2. Εισαγωγή..........................................................................................................Σελ.5
Γιατί χρειαζόµαστε τα πακέτα δεδοµένων και τι είναι τα πακέτα δεδοµένων
πραγµατικά;.............................................................................................................Σελ.6
Κύρια χαρακτηριστικά των GPRS δικτύων δεδοµένων και των πακέτων δικτύων
δεδοµένων...............................................................................................................Σελ.9
3G ∆ίκτυα.......................................................................................................Σελ.15
Κύρια χαρακτηριστικά όλων 3G των συστηµάτων...............................................Σελ.20
ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ................................................................................Σελ.22
Περιγραφή συστηµάτων: 3G CDMA συστήµατα ................................................Σελ.24
Χαρακτηριστικά γνωρίσµατα που είναι κοινά για όλα
τα 3G συστήµατα CDMA.....................................................................................Σελ.27
WCDMA -συγκεκριµένα χαρακτηριστικά γνωρίσµατα.......................................Σελ.31
Χαρακτηριστικά γνωρίσµατα που είναι συγκεκριµένα
για cdma2000........................................................................................................Σελ.37
Η κινητή IP/Το απλό κεντρικό δίκτυο IP cdma2000............................................Σελ.39
Ποιο 3G σύστηµα είναι το καλύτερο;...................................................................Σελ.41
Μελλοντικές και βελτιωµένες εφαρµογές για 3G;................................................Σελ.42
∆ΙΚΤΥΑΚΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ UMTS.........................................................Σελ.44
Σταθµός βάσεων WCDMA (WBTS)....................................................................Σελ.51
Ασύρµατος ελεγκτής δικτύων (RNC)...................................................................Σελ.52
3G mobile switching centre (3G Msc)..................................................................Σελ.52
2
3. ΕΞΕΛΙΞΗ ∆ΙΚΤΥ Ν.........................................................................................Σελ.53
UMTS FDD AND TDD........................................................................................Σελ.55
UMTS ΠΡΟΤΥΠΟ ΦΟΡΕ Ν..............................................................................Σελ.57
ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ UMTS QOS................................................................................Σελ.61
ΚΑΝΑΛΙΑ UTRAN...........................................................................................Σελ.65
ΛΟΓΙΚΑ ΚΑΝΑΛΙΑ.........................................................................................Σελ.66
Μεταφορά downlink και φυσικά κανάλια........................................................Σελ.68
UMTS TERRESTRIAL RADIO ACCESS
NETWORK (UTRAN).......................................................................................Σελ.69
RADIO RESOURCE MANAGEMENT (RRM).............................................Σελ.71
Έλεγχος αποδοχής...............................................................................................Σελ.71
Χρονοπρογραµµατιστής πακέτων......................................................................Σελ.74
Έλεγχος φορτίων................................................................................................Σελ.75
Έλεγχος παράδοσης............................................................................................Σελ.76
ΕΛΕΓΧΟΣ ΙΣΧΥΟΣ..........................................................................................Σελ.82
∆ιεπαφή Iub.........................................................................................................Σελ.83
ΕΓΚΑΘΙ∆ΡΥΣΗ ΑΣΥΡΜΑΤΗΣ ΣΥΝ∆ΕΣΗΣ...............................................Σελ.85
Radio network subsystem application part (RNSAP)...........................................Σελ.88
∆ιεπαφή LU...........................................................................................................Σελ.89
3
4. Radio access network application part (RANAP).................................................Σελ.91
ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ UMTS......................................................Σελ.94
Εµπιστευτικότητα ταυτότητας χρηστών...............................................................Σελ.96
Επικύρωση.............................................................................................................Σελ.97
Καθιέρωση τρόπου ασφάλειας............................................................................Σελ.100
Εµπιστευτικότητα................................................................................................Σελ.103
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ...............................................................................................Σελ.108
4
5. Εισαγωγή
Το πλέον αναµφισβήτητο γεγονός στην ιστορία του πλανήτη µας είναι η
ανάγκη όλων των πλασµάτων να επικοινωνήσουν. Παρόλα αυτά, µόνο τα
ανθρώπινα όντα έχουν αδιαφιλονίκητα αναπτύξει τους καταλληλότερους και πιο
προηγµένους τρόπους επικοινωνίας. Μελετώντας την ιστορία, βρίσκουµε µια
από τις πρώτες προσεγγίσεις της επικοινωνίας δεδοµένων στα σήµατα καπνού
και τους ήχους των τυµπάνων.
Είναι προφανές ότι όλοι αυτοί οι τρόποι επικοινωνίας δεδοµένων δεν ήταν
ούτε ακριβείς, ούτε ασφαλείς. Στην πραγµατικότητα, τα ορόσηµα στην καθιέρωση
των "επικοινωνιών από απόσταση" ήταν οι εφευρέσεις του Samuel Morse
(τηλέγραφος- 1854) και του Graham Bell (τηλέφωνο- 1876). Εντούτοις, οι
interactive επικοινωνίες δεν αναπτύχθηκαν έως το 1950 και δεν άρχισαν να
επεκτείνονται ευρέως µέχρι τη δεκαετία του '70, οπότε και υλοποιούνταν µε τη
χρήση τηλεφωνικών (PSTN) γραµµών. Κατά τη διάρκεια της προηγούµενης
δεκαετίας, τα PCs χρησιµοποιήθηκαν ευρέως από τις πλατιές µάζες και
υιοθετήθηκαν νέες τεχνολογίες για τις τηλεπικοινωνίες. Εκτός αυτού, νέες
υπηρεσίες, όπως το ηλεκτρονικό ταχυδροµείο (e-mail), οι on-line real-time
συνοµιλίες (chat), η κινητή (mobile) επικοινωνία, αλλά προ πάντων η διάδοση
του ∆ιαδικτύου (Internet), καθώς επίσης και η ολοκλήρωση φωνής και
δεδοµένων αναπτύχθηκαν και οδήγησαν πραγµατικά στην επανάσταση της
επόµενης γενιάς.
5
6. Γιατί χρειαζόµαστε τα πακέτα δεδοµένων και τι είναι τα πακέτα
δεδοµένων πραγµατικά;
Ενώ το ασύρµατο πρωτόκολλο εφαρµογής (WAP) άρχισε να εξαπλώνεται
σε όλο τον κόσµο κατά τη διάρκεια του 2000, µερικοί χρήστες παραπονέθηκαν
ότι ήταν αργό, ακριβό, και δύσχρηστο. Το γεγονός είναι ότι τα περισσότερα από
τα χαρακτηριστικά του WAP έναντι του GSM για το οποίο οι χρήστες
παραπονέθηκαν οφείλονταν σε κακή απόδοση του WAP , αυτά τα προβλήµατα
είναι χαρακτηριστικά για τα circuit-switched δίκτυα. Μία circuit-switched σύνδεση
λειτουργεί σε µερικά site ακριβώς όπως ένα κανονικό τηλεφώνηµα. Καλείτε µέσα
στο φορέα παροχής υπηρεσιών ∆ιαδικτύου σας (isp) και έχετε 9.6Kbps καθώς
συνδέεστε. Για ορισµένες εφαρµογές ροής ήχου,αυτή η λύση είναι καλή (αν και
οι περισσότερες εφαρµογές ροής δεν είναι ενός σταθερού ποσοστού δυαδικών
ψηφίων). Εντούτοις για τις bursty συνόδους όπως WAP browsing,είναι
ανεπαρκές και για το χρήστη και για το χειριστή.Το σχήµα 3.1 επιδεικνύει πώς
ένα ασύρµατο κανάλι (time slot 2, TS 2) ορίζεται στο χρήστη και επιδεικνύει το
στοιχείο που µεταφέρεται. Αποτελεσµατικά, ο χρήστης πληρώνει τα ίδια χρήµατα
κατά αποστολή όπως όταν είναι σιωπηλός.Ένα time slot είναι ίσο µε τη
χωρητικότητα που απαιτείται για µια κλήση φωνής, και υπάρχουν οκτώ τέτοια
time slots ανά µονάδα ποµποδεκτών στο σταθµό βάσεων.Το circuit-switched
στοιχείο απαιτεί πάντα τουλάχιστον ένα time slot για να διατεθεί κατά τη διάρκεια
µιας ολόκληρης συνόδου στοιχείων, ανεξάρτητα από πόσα δεδοµένα
πραγµατικά διαβιβάζονται. Οµοίως, ο χειριστής δεν χρησιµοποιεί πλήρως την
χωρητικότητά του, επειδή κανένας άλλος δε µπορεί να έχει πρόσβαση στο
αχρησιµοποίητο κανάλι. Αυτή η κατάσταση είναι µόνο ένα µέρος του
προβλήµατος µε τη χρησιµοποίηση των circuit-switched δεδοµένων.Όπως
περιγράψαµε, ο χρήστης πρέπει επίσης να εγκαταστήσει µια νέα σύνδεση όταν
θέλει να πάρει κάποιες πληροφορίες (εάν δεν έχει ήδη συνδεθει).
6
7. Ας υποθέσουµε ότι κάποιος θέλει να ελέγξει τον καιρό µε τη χρησιµοποίηση ενός
τηλεφώνου WAP και, όταν τελειώνει, αποσυνδέεται.Εάν εκείνος ο κάποιος θέλει
έπειτα να ελέγξει τον καιρό σε µια γειτονική περιοχή πέντε λεπτά αργότερα,
πρέπει να εγκαταστήσει µια νέα σύνδεση. Αυτή η διαδικασία εγκαθίδρυσης
σύνδεσης παίρνει µερικές φορές τουλάχιστον 20-40 δευτερόλεπτα, αλλά
µπορούµε να το µειώσουµε σε 5-10 δευτερόλεπτα χρησιµοποιώντας ειδικούς
δροµολογητές πρόσβασης.
Το σχήµα 1 : Ένα ολόκληρο time slot διατίθεται στα δεδοµένα, αλλά µόνο ένα
µέρος χρησιµοποιείται.
Για να συνοψίσουµε, τα circuit-switched δίκτυα είναι λιγότερο κατάλληλα για τα
τµήµατα δεδοµένων όπου δε χρειάζεται ένα εγγυηµένο ποσοστό δυαδικών
ψηφίων και όπου το ποσό της πληροφορίας που στέλνεται και παραλαµβάνεται
ποικίλλει. Το κόστος είναι υψηλό και για το χρήστη και για το χειριστή. Η
εισαγωγή των πακέτων δεδοµένων σε ένα δίκτυο όχι µόνο λύνει αυτά τα
προβλήµατα, αλλά και επιτρέπει στους χρήστες να µοιραστούν τους ασύρµατους
πόρους (ακριβώς όπως αντιµετωπίζεται την κυκλοφορία µέσω του σταθερού
∆ιαδικτύου, όπου διάφοροι χρήστες µοιράζονται την ίδια σύνδεση προκειµένου
7
8. να µεγιστοποιήσουν την αποδοτικότητα). Με αυτόν τον τρόπο δεν φορτώνουµε
το δίκτυο όταν δεν στέλνουµε ή δεν λαµβάνουµε τα πακέτα.
Με το GPRS, πηγαίνουµε αυτή την ιδέα ένα βήµα πιο µπροστά.Με τα πακέτα
δεδοµένων, οι χρήστες όχι µόνο µοιράζονται την χωρητικότητα µεταξύ τους, αλλά
µε την circuit-switched φωνή και άλλους χρήστες δεδοµένων. Σχήµα 2, όπου δύο
GPRS χρήστες πακέτων δεδοµένων µοιράζονται τα πρώτα 2 time slots (θα
µπορούσαν να µοιραστούν και ένα επίσης). ∆ύο άλλοι χρήστες που έχουν τα ίδια
χαρακτηριστικά χρήσης θα µπορούσαν πιθανώς να µοιραστούν τα ίδια δύο time
slots χωρίς οποιαδήποτε αντιληπτή µειωµένη ταχύτητα. Στο σχήµα 2, πέντε
circuit-switched κανάλια διατίθεται επίσης κατά τη διάρκεια µιας περιόδου.
Χρησιµοποιούν τρία µέχρι επτά time slots και δεν επηρεάζονται από τις
συνόδους GPRS. Αυτό το χαρακτηριστικό γνώρισµα είναι επίσης ευεργετικό για
το χειριστή, ο οποίος µπορεί τώρα να φιλοξενήσει περισσότερους χρήστες µέσα
στο ίδιο δίκτυο Επιπρόσθετα,αυτό το χαρακτηριστικό γνώρισµα καθιστά εφικτό
να χρησιµοποιήθουν µέρη του δικτύου που δεν θα µπορούσαν χρησιµοποιήθουν
πριν.∆εν είναι ευρέως γνωστό ότι ένα circuit-switched δίκτυο που είναι πλήρως
φορτωµένο, όπου µερικοί χρήστες έχουν µπλοκαρισµένες κλήσεις (δεν µπορούν
να κάνουν µια κλήση επειδή δεν υπάρχει κανένας πόρος), µπορεί ακόµα να έχει
τουλάχιστον 40 τοις εκατό της αχρησιµοποίητης χωρητικότητας. Αυτή η
κατάσταση υπάρχει επειδή δηµιουργούνται κενά µεταξύ της αποσύνδεσης ενός
καναλιού και κάποιου άλλο που συνδέεται. Μια καλή αναλογία είναι να σκεφτούν
ένα circuit-switched δίκτυο ως µεγάλο κιβώτιο βράχων που δεν µπορεί ποτέ να
είναι 100 τοις εκατό γεµάτο λόγω του ανώµαλου σχήµατος των βράχων.
Γεµίζοντας το ίδιο κουτί µε βράχια και άµµο ή σκέτη άµµο γίνεται εφικτό να
γεµίσει το κουτί περισσότερο από ότι πριν. Με GPRS, εντούτοις, ο αριθµός
χρηστών ανεβαίνει, και η προστιθέµενη παρέµβαση είναι το αποτέλεσµα. Αυτή η
κατάσταση κάνει δύσκολη τη χρησιµοποίηση 100 τοις εκατό, αλλά είναι µια
ακόµα σηµαντική βελτίωση.
8
9. Το σχήµα 2 : GPRS επιτρέπει στους χρήστες να µοιραστούν τα πακέτα
καναλιών.
Κύρια χαρακτηριστικά των GPRS δικτύων δεδοµένων
και των πακέτων δικτύων δεδοµένων
Τα ακόλουθα τρία κύρια χαρακτηριστικά περιγράφουν τα ασύρµατα πακέτα
δεδοµένων, GPRS, εν συντοµία (τα πακέτα δεδοµένων για cdma2000 έχουν
παρόµοια χαρακτηριστικά γνωρίσµατα):
• Πάντα σε σύνδεση µε το Internet
• Βελτίωση στα υπάρχοντα συστήµατα
• Αναπόσπαστο τµήµα των µελλοντικών 3G συστηµάτων
Λεπτοµερώς, οι ακόλουθες παράγραφοι περιγράφουν τι σηµαίνουν αυτά τα
χαρακτηριστικά γνωρίσµατα για το χρήστη και τις επιχειρήσεις που
περιλαµβάνονται.
9
10. o Πάντα σε σύνδεση µε το Internet
∆εδοµένου ότι περιγράψαµε προηγουµένως, το GPRS επιτρέπει στο χρήστη να
είναι πάντα συνδεδεµένος και πάντα στο διαδύκτιο χωρίς απαραιτήτως να
πληρώνει µε το λεπτό. Αυτή η λειτουργία σηµαίνει µια τεράστια αλλαγή
δεδοµένου ότι θα χρησιµοποιήσουµε το κυψελοειδές τηλέφωνο και πιθανώς το
εγχώριο PC, µόλις εισαχθεί αυτή η λειτουργία εκεί. Παραδείγµατος χάριν
µπορούµε να χρησιµοποιήσουµε αυτό το χαρακτηριστικό γνώρισµα µε µία
ψηφιακή γραµµή συνδροµητών (DSL). Αυτό το χαρακτηριστικό γνώρισµα δεν
είναι µοναδικό στο GPRS εντούτοις, η εισαγωγή GPRS θα είναι η πρώτη φορά
που τα περισσότερα κινητά δίκτυα ∆ιαδικτύου λαµβάνουν αυτό το γνώρισµα.
Αυτή η λειτουργία κρατιέται έπειτα για όλα τα 3G συστήµατα επειδή είναι ένα
από τα σηµαντικότερα χαρακτηριστικά γνωρίσµατα οποιουδήποτε ασύρµατου
δικτύου του µέλλοντος. Θα είµαστε σε θέση να έχουµε πρόσβαση σε
πληροφορίες πολύ πιο εύκολα, παρόλο το γεγονός αν έχουµε πρόσβαση µέσω
ενός browser (όπως WAP) ή µέσω µιας εφαρµογής που είναι εγκατεστηµένη στη
συσκευή. Η µεγαλύτερη διαφορά ( ακόµα µεγαλύτερη από τη διαφορά στην
ταχύτητα) είναι ότι η σύνδεση µε το ∆ιαδίκτυο µέσω ευρείας ζώνης είναι
δεδοµένη, και δεν χρειαζόµαστε µια διαδικασία οργάνωσης σύνδεσης. Το δίκτυο
είναι πάντα σε λειτουργία (όσο το δίκτυο είναι προσβάσιµο, τουλάχιστον), και οι
εφαρµογές ∆ιαδικτύου είναι τόσο εύχρηστες όπως εκείνες που τρέχουν απλώς
το ίδιο στο PC. Οπτικοποιούµε επίσης αυτήν την έννοια στο σχήµα 3.3, όπου
ένας packet-switched χρήστης GPRS και ένα κύκλωµα GSM -switched χρήστης
αρχίζουν µια σύνδεση συγχρόνως. Ενώ ο χρήστης GPRS µπορεί να αρχίσει την
επικοινωνία αµέσως και να στείλει και να λάβει δεδοµένα, ο CS χρήστης
δεδοµένων πρέπει να περιµένει κάποιο χρόνο ενώ η σύνδεση ξεκινά. Η χρήση
των πακέτων δεδοµένων ανοίγει επίσης τα νέα σχέδια χρέωσης όπου οι
συνδροµητές χρεώνονται περισσότερο βάση της χρήσης παρά βάση της
διάρκειας της σύνδεσης.
10
11. Προκειµένου να διευκρινιστεί αυτό το νέο χαρακτηριστικό γνώρισµα, αυτό το
παράδειγµα επιδεικνύει πώς η ίδια εφαρµογή,αλλάζει µε το GPRS.
Εγχώριο PC. Πηγαίνουµε στο σπίτι στο PC µας και ελέγχουµε έναν ιστοχώρο
που έχει τις προσφορές στα φτηνά εισιτήρια. Συνδεόµαστε, περιµένουµε,και
έπειτα ελέγχουµε τι είναι διαθέσιµο και τι τιµές έχει. Εάν είµαστε τυχεροί το site
µπορεί να έχει ακόµη ειδοποιήσεις του ηλεκτρονικού ταχυδροµείου που θα πουν
πότε εµφανίζεται µια καλή προσφορά (οι περισσότεροι από µας nonbroadband
χρήστες θα πρέπει να καλούν κάθε ώρα για να ελέγξουν εάν έχουµε λάβει εκείνο
το 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 κάτι
ενδιαφέρον εµφανιστεί. Καλούµε και ελέγχουµε για να καθορίσουµε εάν
υπάρχουν οποιεσδήποτε προσφορές (οπουδήποτε και να είναι).
Επαναλαµβάνουµε έπειτα εκείνη την διαδικασία έως ότου βρούµε κάτι
ενδιαφέρον. Συνήθως, θα αποσυνδεόµασταν µόλις ελέγχαµε και
επανασυνδεόµασταν την επόµενη φορά. Θα µπορούσαµε επίσης να κάνουµε ένα
κανονικό τηλεφώνηµα, αλλά η διαδικασία είναι η ίδια.
Σχήµα 3:Circuit-switched δεδοµένα έναντι packet-switched
11
12. Κυψελοειδές τηλέφωνο µε GPRS και WAP. Το τηλέφωνο GPRS είναι πάντα
σε σύνδεση µε το Internet, έτσι µπορούµε να έχουµε πρόσβαση στην περιοχή µε
τα εισιτήρια οπουδήποτε και οποτεδήποτε. Χτυπάµε στα είδη προτιµήσεων που
θέλουµε (Χαβάη, µέγιστη τιµή $300, κάποτε το Μάιο, και τα λοιπά). Η εφαρµογή
που χειρίζεται τα της τελευταίας στιγµής εισιτήρια κατόπιν λαµβάνει υπόψη εκείνα
τα αιτήµατα και µας ειδοποιεί όποτε κάτι προκύπτει. Εναλλακτικά, µπορούµε να
έχουµε µια εφαρµογή στο τηλέφωνό µας (υπό τον όρο ότι χρησιµοποιεί µια
ανοικτή διεπαφή) και κάνει έλεγχο για αναβαθµίσεις σε κανονική βάση.
Μπορούµε έπειτα να περπατήσουµε χαλαρόι,όχι συνδεδεµένοι σε µια ενιαία
θέση ή αναγκασµένοι να ελέγχουµε κάτι σε κανονική βάση. Όπως επεξηγήσαµε
στο προηγούµενο παράδειγµα,το GPRS µεταπηδά σε νέα σχέδια χρήσης όπου η
συνεχής σύνδεση στο internet το καθιστά πιθανό για τις φορητές συσκευές µας
να εκτελέσει εργασίες για µας. Εάν οι υπεύθυνοι για την ανάπτυξη εφαρµογών
µπορούν να αξιοποιήσουν αυτό το πλεονέκτηµα,οι φορητές συσκευές µας θα
είναι ουσιαστικοί βοηθοί που θα καθιστούν τη ζωή ευκολότερη για όλους µας.
o Βελτίωση στα υπάρχοντα δίκτυα
Το GPRS δεν είναι ένα απολύτως νέο σύστηµα, µάλλον, είναι µια βελτίωση που
εξουσιοδοτεί τα υπάρχοντα δίκτυα GSM. Με άλλα λόγια,θα έχουµε ακόµα την
ίδια λειτουργία για τις κλήσεις φωνής και είναι ακόµα πιθανό να υπάρξει η
ταυτόχρονη ροή φωνής και δεδοµένων σε µερικά µικροτηλέφωνα. Αυτή η οµαλή
µεταπήδηση επίσης σηµαίνει ότι θα απολαύσουµε την ίδια κάλυψη για GPRS
όπως για παρόντα κυψελοειδή δίκτυα, σε αντιδιαστολή µε την οικοδόµηση ενός
απολύτως νέου δικτύου από την αρχή. Αυτή η κατάσταση είναι δυνατή επειδή το
GPRS έχει εισαχθεί ως απλή βελτίωση λογισµικού για την πλειοψηφία του
εξοπλισµού του χειριστή σταθµών βάσεων. Με άλλα λόγια, οι περισσότεροι
χειριστές µπορούν να αναβαθµίσουν σε GPRS χωρίς να έχουν τεχνικούς που
ταξιδεύουν σε κάθε περιοχή . Αντ' αυτού,µία συγκεντρωµένη αναβάθµιση
λογισµικού είναι δυνατή. Ένα µεγάλο κόστος για τους σηµερινούς κινητούς
χειριστές είναι επίσης το ίχνος του σταθµού βάσεων και της κεραίας και να είναι
12
13. σε θέση να επαναχρησιµοποιήσουν τους ίδιους σταθµούς βάσεων σώζοντας
πολύ κόπο και χρήµατα. Το σχήµα 4 παρουσιάζει µια απλουστευµένη εικόνα µε
το πως µπορούµε να προσθέσουµε GPRS πάνω από τα υπάρχοντα συστήµατα
GSM.
Σχήµα 4:GPRS πακέτα δεδοµένων προστίθενται πάνω από τα υπάρχοντα
δίκτυα
Επειδή το δίκτυο GSM παρέχει ακόµα τη φωνή και τις circuit-switched
λειτουργίες δεδοµένων, οι υπάρχοντες χρήστες δε θα υποστούν υποβάθµιση
υπηρεσιών. Με αυτόν το τρόπο τα παρόντα τηλέφωνα θα λειτουργούν στο
µέλλον, αλλά θα χρειαστούµε νέα µικροτηλέφωνα προκειµένου να
προσεγγιστούν τα νέα χαρακτηριστικά γνωρίσµατα των πακέτων δεδοµένων.
o Αναπόσπαστο τµήµα των µελλοντικών 3G συστηµάτων
Παίρνοντας τη λειτουργικότητα GPRS στα κινητά δίκτυα θα κάνει τους
ανθρώπους να δουν µερικά από τα πραγµατικά οφέλη του κινητού ∆ιαδικτύου,
αλλά θα δηµιουργήσει επίσης µια ώθηση για περισσότερα: περισσότερη
13
14. ταχύτητα, περισσότερη χωρητικότητα, και περισσότερα χαρακτηριστικά
γνωρίσµατα. Τα 3G συστήµατα είναι, ακριβώς άλλη µια βελτίωση από τα δίκτυα
GSM/GPRS - ανεξάρτητα από εάν αν επιλέγεται το edge ή το wcdma
πρωτόκολλο. Το κεντρικό GPRS δίκτυο χειρίζεται τα πακέτα δεδοµένων και την
συνεχή παροχή internet,και είναι ικανοποιητικά αναβαθµισµένο µε την πρόσθετη
λειτουργικότητα.
Στο σχήµα 4, βλέπουµε ότι υπάρχουν συνήθως αλλαγές στο ασύρµατο µέρος
πρόσβασης και ότι τα ασύρµατα δίκτυα πρόσβασης WCDMA/EDGE µπορoύν να
συνυπάρχουν µε τα δίκτυα GPRS/GSM. Μερικοί χειριστές µπορεί να επιλέξουν
να µην αναβαθµίσουν ποτέ τη ασύρµατη διεπαφή στις αγροτικές περιοχές αλλά
µόνο να προσφέρουν GPRS/ GSM υπηρεσίες σε εκείνες τις θέσεις. Η λύση
GPRS είναι ιδιαίτερα αποτελεσµατική στην επίτευξη της υψηλής κάλυψης, και
µπορούµε έπειτα να ρυθµίσουµε την 3G κατασκευή- σύµφωνα µε την απαίτηση
πελατών. Η µεταπήδηση από το GPRS σε 3G είναι ιδιαίτερα προφανής όταν η
δεύτερη έκδοση των δικτύων πακέτων δεδοµένων (πρώτο που υποστηρίζει 3G)
βασίζεται σε µια από τις σηµαντικότερες ασύρµατες υποστηρίξεις GPRS και
EDGE καθώς επίσης και WCDMA, όταν τα πρότυπα και για τα τρία είναι τα ίδια.Η
εκτενής εργασία 3GPP και 3GPP2 εναρµόνισης σε οµάδες έχει τώρα επίσης
καταστήσει πιθανό να αναµίξει τα κεντρικά δίκτυα σε ένα σύστηµα µε την
ασύρµατη διεπαφή ενός άλλου συστήµατος. Με άλλα λόγια, ένας χειριστής
cdma2000 που έχει Ansi- 41 κινητή IP κεντρικού δικτύου µπορεί να τρέξει µια
διεπαφή αέρα WCDMA, και ένας χειριστής GPRS µπορεί να συνδέσει µια
διεπαφή αέρα cdma2000.
14
15. 3G ∆ίκτυα
Η τρίτη γενεά ή 3G είναι τώρα ο γενικά αποδεκτός όρος που χρησιµοποιείται για
να περιγράψει την επόµενη φάση των κινητών δικτύων και των υπηρεσιών. Η
πρώτη γενεά (1G) χρησιµοποιείται για να ταξινοµήσει τα πρώτα αναλογικά κινητά
συστήµατα που προέκυψαν στη δεκαετία του '80, όπως προηγµένο κινητό
τηλεφωνικό σύστηµα (AMPS) και σκανδιναβική κινητή τηλεφωνία (NMT).Αυτά τα
συστήµατα παρείχαν περιορισµένη κινητή λύση για τη φωνή, και είχανε
σηµαντικούς περιορισµούς, ιδιαίτερα όσον αφορά αλληλεπίδραση, ασφάλεια και
ποιότητα.Η επόµενη φάση,δεύτερη γενεά (2G), έφθασε στη πρόσφατη δεκαετία
του '80 και κινήθηκε προς µια ψηφιακή λύση που έδωσε το προστιθέµενο όφελος
επιτρέποντας τη µεταφορά των στοιχείων και την παροχή άλλων µη φωνητικών
υπηρεσιών. Από αυτά, το σφαιρικό σύστηµα για την κινητή επικοινωνία (GSM)
ήταν το επιτυχέστερο, µε το σφαιρικό πρότυπο περιπλάνησής του.Η τεχνολογία
3G πρωτοστατεί στις εξελίξεις σε κυψελοειδή τεχνολογία µέχρι σήµερα, και τις
συνδυάζει µε συµπληρωµατικές εξελίξεις και στα δίκτυα τηλεπικοινωνιών
καθορισµένων-γραµµών και από τον κόσµο στο διαδίκτυο.Το αποτέλεσµα είναι η
ανάπτυξη ενός δικτύου γενικότερου σκοπού, το οποίο προσφέρει την ευελιξία
ώστε να παρασχεθεί και να υποστηριχθεί η πρόσβαση σε οποιαδήποτε
υπηρεσία, ανεξάρτητα από τη θέση. Αυτές οι υπηρεσίες µπορούν να είναι φωνή,
βίντεο ή δεδοµένα και συνδυασµοί επ' αυτού, αλλά, όπως ήδη αναφέραµε, η
έµφαση είναι στην παροχή υπηρεσιών σε αντιδιαστολή µε την τεχνολογία
παράδοσης.Το κίνητρο για αυτήν την ανάπτυξη έχει προέλθει από διάφορες
κύριες πηγές,όπως:
• απαίτηση συνδροµητών για τις µη φωνητικές υπηρεσίες, κινητές
επεκτάσεις στις υπηρεσίες καθορισµένων-γραµµών και πλουσιότερο
κινητό περιεχόµενο
15
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 στη
µεγάλη ώθηση για την εισαγωγή 3G δικτύων και ποια από αυτά δικαιολογούνται.
Βεβαίως στην Ιαπωνία και την Κορέα, όπου εταιρείες παράγουν τώρα την
περισσότερη κυκλοφορία και εισόδηµα από τις µη φωνητικές υπηρεσίες, η
επιχειρησιακή περίπτωση για 3G είναι παρούσα. Αυτές οι εταιρείες δεν είναι
πλέον ικανές να ικανοποιήσουν την απαίτηση συνδροµητών για τέτοιες
εφαρµογές, ιδιαίτερα η NTT DoCoMo,ένας πρωτοπόρος στις µη φωνητικές
υπηρεσίες. Εντούτοις, η κατάσταση στην Ιαπωνία και την Κορέα είναι κάπως
διαφορετική από τον υπόλοιπο κόσµο. Υπάρχουν διάφοροι βασικοί παράγοντες
που οδήγησαν στην αύξηση των υπηρεσιών δεδοµένων εκεί:
• χαµηλή διείσδυση διαδικτύου, οφειλόµενη κατά ένα µεγάλο µέρος σε
γλωσσικούς παράγοντες
• υψηλή υπάρχουσα κινητή διείσδυση (στην Ιαπωνία, το υψηλό κόστος και τη
χαµηλή αποδοτικότητα της καθορισµένης-γραµµής έχουν µερικώς ενισχύσει
αυτό)
• µεγάλο αστικό συγκρότηµα µε το αρκετά µεγάλο ποσοστό εργαζοµένων να
χρησιµοποιούν τις δηµόσιες συγκοινωνίες, συχνά κατά µια µακροχρόνια διάρκεια
16
17. • χαµηλό σχετικό κόστος των κινητών υπηρεσιών.
Αυτό είναι εµφανές στην Ιαπωνία, όπου η πρώτη αίτηση της υπηρεσίας
DoCoMo's iMode ήταν παροχή ηλεκτρονικού ταχυδροµείου. Εντούτοις, η
τρέχουσα κατάσταση εκτός από αυτές τις εξαιρέσεις είναι αυτή ως τώρα,η
απαίτηση των καταναλωτών για τις υπηρεσίες στοιχείων έχει περιοριστεί, ακόµα
και τώρα όταν υπάρχει διαδεδοµένη διαθεσιµότητα από τις ικανές για δεδοµένα
κινητές συσκευές. Το κόστος των νέων υπηρεσιών είναι ένας σηµαντικός
παράγοντας σε αυτή τη φτωχή λήψη επειδή οι δαπάνες εύρους ζώνης είναι µη
ρεαλιστικά υψηλές όταν συγκρίνονται µε τις καθορισµένες ισότιµες γραµµες,
ιδιαίτερα τώρα µε τη διαδεδοµένη διαθεσιµότητα του οικονοµικού καταναλωτή
ψηφιακών συνδροµητικών γραµµών (DSL).
Ακούµε συχνά την τεχνολογία 3G να γίνεται ταυτόσηµη µε τις υψηλότερες
ταχύτητες, αλλά τι είναι ένα 3G σύστηµα εξ ορισµού; Η διεθνής ένωση
τηλεπικοινωνιών(International Telecommunications Union) (ITU) έχει υποβάλει
µια πρόταση (ITU-R Μ687-2) όσον αφορά τι πρέπει να φέρουν τα 3G
συστήµατα ή οι διεθνείς κινητές τηλεπικοινωνίες το 2000. Αυτή η πρόταση
περιλαµβάνει 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. Οι προτάσεις φυσικά, περιελάµβαναν πολλά στοιχεία και ήταν αρκετά γενικές. Οι
αναµεµειγµένες επιχειρήσεις συµφώνησαν ότι πράγµατα όπως η εύκολη
διαχείριση πολυµέσων, η πρόσβαση ∆ιαδικτύου, οι ικανές υπηρεσίες φορέων,
και η οικονοµικώς αποδοτική πρόσβαση πακέτων για την καλύτερη δυνατή
παροχή υπηρεσιών ήταν εξαιρετικά σηµαντικές. Επειδή το ∆ιαδίκτυο έχει γίνει
µια παγκόσµια δύναµη και ένα καθηµερινό εργαλείο για τους ανθρώπους (και
επαγγελµατικά και ιδιωτικά), είναι σηµαντικό να καθορίσουν ένα ασύρµατο
σύστηµα ευρείας περιοχής που είναι σε θέση να χρησιµοποιεί όλες εκείνες τις
υπηρεσίες. Η πρόκληση ήταν να µεταπηδήσει προς µια αρχιτεκτονική όπου
παρέµεναν όλα τα οφέλη του ∆ιαδικτύου ενώ συντηρούνταν το υψηλό
QoS(ποιότητα υπηρεσιών) των 2G συστηµάτων. Το όραµα ενός κινητού
∆ιαδικτύου όπου όχι µόνο υπηρεσίες ∆ιαδικτύου αλλά και µια ολόκληρη νέα
σειρά προσαρµοσµένων υπηρεσιών θα προέκυπτε, άρχιζε να δηµιουργείται.Αυτό
το όραµα περιέλαβε την ικανότητα να προσεγγιστούν οι υπηρεσίες οποτεδήποτε,
οπουδήποτε, και σε οποιαδήποτε συσκευή. Η ITU προγραµµάτισε επίσης µια
διάσκεψη το 1992 για να καθορίσει ποιες ζώνες συχνότητας πρέπει να συστήσει
για 3G. Η συνεδρίαση ήταν η World Administrative Radio Conference 1992
(WARC- 92). Η ITU προσδιόρισε τις συχνότητες γύρω στα 2GHz κατάλληλες για
χρήση και δορυφορικών και επίγειων κινητών συστηµάτων. Ο αρχικός στόχος
ήταν να έχει ενιαία 3G ή IMT 2000 πρότυπα, αλλά αυτός ο στόχος ήταν, πολύ
δύσκολος. Κατά τη διάρκεια της πρόσφατης δεκαετίας του '90, υπήρξε ένας
αξιοσηµείωτος αγώνας ταχύτητας µεταξύ διάφορων στρατόπεδων προκειµένου
να πειστεί ο κόσµος ότι η ιδέα 3G ήταν η καλύτερη. Οι διαφορετικοί αγωνιζόµενοι
είχαν όλοι τους λόγους τους για µερικές προτάσεις πάνω στο θέµα καλύτερες
από άλλες (όπως τα διπλώµατα ευρεσιτεχνίας, η εσωτερική ικανότητα, η
οµοιότητα, η συµβατότητα µε τα συστήµατα κληρονοµιών, και τα λοιπά).
Συγχρόνως, ο καθένας είχε το συναίσθηµα ότι τα πράγµατα έπρεπε να
λειτουργήσουν καλύτερα απ'ό,τι στα 2G συστήµατα, όπου διαφορετικά και
ασύµβατα πρότυπα κατέστησαν τη διεθνή περιπλάνηση δύσκολη και ακριβή. Το
1997, αυτή η τυποποίηση εισάχθηκε ξεχωριστά στις Ηνωµένες Πολιτείες, την
Ιαπωνία, και την Ευρώπη, αν και οι συµµετέχοντες επιχειρήσεις ήταν συχνά
18
19. παρούσες σε όλους τους οργανισµούς τυποποίησης. Το πρώτο εξάµηνο του
1998, η Ευρώπη έλαβε διάφορες αποφάσεις προς την κατεύθυνση του WCDMA
πρωτοκόλλου ενώ οι Ηνωµένες Πολιτείες υποστήριξαν τα EDGE και cdma2000.
Η Ιαπωνία εργαζόταν επίσης για τη εδραίωση του WCDMA, αλλά υπήρξαν
µερικές βασικές διαφορές µεταξύ της λειτουργείας του και των ευρωπαϊκών
προτύπων. Το 1998, η ITU ζήτησε προτάσεις για IMT -2000, και 10 προτάσεις
υποβλήθηκαν για το επίγειο µέρος. Αυτές οι προτάσεις κέντρισαν διάφορα
πρότυπα για να λειτουργήσουν προς την εναρµόνιση και το Ιαπωνικό πρότυπο
ARIB/TTC, και το ευρωπαϊκό αντίστοιχο, το ETSI, T1P1 (Ηνωµένες Πολιτείες),
και το TTA (Κορέα)ένωσαν τις δυνάµεις τους στην προσπάθεια δηµιουργίας
ενός γενικευµένου προτύπου.Το αποτέλεσµα ήταν ένα πρότυπο WCDMA, και το
τρίτης γενειάς Πρόγραµµα συνεργασίας (3GPP) που διαµορφώνεται.Οι
αµερικάνικοι οργανισµοί προτύπων δηµιούργησαν έπειτα το 3GPP2, το οποίο
τυποποιεί το σύστηµα cdma2000. Επίσης το 2000, το GERAN (GSM EDGE
Radio Air Interface) προστέθηκε στο 3GPP. Μετά από επιπρόσθετη εργασία
εναρµόνισης κατέληξε σε συµβιβασµούς µεταξύ των διαφορετικών προτύπων
CDMA που πλησίασαν το ένα το άλλο, ακόµα είχε τρεις εκδοχές των προτύπων
CDMA. Επιπρόσθετα,το EDGE είναι επίσης µέρος της οικογένειας IMT 2000 των
3G προτύπων. Η εργασία για την παραγωγή διαφορετικών συµβατών προτύπων
είναι µια τρέχουσα διαδικασία, και θα πάρει πιθανώς κάποιο χρόνο. Όχι µόνο
περιλαµβάνει τεχνικά ζητήµατα, αλλά επίσης περιλαµβάνει τις επιχειρησιακές
πτυχές για τους διαχειριστές που έχουν πελάτες, οι οποίοι έχουν τα
µικροτηλέφωνα κληρονοµιών για να εξετάσουν. Το καλό είναι ότι οι περισσότερες
εφαρµογές θα τρέξουν πάνω από το πρωτόκολλο (IP) ∆ιαδικτύου πέρα από
οποιουσδήποτε από αυτούς τους φορείς, καθιστώντας το εύκολο για τους
ερευνητές να παράγουν προϊόντα που λειτουργούν οπουδήποτε.
19
20. Κύρια χαρακτηριστικά όλων 3G των συστηµάτων
Πριν εξετάσουµε τις διαφορετικές 3G τεχνολογίες λεπτοµερέστερα, θα
συγκεντρώσουµε τις πληροφορίες για διάφορα κύρια χαρακτηριστικά που είναι
κοινά για όλα τα συστήµατα. Μπορούµε έπειτα να χρησιµοποιήσουµε αυτόν τον
πολύ χαµηλό κοινό παρονοµαστή όταν σχεδιάζουµε εφαρµογές που θα τρέχουν
σε όλα τα δίκτυα. Τελικά, οι περισσότερες από τις εφαρµογές που θα δούµε είναι
σαφείς εφαρµογές IP που λειτουργούν ανεξάρτητα από το φορέα. Η κατανόηση
των ασύρµατων συστηµάτων, το καθιστά πιθανό να κατηγοριοποιήσυµε τα
χαρακτηριστικά γνωρίσµατά τους και να ξεπεράσουµε τα εµπόδια που
δηµιουργούνται. Εδώ θα εξετάσουµε µόνο εκείνες τις νέες πτυχές που τα 3G
συστήµατα προσθέτουν. Επιπλέον, οι πρόοδοι στο τσιπ, την µπαταρία, και την
τεχνολογία απεικόνισης θα κάνουν τις συσκευές ακόµη πιό προηγµένες.
Υψηλότερος αριθµός δυαδικών ψηφίων
Αν και τα συστήµατα 2.5G εισάγουν υψηλότερες ποσότητες δυαδικών ψηφίων
από 2G, δεν είναι κάτι που ένας χρήστης µπορεί να βασιστεί σε αυτό. Οι χρήστες
µοιράζονται το εύρος ζώνης, και µια αίτηση δεν µπορεί να θεωρεί την ταχύτητα
δεδοµένη. ∆εδοµένου ότι όλο και περισσότεροι χρήστες συνηθίζουν την
πρόσβαση στο σταθερό ∆ιαδίκτυο µε τις ευρυζωνικές συνδέσεις στο σπίτι, η
ταχύτητα της κινητής πρόσβασης ∆ιαδικτύου γίνεται επίσης πολύ σηµαντική. Πιό
προηγµένες συσκευές που έχουν µεγαλύτερες οθόνες, δηµιουργούν µια ανάγκη
για ωραία γραφική απεικόνιση και πλούσια πολυµέσα, η οποία απαιτεί
υψηλότερες ταχύτητες για να πραγµατοποιηθεί. Με τη τεχνολογία 3G οι
ταχύτητες θα γίνουν υψηλότερες και δεν θα είναι ασυνήθιστο να παίρνουµε
εκατοντάδες Kbps κατά τη διάρκεια και της uplink και της downlink σύνδεσης.
Εντούτοις µπορούµε να επιτύχουµε αυτές τις ταχύτητες για τα κανάλια που είναι
είτε circuit switched είτε packet switched. Για τα packet-switched κανάλια, ο
προκύπτον αριθµός δυαδικών ψηφίων εξαρτάται ιδιαίτερα από το επιλεγµένο
QoS (ποιότητα υπηρεσιών).
20
21. QoS
Όταν µια σύνδεση εγκαθίσταται µεταξύ ενός χρήστη και του δικτύου, διεξάγεται
µια συµφωνία µεταξύ του χρήστη και του χειριστή που εξαρτάται από τη
συνδροµή του χρήστη. Αυτή η συµφωνία δηλώνει ποιο είδος καθυστερήσεων
πρέπει να αναµείνει ο χρήστης, ποια ποσοστά δυαδικών ψηφίων πρέπει να
αναµείνει, και τα λοιπά.Για high-end συνδροµές, ένας χρήστης πρέπει να
εγγυηθεί ότι ο αριθµός των δυαδικών ψηφίων δεν θα πάει ποτέ χαµηλότερα από
έναν συγκεκριµένο αριθµό (εκτός αν κινείται έξω από την περιοχή κάλυψης
(εκτός δικτύου)). Σε WCDMA και cdma2000 συστήµατα, ερευνητές
συµπεριέλαβαν τις πτυχές QoS των συστηµάτων από την αρχή έτσι ώστε τα
συστήµατα να υποστήριζαν εξ'ολοκλήρου το QoS. Το GPRS έχει δυσκολίες στο
να εγγυηθεί οποιοδήποτε QoS λόγω έλλειψης υποστήριξης στον ελεγκτή
σταθµών βάσεων (BSC). Αυτή η κατάσταση δεν συµβαίνει µε τα EDGE,
WCDMA, ούτε cdma2000 συστήµατα.
Η ποσότητα των δυαδικών ψηφίων εξαρτώµενη από την απόσταση
Το τρίτο κοινό χαρακτηριστικό γνώρισµα όλων των 3G συστηµάτων είναι ότι το
µέγιστο ποσοστό δυαδικών ψηφίων θα εξαρτηθεί ιδιαίτερα από την απόσταση
από το σταθµό βάσεων. Οι λόγοι για αυτήν την κατάσταση είναι λίγο διαφορετικοί
στα Code Division Multiple Access (CDMA) συστήµατα (cdma2000 και WCDMA)
και στα συστήµατα TDMA (EDGE), αλλά για το χρήστη, θα είναι το ίδιο: Όσο πιο
µακρυά απέχεις από έναν σταθµό βάσεων, τόσο δυσκολότερο είναι να επιτύχεις
υψηλές ταχύτητες. ς ένα ορισµένο βαθµό, η διαχείριση QoS µπορεί να
θεραπεύσει αυτή τη κατάσταση, αλλά υπάρχουν φυσικοί περιορισµοί που
περιορίζουν την ταχύτητα πάντα. Επιπλέον, τα 3G συστήµατα θα αποτελούνται
συχνά από διαφορετικές τεχνολογίες µέσα στο ίδιο δίκτυο. Παραδείγµατος χάριν,
για WCDMA, η κάλυψη πρέπει να χτιστεί από την αρχή - αφήνοντας τις αγροτικές
περιοχές ακάλυπτες στις πρόωρες φάσεις. Σε εκείνες τις περιοχές, το GPRS
µπορεί να χρησιµοποιηθεί ως εναλλακτική λύση, και το µικροτηλέφωνο WCDMA
µπορεί να εκτελέσει µια παράδοση σε GPRS όταν τρέχει εκτός της κάλυψης
21
22. WCDMA. Αυτή η διαδικασία τοποθετεί τις νέες απαιτήσεις πάνω στις εφαρµογές
επειδή πρέπει να είναι ικανές να λειτουργούν ακόµη και όταν το ποσοστό
δυαδικών ψηφίων µειώνεται αισθητά (διατηρώντας µερικές βασικές λειτουργίες).
Οµοίως, σε ένα δίκτυο cdmaOne, η κάλυψη cdma2000 είναι πιθανό να χτιστεί
αρχικά στις αστικές περιοχές, όπου η ικανότητα και η απαίτηση για τα
υψηλότερα ποσοστά δεδοµένων είναι επικρατούσα. Όπως το σενάριο
GPRS/WCDMA που αναφέραµε προηγουµένως, συνδροµητές που
περιπλανώνται από την κάλυψη cdma2000 στην κάλυψη cdmaOne µπορεί να
υποστούν µια υποβάθµιση στο QoS. Αυτή η κατάσταση δείχνει ότι οι υπεύθυνοι
για την ανάπτυξη, ανεξάρτητα από την ελλοχεύουσα υποδοµή, χρειάζονται το
ίδιο µέγεθος γνώσης.
ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ
Layered ανοικτή αρχιτεκτονική
∆εδοµένου ότι οι υπηρεσίες του κινητού ∆ιαδικτύου γίνονται όλο και περισσότερο
προηγµένες 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 σχήµα
5.
Εφαρµογές/επίπεδο υπηρεσιών.Αυτό το στρώµα είναι όπου οι
εφαρµογές φιλοξενούνται και οι ενισχυτικές υπηρεσίες προσφέρονται. Αυτό το
επίπεδο καλείται συχνά δίκτυο υπηρεσιών.
22
23. Επίπεδο ελέγχου.Οργανώνει τις κλήσεις, πιστοποιεί τους χρήστες, και
σιγουρεύει ότι όλο το σύστηµα λειτουργεί οµαλά στο κινητό δίκτυο.Αυτοί είναι
στόχοι του επιπέδου ελέγχου.
σχήµα 5 :3G αρχιτεκτονική επιπέδων.
Επίπεδο µεταφορών.Το επίπεδο µεταφορών µεταφέρει τα bits πέρα από
το βασικό κορµό IP και το ασύρµατο δίκτυο πρόσβασης,ανεξάρτητα από το εάν
το δίκτυο είναι ασύγχρονης µεταφοράς (ATM), SONET ή κάτι άλλο. Με τη
χρησιµοποίηση αυτής της αρχιτεκτονικής, µια εφαρµογή σε ένα δίκτυο
υπηρεσιών µπορεί να προσεγγιστεί από έναν χρήστη στο σταθερό διαδίκτυο
καθώς επίσης και από ένα 3G µικροτηλέφωνο. Ο διακοµιστής εφαρµογών και το
βασικό δίκτυο µεταφορών µπορεί να είναι τα ίδια. Καθώς το στοιχείο έρχεται πιό
κοντά στο χρήστη, καθοδηγείται στο σωστό δίκτυο πρόσβασης (σταθερό ή
ασύρµατο). Αυτό το χαρακτηριστικό γνώρισµα είναι ένα σηµαντικό πλεονέκτηµα
για τους υπεύθυνους για την ανάπτυξη εφαρµογής που µπορούν να βελτιώσουν
τις εφαρµογές που εκτελούνται ανεξάρτητα από τον ελλοχεύοντα φορέα. Σχεδόν
οποιαδήποτε IP-based εφαρµογή θα τρέξει σε 3G δίκτυα. Επιπλέον, θα
23
24. υπάρξουν APIs µεταξύ των διαφορετικών επιπέδων, όπως φαίνεται στο σχήµα 5.
Με άλλα λόγια, η λειτουργία των ελλοχευόντων στρωµάτων µπορεί να
προσεγγιστεί µέσω των ανοικτών και σταθερών διεπαφών.
Περιγραφή συστηµάτων: 3G CDMA συστήµατα
Τα 3G Code Division Multiple Access (CDMA) που διευκρινίζονται από το IΜΤ-
2000 έρχονται σε τρεις διαφορετικές τύπους, οι όποιοι εξυπηρετούν τις
διαφορετικές ανάγκες των χειριστών. Αυτοί οι τύποι ανήκουν όλοι στην ίδια
οικογένεια 3G προτύπων CDMA, αν και µερικές φορές θα τους θεωρήσουµε ως
δύο ξεχωριστά πρότυπα: WCDMA και cdma2000. Κατ' αρχάς, θα περιγράψουµε
µερικές από τις πτυχές που είναι κοινές για όλα τα µεγάλα CDMA συστήµατα, και
έπειτα θα ερευνήσουµε µερικά χαρακτηριστικά για το κάθε τρόπο ξεχωριστά.
Τρεις τύποι του CDMA για 3G
Αρχικά, υπήρξαν πολυάριθµες προτάσεις για CDMA στην 3G τυποποίηση, αλλά
οι συζητήσεις και η εναρµόνιση έχουν τώρα καταλήξει σε ένα σύστηµα µε τρεις
διαφορετικούς τύπους. Όλα τα συστήµατα είναι χωρισµένα σε ένα ασύρµατο
µέρος και έναν βασικό µέρος δικτύου. Τα µέρη θα είναι αργότερα ανταλλάξιµα
έτσι ώστε µια ασύρµατη πλατφόρµα να µπορεί να είναι η καθεµία λύση στα
κεντρικά δίκτυα. Το σχήµα 6 παρουσιάζει διαφορετικά πρότυπα CDMA που τώρα
καλούµε διαφορετικούς τύπους στα ενοποιηµένα πρότυπα CDMA. Προκειµένου
να παρουσιαστεί πλήρης άποψη των 3G προτύπων, παρουσιάζεται επίσης το
EDGE, δεδοµένου ότι είναι επίσης 3G πρότυπο ακόµη και αν και δεν
χρησιµοποιεί CDMA. Το αποτέλεσµα είναι ότι οι ακόλουθες τρεις CDMA-
βασισµένες ασύρµατες διεπαφές είναι διαθέσιµες (η EDGE βασίζεται σε TDMA ,
όπως GSM/GPRS):
24
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 τα
ακόλουθα κεντρικά δίκτυα: GSM/GPRS/MAP, το οποίο οι χειριστές GSM/GPRS
χρησιµοποιούν ANSI- 41/Mobile IP, την οποία πρωτίστως χρησιµοποιούν οι
χειριστές cdmaOne και TDMA. Για προφανείς λόγους, η πιό κοινή διαµόρφωση
θα είναι αρχικά DS-WCDMA ή TDD-CDMA µε έναν πυρήνα GSM κεντρικού
δικτύου και cdma2000 ή EDGE σε Ansi- 41 δίκτυα. Ενώ αυτή είναι η
παραδοσιακή άποψη, όλο και περισσότεροι χειριστές βλέπουν την ευελιξία στα
πρότυπα που παρουσιάζονται στο σχήµα 6. Ένα καλό παράδειγµα είναι το
τεράστιο AT&T ΑΜΕΡΙΚΑΝΙΚ Ν µεταφορέων ασύρµατο δίκτυο, το οποίο θα
προσθέσει GPRS, την EDGE, και WCDMA στο δίκτυό του αφού γίνει µεγάλος
διαχειριστής TDMA.
25
27. Χαρακτηριστικά γνωρίσµατα που είναι κοινά για όλα 3G
τα συστήµατα CDMA
Προκειµένου να υπάρξει µια νέα ασύρµατη διεπαφή, χρειαζόµαστε νέους
σταθµούς βάσεων και BSCs για WCDMA. Αλλά για το WCDMA, ένας ασύρµατος
ελεγχτής δικτύων RadioNetwork Controller(RNC) αντικαθιστά το BSC, και όπως
το όνοµα δείχνει, εκτελεί ένα ευρύτερο φάσµα εργασιών. Ενώ το cdma2000 δεν
χρειάζεται τόσο πολλές βελτιώσεις υλικού και µπορεί να εφαρµοστεί χωρίς νέους
σταθµούς βάσεων, ο ακόλουθος WCDMA RNC µπορεί ακόµη να εκτελεστεί και
σε πρότυπο cdma2000.
Παράδοση. Εξασφαλίζει ότι ένα κινητό µπορεί να κινηθεί µεταξύ των σταθµών
βάσεων χωρίς να διακόπτεται.Στα 3G η παράδοση επεκτείνεται µε την έννοια
της ποικιλοµορφίας. Με άλλα λόγια, ένας κινητό µπορεί να συνδεθεί µε διάφορες
κυψέλες συγχρόνως και να λαµβάνει δεδοµένα από όλες.Ένας δέκτης στην
κινητή συσκευή συλλέγει τα σήµατα από διαφορετικές πηγές και τα συνδυάζει σε
ένα καλύτερο σήµα.
Έλεγχος αποδοχής.Επειδή οι χρήστες θα έχουν τα διαφορετικά είδη
συνδροµών και τις διαφορετικές ποιότητες υπηρεσιών,είναι σηµαντικό για το
σύστηµα να δώσει προτεραιότητα στους χρήστες κατά την εγκατάσταση των
συνδέσεων. Η λειτουργία ελέγχου αποδοχής θα αξιολογήσει αιτήµατα για νέες
συνδέσεις και αλλαγές στις υπάρχοντες προκειµένου να εξασφαλίσει ότι
λαµβάνει τις δίκαιες αποφάσεις. Εάν το σύστηµα φορτώνεται πλήρως, µερικοί
χρήστες µπορεί να µην αναγνωριστούν, ενώ οι χρήστες υψηλής προτεραιότητας
µπορούν να αφεθούν µέσα αφού µειώσουµε την ταχύτητα για τους άλλους που
είναι ήδη συνδεδεµένοι.Αυτή η διαδικασία εµφανίζεται σύµφωνα µε τη συµφωνία
QoS που συνάπτεται µεταξύ του συνδροµητή και του χειριστή.
27
28. Κατανοµή κώδικα. Στα συστήµατα TDMA όπως το GSM, οι χρήστες
χωρίζονται µέσα σε µία κυψέλη µε τη χρησιµοποίηση των διαφορετικών
χρονικών στιγµών.Στα CDMA, ο καθένας στέλνει συγχρόνως, και διαφορετικοί
κώδικες χωρίζουν τους χρήστες. Αυτοί οι κώδικες επιλέγονται έτσι ώστε η
παρεµβολή µεταξύ των διαφορετικών χρηστών και των διαφορετικών κυψελών
να είναι ελάχιστη. Η βέλτιστη περίπτωση θα ήταν εάν ο καθένας θα µπορούσε να
χρησιµοποιήσει ορθογώνιους κώδικες (κώδικες που δεν παρεµποδίζουν ο ένας
τον άλλον καθόλου). Αυτή η κατάσταση είναι δυνατή ως ένα ορισµένο βαθµό
αλλά απαιτεί προσεκτικό προγραµµατισµό κώδικα από το σύστηµα. Το
µεγαλύτερο µέρος αυτού του προγραµµατισµού κώδικα γίνεται αυτόµατα στο
δίκτυο.
Έλεγχος ισχύος.Σε CDMA, η κύρια πηγή είναι η ισχύς.Και η ισχύς που ο
σταθµός βάσης χρησιµοποιεί για να φθάσει σε ένα κινητό και η δύναµη που το
κινητό µικροτηλέφωνο χρησιµοποιεί.Με άλλα λόγια,στέλνοντας µακρύτερα και
αυξάνοντας το ποσοστό δυαδικών ψηφίων αυξάνεται και η ισχύς που απαιτείται.
Οι αλγόριθµοι ελέγχου ισχύος θα εξασφαλίζουν ότι ένας χρήστης παίρνει το
στοιχείο που στέλνεται µε την ικανοποιητική δύναµη , ότι οι χρήστες
καθοδηγούνται για να στείλουν σε τέτοια επίπεδα ισχύος και ότι όλοι οι χρήστες
φθάνουν µε το ίδιο µέγεθος του σήµατος ισχύος στο σταθµό βάσεων.Θυµηθείτε
ότι ο καθένας στέλνει και λαµβάνει συγχρόνως σε CDMA, έτσι εάν κάποιος
χρησιµοποιεί megaphone, κανένας άλλος δε θα ακουγόταν. Ο σταθµός βάσεων
εκτελεί κατά προσέγγιση τις ίδιες εργασίες όπως τα 2G συστήµατα, αν και τώρα η
σειρά των υπηρεσιών που πρέπει να οργανώσει αυξάνεται σε αριθµό και
πολυπλοκότητα. Με άλλα λόγια, θα χτίσουµε το σταθµό βάσεων κάπως
διαφορετικά (µε συγκεντρωµένους πόρους). Με αυτόν το τρόπο,το σύστηµα
µπορεί να οργανώσει µια σύνδεση 128Kbps µε τους ίδιους πόρους που
χρησιµοποίησε πρόσφατα για δύο κλήσεις 64Kbps.Απ'την άλλη στα 2G
συστήµατα, οι πόροι σταθµών βάσεων αφιερώθηκαν συχνά σε µία ή δύο
εργασίες. Οι κεραίες που συνδέονται µε το σταθµό βάσεων µπορούν να
28
29. διαµορφωθούν µε διάφορους τρόπους, ανάλογα µε τη χρήση (βλ. Σχήµα 7). Για
µια αγροτική περιοχή, µπορεί να είναι ευεργετικό να χρησιµοποιηθεί ένα
omnisector, ενώ οι πυκνοκατοικηµένες περιοχές είναι πιο κατάλληλες για σταθµό
βάσεων τριών - ή έξι-τοµέων. Όπως αναφέραµε προηγουµένως, η δύναµη των
σταθµών βάσεων και MSs είναι πραγµατικά σηµαντική. Καθώς µία κινητή βάση
κινείται πολύ µακριά, πρέπει να διαβιβάσει δεδοµένα σε υψηλότερη ισχύ
προκειµένου να φτάσει τον σταθµό βάσεων και να κρατήσει τον ίδιο ρυθµό
δυαδικών ψηφίων. Η ίδια κατάσταση ισχύει για το σταθµό βάσεων. Ο έλεγχος
αποδοχής, µαζί µε τον έλεγχο δύναµης, εξασφαλίζει ότι ένα κινητό δεν θα
καταναλώσει ένα ολόκληρο επίπεδο ισχύος του ενός σταθµού βάσεων.Παρόλα
αυτά στο uplink υπάρχει λιγότερη ευελιξία,επειδή ένας κινητός σταθµός έχει ένα
όριο στο πόσο πολλή ισχύ µπορεί να χρησιµοποιήσει. Συνήθως, αυτό το
πρόβληµα λύνεται αφήνοντας τα κινητά να ελαττώσουν το ρυθµό ροής δυαδικών
ψηφίων καθώς κινούνται µακρύτερα από την κεραία. Αυτός ο παράγοντας είναι
σηµαντικός να εξεταστεί, επειδή η εφαρµογή πρέπει να προετοιµαστεί για να
δεχτεί ένα χαµηλότερο ποσοστό δυαδικών ψηφίων.Όταν συµβαίνει αυτή η
κατάσταση υποβιβάζει την υπηρεσία (όπως την κοπή του ρυθµού απεικόνησης
πλαισίων ενός βίντεο). Επειδή η δύναµη από το σταθµό βάσεων στην downlink
σύνδεση είναι επίσης περιορισµένη, η ύπαρξη περισσότερων χρηστών στο
κυψέλη θα δώσει λιγότερη ισχύ σε κάθε κινητή βάση.
Σχήµα 7 : Different base station configuration
29
30. Στην πραγµατικότητα, το µέγεθος της κυψέλης γίνεται µικρότερο επειδή ο
σταθµός βάσεων µίας πλήρους φορτωµένης κυψέλης έχει µόνο τη δύναµη να
φθάσει σε εκείνους που είναι πιο κοντά. Αυτό το φαινόµενο λέγεται cell breathing
και είναι κάπως δυσνόητο να χειριστεί (σχήµα 8). Κάθε προµηθευτής υποδοµής
πρέπει να αντιµετωπίσει αυτό το ζήτηµα, και η λειτουργία ελέγχου αποδοχής
µπορεί να βοηθήσει.
Σχήµα 8 : Cell breathing
Το cell breathing επίσης γίνεται λιγότερο σηµαντικό µε την εισαγωγή των
ιεραρχικών κυψελών. Μία µεγάλη κυψέλη µπορεί να καλύψει την ίδια περιοχή
χωρίζοντας τη σε µικρότερες κυψέλες, που ενεργούν ως στήριγµα για τις
µικρότερες και ως προτιµηµένη επιλογή κυψελών για τους χρήστες που κινούνται
γρήγορα. Αυτές οι µεγαλύτερες κυψέλες καλούνται συχνά µακροκυψέλες, και
ονοµάζουµε τις µικρότερες µικροκυψέλες αυτών. Στο σχήµα 9, το αυτοκίνητο
πρέπει κατά προτίµηση να συνδεθεί µε µακροκυψέλη, ή θα έπρεπε να αλλάζει
µικροκυψέλες πολύ συχνά, βάζοντας κατά συνέπεια µεγαλύτερο φορτίο στο
σύστηµα. Προβλέπουµε ότι τα 3G τερµατικά θα είναι σε θέση να εκτελέσουν
πολλές διαφορετικές εργασίες συγχρόνως, έτσι είναι σηµαντικό να προσθέσουµε
αυτή την λειτουργία µε έναν τρόπο που είναι αποδοτικός και για το δίκτυο και για
το τερµατικό. Ένας σωστός τρόπος να χειριστεί κανεις αυτή τη κατάσταση είναι
30
31. να προσθέσει περισσότερα φυσικά κανάλια σε µια συσκευή δεδοµένου ότι ο
χρήστης ζητά πρόσθετες υπηρεσίες. στόσο το πρόβληµα είναι ότι το τερµατικό
πρέπει να έχει τον εξοπλισµό ποµποδεκτών για κάθε φυσικό κανάλι, το οποίο
προσθέτει πολλές δαπάνες στα µικροτηλέφωνα.Για να διορθώσουν αυτήν την
κατάσταση,τα 3G CDMA συστήµατα ενεργοποιούν διάφορα λογικά κανάλια
(φωνή, δεδοµένα, circuit switched, και packet switched) σε ένα ενιαίο, φυσικό
κανάλι. Τα χαρακτηριστικά κάθε καναλιού επιλέγονται χωριστά και µπορούν να
είναι πολύ διαφορετικά. ∆εν προβλέπουµε ότι τα κεντρικά δίκτυα θα έχουν
επιπτώσεις στον τελικό χρήστη και την εφαρµογή όπως ακριβώς και η ασύρµατη
διεπαφή.
Frequency Division Duplex (FDD) και Time Division Duplex
(TDD).
WCDMA-συγκεκριµένα χαρακτηριστικά γνωρίσµατα
Υπάρχουν πραγµατικά δύο διαφορετικοί τρόποι µέσα στα πρότυπα WCDMA:
Frequency Division Duplex (FDD) και Time Division Duplex (TDD). Ο τρόπος
TDD λειτουργεί στην αταίριαστη ζώνη των 2010 - 2025MHz και είναι ένα µίγµα
TDMA και CDMA.
Σχήµα 9 : macro micro cells
31
32. Όπως αναφέρεται προηγουµένως, τα πρότυπα WCDMA αναπτύσσονται από
3GPP, και βγαίνουν κατά προσέγγιση σε ετήσια βάση. Η παραδοσιακή ονοµασία
είναι 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 έκδοσης
4, οι οποίες είναι συνώνυµες µε την έκδοση '99 και την έκδοση '00 αντίστοιχα.
Αυτό είναι επίσης ο τρόπος που τα έγγραφα προτύπων είναι αριθµηµένα. Όπως
αναφέραµε προηγουµένως, το WCDMA εισάγει µια νέα ασύρµατη διεπαφή που
σχεδόν πάντα εφαρµόζεται σε ένα νέο φάσµα. Το αρχικό φάσµα που
χρησιµοποιείται για το DS- WCDMA (από τώρα και στο εξής, µόνο
αποκαλούµενο WCDMA) είναι το 1920 - 1980MHz για uplink και τα 2110 -
2170MHz για downlink. Αυτή η ζώνη περιγράφεται συνήθως ακριβώς όπως η
ζώνη 2GHz (που απεικονίζεται στον Πίνακα 1). H έκδοση 1999 3GGP περιγράφει
την πρώτη έκδοση WCDMA, και αυτή η έκδοση προσφέρει και τα στοιχεία
πακέτων και τις circuit-switched υπηρεσίες.Για κάθε είδους υπηρεσίας, διάφορα
ποσοστά δυαδικών ψηφίων είναι διαθέσιµα για τα κανάλια. Για τα κανάλια
πακέτων δεδοµένων, το σύστηµα υφίσταται αλλαγές µεταξύ αυτών των
διαφορετικών ποσοστών δυαδικών ψηφίων χωρίς να το παρατηρεί ο χρήστης -
µεγιστοποιώντας τη συνολική χωρητικότητα του συστήµατος. Μπορούµε να
υπολογίσουµε το ρυθµό ροής δυαδικών ψηφίων για ένα κανάλι ως ποσοστό τσιπ
που διαιρείται µε το διαδιδόµενο παράγοντα, όπως φαίνεται στον πίνακα 1.Ο
διαδιδόµενος παράγοντας καθορίζει πόσο µεγάλος είναι ένας κώδικας που θα
χρησιµοποιήσουµε κατά τη διάδοση των δεδοµένων.Ο ρυθµός ροής τσιπ είναι
συγκεκριµένος και δείχνει το ποσοστό των δυαδικών ψηφίων που στέλνονται
µέσω του αέρα. Για WCDMA, το ποσοστό τσιπ είναι 3.84Mbps, ή 3.840 µπιτ ανά
δευτερόλεπτο. Μια σηµαντική αλλαγή από το GPRS που χρησιµοποιήσαµε για
τη τεχνολογία 2.5G και από τη βελτίωση για 3G είναι η βελτιωµένη υποστήριξη
QoS. Τώρα, το QoS όχι µόνο υποστηρίζεται στο κεντρικό δίκτυο, αλλά και
32
33. Πίνακας 1 : Spreading Factors for Different Bit Rates
είναι προσιτό από το χρήστη.Το µέρος κεντρικών δικτύων είναι κοινό για GPRS,
EDGE και WCDMA, επειδή αυτά τα συστήµατα θα έχουν ένα κοινό κεντρικό
δίκτυο τεχνολογίας από 3G και προς τα εµπρός. Το σχεδιάγραµµα QoS για µια
σύνδεση συζητιέται στην αναπροσαρµογή πλαισίου PDP (συνήθως όταν
ανοίγεται η συσκευή). Και το µικροτηλέφωνο και το δίκτυο ξέρουν έπειτα αυτό το
σχεδιάγραµµα. Όπως µια σύνδεση είναι ζητούµενο από το µικροτηλέφωνο, αυτό
το σχεδιάγραµµα χρησιµοποιείται έπειτα για να διαµορφώσει τους πόρους που
απαιτούνται στο ασύρµατο µέρος και κεντρικό δίκτυο.
33
34. Kατηγορίες QoS
Οι ακόλουθες κατηγορίες QoS είναι διαθέσιµες (βλ. τον πίνακα 2):
Συνοµιλητική κατηγορία. Αυτή η κατηγορία είναι ιδανική για τις σε πραγµατικό
χρόνο εφαρµογές(real-time applications ) όπου είναι ουσιαστικό να
ελαχιστοποιηθεί η καθυστέρηση. Η κυκλοφορία για τέτοιες υπηρεσίες είναι
συνήθως συµµετρική ή κοντά σε αυτή τη κατηγορία.Εκείνες οι εφαρµογές που
χρειάζονται τα πακέτα να φθάσουν σε µια ροή όπου η απόσταση µεταξύ των
πακέτων κρατιέται σταθερή θα χρησιµοποιήσουν αυτήν την κατηγορία.
Κατηγορία Ροής.Στην κατηγορία ροής, η εστίαση είναι στην παράδοση των
στοιχείων σε ένα σταθερό ρυθµό. Η έµφαση δεν είναι τόσο στην καθυστέρηση,
επειδή οι περισσότερες εφαρµογές αυτής της κατηγορίας αναµένεται να είναι
ασύµµετρες µε λιγότερες αλληλεπιδράσεις από τη συνοµιλητική κατηγορία. Στις
χαρακτηριστικές εφαρµογές ροής (βίντεο, ήχος, τηλέτυπα κειµένων, και τα
λοιπά), οι πληροφορίες µπορούν να αρχίσουν να παρουσιάζονται στη συσκευή
πελατών προτού να έχει ληφθεί ολόκληρο το αρχείο
Κατηγορία Αλληλεπίδρασης.Εδώ, υπάρχει µια σταθερή ανταλλαγή των
πληροφοριών µεταξύ του χρήστη και του δικτύου, αλλά δεν είναι ο χρόνος
σηµαντικός όπως στη συνοµιλητική κατηγορία. Αυτή η ανταλλαγή µπορεί να είναι
µια κανονική αναζήτηση πληροφοριών µε έναν browser.
Πίνακας 2 : QoS Classes
34
35. Χαρακτηριστικά, ο χρήστης ζητά κάποιες πληροφορίες και ένας κεντρικός
υπολογιστής στο δίκτυο αποκρίνεται µε τις κατάλληλες πληροφορίες.Τα
παιχνίδια χαµηλής-έντασης αναµένονται επίσης σε αυτήν την κατηγορία επειδή
θα είναι πιθανότατα φτηνότερα για να χρησιµοποιηθούν από την πιό απαιτητική
συνοµιλητική κατηγορία.
Κατηγορία Background.Για εκείνες τις εφαρµογές που δεν βασίζονται καθόλου
στο χρόνο, η κατηγορία αυτή είναι κατάλληλη. Αυτή η κατηγορία περιλαµβάνει τις
εργασίες που εκτελούνται στο παρασκήνιο ή ίσως ενώ ο χρήστης δεν
χρησιµοποιεί ενεργά τη συσκευή. Η καθυστέρηση µπορεί να είναι δευτερόλεπτα
ή ακόµα και λεπτά ανάλογα µε το φόρτο του δίκτυου, αλλά το κόστος είναι
πιθανό να είναι χαµηλότερο από τις άλλες κατηγορίες QoS. Αυτή η κατηγορία
καθιστάται κατάλληλη όταν πρέπει να ανταλλαχθούν τα µεγάλα µέρη των
δεδοµένων, όπως στο συγχρονισµό του ηµερολογίου και στα στοιχεία
ηλεκτρονικού ταχυδροµείου, ή όταν µια νέα έκδοση µιας εφαρµογής πρόκειται να
εγκατασταθεί µέσω Internet. Το QoS µπορεί, παραδείγµατος χάριν, να
εγκατασταθεί σε κινητή βάση όταν καθιερώνεται η σύνδεση.Μερικά
παραδείγµατα 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 το
επιλεγµένο κανάλι (που χρησιµοποιείται για να διατηρήσει πόση χωρητικότητα
σου δίνει το σύστηµα).
Εγγυηµένο ποσοστό δυαδικών ψηφίων (Kbps). Μπορεί να χρησιµοποιηθεί
προκειµένου να σιγουρευτεί κανείς ότι η εφαρµογή παίρνει ένα ορισµένο
ποσοστό δυαδικών ψηφίων σε όλη τη σύνοδο.
Καθυστέρηση µεταφοράς (ms).∆ιευκρινίζει τη µέγιστη καθυστέρηση για 95 τοις
εκατό των πακέτων. Περιγράφουµε τις πτυχές QoS του WCDMA λεπτοµερώς
στο 3GPP TR 23.907 και στο TS 23.107, όπου αυτές οι παράµετροι και όλες οι
άλλες διευκρινίζονται. Προκειµένου να διευκολυνθεί το end-to-end QoS, οι
35
36. περισσότεροι προµηθευτές επιτρέπουν στη χαρτογράφηση του ασύρµατου
σχεδιαγράµµατος QoS που διαπραγµατεύεται σε PDP ενεργοποίηση πλαισίου
στους µηχανισµούς QoS των ενδιαφεροµένων δικτύων. Αυτή η διαδικασία
µπορεί να περιλάβει το πλαίσιο χαρτογράφησης PDP στις τιµές DSCP στα δίκτυα
DiffServ στις ετικέτες MPLS στα δίκτυα MPLS στους τύπους υπηρεσιών του ATM
και στους παραµέτρους κυκλοφορίας του Frame Relay,και τα λοιπά. Πώς γίνεται
µια τέτοια χαρτογράφηση είναι ένα θέµα διαµόρφωσης χειριστών.Αν και,
λαµβάνοντας υπόψη την έλλειψη ασύρµατων πόρων, στα στοιχεία προς και από
τα ασύρµατα δίκτυα πρέπει να δοθεί σχετικά υψηλότερη προτεραιότητα έναντι
του ίδιου τύπου στοιχείων που µεταφέρονται καθαρά µέσα από τα σταθερά
δίκτυα. Με αυτήν την προσέγγιση, όπου κανένας έλεγχος αποδοχής για το
σταθερό δίκτυο δεν γίνεται κατά την διάρκεια της ενεργοποίησης πλαισίου, ο
προσεκτικός σχεδιασµός δικτύων πρέπει να εξασφαλίσει ότι επαρκείς πόροι
χτίζονται στα σταθερά δίκτυα.
Σχήµα 10 : Different radio access networks on the same core network
36
37. Το σχήµα 10 επιδεικνύει πώς οι σταθµοί βάσεων και τα RNCs ενός ασύρµατου
δικτύου WCDMA είναι συνδεδεµένα µε ένα συνηθισµένο GSM/ GPRS κεντρικό
δίκτυο. Σηµειώνεται πώς οι σταθµοί βάσεων GSM/GPRS/EDGE κρατιούνται και
χρησιµοποιούνται ακόµη και όταν το WCDMA εισάγεται. Μερικές λύσεις µπορούν
ακόµη και να καταστήσουν πιθανό να παρεµβάλεται ένας ποµποδέκτης WCDMA
σε έναν υπάρχοντα σταθµό βάσεων GSM Η ασύρµατη πρόσβαση συνδέεται
έπειτα µε υπάρχοντα circuit-switched (GSM) και packet-switched κεντρικά δίκτυα
(GPRS). Στο σχήµα, κάνουµε αρκετές απλοποιήσεις προκειµένου να κατανοηθεί
ευκολότερα η βασική σκέψη. Τα µικροτηλέφωνα µπορούν έπειτα να µιλήσουν σε
κάθε σταθµό βάσης που υποστηρίζει τις τεχνολογίες που υποστηρίζει. Οι
παραδόσεις µεταξύ WCDMA και του GSM/GPRS συµπεριλαµβάνονται στην
πρώτη έκδοση των προτύπων, και ακόµη και η πρώτη batch µικροτηλεφώνων
αναµένεται να υποστηρίξει αυτήν την λειτουργία µε τη χρησιµοποίηση του διπλού
συστήµατος λειτουργίας GSM/GPRS και WCDMA. Με άλλα λόγια, το
GSM/GPRS µπορεί να χρησιµοποιηθεί για τις αγροτικές περιοχές όπως είναι
φτιαγµένο το WCDMA, επειδή το WCDMA απαιτεί η κάλυψη να φτιαχτεί από την
αρχή άλλη µια φορά. Προβλέπουµε επίσης την υποστήριξη για µικροτηλέφωνα
που χειρίζονται επίσης την EDGE (εκτός από WCDMA, το GSM, και GPRS).
Χαρακτηριστικά γνωρίσµατα που είναι συγκεκριµένα για
cdma2000
Η διεπαφή αέρα cdma2000 εισάγεται σε δύο φάσεις: 1X και 1xEV, και οι δύο από
τις οποίες είναι συµβατές προς τα πίσω µε συστήµατα κληρονοµιών cdmaOne. Η
διεπαφή αέρα είναι παρόµοια µε WCDMA µε µια σηµαντική διαφορά:
Αναπτύσσεται σε 1,25 MHz από το φάσµα, έτσι είναι εποµένως ιδανικό για την
επέκταση σε ένα υπάρχον φάσµα πάνω από τα υπάρχοντα δίκτυα cdmaOne. Τα
Cdma2000 1X θα εφαρµοστούν κατά τη διάρκεια του 2001 από τους
περισσότερους χειριστές cdmaOne, και έχουν εφαρµοστεί ήδη στην Κορέα. Η
βελτίωση είναι απλή και παρόµοια µε τη βελτίωση GPRS για τους χειριστές
37
38. GSM. Η λειτουργία προστίθεται συνήθως µε το νέο λογισµικό, και µπορεί να γίνει
αρκετά γρήγορα. Ενώ το cdma2000 1X µπορεί να παραδώσει θεωρητικά ροή
δυαδικών ψηφίων περισσότερη από 200Kbps, χρησιµοποιούνται συνήθως τα
144Kbps ως µέσος όρος ροής δυαδικών ψηφίων. Ενώ τα πρότυπα cdma2000
1X φαίνονται τώρα σταθερά και αποδεκτά συνήθως από το καθένα, η µετάβαση
σε πιο προηγµένο στάδιο ήταν ακόµα ένα ανοικτό ζήτηµα για πολλούς χειριστές
µέσα στο 2001. Μέσα στην οµάδα τυποποίησης, υπήρξαν τρία προτεινόµενα
βήµατα προσανατολισµού για 3G:
1. 3X RTT
2. 1eXtreme
3. 1xHDR
Επιπλέον, ένα σύστηµα βασισµένο σε ασύρµατο WCDMA και ένα κεντρικό
δίκτυο Ansi- 41 εξεταζόταν, για εκείνους που θα µπορούσαν έχουν τη πρόσβαση
στο φάσµα. Χάρη στις προσπάθειες εντός της κοινότητας CDMA, η εξέλιξη για τα
συστήµατα CDMA πέρα από cdma2000 1X σχεδιάζεται τώρα. Η εξέλιξη
cdma2000 πέρα από 1X ονοµάζεται τώρα cdma2000 1XEV. Το 1XEV θα
διαιρεθεί σε δύο βήµατα: 1XEV - DO και 1XEV-DV, όπου το 1XEV -DO
υποστηρίζει τα 1X εξέλιξης δεδοµένων(µόνο) και το 1XEV - DV για 1X εξέλιξης
δεδοµένων και φωνής. Και τα δύο 1XEV βήµατα εξέλιξης προσφέρουν
προηγµένες υπηρεσίες σε cdma2000 µε τη χρησιµοποίηση σταθερού µεταφορέα
1,25 MHz. Η εξέλιξη µε cdma2000 εποµένως θα συνεχίσει να είναι προς τα
πίσω συµβατή µε τα σηµερινά δίκτυα και µελλοντικά συµβατή µε κάθε επιλογή
εξέλιξης. 1XEV-DO - θα είναι διαθέσιµος για τους χειριστές cdma2000 κατά τη
διάρκεια του 2002 και θα επιτρέψει τα υψηλότερα ποσοστά δεδοµένων στα 1X
συστήµατα. 1XEV-DO θα απαιτήσει έναν χωριστό µεταφορέα για τα στοιχεία,
αλλά αυτός ο µεταφορέας θα είναι σε θέση να τα παραδώσει σε έναν 1X
µεταφορέα εάν απαιτούνται οι ταυτόχρονες υπηρεσίες φωνής και
δεδοµένων.Κατανέµωντας ένα χωριστό µεταφορέα για τα δεδοµένα, οι χειριστές
θα είναι σε θέση να παραδώσουν τα µέγιστα ποσοστά δεδοµένων παραπάνω
από 2Mbit/sec στους πελάτες τους. Οι 1xev-dv λύσεις θα είναι διαθέσιµες
38
