
Κατανοµή κώδικα. Στα συστήµατα TDMA όπως το GSM, οι χρήστεςχωρίζονται µέσα σε µία κυψέλη µε τη χρησιµοποίηση των διαφορετι...
διαµορφωθούν µε διάφορους τρόπους, ανάλογα µε τη χρήση (βλ. Σχήµα 7). Γιαµια αγροτική περιοχή, µπορεί να είναι ευεργετικό ...
Στην πραγµατικότητα, το µέγεθος της κυψέλης γίνεται µικρότερο επειδή οσταθµός βάσεων µίας πλήρους φορτωµένης κυψέλης έχει ...
να προσθέσει περισσότερα φυσικά κανάλια σε µια συσκευή δεδοµένου ότι οχρήστης ζητά πρόσθετες υπηρεσίες. στόσο το πρόβληµα ...
Όπως αναφέρεται προηγουµένως, τα πρότυπα WCDMA αναπτύσσονται από3GPP, και βγαίνουν κατά προσέγγιση σε ετήσια βάση. Η παραδ...
Πίνακας 1 : Spreading Factors for Different Bit Ratesείναι προσιτό από το χρήστη.Το µέρος κεντρικών δικτύων είναι κοινό γι...
Kατηγορίες QoSΟι ακόλουθες κατηγορίες QoS είναι διαθέσιµες (βλ. τον πίνακα 2):Συνοµιλητική κατηγορία. Αυτή η κατηγορία είν...
Χαρακτηριστικά, ο χρήστης ζητά κάποιες πληροφορίες και ένας κεντρικόςυπολογιστής στο δίκτυο αποκρίνεται µε τις κατάλληλες ...
περισσότεροι προµηθευτές επιτρέπουν στη χαρτογράφηση του ασύρµατουσχεδιαγράµµατος QoS που διαπραγµατεύεται σε PDP ενεργοπο...
Το σχήµα 10 επιδεικνύει πώς οι σταθµοί βάσεων και τα RNCs ενός ασύρµατουδικτύου WCDMA είναι συνδεδεµένα µε ένα συνηθισµένο...
GSM. Η λειτουργία προστίθεται συνήθως µε το νέο λογισµικό, και µπορεί να γίνειαρκετά γρήγορα. Ενώ το cdma2000 1X µπορεί να...
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα

886

Published on

Published in: Education
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
886
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
0
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Transcript of "3 g τριανταφυλλοπουλου χριστινα"

  1. 1. ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ∆ΕΥΤΙΚΟ Ι∆ΡΥΜΑ ΜΕΣΟΛΟΓΓΙΟΥ ΣΧΟΛΗ ∆ΙΟΙΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΤΜΗΜΑΕφαρµογών Πληροφορικής στη ∆ιοικηση & στην Οικονοµία ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Ασύρµατα δίκτυα 3ης γενιάς ( 3G )Σπουδαστής: Τριανταφυλλοπούλου Χριστίνα Α.Μ. 8290Εισηγητής Καθηγητής: Συρµακέσης Σπυρίδων
  2. 2. Εισαγωγή..........................................................................................................Σελ.5Γιατί χρειαζόµαστε τα πακέτα δεδοµένων και τι είναι τα πακέτα δεδοµένωνπραγµατικά;.............................................................................................................Σελ.6Κύρια χαρακτηριστικά των GPRS δικτύων δεδοµένων και των πακέτων δικτύωνδεδοµένων...............................................................................................................Σελ.93G ∆ίκτυα.......................................................................................................Σελ.15Κύρια χαρακτηριστικά όλων 3G των συστηµάτων...............................................Σελ.20ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ................................................................................Σελ.22Περιγραφή συστηµάτων: 3G CDMA συστήµατα ................................................Σελ.24Χαρακτηριστικά γνωρίσµατα που είναι κοινά για όλατα 3G συστήµατα CDMA.....................................................................................Σελ.27WCDMA -συγκεκριµένα χαρακτηριστικά γνωρίσµατα.......................................Σελ.31Χαρακτηριστικά γνωρίσµατα που είναι συγκεκριµέναγια cdma2000........................................................................................................Σελ.37Η κινητή IP/Το απλό κεντρικό δίκτυο IP cdma2000............................................Σελ.39Ποιο 3G σύστηµα είναι το καλύτερο;...................................................................Σελ.41Μελλοντικές και βελτιωµένες εφαρµογές για 3G;................................................Σελ.42∆ΙΚΤΥΑΚΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ UMTS.........................................................Σελ.44Σταθµός βάσεων WCDMA (WBTS)....................................................................Σελ.51Ασύρµατος ελεγκτής δικτύων (RNC)...................................................................Σελ.523G mobile switching centre (3G Msc)..................................................................Σελ.522
  3. 3. ΕΞΕΛΙΞΗ ∆ΙΚΤΥ Ν.........................................................................................Σελ.53UMTS FDD AND TDD........................................................................................Σελ.55UMTS ΠΡΟΤΥΠΟ ΦΟΡΕ Ν..............................................................................Σελ.57ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ UMTS QOS................................................................................Σελ.61ΚΑΝΑΛΙΑ UTRAN...........................................................................................Σελ.65ΛΟΓΙΚΑ ΚΑΝΑΛΙΑ.........................................................................................Σελ.66Μεταφορά downlink και φυσικά κανάλια........................................................Σελ.68UMTS TERRESTRIAL RADIO ACCESSNETWORK (UTRAN).......................................................................................Σελ.69RADIO RESOURCE MANAGEMENT (RRM).............................................Σελ.71Έλεγχος αποδοχής...............................................................................................Σελ.71Χρονοπρογραµµατιστής πακέτων......................................................................Σελ.74Έλεγχος φορτίων................................................................................................Σελ.75Έλεγχος παράδοσης............................................................................................Σελ.76ΕΛΕΓΧΟΣ ΙΣΧΥΟΣ..........................................................................................Σελ.82∆ιεπαφή Iub.........................................................................................................Σελ.83ΕΓΚΑΘΙ∆ΡΥΣΗ ΑΣΥΡΜΑΤΗΣ ΣΥΝ∆ΕΣΗΣ...............................................Σελ.85Radio network subsystem application part (RNSAP)...........................................Σελ.88∆ιεπαφή LU...........................................................................................................Σελ.89 3
  4. 4. Radio access network application part (RANAP).................................................Σελ.91ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ UMTS......................................................Σελ.94Εµπιστευτικότητα ταυτότητας χρηστών...............................................................Σελ.96Επικύρωση.............................................................................................................Σελ.97Καθιέρωση τρόπου ασφάλειας............................................................................Σελ.100Εµπιστευτικότητα................................................................................................Σελ.103ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ...............................................................................................Σελ.1084
  5. 5. Εισαγωγή Το πλέον αναµφισβήτητο γεγονός στην ιστορία του πλανήτη µας είναι ηανάγκη όλων των πλασµάτων να επικοινωνήσουν. Παρόλα αυτά, µόνο ταανθρώπινα όντα έχουν αδιαφιλονίκητα αναπτύξει τους καταλληλότερους και πιοπροηγµένους τρόπους επικοινωνίας. Μελετώντας την ιστορία, βρίσκουµε µιααπό τις πρώτες προσεγγίσεις της επικοινωνίας δεδοµένων στα σήµατα καπνούκαι τους ήχους των τυµπάνων. Είναι προφανές ότι όλοι αυτοί οι τρόποι επικοινωνίας δεδοµένων δεν ήτανούτε ακριβείς, ούτε ασφαλείς. Στην πραγµατικότητα, τα ορόσηµα στην καθιέρωσητων "επικοινωνιών από απόσταση" ήταν οι εφευρέσεις του Samuel Morse(τηλέγραφος- 1854) και του Graham Bell (τηλέφωνο- 1876). Εντούτοις, οιinteractive επικοινωνίες δεν αναπτύχθηκαν έως το 1950 και δεν άρχισαν ναεπεκτείνονται ευρέως µέχρι τη δεκαετία του 70, οπότε και υλοποιούνταν µε τηχρήση τηλεφωνικών (PSTN) γραµµών. Κατά τη διάρκεια της προηγούµενηςδεκαετίας, τα PCs χρησιµοποιήθηκαν ευρέως από τις πλατιές µάζες καιυιοθετήθηκαν νέες τεχνολογίες για τις τηλεπικοινωνίες. Εκτός αυτού, νέεςυπηρεσίες, όπως το ηλεκτρονικό ταχυδροµείο (e-mail), οι on-line real-timeσυνοµιλίες (chat), η κινητή (mobile) επικοινωνία, αλλά προ πάντων η διάδοσητου ∆ιαδικτύου (Internet), καθώς επίσης και η ολοκλήρωση φωνής καιδεδοµένων αναπτύχθηκαν και οδήγησαν πραγµατικά στην επανάσταση τηςεπόµενης γενιάς. 5
  6. 6. Γιατί χρειαζόµαστε τα πακέτα δεδοµένων και τι είναι τα πακέταδεδοµένων πραγµατικά;Ενώ το ασύρµατο πρωτόκολλο εφαρµογής (WAP) άρχισε να εξαπλώνεταισε όλο τον κόσµο κατά τη διάρκεια του 2000, µερικοί χρήστες παραπονέθηκανότι ήταν αργό, ακριβό, και δύσχρηστο. Το γεγονός είναι ότι τα περισσότερα απότα χαρακτηριστικά του WAP έναντι του GSM για το οποίο οι χρήστεςπαραπονέθηκαν οφείλονταν σε κακή απόδοση του WAP , αυτά τα προβλήµαταείναι χαρακτηριστικά για τα circuit-switched δίκτυα. Μία circuit-switched σύνδεσηλειτουργεί σε µερικά site ακριβώς όπως ένα κανονικό τηλεφώνηµα. Καλείτε µέσαστο φορέα παροχής υπηρεσιών ∆ιαδικτύου σας (isp) και έχετε 9.6Kbps καθώςσυνδέεστε. Για ορισµένες εφαρµογές ροής ήχου,αυτή η λύση είναι καλή (αν καιοι περισσότερες εφαρµογές ροής δεν είναι ενός σταθερού ποσοστού δυαδικώνψηφίων). Εντούτοις για τις bursty συνόδους όπως WAP browsing,είναιανεπαρκές και για το χρήστη και για το χειριστή.Το σχήµα 3.1 επιδεικνύει πώςένα ασύρµατο κανάλι (time slot 2, TS 2) ορίζεται στο χρήστη και επιδεικνύει τοστοιχείο που µεταφέρεται. Αποτελεσµατικά, ο χρήστης πληρώνει τα ίδια χρήµατακατά αποστολή όπως όταν είναι σιωπηλός.Ένα time slot είναι ίσο µε τηχωρητικότητα που απαιτείται για µια κλήση φωνής, και υπάρχουν οκτώ τέτοιαtime slots ανά µονάδα ποµποδεκτών στο σταθµό βάσεων.Το circuit-switchedστοιχείο απαιτεί πάντα τουλάχιστον ένα time slot για να διατεθεί κατά τη διάρκειαµιας ολόκληρης συνόδου στοιχείων, ανεξάρτητα από πόσα δεδοµέναπραγµατικά διαβιβάζονται. Οµοίως, ο χειριστής δεν χρησιµοποιεί πλήρως τηνχωρητικότητά του, επειδή κανένας άλλος δε µπορεί να έχει πρόσβαση στοαχρησιµοποίητο κανάλι. Αυτή η κατάσταση είναι µόνο ένα µέρος τουπροβλήµατος µε τη χρησιµοποίηση των circuit-switched δεδοµένων.Όπωςπεριγράψαµε, ο χρήστης πρέπει επίσης να εγκαταστήσει µια νέα σύνδεση ότανθέλει να πάρει κάποιες πληροφορίες (εάν δεν έχει ήδη συνδεθει).6
  7. 7. Ας υποθέσουµε ότι κάποιος θέλει να ελέγξει τον καιρό µε τη χρησιµοποίηση ενόςτηλεφώνου WAP και, όταν τελειώνει, αποσυνδέεται.Εάν εκείνος ο κάποιος θέλειέπειτα να ελέγξει τον καιρό σε µια γειτονική περιοχή πέντε λεπτά αργότερα,πρέπει να εγκαταστήσει µια νέα σύνδεση. Αυτή η διαδικασία εγκαθίδρυσηςσύνδεσης παίρνει µερικές φορές τουλάχιστον 20-40 δευτερόλεπτα, αλλάµπορούµε να το µειώσουµε σε 5-10 δευτερόλεπτα χρησιµοποιώντας ειδικούςδροµολογητές πρόσβασης.Το σχήµα 1 : Ένα ολόκληρο time slot διατίθεται στα δεδοµένα, αλλά µόνο έναµέρος χρησιµοποιείται.Για να συνοψίσουµε, τα circuit-switched δίκτυα είναι λιγότερο κατάλληλα για τατµήµατα δεδοµένων όπου δε χρειάζεται ένα εγγυηµένο ποσοστό δυαδικώνψηφίων και όπου το ποσό της πληροφορίας που στέλνεται και παραλαµβάνεταιποικίλλει. Το κόστος είναι υψηλό και για το χρήστη και για το χειριστή. Ηεισαγωγή των πακέτων δεδοµένων σε ένα δίκτυο όχι µόνο λύνει αυτά ταπροβλήµατα, αλλά και επιτρέπει στους χρήστες να µοιραστούν τους ασύρµατουςπόρους (ακριβώς όπως αντιµετωπίζεται την κυκλοφορία µέσω του σταθερού∆ιαδικτύου, όπου διάφοροι χρήστες µοιράζονται την ίδια σύνδεση προκειµένου 7
  8. 8. να µεγιστοποιήσουν την αποδοτικότητα). Με αυτόν τον τρόπο δεν φορτώνουµετο δίκτυο όταν δεν στέλνουµε ή δεν λαµβάνουµε τα πακέτα.Με το GPRS, πηγαίνουµε αυτή την ιδέα ένα βήµα πιο µπροστά.Με τα πακέταδεδοµένων, οι χρήστες όχι µόνο µοιράζονται την χωρητικότητα µεταξύ τους, αλλάµε την circuit-switched φωνή και άλλους χρήστες δεδοµένων. Σχήµα 2, όπου δύοGPRS χρήστες πακέτων δεδοµένων µοιράζονται τα πρώτα 2 time slots (θαµπορούσαν να µοιραστούν και ένα επίσης). ∆ύο άλλοι χρήστες που έχουν τα ίδιαχαρακτηριστικά χρήσης θα µπορούσαν πιθανώς να µοιραστούν τα ίδια δύο timeslots χωρίς οποιαδήποτε αντιληπτή µειωµένη ταχύτητα. Στο σχήµα 2, πέντεcircuit-switched κανάλια διατίθεται επίσης κατά τη διάρκεια µιας περιόδου.Χρησιµοποιούν τρία µέχρι επτά time slots και δεν επηρεάζονται από τιςσυνόδους GPRS. Αυτό το χαρακτηριστικό γνώρισµα είναι επίσης ευεργετικό γιατο χειριστή, ο οποίος µπορεί τώρα να φιλοξενήσει περισσότερους χρήστες µέσαστο ίδιο δίκτυο Επιπρόσθετα,αυτό το χαρακτηριστικό γνώρισµα καθιστά εφικτόνα χρησιµοποιήθουν µέρη του δικτύου που δεν θα µπορούσαν χρησιµοποιήθουνπριν.∆εν είναι ευρέως γνωστό ότι ένα circuit-switched δίκτυο που είναι πλήρωςφορτωµένο, όπου µερικοί χρήστες έχουν µπλοκαρισµένες κλήσεις (δεν µπορούννα κάνουν µια κλήση επειδή δεν υπάρχει κανένας πόρος), µπορεί ακόµα να έχειτουλάχιστον 40 τοις εκατό της αχρησιµοποίητης χωρητικότητας. Αυτή ηκατάσταση υπάρχει επειδή δηµιουργούνται κενά µεταξύ της αποσύνδεσης ενόςκαναλιού και κάποιου άλλο που συνδέεται. Μια καλή αναλογία είναι να σκεφτούνένα circuit-switched δίκτυο ως µεγάλο κιβώτιο βράχων που δεν µπορεί ποτέ ναείναι 100 τοις εκατό γεµάτο λόγω του ανώµαλου σχήµατος των βράχων.Γεµίζοντας το ίδιο κουτί µε βράχια και άµµο ή σκέτη άµµο γίνεται εφικτό ναγεµίσει το κουτί περισσότερο από ότι πριν. Με GPRS, εντούτοις, ο αριθµόςχρηστών ανεβαίνει, και η προστιθέµενη παρέµβαση είναι το αποτέλεσµα. Αυτή ηκατάσταση κάνει δύσκολη τη χρησιµοποίηση 100 τοις εκατό, αλλά είναι µιαακόµα σηµαντική βελτίωση.8
  9. 9. Το σχήµα 2 : GPRS επιτρέπει στους χρήστες να µοιραστούν τα πακέτακαναλιών.Κύρια χαρακτηριστικά των GPRS δικτύων δεδοµένωνκαι των πακέτων δικτύων δεδοµένωνΤα ακόλουθα τρία κύρια χαρακτηριστικά περιγράφουν τα ασύρµατα πακέταδεδοµένων, GPRS, εν συντοµία (τα πακέτα δεδοµένων για cdma2000 έχουνπαρόµοια χαρακτηριστικά γνωρίσµατα): • Πάντα σε σύνδεση µε το Internet • Βελτίωση στα υπάρχοντα συστήµατα • Αναπόσπαστο τµήµα των µελλοντικών 3G συστηµάτωνΛεπτοµερώς, οι ακόλουθες παράγραφοι περιγράφουν τι σηµαίνουν αυτά ταχαρακτηριστικά γνωρίσµατα για το χρήστη και τις επιχειρήσεις πουπεριλαµβάνονται. 9
  10. 10. o Πάντα σε σύνδεση µε το Internet∆εδοµένου ότι περιγράψαµε προηγουµένως, το GPRS επιτρέπει στο χρήστη ναείναι πάντα συνδεδεµένος και πάντα στο διαδύκτιο χωρίς απαραιτήτως ναπληρώνει µε το λεπτό. Αυτή η λειτουργία σηµαίνει µια τεράστια αλλαγήδεδοµένου ότι θα χρησιµοποιήσουµε το κυψελοειδές τηλέφωνο και πιθανώς τοεγχώριο PC, µόλις εισαχθεί αυτή η λειτουργία εκεί. Παραδείγµατος χάρινµπορούµε να χρησιµοποιήσουµε αυτό το χαρακτηριστικό γνώρισµα µε µίαψηφιακή γραµµή συνδροµητών (DSL). Αυτό το χαρακτηριστικό γνώρισµα δενείναι µοναδικό στο GPRS εντούτοις, η εισαγωγή GPRS θα είναι η πρώτη φοράπου τα περισσότερα κινητά δίκτυα ∆ιαδικτύου λαµβάνουν αυτό το γνώρισµα.Αυτή η λειτουργία κρατιέται έπειτα για όλα τα 3G συστήµατα επειδή είναι ένααπό τα σηµαντικότερα χαρακτηριστικά γνωρίσµατα οποιουδήποτε ασύρµατουδικτύου του µέλλοντος. Θα είµαστε σε θέση να έχουµε πρόσβαση σεπληροφορίες πολύ πιο εύκολα, παρόλο το γεγονός αν έχουµε πρόσβαση µέσωενός browser (όπως WAP) ή µέσω µιας εφαρµογής που είναι εγκατεστηµένη στησυσκευή. Η µεγαλύτερη διαφορά ( ακόµα µεγαλύτερη από τη διαφορά στηνταχύτητα) είναι ότι η σύνδεση µε το ∆ιαδίκτυο µέσω ευρείας ζώνης είναιδεδοµένη, και δεν χρειαζόµαστε µια διαδικασία οργάνωσης σύνδεσης. Το δίκτυοείναι πάντα σε λειτουργία (όσο το δίκτυο είναι προσβάσιµο, τουλάχιστον), και οιεφαρµογές ∆ιαδικτύου είναι τόσο εύχρηστες όπως εκείνες που τρέχουν απλώςτο ίδιο στο PC. Οπτικοποιούµε επίσης αυτήν την έννοια στο σχήµα 3.3, όπουένας packet-switched χρήστης GPRS και ένα κύκλωµα GSM -switched χρήστηςαρχίζουν µια σύνδεση συγχρόνως. Ενώ ο χρήστης GPRS µπορεί να αρχίσει τηνεπικοινωνία αµέσως και να στείλει και να λάβει δεδοµένα, ο CS χρήστηςδεδοµένων πρέπει να περιµένει κάποιο χρόνο ενώ η σύνδεση ξεκινά. Η χρήσητων πακέτων δεδοµένων ανοίγει επίσης τα νέα σχέδια χρέωσης όπου οισυνδροµητές χρεώνονται περισσότερο βάση της χρήσης παρά βάση τηςδιάρκειας της σύνδεσης.10
  11. 11. Προκειµένου να διευκρινιστεί αυτό το νέο χαρακτηριστικό γνώρισµα, αυτό τοπαράδειγµα επιδεικνύει πώς η ίδια εφαρµογή,αλλάζει µε το GPRS.Εγχώριο PC. Πηγαίνουµε στο σπίτι στο PC µας και ελέγχουµε έναν ιστοχώροπου έχει τις προσφορές στα φτηνά εισιτήρια. Συνδεόµαστε, περιµένουµε,καιέπειτα ελέγχουµε τι είναι διαθέσιµο και τι τιµές έχει. Εάν είµαστε τυχεροί το siteµπορεί να έχει ακόµη ειδοποιήσεις του ηλεκτρονικού ταχυδροµείου που θα πουνπότε εµφανίζεται µια καλή προσφορά (οι περισσότεροι από µας nonbroadbandχρήστες θα πρέπει να καλούν κάθε ώρα για να ελέγξουν εάν έχουµε λάβει εκείνοτο e mail).WAP-enabled GSM CS phone. Με ένα circuit-switched τηλέφωνο WAP,µπορούµε να έχουµε πρόσβαση σε ένα παρόµοιo site και να ελέγξουµε εάν κάτιενδιαφέρον εµφανιστεί. Καλούµε και ελέγχουµε για να καθορίσουµε εάνυπάρχουν οποιεσδήποτε προσφορές (οπουδήποτε και να είναι).Επαναλαµβάνουµε έπειτα εκείνη την διαδικασία έως ότου βρούµε κάτιενδιαφέρον. Συνήθως, θα αποσυνδεόµασταν µόλις ελέγχαµε καιεπανασυνδεόµασταν την επόµενη φορά. Θα µπορούσαµε επίσης να κάνουµε ένακανονικό τηλεφώνηµα, αλλά η διαδικασία είναι η ίδια.Σχήµα 3:Circuit-switched δεδοµένα έναντι packet-switched 11
  12. 12. Κυψελοειδές τηλέφωνο µε GPRS και WAP. Το τηλέφωνο GPRS είναι πάντασε σύνδεση µε το Internet, έτσι µπορούµε να έχουµε πρόσβαση στην περιοχή µετα εισιτήρια οπουδήποτε και οποτεδήποτε. Χτυπάµε στα είδη προτιµήσεων πουθέλουµε (Χαβάη, µέγιστη τιµή $300, κάποτε το Μάιο, και τα λοιπά). Η εφαρµογήπου χειρίζεται τα της τελευταίας στιγµής εισιτήρια κατόπιν λαµβάνει υπόψη εκείνατα αιτήµατα και µας ειδοποιεί όποτε κάτι προκύπτει. Εναλλακτικά, µπορούµε ναέχουµε µια εφαρµογή στο τηλέφωνό µας (υπό τον όρο ότι χρησιµοποιεί µιαανοικτή διεπαφή) και κάνει έλεγχο για αναβαθµίσεις σε κανονική βάση.Μπορούµε έπειτα να περπατήσουµε χαλαρόι,όχι συνδεδεµένοι σε µια ενιαίαθέση ή αναγκασµένοι να ελέγχουµε κάτι σε κανονική βάση. Όπως επεξηγήσαµεστο προηγούµενο παράδειγµα,το GPRS µεταπηδά σε νέα σχέδια χρήσης όπου ησυνεχής σύνδεση στο internet το καθιστά πιθανό για τις φορητές συσκευές µαςνα εκτελέσει εργασίες για µας. Εάν οι υπεύθυνοι για την ανάπτυξη εφαρµογώνµπορούν να αξιοποιήσουν αυτό το πλεονέκτηµα,οι φορητές συσκευές µας θαείναι ουσιαστικοί βοηθοί που θα καθιστούν τη ζωή ευκολότερη για όλους µας. o Βελτίωση στα υπάρχοντα δίκτυαΤο GPRS δεν είναι ένα απολύτως νέο σύστηµα, µάλλον, είναι µια βελτίωση πουεξουσιοδοτεί τα υπάρχοντα δίκτυα GSM. Με άλλα λόγια,θα έχουµε ακόµα τηνίδια λειτουργία για τις κλήσεις φωνής και είναι ακόµα πιθανό να υπάρξει ηταυτόχρονη ροή φωνής και δεδοµένων σε µερικά µικροτηλέφωνα. Αυτή η οµαλήµεταπήδηση επίσης σηµαίνει ότι θα απολαύσουµε την ίδια κάλυψη για GPRSόπως για παρόντα κυψελοειδή δίκτυα, σε αντιδιαστολή µε την οικοδόµηση ενόςαπολύτως νέου δικτύου από την αρχή. Αυτή η κατάσταση είναι δυνατή επειδή τοGPRS έχει εισαχθεί ως απλή βελτίωση λογισµικού για την πλειοψηφία τουεξοπλισµού του χειριστή σταθµών βάσεων. Με άλλα λόγια, οι περισσότεροιχειριστές µπορούν να αναβαθµίσουν σε GPRS χωρίς να έχουν τεχνικούς πουταξιδεύουν σε κάθε περιοχή . Αντ αυτού,µία συγκεντρωµένη αναβάθµισηλογισµικού είναι δυνατή. Ένα µεγάλο κόστος για τους σηµερινούς κινητούςχειριστές είναι επίσης το ίχνος του σταθµού βάσεων και της κεραίας και να είναι12
  13. 13. σε θέση να επαναχρησιµοποιήσουν τους ίδιους σταθµούς βάσεων σώζονταςπολύ κόπο και χρήµατα. Το σχήµα 4 παρουσιάζει µια απλουστευµένη εικόνα µετο πως µπορούµε να προσθέσουµε GPRS πάνω από τα υπάρχοντα συστήµαταGSM.Σχήµα 4:GPRS πακέτα δεδοµένων προστίθενται πάνω από τα υπάρχονταδίκτυαΕπειδή το δίκτυο GSM παρέχει ακόµα τη φωνή και τις circuit-switchedλειτουργίες δεδοµένων, οι υπάρχοντες χρήστες δε θα υποστούν υποβάθµισηυπηρεσιών. Με αυτόν το τρόπο τα παρόντα τηλέφωνα θα λειτουργούν στοµέλλον, αλλά θα χρειαστούµε νέα µικροτηλέφωνα προκειµένου ναπροσεγγιστούν τα νέα χαρακτηριστικά γνωρίσµατα των πακέτων δεδοµένων. o Αναπόσπαστο τµήµα των µελλοντικών 3G συστηµάτωνΠαίρνοντας τη λειτουργικότητα GPRS στα κινητά δίκτυα θα κάνει τουςανθρώπους να δουν µερικά από τα πραγµατικά οφέλη του κινητού ∆ιαδικτύου,αλλά θα δηµιουργήσει επίσης µια ώθηση για περισσότερα: περισσότερη 13
  14. 14. ταχύτητα, περισσότερη χωρητικότητα, και περισσότερα χαρακτηριστικάγνωρίσµατα. Τα 3G συστήµατα είναι, ακριβώς άλλη µια βελτίωση από τα δίκτυαGSM/GPRS - ανεξάρτητα από εάν αν επιλέγεται το edge ή το wcdmaπρωτόκολλο. Το κεντρικό GPRS δίκτυο χειρίζεται τα πακέτα δεδοµένων και τηνσυνεχή παροχή internet,και είναι ικανοποιητικά αναβαθµισµένο µε την πρόσθετηλειτουργικότητα.Στο σχήµα 4, βλέπουµε ότι υπάρχουν συνήθως αλλαγές στο ασύρµατο µέροςπρόσβασης και ότι τα ασύρµατα δίκτυα πρόσβασης WCDMA/EDGE µπορoύν νασυνυπάρχουν µε τα δίκτυα GPRS/GSM. Μερικοί χειριστές µπορεί να επιλέξουννα µην αναβαθµίσουν ποτέ τη ασύρµατη διεπαφή στις αγροτικές περιοχές αλλάµόνο να προσφέρουν GPRS/ GSM υπηρεσίες σε εκείνες τις θέσεις. Η λύσηGPRS είναι ιδιαίτερα αποτελεσµατική στην επίτευξη της υψηλής κάλυψης, καιµπορούµε έπειτα να ρυθµίσουµε την 3G κατασκευή- σύµφωνα µε την απαίτησηπελατών. Η µεταπήδηση από το GPRS σε 3G είναι ιδιαίτερα προφανής όταν ηδεύτερη έκδοση των δικτύων πακέτων δεδοµένων (πρώτο που υποστηρίζει 3G)βασίζεται σε µια από τις σηµαντικότερες ασύρµατες υποστηρίξεις GPRS καιEDGE καθώς επίσης και WCDMA, όταν τα πρότυπα και για τα τρία είναι τα ίδια.Ηεκτενής εργασία 3GPP και 3GPP2 εναρµόνισης σε οµάδες έχει τώρα επίσηςκαταστήσει πιθανό να αναµίξει τα κεντρικά δίκτυα σε ένα σύστηµα µε τηνασύρµατη διεπαφή ενός άλλου συστήµατος. Με άλλα λόγια, ένας χειριστήςcdma2000 που έχει Ansi- 41 κινητή IP κεντρικού δικτύου µπορεί να τρέξει µιαδιεπαφή αέρα WCDMA, και ένας χειριστής GPRS µπορεί να συνδέσει µιαδιεπαφή αέρα cdma2000.14
  15. 15. 3G ∆ίκτυαΗ τρίτη γενεά ή 3G είναι τώρα ο γενικά αποδεκτός όρος που χρησιµοποιείται γιανα περιγράψει την επόµενη φάση των κινητών δικτύων και των υπηρεσιών. Ηπρώτη γενεά (1G) χρησιµοποιείται για να ταξινοµήσει τα πρώτα αναλογικά κινητάσυστήµατα που προέκυψαν στη δεκαετία του 80, όπως προηγµένο κινητότηλεφωνικό σύστηµα (AMPS) και σκανδιναβική κινητή τηλεφωνία (NMT).Αυτά τασυστήµατα παρείχαν περιορισµένη κινητή λύση για τη φωνή, και είχανεσηµαντικούς περιορισµούς, ιδιαίτερα όσον αφορά αλληλεπίδραση, ασφάλεια καιποιότητα.Η επόµενη φάση,δεύτερη γενεά (2G), έφθασε στη πρόσφατη δεκαετίατου 80 και κινήθηκε προς µια ψηφιακή λύση που έδωσε το προστιθέµενο όφελοςεπιτρέποντας τη µεταφορά των στοιχείων και την παροχή άλλων µη φωνητικώνυπηρεσιών. Από αυτά, το σφαιρικό σύστηµα για την κινητή επικοινωνία (GSM)ήταν το επιτυχέστερο, µε το σφαιρικό πρότυπο περιπλάνησής του.Η τεχνολογία3G πρωτοστατεί στις εξελίξεις σε κυψελοειδή τεχνολογία µέχρι σήµερα, και τιςσυνδυάζει µε συµπληρωµατικές εξελίξεις και στα δίκτυα τηλεπικοινωνιώνκαθορισµένων-γραµµών και από τον κόσµο στο διαδίκτυο.Το αποτέλεσµα είναι ηανάπτυξη ενός δικτύου γενικότερου σκοπού, το οποίο προσφέρει την ευελιξίαώστε να παρασχεθεί και να υποστηριχθεί η πρόσβαση σε οποιαδήποτευπηρεσία, ανεξάρτητα από τη θέση. Αυτές οι υπηρεσίες µπορούν να είναι φωνή,βίντεο ή δεδοµένα και συνδυασµοί επ αυτού, αλλά, όπως ήδη αναφέραµε, ηέµφαση είναι στην παροχή υπηρεσιών σε αντιδιαστολή µε την τεχνολογίαπαράδοσης.Το κίνητρο για αυτήν την ανάπτυξη έχει προέλθει από διάφορεςκύριες πηγές,όπως: • απαίτηση συνδροµητών για τις µη φωνητικές υπηρεσίες, κινητές επεκτάσεις στις υπηρεσίες καθορισµένων-γραµµών και πλουσιότερο κινητό περιεχόµενο 15
  16. 16. • απαιτήσεις χειριστών να αναπτύξουν τις νέες πηγές εισοδήµατος ως κινητές υπηρεσίες φωνής και κινητά επίπεδα διείσδυσης γίνονται κορεσµένα στην αγορά • χειριστές µε τα επιτυχή χαρτοφυλάκια των µη φωνητικών υπηρεσιών τώρα ανίκανων να στηρίξουν τον όγκο της κυκλοφορίας µέσα στην τρέχουσα κατανοµή φάσµατός τους • οι απαιτήσεις προµηθευτών εξοπλισµού να εµπορευτούν τα νέα προϊόντα ως υπάρχοντα 2G δίκτυα γίνονται ώριµες και αρκετά αξιόπιστες να ικανοποιήσει την τρέχουσα καταναλωτική ζήτηση.Είναι αµφισβητήσιµο ποια από αυτά τα στοιχεία έπαιξε σηµαντικότερο ρόλο στηµεγάλη ώθηση για την εισαγωγή 3G δικτύων και ποια από αυτά δικαιολογούνται.Βεβαίως στην Ιαπωνία και την Κορέα, όπου εταιρείες παράγουν τώρα τηνπερισσότερη κυκλοφορία και εισόδηµα από τις µη φωνητικές υπηρεσίες, ηεπιχειρησιακή περίπτωση για 3G είναι παρούσα. Αυτές οι εταιρείες δεν είναιπλέον ικανές να ικανοποιήσουν την απαίτηση συνδροµητών για τέτοιεςεφαρµογές, ιδιαίτερα η NTT DoCoMo,ένας πρωτοπόρος στις µη φωνητικέςυπηρεσίες. Εντούτοις, η κατάσταση στην Ιαπωνία και την Κορέα είναι κάπωςδιαφορετική από τον υπόλοιπο κόσµο. Υπάρχουν διάφοροι βασικοί παράγοντεςπου οδήγησαν στην αύξηση των υπηρεσιών δεδοµένων εκεί:• χαµηλή διείσδυση διαδικτύου, οφειλόµενη κατά ένα µεγάλο µέρος σεγλωσσικούς παράγοντες• υψηλή υπάρχουσα κινητή διείσδυση (στην Ιαπωνία, το υψηλό κόστος και τηχαµηλή αποδοτικότητα της καθορισµένης-γραµµής έχουν µερικώς ενισχύσειαυτό)• µεγάλο αστικό συγκρότηµα µε το αρκετά µεγάλο ποσοστό εργαζοµένων ναχρησιµοποιούν τις δηµόσιες συγκοινωνίες, συχνά κατά µια µακροχρόνια διάρκεια16
  17. 17. • χαµηλό σχετικό κόστος των κινητών υπηρεσιών.Αυτό είναι εµφανές στην Ιαπωνία, όπου η πρώτη αίτηση της υπηρεσίαςDoCoMos iMode ήταν παροχή ηλεκτρονικού ταχυδροµείου. Εντούτοις, ητρέχουσα κατάσταση εκτός από αυτές τις εξαιρέσεις είναι αυτή ως τώρα,ηαπαίτηση των καταναλωτών για τις υπηρεσίες στοιχείων έχει περιοριστεί, ακόµακαι τώρα όταν υπάρχει διαδεδοµένη διαθεσιµότητα από τις ικανές για δεδοµένακινητές συσκευές. Το κόστος των νέων υπηρεσιών είναι ένας σηµαντικόςπαράγοντας σε αυτή τη φτωχή λήψη επειδή οι δαπάνες εύρους ζώνης είναι µηρεαλιστικά υψηλές όταν συγκρίνονται µε τις καθορισµένες ισότιµες γραµµες,ιδιαίτερα τώρα µε τη διαδεδοµένη διαθεσιµότητα του οικονοµικού καταναλωτήψηφιακών συνδροµητικών γραµµών (DSL).Ακούµε συχνά την τεχνολογία 3G να γίνεται ταυτόσηµη µε τις υψηλότερεςταχύτητες, αλλά τι είναι ένα 3G σύστηµα εξ ορισµού; Η διεθνής ένωσητηλεπικοινωνιών(International Telecommunications Union) (ITU) έχει υποβάλειµια πρόταση (ITU-R Μ687-2) όσον αφορά τι πρέπει να φέρουν τα 3Gσυστήµατα ή οι διεθνείς κινητές τηλεπικοινωνίες το 2000. Αυτή η πρότασηπεριλαµβάνει τα ακόλουθα στοιχεία: 1. Ένα QoS (ποιότητα υπηρεσιών) που είναι συγκρίσιµο µε τα σταθερά δίκτυα φωνής 2. Μια συγχρονισµένη ανάπτυξη,που σε πρώτη φάση να υποστηρίζει ταχύτητες µέχρι 2Mbps. 3. Η ικανότητα να χτιστούν τα τερµατικά που έχουν πολλούς διαφορετικούς παράγοντες µορφής που κυµαίνονται στο µέγεθος από αυτά που τα 2G τηλέφωνα προσφέρουν. 4. Μια εύκαµπτη αρχιτεκτονική όπου µπορούµε εύκολα να προσθέσουµε τις επιπλέον εφαρµογές. 17
  18. 18. Οι προτάσεις φυσικά, περιελάµβαναν πολλά στοιχεία και ήταν αρκετά γενικές. Οιαναµεµειγµένες επιχειρήσεις συµφώνησαν ότι πράγµατα όπως η εύκοληδιαχείριση πολυµέσων, η πρόσβαση ∆ιαδικτύου, οι ικανές υπηρεσίες φορέων,και η οικονοµικώς αποδοτική πρόσβαση πακέτων για την καλύτερη δυνατήπαροχή υπηρεσιών ήταν εξαιρετικά σηµαντικές. Επειδή το ∆ιαδίκτυο έχει γίνειµια παγκόσµια δύναµη και ένα καθηµερινό εργαλείο για τους ανθρώπους (καιεπαγγελµατικά και ιδιωτικά), είναι σηµαντικό να καθορίσουν ένα ασύρµατοσύστηµα ευρείας περιοχής που είναι σε θέση να χρησιµοποιεί όλες εκείνες τιςυπηρεσίες. Η πρόκληση ήταν να µεταπηδήσει προς µια αρχιτεκτονική όπουπαρέµεναν όλα τα οφέλη του ∆ιαδικτύου ενώ συντηρούνταν το υψηλόQoS(ποιότητα υπηρεσιών) των 2G συστηµάτων. Το όραµα ενός κινητού∆ιαδικτύου όπου όχι µόνο υπηρεσίες ∆ιαδικτύου αλλά και µια ολόκληρη νέασειρά προσαρµοσµένων υπηρεσιών θα προέκυπτε, άρχιζε να δηµιουργείται.Αυτότο όραµα περιέλαβε την ικανότητα να προσεγγιστούν οι υπηρεσίες οποτεδήποτε,οπουδήποτε, και σε οποιαδήποτε συσκευή. Η ITU προγραµµάτισε επίσης µιαδιάσκεψη το 1992 για να καθορίσει ποιες ζώνες συχνότητας πρέπει να συστήσειγια 3G. Η συνεδρίαση ήταν η World Administrative Radio Conference 1992(WARC- 92). Η ITU προσδιόρισε τις συχνότητες γύρω στα 2GHz κατάλληλες γιαχρήση και δορυφορικών και επίγειων κινητών συστηµάτων. Ο αρχικός στόχοςήταν να έχει ενιαία 3G ή IMT 2000 πρότυπα, αλλά αυτός ο στόχος ήταν, πολύδύσκολος. Κατά τη διάρκεια της πρόσφατης δεκαετίας του 90, υπήρξε έναςαξιοσηµείωτος αγώνας ταχύτητας µεταξύ διάφορων στρατόπεδων προκειµένουνα πειστεί ο κόσµος ότι η ιδέα 3G ήταν η καλύτερη. Οι διαφορετικοί αγωνιζόµενοιείχαν όλοι τους λόγους τους για µερικές προτάσεις πάνω στο θέµα καλύτερεςαπό άλλες (όπως τα διπλώµατα ευρεσιτεχνίας, η εσωτερική ικανότητα, ηοµοιότητα, η συµβατότητα µε τα συστήµατα κληρονοµιών, και τα λοιπά).Συγχρόνως, ο καθένας είχε το συναίσθηµα ότι τα πράγµατα έπρεπε ναλειτουργήσουν καλύτερα από,τι στα 2G συστήµατα, όπου διαφορετικά καιασύµβατα πρότυπα κατέστησαν τη διεθνή περιπλάνηση δύσκολη και ακριβή. Το1997, αυτή η τυποποίηση εισάχθηκε ξεχωριστά στις Ηνωµένες Πολιτείες, τηνΙαπωνία, και την Ευρώπη, αν και οι συµµετέχοντες επιχειρήσεις ήταν συχνά18
  19. 19. παρούσες σε όλους τους οργανισµούς τυποποίησης. Το πρώτο εξάµηνο του1998, η Ευρώπη έλαβε διάφορες αποφάσεις προς την κατεύθυνση του WCDMAπρωτοκόλλου ενώ οι Ηνωµένες Πολιτείες υποστήριξαν τα EDGE και cdma2000.Η Ιαπωνία εργαζόταν επίσης για τη εδραίωση του WCDMA, αλλά υπήρξανµερικές βασικές διαφορές µεταξύ της λειτουργείας του και των ευρωπαϊκώνπροτύπων. Το 1998, η ITU ζήτησε προτάσεις για IMT -2000, και 10 προτάσειςυποβλήθηκαν για το επίγειο µέρος. Αυτές οι προτάσεις κέντρισαν διάφοραπρότυπα για να λειτουργήσουν προς την εναρµόνιση και το Ιαπωνικό πρότυποARIB/TTC, και το ευρωπαϊκό αντίστοιχο, το ETSI, T1P1 (Ηνωµένες Πολιτείες),και το TTA (Κορέα)ένωσαν τις δυνάµεις τους στην προσπάθεια δηµιουργίαςενός γενικευµένου προτύπου.Το αποτέλεσµα ήταν ένα πρότυπο WCDMA, και τοτρίτης γενειάς Πρόγραµµα συνεργασίας (3GPP) που διαµορφώνεται.Οιαµερικάνικοι οργανισµοί προτύπων δηµιούργησαν έπειτα το 3GPP2, το οποίοτυποποιεί το σύστηµα cdma2000. Επίσης το 2000, το GERAN (GSM EDGERadio Air Interface) προστέθηκε στο 3GPP. Μετά από επιπρόσθετη εργασίαεναρµόνισης κατέληξε σε συµβιβασµούς µεταξύ των διαφορετικών προτύπωνCDMA που πλησίασαν το ένα το άλλο, ακόµα είχε τρεις εκδοχές των προτύπωνCDMA. Επιπρόσθετα,το EDGE είναι επίσης µέρος της οικογένειας IMT 2000 των3G προτύπων. Η εργασία για την παραγωγή διαφορετικών συµβατών προτύπωνείναι µια τρέχουσα διαδικασία, και θα πάρει πιθανώς κάποιο χρόνο. Όχι µόνοπεριλαµβάνει τεχνικά ζητήµατα, αλλά επίσης περιλαµβάνει τις επιχειρησιακέςπτυχές για τους διαχειριστές που έχουν πελάτες, οι οποίοι έχουν ταµικροτηλέφωνα κληρονοµιών για να εξετάσουν. Το καλό είναι ότι οι περισσότερεςεφαρµογές θα τρέξουν πάνω από το πρωτόκολλο (IP) ∆ιαδικτύου πέρα απόοποιουσδήποτε από αυτούς τους φορείς, καθιστώντας το εύκολο για τουςερευνητές να παράγουν προϊόντα που λειτουργούν οπουδήποτε. 19
  20. 20. Κύρια χαρακτηριστικά όλων 3G των συστηµάτωνΠριν εξετάσουµε τις διαφορετικές 3G τεχνολογίες λεπτοµερέστερα, θασυγκεντρώσουµε τις πληροφορίες για διάφορα κύρια χαρακτηριστικά που είναικοινά για όλα τα συστήµατα. Μπορούµε έπειτα να χρησιµοποιήσουµε αυτόν τονπολύ χαµηλό κοινό παρονοµαστή όταν σχεδιάζουµε εφαρµογές που θα τρέχουνσε όλα τα δίκτυα. Τελικά, οι περισσότερες από τις εφαρµογές που θα δούµε είναισαφείς εφαρµογές IP που λειτουργούν ανεξάρτητα από το φορέα. Η κατανόησητων ασύρµατων συστηµάτων, το καθιστά πιθανό να κατηγοριοποιήσυµε ταχαρακτηριστικά γνωρίσµατά τους και να ξεπεράσουµε τα εµπόδια πουδηµιουργούνται. Εδώ θα εξετάσουµε µόνο εκείνες τις νέες πτυχές που τα 3Gσυστήµατα προσθέτουν. Επιπλέον, οι πρόοδοι στο τσιπ, την µπαταρία, και τηντεχνολογία απεικόνισης θα κάνουν τις συσκευές ακόµη πιό προηγµένες.Υψηλότερος αριθµός δυαδικών ψηφίωνΑν και τα συστήµατα 2.5G εισάγουν υψηλότερες ποσότητες δυαδικών ψηφίωναπό 2G, δεν είναι κάτι που ένας χρήστης µπορεί να βασιστεί σε αυτό. Οι χρήστεςµοιράζονται το εύρος ζώνης, και µια αίτηση δεν µπορεί να θεωρεί την ταχύτηταδεδοµένη. ∆εδοµένου ότι όλο και περισσότεροι χρήστες συνηθίζουν τηνπρόσβαση στο σταθερό ∆ιαδίκτυο µε τις ευρυζωνικές συνδέσεις στο σπίτι, ηταχύτητα της κινητής πρόσβασης ∆ιαδικτύου γίνεται επίσης πολύ σηµαντική. Πιόπροηγµένες συσκευές που έχουν µεγαλύτερες οθόνες, δηµιουργούν µια ανάγκηγια ωραία γραφική απεικόνιση και πλούσια πολυµέσα, η οποία απαιτείυψηλότερες ταχύτητες για να πραγµατοποιηθεί. Με τη τεχνολογία 3G οιταχύτητες θα γίνουν υψηλότερες και δεν θα είναι ασυνήθιστο να παίρνουµεεκατοντάδες Kbps κατά τη διάρκεια και της uplink και της downlink σύνδεσης.Εντούτοις µπορούµε να επιτύχουµε αυτές τις ταχύτητες για τα κανάλια που είναιείτε circuit switched είτε packet switched. Για τα packet-switched κανάλια, οπροκύπτον αριθµός δυαδικών ψηφίων εξαρτάται ιδιαίτερα από το επιλεγµένοQoS (ποιότητα υπηρεσιών).20
  21. 21. QoSΌταν µια σύνδεση εγκαθίσταται µεταξύ ενός χρήστη και του δικτύου, διεξάγεταιµια συµφωνία µεταξύ του χρήστη και του χειριστή που εξαρτάται από τησυνδροµή του χρήστη. Αυτή η συµφωνία δηλώνει ποιο είδος καθυστερήσεωνπρέπει να αναµείνει ο χρήστης, ποια ποσοστά δυαδικών ψηφίων πρέπει νααναµείνει, και τα λοιπά.Για high-end συνδροµές, ένας χρήστης πρέπει ναεγγυηθεί ότι ο αριθµός των δυαδικών ψηφίων δεν θα πάει ποτέ χαµηλότερα απόέναν συγκεκριµένο αριθµό (εκτός αν κινείται έξω από την περιοχή κάλυψης(εκτός δικτύου)). Σε WCDMA και cdma2000 συστήµατα, ερευνητέςσυµπεριέλαβαν τις πτυχές QoS των συστηµάτων από την αρχή έτσι ώστε τασυστήµατα να υποστήριζαν εξολοκλήρου το QoS. Το GPRS έχει δυσκολίες στονα εγγυηθεί οποιοδήποτε QoS λόγω έλλειψης υποστήριξης στον ελεγκτήσταθµών βάσεων (BSC). Αυτή η κατάσταση δεν συµβαίνει µε τα EDGE,WCDMA, ούτε cdma2000 συστήµατα.Η ποσότητα των δυαδικών ψηφίων εξαρτώµενη από την απόστασηΤο τρίτο κοινό χαρακτηριστικό γνώρισµα όλων των 3G συστηµάτων είναι ότι τοµέγιστο ποσοστό δυαδικών ψηφίων θα εξαρτηθεί ιδιαίτερα από την απόστασηαπό το σταθµό βάσεων. Οι λόγοι για αυτήν την κατάσταση είναι λίγο διαφορετικοίστα Code Division Multiple Access (CDMA) συστήµατα (cdma2000 και WCDMA)και στα συστήµατα TDMA (EDGE), αλλά για το χρήστη, θα είναι το ίδιο: Όσο πιοµακρυά απέχεις από έναν σταθµό βάσεων, τόσο δυσκολότερο είναι να επιτύχειςυψηλές ταχύτητες. ς ένα ορισµένο βαθµό, η διαχείριση QoS µπορεί ναθεραπεύσει αυτή τη κατάσταση, αλλά υπάρχουν φυσικοί περιορισµοί πουπεριορίζουν την ταχύτητα πάντα. Επιπλέον, τα 3G συστήµατα θα αποτελούνταισυχνά από διαφορετικές τεχνολογίες µέσα στο ίδιο δίκτυο. Παραδείγµατος χάριν,για WCDMA, η κάλυψη πρέπει να χτιστεί από την αρχή - αφήνοντας τις αγροτικέςπεριοχές ακάλυπτες στις πρόωρες φάσεις. Σε εκείνες τις περιοχές, το GPRSµπορεί να χρησιµοποιηθεί ως εναλλακτική λύση, και το µικροτηλέφωνο WCDMAµπορεί να εκτελέσει µια παράδοση σε GPRS όταν τρέχει εκτός της κάλυψης 21
  22. 22. WCDMA. Αυτή η διαδικασία τοποθετεί τις νέες απαιτήσεις πάνω στις εφαρµογέςεπειδή πρέπει να είναι ικανές να λειτουργούν ακόµη και όταν το ποσοστόδυαδικών ψηφίων µειώνεται αισθητά (διατηρώντας µερικές βασικές λειτουργίες).Οµοίως, σε ένα δίκτυο cdmaOne, η κάλυψη cdma2000 είναι πιθανό να χτιστείαρχικά στις αστικές περιοχές, όπου η ικανότητα και η απαίτηση για ταυψηλότερα ποσοστά δεδοµένων είναι επικρατούσα. Όπως το σενάριοGPRS/WCDMA που αναφέραµε προηγουµένως, συνδροµητές πουπεριπλανώνται από την κάλυψη cdma2000 στην κάλυψη cdmaOne µπορεί ναυποστούν µια υποβάθµιση στο QoS. Αυτή η κατάσταση δείχνει ότι οι υπεύθυνοιγια την ανάπτυξη, ανεξάρτητα από την ελλοχεύουσα υποδοµή, χρειάζονται τοίδιο µέγεθος γνώσης.ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗLayered ανοικτή αρχιτεκτονική∆εδοµένου ότι οι υπηρεσίες του κινητού ∆ιαδικτύου γίνονται όλο και περισσότεροπροηγµένες και προκύπτουν πολλοί τρόποι για να φτιάξει κανείς τα δίκτυα,είναι απαραίτητο να υπάρξει µια λειτουργική αρχιτεκτονική.Με την τεχνολογία 3G,αυτό επιτυγχάνεται µε τη διαίρεση του κεντρικού δικτύου σε επίπεδο µεταφορών,επίπεδο ελέγχου, και επίπεδο εφαρµογών/ υπηρεσιών, όπως φαίνεται στο σχήµα5.Εφαρµογές/επίπεδο υπηρεσιών.Αυτό το στρώµα είναι όπου οιεφαρµογές φιλοξενούνται και οι ενισχυτικές υπηρεσίες προσφέρονται. Αυτό τοεπίπεδο καλείται συχνά δίκτυο υπηρεσιών.22
  23. 23. Επίπεδο ελέγχου.Οργανώνει τις κλήσεις, πιστοποιεί τους χρήστες, καισιγουρεύει ότι όλο το σύστηµα λειτουργεί οµαλά στο κινητό δίκτυο.Αυτοί είναιστόχοι του επιπέδου ελέγχου.σχήµα 5 :3G αρχιτεκτονική επιπέδων. Επίπεδο µεταφορών.Το επίπεδο µεταφορών µεταφέρει τα bits πέρα απότο βασικό κορµό IP και το ασύρµατο δίκτυο πρόσβασης,ανεξάρτητα από το εάντο δίκτυο είναι ασύγχρονης µεταφοράς (ATM), SONET ή κάτι άλλο. Με τηχρησιµοποίηση αυτής της αρχιτεκτονικής, µια εφαρµογή σε ένα δίκτυουπηρεσιών µπορεί να προσεγγιστεί από έναν χρήστη στο σταθερό διαδίκτυοκαθώς επίσης και από ένα 3G µικροτηλέφωνο. Ο διακοµιστής εφαρµογών και τοβασικό δίκτυο µεταφορών µπορεί να είναι τα ίδια. Καθώς το στοιχείο έρχεται πιόκοντά στο χρήστη, καθοδηγείται στο σωστό δίκτυο πρόσβασης (σταθερό ήασύρµατο). Αυτό το χαρακτηριστικό γνώρισµα είναι ένα σηµαντικό πλεονέκτηµαγια τους υπεύθυνους για την ανάπτυξη εφαρµογής που µπορούν να βελτιώσουντις εφαρµογές που εκτελούνται ανεξάρτητα από τον ελλοχεύοντα φορέα. Σχεδόνοποιαδήποτε IP-based εφαρµογή θα τρέξει σε 3G δίκτυα. Επιπλέον, θα 23
  24. 24. υπάρξουν APIs µεταξύ των διαφορετικών επιπέδων, όπως φαίνεται στο σχήµα 5.Με άλλα λόγια, η λειτουργία των ελλοχευόντων στρωµάτων µπορεί ναπροσεγγιστεί µέσω των ανοικτών και σταθερών διεπαφών.Περιγραφή συστηµάτων: 3G CDMA συστήµαταΤα 3G Code Division Multiple Access (CDMA) που διευκρινίζονται από το IΜΤ-2000 έρχονται σε τρεις διαφορετικές τύπους, οι όποιοι εξυπηρετούν τιςδιαφορετικές ανάγκες των χειριστών. Αυτοί οι τύποι ανήκουν όλοι στην ίδιαοικογένεια 3G προτύπων CDMA, αν και µερικές φορές θα τους θεωρήσουµε ωςδύο ξεχωριστά πρότυπα: WCDMA και cdma2000. Κατ αρχάς, θα περιγράψουµεµερικές από τις πτυχές που είναι κοινές για όλα τα µεγάλα CDMA συστήµατα, καιέπειτα θα ερευνήσουµε µερικά χαρακτηριστικά για το κάθε τρόπο ξεχωριστά.Τρεις τύποι του CDMA για 3GΑρχικά, υπήρξαν πολυάριθµες προτάσεις για CDMA στην 3G τυποποίηση, αλλάοι συζητήσεις και η εναρµόνιση έχουν τώρα καταλήξει σε ένα σύστηµα µε τρειςδιαφορετικούς τύπους. Όλα τα συστήµατα είναι χωρισµένα σε ένα ασύρµατοµέρος και έναν βασικό µέρος δικτύου. Τα µέρη θα είναι αργότερα ανταλλάξιµαέτσι ώστε µια ασύρµατη πλατφόρµα να µπορεί να είναι η καθεµία λύση στακεντρικά δίκτυα. Το σχήµα 6 παρουσιάζει διαφορετικά πρότυπα CDMA που τώρακαλούµε διαφορετικούς τύπους στα ενοποιηµένα πρότυπα CDMA. Προκειµένουνα παρουσιαστεί πλήρης άποψη των 3G προτύπων, παρουσιάζεται επίσης τοEDGE, δεδοµένου ότι είναι επίσης 3G πρότυπο ακόµη και αν και δενχρησιµοποιεί CDMA. Το αποτέλεσµα είναι ότι οι ακόλουθες τρεις CDMA-βασισµένες ασύρµατες διεπαφές είναι διαθέσιµες (η EDGE βασίζεται σε TDMA ,όπως GSM/GPRS):24
  25. 25. 1. DS WCDMA (αποκαλούµενο UMTS στην Ευρώπη), το οποίο προορίζεται για τα νέα φάσµατα στη ζώνη 2GHz και χρησιµοποιεί την άµεση συχνότητα CDMA (DS- CDMA) σε FDD εκδοχή. Αυτή η πλατφόρµα θα είναι µια κοινή βελτίωση για τους τρέχοντες χειριστές GSM/GPRS και PDC συστηµάτων. 2. WCDMA TDD εκδοχή,η οποία προορίζεται για τα νέα φάσµατα στη ζώνη 2GHz και χρησιµοποιεί το Time Division Duplex CDMA(TDD-CDMA). Προβλέπουµε αυτό το σύστηµα για την εσωτερική χρήση. 3. cdma2000 MultiCarrier FDD, το οποίο δεν χρειάζεται πρόσθετα φάσµατα αλλά λειτουργεί στις ίδιες συχνότητες µε την περιορισµένη ζώνη των cdmaOne συστηµάτων.Η τεχνολογία αυτή καλείται συνήθως επικάλυψη φάσµατος επειδή µπορεί να λειτουργήσει µέσα το ίδιο φάσµα µε τα προηγούµενης τεχνολογίας συστήµατα cdma2000 θα είναι µια κοινή βελτίωση για τους χειριστές cdmaOne.Αυτές οι ασύρµατες διεπαφές µπορούν έπειτα να συνδεθούν µε ένα από ταακόλουθα κεντρικά δίκτυα: GSM/GPRS/MAP, το οποίο οι χειριστές GSM/GPRSχρησιµοποιούν ANSI- 41/Mobile IP, την οποία πρωτίστως χρησιµοποιούν οιχειριστές cdmaOne και TDMA. Για προφανείς λόγους, η πιό κοινή διαµόρφωσηθα είναι αρχικά DS-WCDMA ή TDD-CDMA µε έναν πυρήνα GSM κεντρικούδικτύου και cdma2000 ή EDGE σε Ansi- 41 δίκτυα. Ενώ αυτή είναι ηπαραδοσιακή άποψη, όλο και περισσότεροι χειριστές βλέπουν την ευελιξία σταπρότυπα που παρουσιάζονται στο σχήµα 6. Ένα καλό παράδειγµα είναι τοτεράστιο AT&T ΑΜΕΡΙΚΑΝΙΚ Ν µεταφορέων ασύρµατο δίκτυο, το οποίο θαπροσθέσει GPRS, την EDGE, και WCDMA στο δίκτυό του αφού γίνει µεγάλοςδιαχειριστής TDMA. 25
  26. 26. Σχήµα 6 :Ευελιξία στα πρότυπα που παρουσιάζονται26
  27. 27. Χαρακτηριστικά γνωρίσµατα που είναι κοινά για όλα 3Gτα συστήµατα CDMAΠροκειµένου να υπάρξει µια νέα ασύρµατη διεπαφή, χρειαζόµαστε νέουςσταθµούς βάσεων και BSCs για WCDMA. Αλλά για το WCDMA, ένας ασύρµατοςελεγχτής δικτύων RadioNetwork Controller(RNC) αντικαθιστά το BSC, και όπωςτο όνοµα δείχνει, εκτελεί ένα ευρύτερο φάσµα εργασιών. Ενώ το cdma2000 δενχρειάζεται τόσο πολλές βελτιώσεις υλικού και µπορεί να εφαρµοστεί χωρίς νέουςσταθµούς βάσεων, ο ακόλουθος WCDMA RNC µπορεί ακόµη να εκτελεστεί καισε πρότυπο cdma2000.Παράδοση. Εξασφαλίζει ότι ένα κινητό µπορεί να κινηθεί µεταξύ των σταθµώνβάσεων χωρίς να διακόπτεται.Στα 3G η παράδοση επεκτείνεται µε την έννοιατης ποικιλοµορφίας. Με άλλα λόγια, ένας κινητό µπορεί να συνδεθεί µε διάφορεςκυψέλες συγχρόνως και να λαµβάνει δεδοµένα από όλες.Ένας δέκτης στηνκινητή συσκευή συλλέγει τα σήµατα από διαφορετικές πηγές και τα συνδυάζει σεένα καλύτερο σήµα. Έλεγχος αποδοχής.Επειδή οι χρήστες θα έχουν τα διαφορετικά είδησυνδροµών και τις διαφορετικές ποιότητες υπηρεσιών,είναι σηµαντικό για τοσύστηµα να δώσει προτεραιότητα στους χρήστες κατά την εγκατάσταση τωνσυνδέσεων. Η λειτουργία ελέγχου αποδοχής θα αξιολογήσει αιτήµατα για νέεςσυνδέσεις και αλλαγές στις υπάρχοντες προκειµένου να εξασφαλίσει ότιλαµβάνει τις δίκαιες αποφάσεις. Εάν το σύστηµα φορτώνεται πλήρως, µερικοίχρήστες µπορεί να µην αναγνωριστούν, ενώ οι χρήστες υψηλής προτεραιότηταςµπορούν να αφεθούν µέσα αφού µειώσουµε την ταχύτητα για τους άλλους πουείναι ήδη συνδεδεµένοι.Αυτή η διαδικασία εµφανίζεται σύµφωνα µε τη συµφωνίαQoS που συνάπτεται µεταξύ του συνδροµητή και του χειριστή. 27
  28. 28. Κατανοµή κώδικα. Στα συστήµατα TDMA όπως το GSM, οι χρήστεςχωρίζονται µέσα σε µία κυψέλη µε τη χρησιµοποίηση των διαφορετικώνχρονικών στιγµών.Στα CDMA, ο καθένας στέλνει συγχρόνως, και διαφορετικοίκώδικες χωρίζουν τους χρήστες. Αυτοί οι κώδικες επιλέγονται έτσι ώστε ηπαρεµβολή µεταξύ των διαφορετικών χρηστών και των διαφορετικών κυψελώννα είναι ελάχιστη. Η βέλτιστη περίπτωση θα ήταν εάν ο καθένας θα µπορούσε ναχρησιµοποιήσει ορθογώνιους κώδικες (κώδικες που δεν παρεµποδίζουν ο έναςτον άλλον καθόλου). Αυτή η κατάσταση είναι δυνατή ως ένα ορισµένο βαθµόαλλά απαιτεί προσεκτικό προγραµµατισµό κώδικα από το σύστηµα. Τοµεγαλύτερο µέρος αυτού του προγραµµατισµού κώδικα γίνεται αυτόµατα στοδίκτυο. Έλεγχος ισχύος.Σε CDMA, η κύρια πηγή είναι η ισχύς.Και η ισχύς που οσταθµός βάσης χρησιµοποιεί για να φθάσει σε ένα κινητό και η δύναµη που τοκινητό µικροτηλέφωνο χρησιµοποιεί.Με άλλα λόγια,στέλνοντας µακρύτερα καιαυξάνοντας το ποσοστό δυαδικών ψηφίων αυξάνεται και η ισχύς που απαιτείται.Οι αλγόριθµοι ελέγχου ισχύος θα εξασφαλίζουν ότι ένας χρήστης παίρνει τοστοιχείο που στέλνεται µε την ικανοποιητική δύναµη , ότι οι χρήστεςκαθοδηγούνται για να στείλουν σε τέτοια επίπεδα ισχύος και ότι όλοι οι χρήστεςφθάνουν µε το ίδιο µέγεθος του σήµατος ισχύος στο σταθµό βάσεων.Θυµηθείτεότι ο καθένας στέλνει και λαµβάνει συγχρόνως σε CDMA, έτσι εάν κάποιοςχρησιµοποιεί megaphone, κανένας άλλος δε θα ακουγόταν. Ο σταθµός βάσεωνεκτελεί κατά προσέγγιση τις ίδιες εργασίες όπως τα 2G συστήµατα, αν και τώρα ησειρά των υπηρεσιών που πρέπει να οργανώσει αυξάνεται σε αριθµό καιπολυπλοκότητα. Με άλλα λόγια, θα χτίσουµε το σταθµό βάσεων κάπωςδιαφορετικά (µε συγκεντρωµένους πόρους). Με αυτόν το τρόπο,το σύστηµαµπορεί να οργανώσει µια σύνδεση 128Kbps µε τους ίδιους πόρους πουχρησιµοποίησε πρόσφατα για δύο κλήσεις 64Kbps.Απτην άλλη στα 2Gσυστήµατα, οι πόροι σταθµών βάσεων αφιερώθηκαν συχνά σε µία ή δύοεργασίες. Οι κεραίες που συνδέονται µε το σταθµό βάσεων µπορούν να28
  29. 29. διαµορφωθούν µε διάφορους τρόπους, ανάλογα µε τη χρήση (βλ. Σχήµα 7). Γιαµια αγροτική περιοχή, µπορεί να είναι ευεργετικό να χρησιµοποιηθεί έναomnisector, ενώ οι πυκνοκατοικηµένες περιοχές είναι πιο κατάλληλες για σταθµόβάσεων τριών - ή έξι-τοµέων. Όπως αναφέραµε προηγουµένως, η δύναµη τωνσταθµών βάσεων και MSs είναι πραγµατικά σηµαντική. Καθώς µία κινητή βάσηκινείται πολύ µακριά, πρέπει να διαβιβάσει δεδοµένα σε υψηλότερη ισχύπροκειµένου να φτάσει τον σταθµό βάσεων και να κρατήσει τον ίδιο ρυθµόδυαδικών ψηφίων. Η ίδια κατάσταση ισχύει για το σταθµό βάσεων. Ο έλεγχοςαποδοχής, µαζί µε τον έλεγχο δύναµης, εξασφαλίζει ότι ένα κινητό δεν θακαταναλώσει ένα ολόκληρο επίπεδο ισχύος του ενός σταθµού βάσεων.Παρόλααυτά στο uplink υπάρχει λιγότερη ευελιξία,επειδή ένας κινητός σταθµός έχει έναόριο στο πόσο πολλή ισχύ µπορεί να χρησιµοποιήσει. Συνήθως, αυτό τοπρόβληµα λύνεται αφήνοντας τα κινητά να ελαττώσουν το ρυθµό ροής δυαδικώνψηφίων καθώς κινούνται µακρύτερα από την κεραία. Αυτός ο παράγοντας είναισηµαντικός να εξεταστεί, επειδή η εφαρµογή πρέπει να προετοιµαστεί για ναδεχτεί ένα χαµηλότερο ποσοστό δυαδικών ψηφίων.Όταν συµβαίνει αυτή ηκατάσταση υποβιβάζει την υπηρεσία (όπως την κοπή του ρυθµού απεικόνησηςπλαισίων ενός βίντεο). Επειδή η δύναµη από το σταθµό βάσεων στην downlinkσύνδεση είναι επίσης περιορισµένη, η ύπαρξη περισσότερων χρηστών στοκυψέλη θα δώσει λιγότερη ισχύ σε κάθε κινητή βάση.Σχήµα 7 : Different base station configuration 29
  30. 30. Στην πραγµατικότητα, το µέγεθος της κυψέλης γίνεται µικρότερο επειδή οσταθµός βάσεων µίας πλήρους φορτωµένης κυψέλης έχει µόνο τη δύναµη ναφθάσει σε εκείνους που είναι πιο κοντά. Αυτό το φαινόµενο λέγεται cell breathingκαι είναι κάπως δυσνόητο να χειριστεί (σχήµα 8). Κάθε προµηθευτής υποδοµήςπρέπει να αντιµετωπίσει αυτό το ζήτηµα, και η λειτουργία ελέγχου αποδοχήςµπορεί να βοηθήσει.Σχήµα 8 : Cell breathingΤο cell breathing επίσης γίνεται λιγότερο σηµαντικό µε την εισαγωγή τωνιεραρχικών κυψελών. Μία µεγάλη κυψέλη µπορεί να καλύψει την ίδια περιοχήχωρίζοντας τη σε µικρότερες κυψέλες, που ενεργούν ως στήριγµα για τιςµικρότερες και ως προτιµηµένη επιλογή κυψελών για τους χρήστες που κινούνταιγρήγορα. Αυτές οι µεγαλύτερες κυψέλες καλούνται συχνά µακροκυψέλες, καιονοµάζουµε τις µικρότερες µικροκυψέλες αυτών. Στο σχήµα 9, το αυτοκίνητοπρέπει κατά προτίµηση να συνδεθεί µε µακροκυψέλη, ή θα έπρεπε να αλλάζειµικροκυψέλες πολύ συχνά, βάζοντας κατά συνέπεια µεγαλύτερο φορτίο στοσύστηµα. Προβλέπουµε ότι τα 3G τερµατικά θα είναι σε θέση να εκτελέσουνπολλές διαφορετικές εργασίες συγχρόνως, έτσι είναι σηµαντικό να προσθέσουµεαυτή την λειτουργία µε έναν τρόπο που είναι αποδοτικός και για το δίκτυο και γιατο τερµατικό. Ένας σωστός τρόπος να χειριστεί κανεις αυτή τη κατάσταση είναι30
  31. 31. να προσθέσει περισσότερα φυσικά κανάλια σε µια συσκευή δεδοµένου ότι οχρήστης ζητά πρόσθετες υπηρεσίες. στόσο το πρόβληµα είναι ότι το τερµατικόπρέπει να έχει τον εξοπλισµό ποµποδεκτών για κάθε φυσικό κανάλι, το οποίοπροσθέτει πολλές δαπάνες στα µικροτηλέφωνα.Για να διορθώσουν αυτήν τηνκατάσταση,τα 3G CDMA συστήµατα ενεργοποιούν διάφορα λογικά κανάλια(φωνή, δεδοµένα, circuit switched, και packet switched) σε ένα ενιαίο, φυσικόκανάλι. Τα χαρακτηριστικά κάθε καναλιού επιλέγονται χωριστά και µπορούν ναείναι πολύ διαφορετικά. ∆εν προβλέπουµε ότι τα κεντρικά δίκτυα θα έχουνεπιπτώσεις στον τελικό χρήστη και την εφαρµογή όπως ακριβώς και η ασύρµατηδιεπαφή.Frequency Division Duplex (FDD) και Time Division Duplex(TDD).WCDMA-συγκεκριµένα χαρακτηριστικά γνωρίσµαταΥπάρχουν πραγµατικά δύο διαφορετικοί τρόποι µέσα στα πρότυπα WCDMA:Frequency Division Duplex (FDD) και Time Division Duplex (TDD). Ο τρόποςTDD λειτουργεί στην αταίριαστη ζώνη των 2010 - 2025MHz και είναι ένα µίγµαTDMA και CDMA.Σχήµα 9 : macro micro cells 31
  32. 32. Όπως αναφέρεται προηγουµένως, τα πρότυπα WCDMA αναπτύσσονται από3GPP, και βγαίνουν κατά προσέγγιση σε ετήσια βάση. Η παραδοσιακή ονοµασίαείναι 3GPP έκδοση 99 (το πρώτο πρότυπο WCDMA), έκδοση 00, και τα λοιπά.Επίσης πρέπει να λάβουµε υπόψιν µας τη χρήση της έκδοση 3 και της έκδοσης4, οι οποίες είναι συνώνυµες µε την έκδοση 99 και την έκδοση 00 αντίστοιχα.Αυτό είναι επίσης ο τρόπος που τα έγγραφα προτύπων είναι αριθµηµένα. Όπωςαναφέραµε προηγουµένως, το WCDMA εισάγει µια νέα ασύρµατη διεπαφή πουσχεδόν πάντα εφαρµόζεται σε ένα νέο φάσµα. Το αρχικό φάσµα πουχρησιµοποιείται για το DS- WCDMA (από τώρα και στο εξής, µόνοαποκαλούµενο WCDMA) είναι το 1920 - 1980MHz για uplink και τα 2110 -2170MHz για downlink. Αυτή η ζώνη περιγράφεται συνήθως ακριβώς όπως ηζώνη 2GHz (που απεικονίζεται στον Πίνακα 1). H έκδοση 1999 3GGP περιγράφειτην πρώτη έκδοση WCDMA, και αυτή η έκδοση προσφέρει και τα στοιχείαπακέτων και τις circuit-switched υπηρεσίες.Για κάθε είδους υπηρεσίας, διάφοραποσοστά δυαδικών ψηφίων είναι διαθέσιµα για τα κανάλια. Για τα κανάλιαπακέτων δεδοµένων, το σύστηµα υφίσταται αλλαγές µεταξύ αυτών τωνδιαφορετικών ποσοστών δυαδικών ψηφίων χωρίς να το παρατηρεί ο χρήστης -µεγιστοποιώντας τη συνολική χωρητικότητα του συστήµατος. Μπορούµε ναυπολογίσουµε το ρυθµό ροής δυαδικών ψηφίων για ένα κανάλι ως ποσοστό τσιππου διαιρείται µε το διαδιδόµενο παράγοντα, όπως φαίνεται στον πίνακα 1.Οδιαδιδόµενος παράγοντας καθορίζει πόσο µεγάλος είναι ένας κώδικας που θαχρησιµοποιήσουµε κατά τη διάδοση των δεδοµένων.Ο ρυθµός ροής τσιπ είναισυγκεκριµένος και δείχνει το ποσοστό των δυαδικών ψηφίων που στέλνονταιµέσω του αέρα. Για WCDMA, το ποσοστό τσιπ είναι 3.84Mbps, ή 3.840 µπιτ ανάδευτερόλεπτο. Μια σηµαντική αλλαγή από το GPRS που χρησιµοποιήσαµε γιατη τεχνολογία 2.5G και από τη βελτίωση για 3G είναι η βελτιωµένη υποστήριξηQoS. Τώρα, το QoS όχι µόνο υποστηρίζεται στο κεντρικό δίκτυο, αλλά και32
  33. 33. Πίνακας 1 : Spreading Factors for Different Bit Ratesείναι προσιτό από το χρήστη.Το µέρος κεντρικών δικτύων είναι κοινό για GPRS,EDGE και WCDMA, επειδή αυτά τα συστήµατα θα έχουν ένα κοινό κεντρικόδίκτυο τεχνολογίας από 3G και προς τα εµπρός. Το σχεδιάγραµµα QoS για µιασύνδεση συζητιέται στην αναπροσαρµογή πλαισίου PDP (συνήθως ότανανοίγεται η συσκευή). Και το µικροτηλέφωνο και το δίκτυο ξέρουν έπειτα αυτό τοσχεδιάγραµµα. Όπως µια σύνδεση είναι ζητούµενο από το µικροτηλέφωνο, αυτότο σχεδιάγραµµα χρησιµοποιείται έπειτα για να διαµορφώσει τους πόρους πουαπαιτούνται στο ασύρµατο µέρος και κεντρικό δίκτυο. 33
  34. 34. Kατηγορίες QoSΟι ακόλουθες κατηγορίες QoS είναι διαθέσιµες (βλ. τον πίνακα 2):Συνοµιλητική κατηγορία. Αυτή η κατηγορία είναι ιδανική για τις σε πραγµατικόχρόνο εφαρµογές(real-time applications ) όπου είναι ουσιαστικό ναελαχιστοποιηθεί η καθυστέρηση. Η κυκλοφορία για τέτοιες υπηρεσίες είναισυνήθως συµµετρική ή κοντά σε αυτή τη κατηγορία.Εκείνες οι εφαρµογές πουχρειάζονται τα πακέτα να φθάσουν σε µια ροή όπου η απόσταση µεταξύ τωνπακέτων κρατιέται σταθερή θα χρησιµοποιήσουν αυτήν την κατηγορία.Κατηγορία Ροής.Στην κατηγορία ροής, η εστίαση είναι στην παράδοση τωνστοιχείων σε ένα σταθερό ρυθµό. Η έµφαση δεν είναι τόσο στην καθυστέρηση,επειδή οι περισσότερες εφαρµογές αυτής της κατηγορίας αναµένεται να είναιασύµµετρες µε λιγότερες αλληλεπιδράσεις από τη συνοµιλητική κατηγορία. Στιςχαρακτηριστικές εφαρµογές ροής (βίντεο, ήχος, τηλέτυπα κειµένων, και ταλοιπά), οι πληροφορίες µπορούν να αρχίσουν να παρουσιάζονται στη συσκευήπελατών προτού να έχει ληφθεί ολόκληρο το αρχείοΚατηγορία Αλληλεπίδρασης.Εδώ, υπάρχει µια σταθερή ανταλλαγή τωνπληροφοριών µεταξύ του χρήστη και του δικτύου, αλλά δεν είναι ο χρόνοςσηµαντικός όπως στη συνοµιλητική κατηγορία. Αυτή η ανταλλαγή µπορεί να είναιµια κανονική αναζήτηση πληροφοριών µε έναν browser.Πίνακας 2 : QoS Classes34
  35. 35. Χαρακτηριστικά, ο χρήστης ζητά κάποιες πληροφορίες και ένας κεντρικόςυπολογιστής στο δίκτυο αποκρίνεται µε τις κατάλληλες πληροφορίες.Ταπαιχνίδια χαµηλής-έντασης αναµένονται επίσης σε αυτήν την κατηγορία επειδήθα είναι πιθανότατα φτηνότερα για να χρησιµοποιηθούν από την πιό απαιτητικήσυνοµιλητική κατηγορία.Κατηγορία Background.Για εκείνες τις εφαρµογές που δεν βασίζονται καθόλουστο χρόνο, η κατηγορία αυτή είναι κατάλληλη. Αυτή η κατηγορία περιλαµβάνει τιςεργασίες που εκτελούνται στο παρασκήνιο ή ίσως ενώ ο χρήστης δενχρησιµοποιεί ενεργά τη συσκευή. Η καθυστέρηση µπορεί να είναι δευτερόλεπταή ακόµα και λεπτά ανάλογα µε το φόρτο του δίκτυου, αλλά το κόστος είναιπιθανό να είναι χαµηλότερο από τις άλλες κατηγορίες QoS. Αυτή η κατηγορίακαθιστάται κατάλληλη όταν πρέπει να ανταλλαχθούν τα µεγάλα µέρη τωνδεδοµένων, όπως στο συγχρονισµό του ηµερολογίου και στα στοιχείαηλεκτρονικού ταχυδροµείου, ή όταν µια νέα έκδοση µιας εφαρµογής πρόκειται ναεγκατασταθεί µέσω Internet. Το QoS µπορεί, παραδείγµατος χάριν, ναεγκατασταθεί σε κινητή βάση όταν καθιερώνεται η σύνδεση.Μερικάπαραδείγµατα των παραµέτρων περιλαµβάνουν τα ακόλουθα:Κατηγορία Traffic ("conversational," "streaming," "interactive," και "background"). Για να επιλέξει την επιθυµητή κατηγορία QoS.Μέγιστο ποσοστό δυαδικών ψηφίων (Kbps). Προκειµένου να δηλωθεί τοεπιλεγµένο κανάλι (που χρησιµοποιείται για να διατηρήσει πόση χωρητικότητασου δίνει το σύστηµα).Εγγυηµένο ποσοστό δυαδικών ψηφίων (Kbps). Μπορεί να χρησιµοποιηθείπροκειµένου να σιγουρευτεί κανείς ότι η εφαρµογή παίρνει ένα ορισµένοποσοστό δυαδικών ψηφίων σε όλη τη σύνοδο.Καθυστέρηση µεταφοράς (ms).∆ιευκρινίζει τη µέγιστη καθυστέρηση για 95 τοιςεκατό των πακέτων. Περιγράφουµε τις πτυχές QoS του WCDMA λεπτοµερώςστο 3GPP TR 23.907 και στο TS 23.107, όπου αυτές οι παράµετροι και όλες οιάλλες διευκρινίζονται. Προκειµένου να διευκολυνθεί το end-to-end QoS, οι 35
  36. 36. περισσότεροι προµηθευτές επιτρέπουν στη χαρτογράφηση του ασύρµατουσχεδιαγράµµατος QoS που διαπραγµατεύεται σε PDP ενεργοποίηση πλαισίουστους µηχανισµούς QoS των ενδιαφεροµένων δικτύων. Αυτή η διαδικασίαµπορεί να περιλάβει το πλαίσιο χαρτογράφησης PDP στις τιµές DSCP στα δίκτυαDiffServ στις ετικέτες MPLS στα δίκτυα MPLS στους τύπους υπηρεσιών του ATMκαι στους παραµέτρους κυκλοφορίας του Frame Relay,και τα λοιπά. Πώς γίνεταιµια τέτοια χαρτογράφηση είναι ένα θέµα διαµόρφωσης χειριστών.Αν και,λαµβάνοντας υπόψη την έλλειψη ασύρµατων πόρων, στα στοιχεία προς και απότα ασύρµατα δίκτυα πρέπει να δοθεί σχετικά υψηλότερη προτεραιότητα έναντιτου ίδιου τύπου στοιχείων που µεταφέρονται καθαρά µέσα από τα σταθεράδίκτυα. Με αυτήν την προσέγγιση, όπου κανένας έλεγχος αποδοχής για τοσταθερό δίκτυο δεν γίνεται κατά την διάρκεια της ενεργοποίησης πλαισίου, οπροσεκτικός σχεδιασµός δικτύων πρέπει να εξασφαλίσει ότι επαρκείς πόροιχτίζονται στα σταθερά δίκτυα.Σχήµα 10 : Different radio access networks on the same core network36
  37. 37. Το σχήµα 10 επιδεικνύει πώς οι σταθµοί βάσεων και τα RNCs ενός ασύρµατουδικτύου WCDMA είναι συνδεδεµένα µε ένα συνηθισµένο GSM/ GPRS κεντρικόδίκτυο. Σηµειώνεται πώς οι σταθµοί βάσεων GSM/GPRS/EDGE κρατιούνται καιχρησιµοποιούνται ακόµη και όταν το WCDMA εισάγεται. Μερικές λύσεις µπορούνακόµη και να καταστήσουν πιθανό να παρεµβάλεται ένας ποµποδέκτης WCDMAσε έναν υπάρχοντα σταθµό βάσεων GSM Η ασύρµατη πρόσβαση συνδέεταιέπειτα µε υπάρχοντα circuit-switched (GSM) και packet-switched κεντρικά δίκτυα(GPRS). Στο σχήµα, κάνουµε αρκετές απλοποιήσεις προκειµένου να κατανοηθείευκολότερα η βασική σκέψη. Τα µικροτηλέφωνα µπορούν έπειτα να µιλήσουν σεκάθε σταθµό βάσης που υποστηρίζει τις τεχνολογίες που υποστηρίζει. Οιπαραδόσεις µεταξύ WCDMA και του GSM/GPRS συµπεριλαµβάνονται στηνπρώτη έκδοση των προτύπων, και ακόµη και η πρώτη batch µικροτηλεφώνωναναµένεται να υποστηρίξει αυτήν την λειτουργία µε τη χρησιµοποίηση του διπλούσυστήµατος λειτουργίας GSM/GPRS και WCDMA. Με άλλα λόγια, τοGSM/GPRS µπορεί να χρησιµοποιηθεί για τις αγροτικές περιοχές όπως είναιφτιαγµένο το WCDMA, επειδή το WCDMA απαιτεί η κάλυψη να φτιαχτεί από τηναρχή άλλη µια φορά. Προβλέπουµε επίσης την υποστήριξη για µικροτηλέφωναπου χειρίζονται επίσης την EDGE (εκτός από WCDMA, το GSM, και GPRS).Χαρακτηριστικά γνωρίσµατα που είναι συγκεκριµένα γιαcdma2000Η διεπαφή αέρα cdma2000 εισάγεται σε δύο φάσεις: 1X και 1xEV, και οι δύο απότις οποίες είναι συµβατές προς τα πίσω µε συστήµατα κληρονοµιών cdmaOne. Ηδιεπαφή αέρα είναι παρόµοια µε WCDMA µε µια σηµαντική διαφορά:Αναπτύσσεται σε 1,25 MHz από το φάσµα, έτσι είναι εποµένως ιδανικό για τηνεπέκταση σε ένα υπάρχον φάσµα πάνω από τα υπάρχοντα δίκτυα cdmaOne. ΤαCdma2000 1X θα εφαρµοστούν κατά τη διάρκεια του 2001 από τουςπερισσότερους χειριστές cdmaOne, και έχουν εφαρµοστεί ήδη στην Κορέα. Ηβελτίωση είναι απλή και παρόµοια µε τη βελτίωση GPRS για τους χειριστές 37
  38. 38. GSM. Η λειτουργία προστίθεται συνήθως µε το νέο λογισµικό, και µπορεί να γίνειαρκετά γρήγορα. Ενώ το cdma2000 1X µπορεί να παραδώσει θεωρητικά ροήδυαδικών ψηφίων περισσότερη από 200Kbps, χρησιµοποιούνται συνήθως τα144Kbps ως µέσος όρος ροής δυαδικών ψηφίων. Ενώ τα πρότυπα cdma20001X φαίνονται τώρα σταθερά και αποδεκτά συνήθως από το καθένα, η µετάβασησε πιο προηγµένο στάδιο ήταν ακόµα ένα ανοικτό ζήτηµα για πολλούς χειριστέςµέσα στο 2001. Μέσα στην οµάδα τυποποίησης, υπήρξαν τρία προτεινόµεναβήµατα προσανατολισµού για 3G: 1. 3X RTT 2. 1eXtreme 3. 1xHDRΕπιπλέον, ένα σύστηµα βασισµένο σε ασύρµατο WCDMA και ένα κεντρικόδίκτυο Ansi- 41 εξεταζόταν, για εκείνους που θα µπορούσαν έχουν τη πρόσβασηστο φάσµα. Χάρη στις προσπάθειες εντός της κοινότητας CDMA, η εξέλιξη για τασυστήµατα CDMA πέρα από cdma2000 1X σχεδιάζεται τώρα. Η εξέλιξηcdma2000 πέρα από 1X ονοµάζεται τώρα cdma2000 1XEV. Το 1XEV θαδιαιρεθεί σε δύο βήµατα: 1XEV - DO και 1XEV-DV, όπου το 1XEV -DOυποστηρίζει τα 1X εξέλιξης δεδοµένων(µόνο) και το 1XEV - DV για 1X εξέλιξηςδεδοµένων και φωνής. Και τα δύο 1XEV βήµατα εξέλιξης προσφέρουνπροηγµένες υπηρεσίες σε cdma2000 µε τη χρησιµοποίηση σταθερού µεταφορέα1,25 MHz. Η εξέλιξη µε cdma2000 εποµένως θα συνεχίσει να είναι προς ταπίσω συµβατή µε τα σηµερινά δίκτυα και µελλοντικά συµβατή µε κάθε επιλογήεξέλιξης. 1XEV-DO - θα είναι διαθέσιµος για τους χειριστές cdma2000 κατά τηδιάρκεια του 2002 και θα επιτρέψει τα υψηλότερα ποσοστά δεδοµένων στα 1Xσυστήµατα. 1XEV-DO θα απαιτήσει έναν χωριστό µεταφορέα για τα στοιχεία,αλλά αυτός ο µεταφορέας θα είναι σε θέση να τα παραδώσει σε έναν 1Xµεταφορέα εάν απαιτούνται οι ταυτόχρονες υπηρεσίες φωνής καιδεδοµένων.Κατανέµωντας ένα χωριστό µεταφορέα για τα δεδοµένα, οι χειριστέςθα είναι σε θέση να παραδώσουν τα µέγιστα ποσοστά δεδοµένων παραπάνωαπό 2Mbit/sec στους πελάτες τους. Οι 1xev-dv λύσεις θα είναι διαθέσιµες38

×