ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΚΟ ΔΚΠΑΗΓΔΤΣΗΚΟ ΗΓΡΤΜΑ Σ.Δ.Η. ΚΑΒΑΛΑ ΣΜΖΜΑ ΖΛΔΚΣΡΟΛΟΓΗΑ. Άγηνο Λνπθάο, Καβάια. ηει , fax

Transcript

1 ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΚΟ ΔΚΠΑΗΓΔΤΣΗΚΟ ΗΓΡΤΜΑ Σ.Δ.Η. ΚΑΒΑΛΑ ΣΜΖΜΑ ΖΛΔΚΣΡΟΛΟΓΗΑ Άγηνο Λνπθάο, Καβάια ηει , fax ΠΣΤΥΑΚΗ ΔΡΓΑΙΑ ΓΙΑΥΔΙΡΙΗ ΤΥΝΟΣΗΣΩΝ ΣΑ ΤΣΗΜΑΣΑ ΚΙΝΗΣΗ ΣΗΛΔΦΩΝΙΑ Frequency Allocation in Mobile Communications ΠΑΒΑΝΣΙΓΗ ΑΝΣΩΝΙΟ Α.Δ.Μ ΔΠΙΒΛΔΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΣΗ: Γπ. ΑΘΑΝΑΙΟ ΙΩΑΝΝΟΤ ΚΑΒΑΛΑ

2 ΠΔΡΗΔΥΟΜΔΝΑ Δηζαγσγή....ζει.4 Πεξίιεςε...ζει.4 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 1 Ο 1.1 Κηλεηά Γίθηπα Δπηθνηλσληψλ.....ζει Οη δηάθνξεο γεληέο θηλεηψλ δηθηχσλ..ζει Κηλεηά δίθηπα 1 εο γελίαο..ζει Κηλεηά δίθηπα 2 εο γελίαο......ζει Κηλεηά δίθηπα 2.5 γεληάο...ζει.16 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 2 Ο 2.1 Κηλεηά δίθηπα 3εο γεληάο...ζει Πξνβιήκαηα δηάδνζεο...ζει Γεληθά πξνβιήκαηα δηάδνζεο...ζει Θεκειηψδεηο ελαιιαθηηθέο ιχζεηο ζρεδηαζκνχ γηα ζπζηήκαηα θηλεηψλ επηθνηλσληψλ...ζει Πξφηππα ζπζηήκαηα θηλεηψλ επηθνηλσληψλ...ζει Απνινγηζκφο ησλ 3G...ζει Κηλεηά δίθηπα 3.5 γεληάο...ζει.42 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 3 Ο 3.1 ηφρνη θαη απαηηήζεηο ησλ 4G...ζει Απαηηήζεηο ζπζηεκάησλ 4εο γεληάο...ζει Αζχξκαηα δίθηπα ηέηαξηεο γεληάο...ζει Γεληθά ραξαθηεξηζηηθά δηθηχσλ 4εο γεληάο...ζει.47 1

3 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 4 ν 4.1 Σν ζχζηεκα UMTS...ζει Γεληθά ραξαθηεξηζηηθά...ζει Ζ δνκή ηνπ UMTS...ζει Γνκή θπςειψλ...ζει Γηεπαθέο θαη αξρηηεθηνληθή πξσηνθφιισλ...ζει Μεηάδνζε πνιπκεζηθψλ δεδνκέλσλ πάλσ απφ UMTS...ζει Μεηάδνζε Γεδνκέλσλ ζε Πξαγκαηηθφ Υξφλν...ζει Σα παξαδνζηαθά πξσηφθνιια κεηαθνξάο...ζει Πξσηφθνιια πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ...ζει Μεηάδνζε δεδνκέλσλ κε πξσηφθνιια πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ...ζει Μεηάδνζε βίληεν ζην UMTS κε δπλαηφηεηα πξνζαξκνγήο ηνπ ξπζκνχ κεηάδνζεο...ζει.67 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 5 Ο 5.1 Πνηφηεηα ππεξεζίαο (QOS) ζε 3G δίθηπα...ζει QOS ζε 3G δίθηπα...ζει Ζ Πνηφηεηα ππεξεζίαο απφ ηελ νπηηθή ηνπ ρξήζηε...ζει Ο δίαπινο ππεξεζηψλ ζε UMTS...ζει Λεηηνπξγίεο δηαρείξηζεο QOS...ζει Σάμεηο QOS θαη ραξαθηεξηζηηθά ζην UMTS...ζει Σάμεηο QOS ζην UMTS...ζει εκαληηθέο παξάκεηξνη γηα ην QOS...ζει Παξάκεηξνη QOS...ζει Φσλή (voice/rich Voice)....ζει Βίληεν-ηειεθσλία...ζει Βίληεν-ζπλδηάζθεςε...ζει.86 2

4 5.7 Multimedia messaging service (MMS)...ζει.85 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 6 Ο 6.1 GSM(Global System for Mobile Telecomunications)...ζει.86 ΒΗΒΛΗΟΓΡΑΦΗΑ...ζει.96 ΠΖΓΔ ΥΖΜΑΣΧΝ...ζει.97 3

5 Δηζαγσγή Ζ θαζεκεξηλή καο δσή πιαηζηψλεηαη απφ κηα εθπιεθηηθή εθεχξεζε πνπ αθνχεη ζην φλνκα θηλεηφ ηειέθσλν. Απφ ηε ζηηγκή πνπ ζα μππλήζνπκε, έσο φηνπ πνχκε ην ηειεπηαίν «θαιελχρηα», ε κηθξή απηή ζπζθεπή «θνιιάεη» καδί καο θαη δελ ηελ απνρσξηδφκαζηε πνηέ. Δίλαη απνδεδεηγκέλν πιένλ πσο ην θηλεηφ ηειέθσλν απνηειεί απφ ηα ζεκαληηθφηεξα ζηνηρεία ηεο δσήο καο, θαη ην δέζηκφ κα πηα καδί ηνπ είλαη αλαπφζπαζην. Μπνξεί λα μεράζνπκε ην πνξηνθφιη καο ζην ζπίηη, ιίγν πξηλ μεθηλήζνπκε γηα ηε δνπιεηά, αιιά ην θηλεηφ φρη. Σν κεξίδην ηεο παγθφζκηαο αγνξάο πνπ ζρεηίδεηαη ηφζν κε ηηο ζπζθεπέο, φζν θαη κε ηελ παξνρή ππεξεζηψλ είλαη πνιχ πςειφ θη νη ηερλνινγίεο πξνρσξνχλ κε ηαρχηαηνπο ξπζκνχο, ψζηε λα παξαζχξνπλ ηνπο πάληεο ζε έλα μέθξελν θπλήγη γηα ην κηθξφηεξν, πην θνκςφ, ιεηηνπξγηθφ θαη πινχζην πξντφλ. Ζ ζχγθιηζε ηειεπηθνηλσληψλ πιεξνθνξηθήο έθεξε πνιχ θνληά ηνλ θφζκν ησλ ππνινγηζηψλ θαη ησλ θηλεηψλ ηειεθψλσλ, ψζηε πιένλ λα έρνπκε παξαδείγκαηα θαη απφ ηηο δχν πιεπξέο πνπ λα κελ κπνξνχκε λα ηα δηαθξίλνπκε, ηη αθξηβψο είλαη θηλεηφ ηειέθσλν θαη ηη ειεθηξνληθφο ππνινγηζηήο ρεηξφο. Σν πέξαζκα απφ ηα αλαινγηθά ζηα ςεθηαθά δίθηπα θαη ηψξα ε εκθάληζε ησλ ιεγφκελσλ δηθηχσλ 3εο γεληάο, θαη ηεο 4εο αξγφηεξα, ζεκαηνδνηνχλ κηα επνρή λέα θαη ζπλάκα αξθεηά θηιφδνμε, πνπ φκνηά ηεο ίζσο δελ έρεη γλσξίζεη ε αλζξσπφηεηα, ζηνλ ηνκέα ηεο ηειεπηθνηλσλίαο. Δίλαη αλάγθε λα γίλεη κηα κηθξή πεξηγξαθή ηεο ιεηηνπξγίαο ησλ θηλεηψλ ηειεθψλσλ, παξάιιεια κε ηελ αλάπηπμε ησλ δηθηχσλ θαη ησλ ηερλνινγηψλ, ψζηε λα γίλεη πεξηζζφηεξν γλσζηφο ν θφζκνο πνπ θξχβεηαη πίζσ απφ απηέο ηηο κηθξνζπζθεπέο, πνπ ρσξνχλ παληνχ θαη κεηαθέξνληαη παληνχ. Πεξίιεςε Ζ αζχξκαηε επηθνηλσλία, ζηηο κέξεο καο, απνθηά ηδηαίηεξε αμία ζε κηα ρψξα φπσο ε Διιάδα, φπνπ ε κνξθνινγία ηνπ εδάθνπο, δελ επηηξέπεη ζε αξθεηά γεσγξαθηθά δηακεξίζκαηα ηελ εγθαηάζηαζε θαη ρξήζε επξπδσληθψλ κέζσλ κεηάδνζεο φπσο γηα παξάδεηγκα νη νπηηθέο ίλεο. Δηδηθφηεξα ν ηνκέαο ηεο θηλεηήο ηειεθσλίαο είλαη έλαο ηαρχηαηα εμειηζζφκελνο ηνκέαο θαζψο ζηηο κέξεο καο βηψλνπκε ην πέξαζκα απφ ηε δεχηεξε γεληά ζπζηεκάησλ θηλεηψλ ηειεπηθνηλσληψλ πξνο ηελ ηξίηε. ηελ εμέιημε ηνπ ηνκέα απηνχ ζπκβάινπλ ηα κέγηζηα θαη νη απαηηήζεηο ησλ ζχγρξνλσλ θαηξψλ γηα έλα ελνπνηεκέλν θαη ιεηηνπξγηθφ ζχζηεκα θηλεηήο ηειεθσλίαο κε ζθνπφ ηελ παξνρή κηαο πιεζψξαο ππεξεζηψλ ζηνπο ζπλδξνκεηέο. Ζ πηπρηαθή απηή έρεη ζαλ ζθνπφ λα κειεηήζεη ηελ κεηάδνζε πνιπκεζηθψλ δεδνκέλσλ φπσο εηθφλα θαη ήρνο κέζα απφ ηελ έλλνηα ηνπ streaming, πάλσ απφ αζχξκαηα δίθηπα 3εο γεληάο (UMTS). Λακβάλνληαο ππφ φςε ηηο δπζθνιίεο πνπ ζπλεπάγεηαη ε αζχξκαηε κεηάδνζε δεδνκέλσλ, φπσο απψιεηα παθέησλ εμαηηίαο ιαζψλ ή ζπκθφξεζεο ζην δίθηπν, αιιά θαη ηελ θαζπζηέξεζε πνπ πνιιέο θνξέο παξαηεξείηαη,. ηφρνο είλαη ε αληηκεηψπηζε ησλ παξαπάλσ πξνβιεκάησλ, αιιά θαη ε πξνζπάζεηα γηα ηελ φζν ην δπλαηφλ αλεκπφδηζηε ιεηηνπξγία ηεο streaming ππεξεζίαο αθφκα θαη ζε κε επλντθέο δηθηπαθέο ζπλζήθεο. Ο έιεγρνο ηνπ ξπζκνχ κεηάδνζεο απνηειεί έλα ζεκαληηθφ ζέκα ηφζν ζηα ελζχξκαηα φζν θαη ζηα αζχξκαηα δίθηπα κηαο θαη ζρεηίδεηαη κε ηε ζηαζεξφηεηα ηνπ δηθηχνπ, ζπκβάιιεη ζηε δίθαηε θαηαλνκή ηνπ bandwidth κεηαμχ ησλ ξνψλ δεδνκέλσλ θαη ζηελ νκαιή κεηάδνζε πνιπκεζηθψλ δεδνκέλσλ. Μία κέζνδνο ειέγρνπ θαη πξνζαξκνγήο ηνπ ξπζκνχ κεηάδνζεο δεδνκέλσλ πάλσ απφ δίθηπα είλαη γλσζηή ζαλ TCP Friendly Rate Control (TFRC). Υξεζηκνπνηείηαη θπξίσο ζηα ελζχξκαηα δίθηπα θαη ζχκθσλα κε απηή, ν ξπζκφο κεηάδνζεο δεδνκέλσλ είλαη ζπλάξηεζε θάπνησλ παξακέηξσλ νη νπνίεο 4

6 αληηπξνζσπεχνπλ ηελ θαηάζηαζε πνπ επηθξαηεί ζην δίθηπν. Οη παξάκεηξνη απηνί είλαη ην κέγεζνο ησλ παθέησλ, ν ξπζκφο απψιεηαο ησλ παθέησλ θαη ην Round Trip Time (RTT). Ζ κέζνδνο απηή κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί θαη ζηα αζχξκαηα δίθηπα κε ηε βνήζεηα απαξαίηεησλ ηξνπνπνηήζεσλ/παξαιιαγψλ αιιά θαη ππφ ηελ πξνυπφζεζε φηη ιακβάλνληαη ππφςε νη ηδηαηηεξφηεηεο ηεο αζχξκαηεο κεηάδνζεο. ηα πιαίζηα ηεο έξεπλαο πνπ έγηλε ζηελ εξγαζία απηή, ζα δείμνπκε ηελ ηθαλφηεηα πνπ κπνξεί λα έρεη έλαο streaming server γηα έιεγρν θαη πξνζαξκνγή ηνπ ξπζκνχ κεηάδνζεο πνιπκεζηθψλ δεδνκέλσλ ζχκθσλα κε ηα πξνβιήκαηα πνπ πξναλαθέξζεθαλ θαη ηηο ηξέρνπζεο ζπλζήθεο ηνπ δηθηχνπ. Βαζηθφ ζηνηρείν ζηελ πξνζπάζεηα απηή απνηέιεζε ε ιεηηνπξγία ηνπ TFRC κεραληζκνχ ζε ζπλδπαζκφ κε ηε ρξήζε ηνπ RTP πξσηνθφιινπ. Σν Real-Time Transport Protocol (RTP) παξέρεη κηα απφ άθξν ζε άθξν ππεξεζία γηα απνζηνιή δεδνκέλσλ ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν. Δθαξκνγέο πνπ ρξεζηκνπνηνχλ ην πξσηφθνιιν απηφ είλαη θπξίσο ππεξεζίεο γηα κεηάδνζε (streaming) ήρνπ (θσλή) θαη βίληεν. Παξφιν πνπ ην RTP πξσηφθνιιν δελ παξέρεη θάπνηα εγγχεζε γηα ηελ έγθαηξε παξάδνζε ησλ παθέησλ, εληνχηνηο πεξηέρεη έλα κεραληζκφ γηα ηελ απεηθφληζε ηεο θαηάζηαζεο ηνπ δηθηχνπ θαη ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ ηεο ζχλδεζεο κεηαμχ ησλ δχν άθξσλ. Πξφθεηηαη γηα ην RTP Control Protocol (RTCP) ην νπνίν απνζηέιιεη παθέηα (αλαθνξέο) κεηαμχ ηνπ streaming server θαη ελφο ρξήζηε, κε πιεξνθνξία φπσο ν ξπζκφο απψιεηαο παθέησλ, ε θαζπζηέξεζε κεηάδνζεο θαη ν RTT ρξφλνο. Με ηνλ ηξφπν απηφ, θαη γηα ηηο αλάγθεο ηεο αζχξκαηεο κεηάδνζεο βίληεν ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν απφ έλαλ server πξνο έλαλ θηλεηφ ρξήζηε κπνξεί λα γίλεη κηα ζπλεξγαζία ηνπ TFRC κεραληζκνχ θαη ησλ RTP θαη RTCP πξσηνθφιισλ. Ο server, θαηά ηε δηάξθεηα απνζηνιήο (streaming) πνιπκεζηθψλ δεδνκέλσλ ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν πξνο έλα θηλεηφ ρξήζηε, ζα κπνξεί λα γλσξίδεη αλά πάζα ζηηγκή ηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο αζχξκαηεο ζχλδεζεο, βαζηδφκελνο ζηα RTCP παθέηα πνπ ζα ηνπ ζηέιλεη ν ρξήζηεο θαη ζηε ζπλέρεηα κε ηε βνήζεηα ηνπ TFRC λα θάλεη ππνινγηζκφ ελφο άλσ θξάγκαηνο γηα ηνλ επηηξεπηφ ξπζκφ κεηάδνζεο ησλ δεδνκέλσλ. Ζ δπλαηφηεηα γηα αιιαγή ηνπ ξπζκνχ κεηάδνζεο απφ ηνλ server αλάινγα κε ηηο δηθηπαθέο ζπλζήθεο, βαζίδεηαη ζην γεγνλφο ηεο ηθαλφηεηαο λα επηιέγεη ην πξνο κεηάδνζε βίληεν κέζα απφ έλα ζχλνιν δηαθνξεηηθψλ θσδηθνπνηήζεσλ ηνπ βίληεν απηνχ. Με άιια ιφγηα, ν streaming server δηαηεξεί δηάθνξεο εθδφζεηο (αξρεία) ηνπ ίδηνπ βίληεν, κε ηε κφλε δηαθνξά φηη είλαη θσδηθνπνηεκέλα ζε δηαθνξεηηθνχο ξπζκνχο (Kbps) κε βάζε θάπνην πξφηππν (π.ρ MPEG-2). Βέβαηα είλαη γεγνλφο, φηη έλαο ρακειφο ξπζκφο θσδηθνπνίεζεο ηεο πνιπκεζηθήο πιεξνθνξίαο, ζε ζρέζε κε έλα πςειφ ξπζκφ, ζπλεπάγεηαη κηα κέηξηα πνηφηεηα ζηελ εηθφλα ηνπ βίληεν. Απφ ηελ άιιε φκσο πιεπξά, ε κεηάδνζε κέηξηαο πνηφηεηαο (ρακεινχ ξπζκνχ) βίληεν, ζπλδέεηαη κε ην ρακειφ ξπζκφ ζηελ κεηάδνζε ησλ πνιπκεζηθψλ δεδνκέλσλ, γεγνλφο πνπ είλαη επηζπκεηφ ζε πεξηπηψζεηο φπνπ ζην δίθηπν παξαηεξείηαη ζπκθφξεζε, κεγάιεο θαζπζηεξήζεηο θαη απψιεηεο παθέησλ. Καηά αλάινγν ηξφπν, φηαλ ζην δίθηπν δελ παξαηεξνχληαη ηδηαίηεξα πξνβιήκαηα, είλαη επηζπκεηή ε κεηάδνζε απφ ηνλ streaming server βίληεν πςεινχ ξπζκνχ (θαιήο πνηφηεηαο), θαζψο ην δηαζέζηκν εχξνο δψλεο είλαη ζε ζέζε λα εμππεξεηήζεη ηηο απαηηήζεηο γηα κεηάδνζε πνιπκεζηθψλ δεδνκέλσλ κε πςειφ ξπζκφ. Abstract Wireless communication has become valuable, in a country like Greece, where the morphology of the ground does not allow the massive use of alternative means of communication like fiber optics. Especially, the field of mobile telecommunications has shown a remarkable growth over the past years, as we are now witnessing the pass from the second generation (2G) networks to the third generation (3G). However, this evolution can be regarded as the result of the demands for an integrated and functional 5

7 mobile telecommunication system, with a plethora of new services offered to its users. The aim of this master thesis is to make a research in the transmission of multimedia content over a UMTS network, with the capability of adapting the transmission rate, depending on the network conditions. The control of the transmission rate is a very important aspect, not only in the wired networks, but also in the wireless networks, as it is responsible for the stability of the network, the fair sharing of the bandwidth between the traffic flows and the unaffected transmission of multimedia, like video and voice. One method for the control and the adaptation of the transmission rate over networks is known as TCP Friendly Rate Control (TFRC). This method is mainly used in wired networks and according to its function, the transmission rate is the outcome of various parameters across the network. These parameters are the size of the packets, the packet loss rate, and the Round Trip Time (RTT). This method can also be used in wireless networks as long as some modifications take place and that special needs of the wireless transmission have been taken into consideration. During this research, we can show how the TFRC mechanism and the Real-Time Transport Protocol (RTP) can be combined together for the needs of multimedia streaming over a wireless network. The RTP protocol provides end-toend delivery services for data with real-time characteristics such as interactive audio and video, while applications typically run RTP on top of UDP. RTP itself does not provide any mechanism to ensure timely delivery or other quality-ofservice guarantees. However, RTP consists of the RTP Control Protocol (RTCP),which monitors the quality of service like packet loss, delay, round trip time and conveys information about the participants in an on-going session. By this way, during a streaming session, the server would be able to have an image of the network conditions thanks to the RTCP information sent by the mobile client. Then, using the TFRC mechanism an upper bound for the transmission rate can be calculated in order to take advantage of the available bandwidth and to avoid causing network instability or abuse. The server would have the same video in different versions, depending on the coding in Kbits per second (Kbps) and then would have the capability of increasing or decreasing the transmission rate by switching the video files during the streaming session. ΚΔΦΑΛΑΗΟ 1 ν 1.1 Κηλεηά Γίθηπα Δπηθνηλσληώλ Σν θεθάιαην απηφ θάλεη κηα αλαθνξά ζηα δίθηπα πνπ πξνεγήζεθαλ ηνπ UMTS θαη ηεο 3εο γεληάο, μεθηλψληαο απφ απηά ηεο 1εο. Γίλεηαη κηα αλαδξνκή ζηελ πνξεία πνπ έρνπλ δηαλχζεη κέρξη ηψξα ηα θηλεηά δίθηπα επηθνηλσληψλ, ζηα ραξαθηεξηζηηθά πνπ είραλ, ηηο δπζθνιίεο πνπ αληηκεηψπηδαλ θαη ζηνπο ιφγνπο πνπ ηα ψζεζαλ γηα λα εμειηρζνχλ. Πξντζηνξία Οη ξίδεο ησλ θηλεηψλ ηειεθψλσλ εληνπίδνληαη ήδε απφ ην δεχηεξν κηζφ ηνπ 19νπ αηψλα, φηαλ άξρηζαλ λα μεπεδνχλ ηερλνινγίεο θη εθεπξέζεηο φπσο ην ηειέθσλν, ν ηειέγξαθνο ή ε αλαθάιπςε θαη κειέηε ησλ ειεθηξνκαγλεηηθψλ θπκάησλ. Σα νλφκαηα κεγάισλ θαη πξσηνπφξσλ, φπσο ηνπ Αιεμάληεξ Γθξάρακ Μπει, ηνπ Γνπιηέικνπ Μαξθφλη, ηνπ Δλξίθνπ Υεξηδ θη άιισλ ραξάρηεθαλ καδί κε ηηο βάζεηο ηεο ζχγρξνλεο επνρήο ζηηο ηειεπηθνηλσλίεο. Δίλαη ραξαθηεξηζηηθφ ην φηη ζρεδφλ παξάιιεια κε ηελ αλάπηπμε ηνπ ηειεθψλνπ, ππήξμε θη ε ηδέα γηα αζχξκαηε ηειεπηθνηλσλία, αλ θαη νη αληίζηνηρεο ηερλνινγίεο εκθαλίζηεθαλ αξθεηά αξγφηεξα, φζνλ αθνξά ζηνλ ηνκέα απηφλ. Σν θηλεηφ ηειέθσλν ζπλδπάδεη ζα ιέγακε δχν βαζηθέο ηερλνινγίεο. Δίλαη ηειέθσλν, σζηφζν ην φιν ζχζηεκα απφ πιεπξάο δηθηχνπ ζπκίδεη ξαδηφθσλν. Λεηηνπξγεί, κηιψληαο 6

8 πην απιά, ζαλ ην ξαδηφθσλν, φπνπ ππάξρνπλ ζηαζκνί θεξαίεο πνπ αλακεηαδίδνπλ ην ζήκα, ψζηε λα βξίζθεηαη ζε ζπλερή ζχλδεζε ε Μνλάδα ζπζθεπή θηλεηήο ηειεθσλίαο. Μάιηζηα, πξηλ ππάξμεη ε θηλεηή ηειεθσλία, κε ηελ ηειηθή ζεκαζία ηεο ιέμεο, ηα ξαδηνηειέθσλα ήηαλ ην θαηαιιειφηεξν ζχζηεκα θηλεηήο ηειεπηθνηλσλίαο. ε απηήλ ηελ πεξίπησζε, ππήξρε έλαο θεληξηθφο πνκπνδέθηεο, κηα κφλν θεξαία ζε θάζε πφιε, ζηελ νπνία ππήξραλ πεξίπνπ 25 δηαζέζηκα θαλάιηα. Απηφ ζήκαηλε απηνκάησο πσο ρξεηαδφηαλ έλαο αξθεηά ηζρπξφο πνκπφο, ηφζν ψζηε λα είλαη ηθαλφο λα εθπέκπεη ζε απφζηαζε πεξίπνπ 70 ρηιηνκέηξσλ, πξάγκα πνπ ζήκαηλε φηη δελ κπνξνχζε ν θαζέλαο λα ρξεζηκνπνηήζεη ηα ξαδηνηειέθσλα, θαζψο δελ ππήξραλ αξθεηά θαλάιηα επηθνηλσλίαο. Με κηα επηζηξνθή πίζσ ζηηο πξψηεο ζπίζεο ηεο ηερλνινγηθέο απηήο επαλάζηαζεο, γπξίδνπκε ζηνλ Αιεμάληεξ Γθξάρακ Μπει, ν νπνίνο επηλφεζε ην ηειέθσλν, επηρεηξψληαο λα μεπεξάζεη ηηο δπλαηφηεηεο ηνπ ηειέγξαθνπ. Ο ηειεπηαίνο απνηεινχζε κηα δηάηαμε πνπ αλαπηχρζεθε θη εμειίρζεθε θαηά ην 1938 απφ ηνλ Ακεξηθαλφ Μνξο (Samuel Finley Breese Morse, ) θαη ήηαλ δπλαηφλ λα κεηαθέξεη κφλν ζήκαηα. Δπηρεηξψληαο λα κεηαδψζεη ηε θσλή ινηπφλ, ν Μπέι νδεγήζεθε ζην ηειέθσλν, θαηά ην Δπφκελνο ζεκαληηθφο ζηαζκφο ήηαλ ην 1985, φηαλ ν Γνπιηέικνο Μαξθφλη (Giuglielmo Marconi) θαηάθεξε λα απειεπζεξψζεη απφ ηα ζχξκαηα ηελ επηθνηλσλία, θαη πξαγκαηνπνίεζε ην 1901 κέζσ ξαδηνθπκάησλ ηελ απνζηνιή κελχκαηνο απφ ηελ Αγγιία ζηε Ακεξηθή, ε πξψηε ππεξαηιαληηθή εθπνκπή κελχκαηνο. Σα ίδηα ηα ξαδηνθχκαηα έρνπλ ηηο ξίδεο ηνπο ζην Νηθνιάη Σέζια, ν νπνίνο αλαγλψξηζε ηελ χπαξμή ηνπο, ηελ φιε βάζε ηεο αζχξκαηεο ηειεπηθνηλσλίαο. Σν 1903, νη Γεξκαληθέο AEG θαη Siemens&Halske ηδξχνπλ ηελ Deutsche Telefunken GmbH θαη ζε ζπλεξγαζία κε ηελ Lorezn AG πξαγκαηνπνηνχλ ηελ πξψηε εθπνκπή ήρνπ θαη νκηιίαο κφιηο 3 ρξφληα κεηά. Όηαλ θη ε Ακεξηθαληθή Σειεθσληθή θαη Σειεγξαθηθή Δηαηξεία AT&T ζπλεξγάζηεθε ην θαηφξζσκα απηφ βειηηψζεθε, νδεγψληαο ζηελ πξψηε ππεξαηιαληηθή κεηάδνζε ήρνπ, απφ ηηο Ζ.Π.Α. ζηε Γαιιία. Δπηζήκσο κπνξνχκε λα ηνπνζεηήζνπκε ηε γέλεζε ηεο θηλεηήο ηειεθσλίαο, φπσο ηελ αληηιακβαλφκαζηε ζήκεξα, γχξσ ζηα 1918, αλ θαη κεηά ην δεχηεξν κηζφ ηνπ 20νχ αηψλα ζπλέβεζαλ νη πην ζεκαληηθέο εμειίμεηο. Δίλαη ραξαθηεξηζηηθφ φηη εγθαηαζηάζεηο θηλεηήο ηειεθσλίαο ππήξραλ ζε ηξέλα. πγθεθξηκέλα,κεξηθέο πξψηεο δνθηκέο είραλ πξαγκαηνπνηεζεί ζηε Γεξκαλία,ζηελ ζηξαηησηηθή γξακκή Βεξνιίλν Zossen. Ύζηεξα, θαη ζε ηδησηηθήγξακκή πνπ ζπλέδεε ην Teltow, πξνάζηην ηνπ Βεξνιίλνπ, κε ηελ Saxony Anhalt πφιε Lichterfelde. Πιένλ, ην 1926, θάζε ηαρχ ηξέλν πνπ εθηεινχζε ην δξνκνιφγην Ακβνχξγν Βεξνιίλν ήηαλ εμνπιηζκέλν κε ζχζηεκα θηλεηήο ηειεθσλίαο, ελψ απφ δηάθνξεο ζηαηηζηηθέο πξνθχπηνπλ θαηά κέζν φξν 40 ηειεθσληθέο θιήζεηο ηελ εκέξα, θαηά ηελ πεξίνδν Απφ ηελ άιιε κεξηά ν εμνπιηζκφο πνπ ππήξρε ζηα ηξέλα ήηαλ ηεξάζηηνο ζε δηαζηάζεηο, ελψ θαη ην θφζηνο ρξήζεο ήηαλ αλάινγα κεγάιν.γηα λα πξαγκαηνπνηήζεη θάπνηνο κηαθιήζε, ρξεηαδφηαλ λα ρξεζηκνπνηήζεη κηα εηδηθή θακπίλα ζην ηξέλν, κε έλα ζπκβαηηθφ ζεη ζπζθεπήο ηειεθψλνπ. ηε ζπλέρεηα, ην ζήκα κεηαδηδφηαλ κέζσ θαισδίσλ ζηελ νξνθή ηνπ ηξέλνπ, φπνπ ππήξραλ ζηεξεσκέλα δηάθνξα θαιψδηα. θεξαίεο χζηεξα κεηέδηδαλ ην ζήκα ζε ηειεθσληθέο γξακκέο, νη νπνίεο βξίζθνληαλ δίπια ζηηο ζηδεξνηξνρηέο. Αθνινχζσο, ρεηξνθίλεηνη δηαθφπηεο κεηέδηδαλ ηε ζχλδεζε ζην ζηαζεξφ ηειεθσληθφ δίθηπν. Ο αλαινγηθφο, φπσο ιέγεηαη, ηχπνο δηθηχσλ θηλεηήο ηειεθσλίαο άξρηζε λα απφ ηφηε λα εκθαλίδεηαη θη επέδεζε σο θαη ηηο αξρέο πεξίπνπ ηεο δεθαεηίαο ηνπ 90, φηαλ θη ε ςεθηαθή επνρή άξρηζε λα εδξαηψλεηαη. Απηνχ ηνπ ηχπνπ ε θηλεηή ηειεθσλία ζπληζηά ηελ 1ε γελεά ησλ Κηλεηψλ ηειεπηθνηλσληψλ. Βαζικέρ Λειηοςπγίερ και Σεσνολογίερ i. Οη θπςέιεο 7

9 Πξηλ πξνρσξήζνπκε ζηελ πεξηγξαθή ησλ δηθηχσλ ίζσο ζα ήηαλ αλαγθαίν λα γίλεη κηα αλαθνξά ζηηο ηερλνινγίεο θαη ηε κνξθή ιεηηνπξγίαο ηνπ ιεγφκελνπ θπςεινεηδνχο ηχπνπ δηθηχνπ θηλεηήο ηειεθσλίαο. ε κηα πξνεγνχκελε αλαθνξά παξαηεξήζεθε πσο ηα ξαδηνηειέθσλα ρξεηάδνληαλ κηα θεληξηθή θεξαία κε κεγάιν εχξνο κεηάδνζεο, γηα λα θαιχςεη κηα ζπγθεθξηκέλε γεσγξαθηθή πεξηνρή, π.ρ. κηα πφιε. Σν θαηλνηνκηθφ εδψ ζηνηρείν ήηαλ ε δηαίξεζε ηεο πεξηνρήο ζε κηθξέο θπςέιεο. Οη γεσγξαθηθέο πεξηνρέο δειαδή, απαξηίδνληαλ απφ έλα ζχλνιν θπςειψλ, ε κνξθή ησλ νπνίσλ εμαξηάηαη θπξίσο απφ ηε κνξθνινγία ηνπ εδάθνπο, αιιά γηα θαζαξά ππνινγηζηηθνχο ιφγνπο έρεη πηνζεηεζεί ε αλαπαξάζηαζε κηαο θπςέιεο κε εμάγσλν. Οη θιήζεηο ζε θάζε θπςέιε εμππεξεηνχληαη απφ δηαχινπο (θαλάιηα) νη νπνίνη κπνξνχλ λα επαλαρξεζηκνπνηεζνχλ ζπγρξφλσο απφ άιιεο θπςέιεο, κε γεηηνληθέο. Οη θπςέιεο ινηπφλ παξέρνπλ ηε δπλαηφηεηα εθηεηακέλεο επαλαρξεζηκνπνίεζεο ζπρλφηεηαο, έηζη ψζηε ρηιηάδεο άλζξσπνη λα κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηνχλ ηα θηλεηά ηειέθσλα ηαπηνρξφλσο. ε έλα ηππηθφ αλαινγηθφ θπςεινεηδέο ζχζηεκα π.ρ. ζηηο ΖΠΑ, ν θνξέαο θηλεηήο ηειεθσλίαο δέρεηαη πεξίπνπ 800 ζπρλφηεηεο γηα ρξήζε ζε φιε ηελ πεξηνρή/πφιε. Σππηθφ κέγεζνο γηα ηελ θάζε θπςέιε είλαη ηα 26 ηεηξαγσληθά ρηιηφκεηξα. ε θάζε θπςέιε ππάξρεη έλαο ζηαζκφο βάζεο ν νπνίνο παξέρεη δηεπηθνηλσλία κεηαμχ ηνπ θέληξνπ κεηαγσγήο ηεο θηλεηήο ηειεθσλίαο (MTSO) θαη ησλ θηλεηψλ κνλάδσλ (ζπζθεπψλ), ηα νπνία είλαη δηαζθνξπηζκέλα κέζα ζηελ θπςέιε. Σν θέληξν έρεη ππφ ηελ επνπηεία ηνπ φιν ην θπςεινεηδέο ηειεπηθνηλσληαθφ ζχζηεκα, ζπληνλίδεη ηηο θηλεηέο κνλάδεο κε ηνπο ζηαζκνχο βάζεο, εθηειεί ηε δηαδηθαζία αλάζεζεο ησλ θιήζεσλ ζε δηαχινπο θαη παξέρεη ελδνεπηθνηλσλία κε ην δεκφζην ηειεθσληθφ δίθηπν κεηαγσγήο. ηνλ θάζε ζηαζκφ βάζεο πεξηέρεηαη ν θαηάιιεινο εμνπιηζκφο θη έλαο πνκπφο θεξαία, γηα ηε κεηάδνζε ηνπ ζήκαηνο. ρήκα 1.1:Κπςεινεηδήο Αξρηηεθηνληθή 8

10 ρήκα 1.2 :Πιέγκα απφ θπςέιεο Όπσο θαίλεηαη θαη ζην ζρήκα, ζε έλα πιέγκα απφ θπςέιεο βιέπνπκε 7 ζπλνιηθά νη νπνίεο εθάπηνληαη κεηαμχ ηνπο. Ζ θαζεκηά ινηπφλ θπςέιε ρξεζηκνπνηεί ην έλα έβδνκν (1/7) ησλ δηαζέζηκσλ θαλαιηψλ, θη έηζη έρεη έλα κνλαδηθφ ζεη ζπρλνηήησλ θαη δελ ππάξρνπλ ζπγθξνχζεηο-ζπγρχζεηο. Έηζη ινηπφλ, εάλ ν θνξέαο/ παξνρέαο ιακβάλεη 832 ξαδηνζπρλφηεηεο γηα λα ρξεζηκνπνηήζεη, απφ απηέο, νη 42 ρξεζηκνπνηνχληαη γηα θαλάιηα ειέγρνπ θαη νη ππφινηπεο 792 κνηξάδνληαη ζηα δχν, επεηδή ε θάζε ζπζθεπή θηλεηήο ηειεθσλίαο ρξεζηκνπνηεί 2 ζπρλφηεηεο θάζε θνξά. Δίλαη ην ιεγφκελν duplex θαλάιη. Έρνπκε ινηπφλ 395 θαλάιηα γηα ήρν θαη 42 ζπρλφηεηεο γηα θαλάιηα ειέγρνπ, ζπλεπψο θάζε θπςέιε (απφ ηηο 7 ζην πιέγκα) έρεη δηαζέζηκα (395/7=) 56 θαλάιηα ήρνπ. Απηφ ζεκαίλεη δειαδή φηη ζηελ θάζε θπςέιε κπνξνχλ λα κηινχλ ηαπηφρξνλα 56 άηνκα ζην θηλεηφ ηνπο ηειέθσλν. ηα ςεθηαθά ζπζηήκαηα, ιφγσ ηεο ζπκπίεζεο πνπ γίλεηαη ζηα δεδνκέλα, ν αξηζκφο ησλ δηαζέζηκσλ θαλαιηψλ απμάλεηαη. Γηα παξάδεηγκα, ζε έλα ςεθηαθφ ζχζηεκα πνιιαπιήο πξφζβαζεο κε δηαίξεζε ρξφλνπ (TDMA) ε θάζε θπςέιε κπνξεί λα έρεη ην ηξηπιάζην αξηζκφ θαλαιηψλ, δειαδή πεξίπνπ 168 αθφκε θαλάιηα δηαζέζηκα. Σα θηλεηά ηειέθσλα έρνπλ κηθξήο ηζρχνο πνκπνχο, κάιηζηα, ηα πεξηζζφηεξα εθπέκπνπλ ζε 0,6 ή 3 Watts. Μηθξήο ηζρχνο πνκπνχο έρνπλ θη νη ζηαζκνί βάζεο. Πιενλεθηήκαηα πνπ πξνθχπηνπλ είλαη απφ ηε κηα φηη νη εθπνκπέο δελ μεθεχγνπλ έμσ απφ ηελ θπςέιε ζηελ νπνία βξίζθνληαη ην θηλεηφ ηειέθσλν θη ν ζηαζκφο βάζεο θη έηζη επηηξέπεηαη θη επαλαρξεζηκνπνίεζε ησλ ζπρλνηήησλ απφ κε γεηηνληθέο θπςέιεο. Απφ ηε άιιε, νη ρακειήο ηζρχνο εθπνκπέο δελ απαηηνχλ κεγάια πνζά ελέξγεηαο, θαηά ζπλέπεηα, ε θαηαλάισζε γηα έλα θηλεηφ ηειέθσλν είλαη κηθξή, φζν ρξεηάδεηαη γηα κηα κηθξνχ κεγέζνπο κπαηαξία. Έλα ζεκείν ζεκαληηθφ είλαη φηη, πξνθεηκέλνπ λα επηηεπρζεί έλα ηέηνην ζχζηεκα κε θπςέιεο, ρξεηάδεηαη ζηε γεσγξαθηθή πεξηνρή λα ππάξρνπλ πνιινί ζηαζκνί βάζεο θαη πχξγνη-θεξαίεο εθπνκπήο. Δπεηδή φκσο είλαη αξθεηνί νη ρξήζηεο ησλ θηλεηψλ ηειεθψλσλ, ην θφζηνο αλά ρξήζηε παξακέλεη ρακειφ. ii. Ζ κεηάβαζε από θπςέιε ζε θπςέιε Δίλαη πξαγκαηηθά εθπιεθηηθφ πφζα θξχβνληαη πίζσ απφ κηα απιή θαηά ηνλ ρξήζηε δηαδηθαζία, φπσο είλαη ε πξαγκαηνπνίεζε κηαο θιήζεο. Μηα αιπζηδσηή αιιεινπρία απφ πνιιέο θαη πνιχπινθεο δηεξγαζίεο πξαγκαηνπνηνχληαη, ψζηε λα γίλεη ε επηθνηλσλία εθηθηή, κε έλα θηλεηφ ηειέθσλν. Έζησ ινηπφλ φηη ππάξρεη έλα θηλεηφ ηειέθσλν, θαη θάπνηνο πξνζπαζεί λα θαιέζεη ηνλ θάηνρφ ηνπ. Να ζεκεησζεί φηη ππάξρνπλ θάπνηνη θσδηθνί πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη απφ ηε 9

11 ζπζθεπή θαη ηελ ππεξεζία γηα λα πξαγκαηνπνηείηαη ε αλαγλψξηζε θαη ζπλδηαιιαγή ηεο ζπζθεπήο κε ην δίθηπν. Σα βαζηθά ινηπφλ βήκαηα πνπ αθνινπζνχληαη είλαη ηα εμήο: Αξρηθά, φηαλ ε ζπζθεπή ελεξγνπνηείηαη, αλαδεηεί ηνλ εηδηθφ SID θσδηθφ κέζσ ηνπ θαλαιηνχ ειέγρνπ. Σν θαλάιη ειέγρνπ είλαη κηα εηδηθή ζπρλφηεηα ηελ νπνία ρξεζηκνπνηνχλ ην θηλεηφ ηειέθσλν κε ην ζηαζκφ βάζεο γηα λα επηθνηλσλνχλ ην έλα κε ην άιιν ζρεηηθά κε ξπζκίζεηο θιήζεσλ ή αιιαγή θαλαιηψλ. Δάλ ε ζπζθεπή δελ βξεη θαλέλα θαλάιη ειέγρνπ γηα λα ζπλνκηιήζεη, μέξεη φηη είλαη εθηφο εχξνπο θη εκθαλίδεη έλα κήλπκα «εθηφο δηθηχνπ» ή «no service». Γηαθνξεηηθά, φηαλ ιάβεη ηνλ θσδηθφ SID, ηνλ ζπγθξίλεη κε ηνλ αληίζηνηρν πνπ είλαη πξνγξακκαηηζκέλνο κέζα ζηε ζπζθεπή. Δάλ ηαηξηάδνπλ, ε ζπζθεπή γλσξίδεη πιένλ φηη ε θπςέιε κε ηελ νπνία επηθνηλσλεί είλαη κέξνο ηνπ εγρψξηνπ δηθηχνπ κε ην νπνίν είλαη ξπζκηζκέλν (home system). Δθηφο απφ ηνλ SID, ε ζπζθεπή εθπέκπεη επίζεο κηα έθθιεζε γηα εγγξαθή (registration) θαη ην Κέληξν Μεηαγσγήο Κηλεηήο Σειεθσλίαο (MTSO) θαηαρσξεί ζε κηα βάζε δεδνκέλσλ ηελ αθξηβή γεσγξαθηθή ζέζε ηνπ θηλεηνχ ηειεθψλνπ. Έηζη, γλσξίδεη αθξηβψο πνηα θπςέιε ρξεζηκνπνηεί φηαλ ζέιεη λα θάλεη ηε ζπζθεπή λα θνπδνπλίζεη, θαζψο ε θιήζε έξρεηαη. Σν MTSO ιακβάλεη ηελ θιήζε θαη αλαδεηά ηε ζπζθεπή γηα λα δεη ζε πνηα θπςέιε βξίζθεηαη ηε ζπγθεθξηκέλε ζηηγκή. Ύζηεξα δεζκεχεη έλα δεπγάξη ζπρλνηήησλ (έλα θαλάιη) ην νπνίν ζα ρξεζηκνπνηεζεί απφ ην θηλεηφ ηειέθσλν γηα λα ιάβεη ηελ θιήζε. Σν MTSO επηθνηλσλεί κε ην ηειέθσλν κέζσ ηνπ θαλαιηνχ ειέγρνπ γηα λα ην ελεκεξψζεη πνηεο ζπγθεθξηκέλεο ζπρλφηεηεο λα ρξεζηκνπνηήζεη. Απφ ηε ζηηγκή πνπ ην ηειέθσλν θαη ην θέληξν-θεξαία ζπγρξνληζηνχλ ζε απηέο ηηο ζπρλφηεηεο, ε θιήζε ζπλδέεηαη θαη πξαγκαηνπνηείηαη, κε απνηέιεζκα λα κπνξνχλ νη δχν ζπλδξνκεηέορξήζηεο λα κηιήζνπλ κεηαμχ ηνπο. Καζψο ηψξα ε ζπζθεπή θηλείηαη πξνο ηε άθξε κηαο θπςέιεο, ν ζηαζκφο βάζεο ζηελ θπςέιε ζηελ νπνία πιεζηάδεη ην θηλεηφ ηειέθσλν βιέπεη φηη εθεί ην ζήκα κεγαιψλεη. (ν ζηαζκφο βάζεο ειέγρεη θαη κεηξά γεληθά ηελ ηζρχ ηνπ ζήκαηνο ζε φιεο ηηο ζπρλφηεηεο, φρη κφλν ηελ δηθή ηνπ ην 1/7). Οη δχν ζηαζκνί βάζεο ζπλεξγάδνληαη κεηαμχ ηνπο κέζσ ηνπ MTSO θαη, ζε θάπνην ζεκείν, ην ηειέθσλν δέρεηαη έλα ζήκα απφ ην θαλάιη ειέγρνπ πνπ ηνπ δεηά λα αιιάμεη ζπρλφηεηεο. Απηή ε «πάζα» πνπ δίλεηαη, ζηελ νπζία κεηαζηξέθεη/ πξνζαξκφδεη ην θηλεηφ ηειέθσλν ζηε λέα θπςέιε. iii. Roaming Δάλ ν θσδηθφο SID ζην θαλάιη ειέγρνπ δελ ηαηξηάδεη κε εθείλνλ πνπ είλαη πξνγξακκαηηζκέλνο ζηε ζπζθεπή, ηφηε ην θηλεηφ ηειέθσλν μέξεη φηη βξίζθεηαη ζε πεξηαγσγή. Σν MTSO ηεο θπςέιεο ζηελ νπνία πεξηάγεηαη επηθνηλσλεί κε ην MTSO ηνπ εγρψξηνπ ζπζηήκαηνο, ην νπνίν ειέγρεη ζηε ζπλέρεηα ζηε βάζε δεδνκέλσλ ηνπ γηα λα επηβεβαηψζεη φηη ν SID είλαη έγθπξνο. Σν εγρψξην ζχζηεκα επηθπξψλεη ηε ζπζθεπή ζην ηνπηθφ MTSO, ην νπνίν χζηεξα θαηαρσξεί θη παξαθνινπζεί ην θηλεηφ ηειέθσλν θαζψο 10

12 θηλείηαη ζηηο θπςέιεο. Καη ην εθπιεθηηθφ είλαη φηη φιεο απηέο νη δηαδηθαζίεο πξαγκαηνπνηνχληαη κέζα ζε ειάρηζηα δεπηεξφιεπηα! ρήκα 1.3 :Βαζηθά βήκαηα κεηάβαζεο Παπάπηημα 1 Κυδικοί ESN Electronic Serial Number: έλαο κνλαδηθφο αξηζκφο απφ 52 ςεθία πνπ πξνγξακκαηίδεηαη ζηε ζπζθεπή ηνπ θηλεηνχ ηειεθψλνπ φηαλ θαηαζθεπάδεηαη. MIN Mobile Identification Number: Έλαο 10ςήθηνο αξηζκφο, πνπ πξνέξρεηαη απφ ηνλ αξηζκφ ηνπ ηειεθψλνπ. SID System Identification Code: Έλαο κνλαδηθφο 5ςήθηνο αξηζκφο πνπ πξνζδηνξίδεηαη ζε θάζε θνξέα. Σν ESN απνηειεί κφληκν κέξνο ηνπ θηλεηνχ ηειεθψλνπ, ελψ νη SID θαη MIN θσδηθνί πξνγξακκαηίδνληαη ζην ηειέθσλν φηαλ αγνξάδεηαη έλα παθέην ζχλδεζεο θη ελεξγνπνηείηαη ε ζπζθεπή. Παπάπηημα 2 Μονόρ και διπλόρ (duplex) δίαςλορ Έρεη γίλεη πξνεγνπκέλσο αλαθνξά ζε duplex θαλάιηα θαη δηακνηξαζκφ ζπρλνηήησλ. Ση αθξηβψο είλαη απηά φκσο; Μνλά θαλάιηα ρξεζηκνπνηνχλ ηα γλσζηά Walkie-Talkie θαη ηα CB radios, πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα επηθνηλσλία π.ρ. κεηαμχ θνξηεγψλ-ληαιηθψλ, πνιχ ζπρλά ζηηο ΖΠΑ. Πξφθεηηαη γηα ζπζθεπέο πνπ επηηξέπνπλ κνλφδξνκε επηθνηλσλία κέζσ κίαο κφλν ζπρλφηεηαο. Απηφ ζεκαίλεη φηη δελ κπνξεί λα ππάξμεη ηαπηφρξνλε απνζηνιή-ιήςε ζήκαηνο, λα κηινχλ δειαδή θη νη δχν ηελ ίδηα ζηηγκή. ηα θηλεηά ηειέθσλα είλαη εθηθηφ θάηη ηέηνην, αθνχ κνηξάδνληαη έλα θαλάιη πνπ απνηειείηαη απφ δχν ζπρλφηεηεο, κηα γηα νκηιία θαη κηα γηα αθξφαζε. ρεηηθά κε ηα θαλάιηα, έλα Walkie-Talkie έρεη έλα κφλν θαλάιη, έλα CB radio 40, ελψ έλα θηλεηφ ηειέθσλν κπνξεί λα επηθνηλσλήζεη ζε 1664 ή πεξηζζφηεξα θαλάιηα! Σν εχξνο ηεο εθπνκπήο είλαη δηαθνξεηηθφ. Έλα Walkie-Talkie κπνξεί λα εθπέκςεη ζε πεξίπνπ 1,5 1,6km, ρξεζηκνπνηψληαο έλαλ πνκπφ ησλ 0,25 watts. Έλα CB radio έρεη πεξηζζφηεξε ηζρχ θη εθπέκπεη ζηα 8km, κε πνκπφ ησλ 5 watts. Καζψο ηα θηλεηά ηειέθσλα ζηεξίδνληαη ζην θπςεινεηδέο ζχζηεκα, δελ έρνπλ φξην εχξνπο, αθνχ κφιηο ε ζπζθεπή απνκαθξπλζεί απφ ην θέληξν ηεο κηαο θπςέιεο, εηζάγεηαη ζηε γεηηνληθή. Έηζη, κηα ζπδήηεζε κπνξεί λα ζπλερίδεηαη γηα πνιιά ρηιηφκεηξα, ρσξίο λα δηαθνπεί. 11

13 Βαζικά μέπη μιαρ ζςζκεςήρ κινηηήρ ηηλεθυνίαρ Έλα ζχγρξνλν θηλεηφ ηειέθσλν κπνξεί λα έρεη δηαζηάζεηο κηθξφηεξεο θη απφ έλα παθέην ηζηγάξα θαη λα πξαγκαηνπνηεί δηζεθαηνκκχξηα ππνινγηζκνχο ην δεπηεξφιεπην, ράξε ζηνπο πνιχπινθνπο θη παλίζρπξνπο κηθξνεπεμεξγαζηέο ηνπ. Όπσο θαη κε ηελ εμέιημε ησλ ππνινγηζηψλ, έηζη θαη ηα θηλεηά ηειέθσλα ζηελ αξρή είραλ δηαζηάζεηο πνπ κπνξνχζαλ θηάζνπλ φιν ηνλ φξνθν ελφο θηηξίνπ. 30 ρξφληα αξγφηεξα, είλαη ηφζν κηθξά θαη δηαθξηηηθά, πνπ κπνξεί λα ην ράζεη θηφιαο θαλείο, εχθνια! ρήκα 1.4 : απιή ζπζθεπή θηλεηήο ηειεθσλίαο Αλεμάξηεηα απφ ηηο εηδηθεπκέλεο ιεηηνπξγίεο θαη ην ζχγρξνλν ζπκπιεξσκαηηθφ εμνπιηζκφ, έλα θηλεηφ ηειέθσλν απνηειείηαη θπξίσο απφ κεξηθά βαζηθά κέξε: Σελ πιαθέηα πνπ πεξηέρεη φια ηα θπθιψκαηα θαη ηνπο επεμεξγαζηέο Σελ θεξαία, ε νπνία κπνξεί λα είλαη εζσηεξηθή ή εμσηεξηθή. Σελ νζφλε πγξψλ θξπζηάιισλ (LCD), Σν πιεθηξνιφγην, ην νπνίν κνηάδεη αξθεηά κε εθείλν ελφο απινχ ηειεθψλνπ Σν κηθξφθσλν Σν αθνπζηηθφ Σελ κπαηαξία ηηα εηθφλεο θαίλεηαη θαζαξά ε θαξδηά ηνπ θηλεηνχ ηειεθψλνπ, ε κεηξηθή πιαθέηα: ηελ πιαθέηα ππάξρνπλ αθφκε θάπνηα απηφλνκα θπθιψκαηα, φπσο είλαη ν κηθξνεπεμεξγαζηήο ή ηα chips ςεθηνπνίεζεο απνςεθηνπνίεζεο ηνπ ήρνπ. Σα ηειεπηαία κεηαηξέπνπλ ζε ςεθηαθή κνξθή ηελ (αλαινγηθή) νκηιία θαη ην αληίζηξνθν, αλάινγα κε ην εμεξρφκελν ή εηζεξρφκελν ζήκα. Ο Δπεμεξγαζηήο Φεθηαθνχ ήκαηνο (Digital Signal Processor DSP) είλαη έλα κέξνο ηεο δηεξγαζίαο απηήο θαη πξαγκαηνπνηεί ππνινγηζκνχο δηαρείξηζεο ηνπ ζήκαηνο, ζε πςειή ηαρχηεηα. Τπάξρεη αθφκε θη ν κηθξνεπεμεξγαζηήο, ν νπνίνο δηεθπεξαηψλεη φιεο ηηο ιεηηνπξγίεο ηεο ζπζθεπήο, απφ ηα δεδνκέλα πνπ εηζάγνληαη νπφ ην πιεθηξνιφγην ή πξνβάιινληαη ζηελ νζφλε, έσο ηελ επηθνηλσλία κε ην ζηαζκφ βάζεο θη άιιεο ζπκπιεξσκαηηθέο ελέξγεηεο. Τπάξρνπλ αθφκε θάπνηα ζεκεία απνζήθεπζεο, φπσο είλαη ε ROM κλήκε, ζηελ νπνία βξίζθεηαη ην ιεηηνπξγηθφ ζχζηεκα ηνπ ηειεθψλνπ. Τπάξρεη επίζεο θη ε εμσηεξηθή κλήκε ηχπνπ Flash, ζηελ νπζία ε ιεγφκελε θάξηα SIM, πνπ παξέρεη επηπιένλ ραξαθηεξηζηηθά, ηα νπνία κπνξεί λα ηξνπνπνηήζεη ν ρξήζηεο, π.ρ. ν ηειεθσληθφο θαηάινγνο. Ο ηνκέαο ελέξγεηαο θαη ξαδηνζπρλφηεηαο ειέγρεη φιεο ηηο ελεξγεηαθέο ιεηηνπξγίεο ηνπ ηειεθψλνπ (π.ρ. θφξηηζε) θαζψο θαη αιιειεπηδξά κε ηα FM θαλάιηα. Σέινο, νη αληίζηνηρνη εληζρπηέο ξαδηνζπρλνηήησλ δηαρεηξίδνληαη ηα ζήκαηα πνπ δηαθηλνχληαη απφ θαη πξνο ηελ θεξαία. Ζ νζφλε είλαη απφ ηα ζεκαληηθφηεξα κέξε ηνπ θηλεηνχ ηειεθψλνπ, αθνχ κέζσ απηήο θαη ηνπ πιεθηξνινγίνπ, ν ρξήζηεο επηθνηλσλεί θη δηακνξθψλεη ειέγρεη ηηο ιεηηνπξγίεο ηεο ζπζθεπήο. Απνθηψληαο έλα ηδηαίηεξν γξαθηθφ πεξηβάιινλ, κεγαιψλεη ζε κέγεζνο, γηα λα 12

14 απεηθνλίζεη ηα δηάθνξα ραξαθηεξηζηηθά. Σα ζχγρξνλα ηειέθσλα πξνζθέξνπλ βειηησκέλνπο ηειεθσληθνχο θαηαιφγνπο, παηρλίδηα, εθαξκνγέο, αξηζκνκεραλέο, εκεξνιφγηα θ.η.ι., ελψ ην ρξψκα έρεη αξρίζεη λα κπαίλεη δπλακηθά ζηα ραξαθηεξηζηηθά ησλ νζνλψλ. Μεξηθνί ζεκαληηθνί θσδηθνί (SID, MIN θ.η.ι.) απνζεθεχνληαη είηε ζην ηειέθσλν είηε ζε εμσηεξηθέο θάξηεο, νη νπνίεο κπνξνχλ θαη λα αληηθαηαζηαζνχλ πνιχ εχθνια. ρήκα 1.5 :Βαζηθά κέξνη θηλεηήο ζπζθεπήο ρήκα 1.6 Κάξηα sim θαη κηθξνεπεμεξγαζηήο Αθφκε, έλα εθπιεθηηθφ ζηνηρείν είλαη ην πφζν κηθξνζθνπηθά είλαη ηα εμαξηήκαηα ησλ θηλεηψλ ηειεθψλσλ, φπσο ηα κηθξφθσλα ή ηα κεγάθσλα. Πξαγκαηηθά, ηα κεγέζε κπνξεί λα είλαη κηθξφηεξα θη απφ κηα δεθάξα, ή ην λφκηζκα ησλ 5 ιεπηψλ ηνπ ΔΤΡΧ, θη φκσο, ν ήρνο πνπ παξάγεηαη είλαη πνιχ θαζαξφο. Σα δίκηςα Ύζηεξα απφ ηελ αλαθνξά ζηηο βαζηθέο αξρέο ιεηηνπξγίαο ηνπ θπςεινεηδνχο ζπζηήκαηνο θαη ηεο ζχληνκεο πεξηγξαθήο ησλ κεξψλ κηαο ζπζθεπήο θηλεηήο ηειεθσλίαο, ζα πξέπεη λα γίλεη κηα νπζηαζηηθή αλαθνξά ζηα δίθηπα θηλεηήο ηειεθσλίαο 13

15 θαη ηελ εμέιημή ηνπο. Ζ πνξεία φκσο απφ ηα αλαινγηθά ζηα ςεθηαθά δίθηπα θη χζηεξα νη ζπγθινληζηηθέο θαηλνηνκίεο πνπ έθεξε ε ςεθηαθή επνρή είλαη άμην λα ηνληζηνχλ. 1.2 Οη δηάθνξεο γεληέο θηλεηώλ δηθηύσλ Κηλεηά δίθηπα 1εο γεληάο Σα πξψηα δίθηπα θηλεηψλ ηειεπηθνηλσληψλ έθαλαλ ηελ εκθάληζή ηνπο ζηα ηέιε ηεο δεθαεηίαο ηνπ 70 ζηηο Ζ.Π.Α. θαη ζηηο αξρέο ηεο δεθαεηίαο ηνπ 80 ζηελ Δπξψπε. Σα απνθάιεζαλ αζχξκαηα δίθηπα 1εο γεληάο ή αιιηψο αλαινγηθά. Παξφιν πνπ νη δπλαηφηεηεο ηνπο ήηαλ ιίγεο, ε εκθάληζε ηνπο ηελ επνρή εθείλε ζεσξήζεθε σο έλα ηεξάζηην ηερλνινγηθφ επίηεπγκα. Σν Advanced Mobile Phone Service (AMPS), ήηαλ ην πξψην ζχζηεκα ζηηο θηλεηέο ηειεπηθνηλσλίεο πνπ έθαλε ηελ εκθάληζε ηνπ ην 1978 ζε κεξηθέο πνιηηείεο ησλ Ζ.Π.Α. θαη ζηε ζπλέρεηα, ε ηδέα (ηεο θηλεηήο ηειεθσλίαο), δηαδφζεθε ζηηο ππφινηπεο επείξνπο. ηελ Δπξψπε έθαλαλ ηελ εκθάληζε ηνπο δχν ζπζηήκαηα θηλεηψλ ηειεπηθνηλσληψλ ηα νπνία ήηαλ: (α) ην Nordic Mobile Telephony (NMT) θαη (β) ην Total Access Communication System (TACS). Μηα απφ ηηο πην ζεκαληηθέο αλαθαιχςεηο ζην ρψξν ησλ θηλεηψλ ηειεπηθνηλσληψλ ήηαλ ε έλλνηα ηεο θπςέιεο. Ο ιφγνο γηα ηνλ νπνίν ηα ζπζηήκαηα απηά νλνκάδνληαη θπςεισηά, είλαη γηαηί αθφκα θαη ζήκεξα ζηεξίδνπλ ηελ ιεηηνπξγία ηνπο ζηηο θπςέιεο ησλ νπνίσλ ην ζρήκα, αληηπξνζσπεχεη θαηά κηα έλλνηα ηα γεσγξαθηθά φξηα κέζα ζηα νπνία κπνξνχλ λα εμππεξεηνχληαη νη θηλεηνί ρξήζηεο. ε θάζε θπςέιε αληηζηνηρεί έλαο ζηαζκφο βάζεο ν νπνίνο αλαιακβάλεη ηε δεκηνπξγία θαη ηε δξνκνιφγεζε ησλ θιήζεσλ. Έλα θχξην ραξαθηεξηζηηθφ πνπ κπνξνχζε θαλείο λα παξαηεξήζεη, ήηαλ ην γεγνλφο φηη o πνκπφο θαη ν δέθηεο επηθνηλσλνχζαλ ρξεζηκνπνηψληαο ηελ ίδηα ζπρλφηεηα. Απφ ηελ άιιε πιεπξά, φηαλ θάπνηνο ρξήζηεο κηινχζε ηελ ζηηγκή φπνπ πνπ βξηζθφηαλ ελ θηλήζεη, απηφ είρε ζαλ απνηέιεζκα ε θιήζε λα ηεξκαηίδεηαη, ηε ζηηγκή πνπ μεπεξλνχζε ηα φξηα ηεο πεξηνρήο θάιπςεο. Ζ έιιεηςε ηεο δπλαηφηεηαο γηα δηαηήξεζε ηεο θιήζεο θαηά ηε δηάξθεηα κεηάβαζεο ζε κηα άιιε θπςέιε (handover), πεξηφξηδε ζεκαληηθά ηηο δπλαηφηεηεο ηεο θηλεηήο επηθνηλσλίαο θαζψο εκπφδηδε ηελ θηλεηηθφηεηα ηνπ ρξήζηε. Έλα άιιν πξφβιεκα ήηαλ ε ρακειή απφδνζε ησλ ζπζηεκάησλ απηψλ θαζψο ήηαλ πνιχ κηθξφο ν αξηζκφο ησλ ρξεζηψλ πνπ κπνξνχζαλ λα κηιήζνπλ ηαπηφρξνλα, απφ ηε ζηηγκή πνπ ην δηαζέζηκν θάζκα ζπρλνηήησλ δελ ήηαλ αξθεηφ. ε γεληθφηεξεο γξακκέο ηα πξψηα ζπζηήκαηα, δελ άθελαλ πεξηζψξηα γηα βειηηψζεηο θαη γηα ηελ εθαξκνγή ηερληθψλ φπσο ζπκπίεζε θαη θσδηθνπνίεζε ηεο πιεξνθνξίαο, θαζψο απηφ ζα είρε ζαλ πξνυπφζεζε ηελ ρξήζε ςεθηαθνχ ζήκαηνο. Αθφκα θαη ηα ηεξκαηηθά, δειαδή νη ζπζθεπέο πνπ ρξεζηκνπνηνχζαλ νη ρξήζηεο, ήηαλ νγθψδεηο κε κεγάιεο θεξαίεο θαη πςεινχ γηα ηελ επνρή εθείλε θφζηνπο Κηλεηά δίθηπα 2εο γεληάο Καζψο ηα δίθηπα 1εο γεληάο αλήθνπλ πιένλ ζην παξειζφλ, δε ζπλέβε ην ίδην κε ηα δίθηπα 2εο γεληάο αθνχ αξθεηά απφ ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπο ιήθζεθαλ ππ φςε γηα ην ζρεδηαζκφ ησλ δηθηχσλ ηεο 3εο γεληάο. ε αληίζεζε κε ηα πξψηα δίθηπα πνπ κεηέδηδαλ αλαινγηθφ ζήκα θαη ν δηαρσξηζκφο κεηαμχ ησλ ρξεζηψλ γηα ηαπηφγρξνλε πξφζβαζε ζην αζχξκαην κέζν γηλφηαλ κε ηελ Frequency Division Multiple Access (FDMA) ηερληθή, ηα δίθηπα 2εο γεληάο ρξεζηκνπνηνχζαλ ηερληθέο ςεθηαθήο δηακφξθσζεο ηνπ ζήκαηνο, ελψ νη ρξήζηεο δηαρσξίδνληαλ κε Time Division Multiple Access (TDMA) ή 14

16 Code Division Multiple Access (CDMA) φπσο θαίλεηαη ζην ρήκα 1.7: Σερληθέο πνιιαπιήο πξφζβαζεο. ρήκα 1.7: Σερληθέο πνιιαπιήο πξφζβαζεο Σα πην γλσζηά ζπζηήκαηα 2εο γεληάο ήηαλ (α) ην Global System for Mobile communication (GSM) ην νπνίν ρξεζηκνπνηεί ηελ TDMA ηερληθή θαη ππνζηεξίδεη 8 ρξνλν-ζρηζκέο (time-slots) κε εχξνο δψλεο 200 ΚHz ε θάζε κηα, (β) ην Interim Standard 136 (IS-136) γλσζηφ θαη ζαλ North American Digital Cellular (NADC) ή US Digital Cellular (USDC), (γ) ην Pacific Digital Cellular (PDC) έλα Ηαπσληθφ ζχζηεκα πνπ είρε αξθεηέο νκνηφηεηεο κε ην IS-136 θαη (δ) ην Interim Standard 95 Code Division Multiple Access (IS-95) επίζεο γλσζηφ ζαλ cdmaone ην νπνίν ρξεζηκνπνηεί ηελ CDMA ηερληθή ε νπνία ήηαλ επξέσο δηαδεδνκέλε ζηε Βφξεηα Ακεξηθή αιιά θαη ζε ρψξεο φπσο Κνξέα, Ηαπσλία, Κίλα θαη Απζηξαιία. ηελ Δπξψπε, ε αλάγθε γηα ηε δεκηνπξγία ελφο εληαίνπ ζπζηήκαηνο πνπ ζα εμππεξεηνχζε φινπο ηνπο Δπξσπαίνπο πνιίηεο αλεμαξηήησο ρψξαο, νδήγεζε ζηε δεκηνπξγία ηνπ GSM ππφ ηελ επίβιεςε ηνπ European Technical Standards Institute (ETSI). Tν ζχζηεκα απηφ ήηαλ ην πην επξέσο δηαδεδνκέλν, κεηξψληαο 350 εθαηνκκχξηα ρξήζηεο ζε 140 ρψξεο θαη 400 δίθηπα θηλεηψλ ηειεπηθνηλσληψλ. Σν GSM μεθίλεζε λα ιεηηνπξγεί ζηελ δψλε ησλ MHz ελψ ζε θάπνηεο άιιεο ρψξεο πνπ ην πηνζέηεζαλ, ιεηηνπξγεί ζηα 1.8 θαη 2 GHz. ην ρήκα 1.8: Ζ δνκή ηνπ GSM δηθηχνπ θαίλεηαη ε δνκή ηνπ GSM δηθηχνπ. Σέινο, κεξηθέο απφ ηηο ππεξεζίεο νη νπνίεο έθαλαλ ηελ εκθάληζε ηνπο καδί κε ηα δίθηπα 2εο γεληάο ήηαλ ε δπλαηφηεηα γηα πεξηνξηζκέλε πξφζβαζε ζην Internet θαη ε απνζηνιή ζχληνκσλ γξαπηψλ κελπκάησλ κεηαμχ ησλ ρξεζηψλ γλσζηά θαη ζαλ Short Messaging Service (SMS). 15

17 ρήκα 1.8: Ζ δνκή ηνπ GSM δηθηχνπ Κηλεηά δίθηπα 2.5 γεληάο ε κηα πξνζπάζεηα γηα επαλαζρεδηαζκφ ησλ πξνηχπσλ 2εο γεληάο, έηζη ψζηε απηά λα κπνξνχλ λα ππνζηεξίμνπλ πςεινχο ξπζκνχο κεηάδνζεο δεδνκέλσλ φπσο απαηηνχζαλ νη δηάθνξεο εθαξκνγέο ζην ρψξν ηνπ Internet, πξνέθπςε ν ζρεδηαζκφο λέσλ πξνηχπσλ πνπ αληηπξνζψπεπαλ ηελ γεληά 2.5. Σα πξφηππα απηά επέηξεπαλ ζηνλ ππάξρνληα εμνπιηζκφ 2εο γεληάο, λα ηξνπνπνηεζεί έηζη ψζηε λα κπνξεί λα ππνζηεξίδεη ππεξεζίεο φπσο πινήγεζε ζην Internet, , Wireless Applications Protocol (WAP) θ.α. ηα πιαίζηα ηεο αλαβάζκηζεο ησλ ζπζηεκάησλ πξνέθπςαλ ηξία λέα ζπζηήκαηα πνπ αληηπξνζψπεπαλ ηελ γεληά 2.5. Απηά είλαη ηα: (α) High Speed Circuit Switched Data (HSCSD), (β) General Packet Radio Service (GPRS) θαη (γ) Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE). Σν φλνκα HSCSD αληηπξνζσπεχεη ηελ ηερληθή ηεο κεηαγσγήο θπθιψκαηνο, ε νπνία επηηξέπεη ζε έλα θηλεηφ ρξήζηε λα ρξεζηκνπνηεί δηαδνρηθέο ρξνλνζρηζκέο ηνπ GSM πξνηχπνπ. ε ζπλδπαζκφ κε θάπνηεο άιιεο ηξνπνπνηήζεηο ην HSCSD θαηαθέξλεη λα πεηχρεη ξπζκνχο κεηάδνζεο ζηα 14,4 Kbps απφ ηα 9,6 Kbps πνπ πξνζέθεξε ην GSM. Δπίζεο, θάλνληαο ρξήζε ηεζζάξσλ ζπλερφκελσλ ρξνλνζρηζκψλ ην πξφηππν απηφ, έδηλε ηε δπλαηφηεηα γηα ξπζκφ κέρξη θαη 57,6 Kbps αλνίγνληαο έηζη ηνλ δξφκν γηα εθαξκνγέο φπσο streaming. Σν βαζηθφηεξν κεηνλέθηεκα ηνπ HSCSD ήηαλ ην γεγνλφο φηη ε ρξήζε ηεο κεηαγσγήο θπθιψκαηνο ζπαηαινχζε ηνπο πφξνπο ηνπ δηθηχνπ αθνχ νη ρξνλνζρηζκέο δεζκεχνληαλ αθφκα θαη φηαλ ε ρσξεηηθφηεηα ηνπο δελ ρξεζηκνπνηνχληαλ. Σν GPRS πξφηππν, βαζίδεηαη ζηε ιεηηνπξγία ηεο κεηαγσγήο παθέηνπ, γεγνλφο πνπ ην θαζηζηά θαηάιιειν γηα ππεξεζίεο φπσο , fax θαη asymmetric web browsing φπνπ ν ρξήζηεο θαηεβάδεη απφ ην Internet πνιχ πεξηζζφηεξα δεδνκέλα απφ φηη αλεβάδεη. 16

18 Σα θχξηα πιενλεθηήκαηά ηνπ είλαη φηη δεζκεχεη ηνπο πφξνπο ηνπ δηθηχνπ κφλν φηαλ ππάξρνπλ δεδνκέλα πνπ πξέπεη λα κεηαδνζνχλ θαη φηη δελ εμαξηάηαη ηφζν πνιχ απφ ηα κέξε εθείλα ησλ δηθηχσλ πνπ ιεηηνπξγνχλ κε κεηαγσγή θπθιψκαηνο. Δπεηδή ζην GPRS ην θαλάιη, δε δεζκεχεηαη απφ ηνλ θηλεηφ ρξήζηε κε ηνλ ηξφπν πνπ γίλεηαη ζην HSCSD, ην GPRS έρεη ηε δπλαηφηεηα λα ππνζηεξίδεη πεξηζζφηεξνπο ρξήζηεο. Όηαλ θαη νη νθηψ ρξνλνζρηζκέο ηνπ GSM είλαη δεζκεπκέλεο ζην GPRS απφ έλα ρξήζηε, ηφηε απηφο κπνξεί λα πεηχρεη ξπζκφ κεηάδνζεο κέρξη θαη 171,2 Kbps. ην ρήκα 1.9: Ζ δνκή ηνπ GPRS δηθηχνπ θαίλεηαη ε δνκή ηνπ GPRS δηθηχνπ ρήκα 1.9: Ζ δνκή ηνπ GPRS δηθηχνπ Σέινο ην πξφηππν EDGE, ζεσξείηαη σο κηα αξθεηά πξνεγκέλε βειηηζηνπνίεζε ηνπ πξνηχπνπ GSM θαη απηφ γηαηί απαηηεί ηελ αλαβάζκηζε ηφζν ζην ινγηζκηθφ (software) αιιά θαη ζην πιηθφ (hardware). Σν EDGE ζεσξείηαη σο ην απνηέιεζκα ηεο επηζπκίαο, ησλ ππεχζπλσλ γηα ηα δίθηπα GSM θαη IS-136, γηα κηα απφ θνηλνχ ηερλνινγηθή εμέιημε πνπ ζα ηνπο νδεγνχζε ζε δίθηπα πςειψλ ηαρπηήησλ 3 εο γεληάο. Σν EDGE εηζάγεη κηα θαηλνχξγηα ςεθηαθή δηακφξθσζε κε ην φλνκα 8-PSK ε νπνία πξνζθέξεη ξπζκφ κεηάδνζεο κέρξη θαη 547,2 Kbps φηαλ ρξεζηκνπνηείηαη ρσξίο δηφξζσζε ιαζψλ θαη φιεο νη νθηψ ρξνλνζρηζκέο είλαη δεζκεπκέλεο ζε έλα κφλν ρξήζηε. ΚΔΦΑΛΑΗΟ 2 ν 2.1 Κηλεηά δίθηπα 3εο γεληάο Ο εξρνκφο ησλ δηθηχσλ 3εο γεληάο, άλνημε ην δξφκν γηα ηελ εκθάληζε αθφκα πεξηζζφηεξσλ ππεξεζηψλ, πνπ κέρξη ηε ζηηγκή εθείλε, θαλέλα απφ ηα πξνεγνχκελα πξφηππα δε κπνξνχζε λα ηνπο πξνζθέξεη. Με ηαρχηεηεο επηπέδνπ Megabit θάπνηνο πνπ έρεη πξφζβαζε ζε έλα ηέηνην δίθηπν κπνξεί λα πινεγεζεί ζην Internet, λα επηθνηλσλήζεη ρξεζηκνπνηψληαο ηελ ππεξεζία Voice over Internet Protocol (VoIP), λα θαηεβάζεη κνπζηθά θνκκάηηα θαη λα ρξεζηκνπνηήζεη δηάθνξεο άιιεο ππεξεζίεο κε ηε βνήζεηα ην θηλεηνχ ηνπ ηειεθψλνπ. ηα πιαίζηα ηεο εμέιημεο ησλ ήδε ππαξρφλησλ δηθηχσλ 2εο γεληάο, πξνέθπςαλ ην πξφηππν cdma2000 ζαλ ζπλέρεηα ηνπ CDMA θαη ην Wideband-CDMA (W-CDMA) ή αιιηψο Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) ζαλ ζπλέρεηα ησλ GSM, IS-136 θαη PDC, φπσο θαίλεηαη θαη ζην ρήκα 2.1: Ζ εμέιημε ησλ θηλεηψλ ζπζηεκάησλ ηειεπηθνηλσληψλ. Σν W-CDMA είλαη έλα πξφηππν ην νπνίν επεξεαζηεί απφ ηε θηινζνθία θαη ηνλ ηξφπν ιεηηνπξγίαο ηνπ GSM. 17

19 Βαζηθφο ζηφρνο ηεο αλάπηπμεο ησλ θηλεηψλ δηθηχσλ 3εο γεληάο είλαη ε παξνρή ππεξεζηψλ ζε νπνηνδήπνηε κέξνο, νπνηαδήπνηε ρξνληθή ζηηγκή. Σν γεγνλφο απηφ ζεκαίλεη φηη έλαο ρξήζηεο ησλ δηθηχσλ απηψλ, ζα έρεη ηε δπλαηφηεηα λα κεηαθηλείηαη νπνπδήπνηε θαη λα εμππεξεηείηαη, αθφκα θαη ζε γεσγξαθηθέο πεξηνρέο φπνπ ε θάιπςε πνπ παξέρεηαη, δελ είλαη απφ δίθηπν ηεο 3εο γεληάο. ρήκα 2.1: Ζ εμέιημε ησλ θηλεηψλ ζπζηεκάησλ ηειεπηθνηλσληψλ Οη ππεξεζίεο πνπ πξνζθέξνληαη επεθηείλνληαη ζε ππεξεζίεο Internet θαη ζε ππεξεζίεο πνπ ζπλδπάδνπλ εηθφλα θαη ήρν (multimedia) κε πςεινχο ξπζκνχο κεηάδνζεο. Θα πξέπεη ηέινο λα αλαθεξζεί φηη ηα ζπζηήκαηα 3εο γεληάο πνπ έρνπλ επηθξαηήζεη κέρξη ηψξα είλαη ηα (α) UMTS ζηελ Δπξψπε, (β) CDMA2000 ζηελ Βφξεηα Ακεξηθή θαη (γ) ην NTT Docomo ζηελ Ηαπσλία. Ο βαζηθφο ζηφρνο ησλ ζπζηεκάησλ 3G είλαη ε παξνρή ελφο κεγάινπ αξηζκνχ ππεξεζηψλ ζην ρξήζηε ρξεζηκνπνηψληαο ηελ αξρή ηνπ ζπζηήκαηνο ζπληεηαγκέλσλ κε ελζχξκαην, επίγεην αζχξκαην ή δνξπθνξηθφ κέζν αλάινγα κε ηελ πεξίζηαζε. Ο ρξήζηεο είλαη δπλαηφ λα κελ γλσξίδεη ηε ζπγθεθξηκέλε ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηεί. ηελ πιεηνςεθία ηνπο ηα πξνηεηλφκελα 3G ζπζηήκαηα δελ ζα επηηχρνπλ απηή ηε κνξθή επηθνηλσλίαο αθήλνληάο ηελ γηα ηα ζπζηήκαηα 4εο γεληάο. Ζ θάιπςε ζε φια ηα ζεκεία ηεο γεο είλαη επηζπκεηή, ελψ είλαη απνδεθηφ φηη νη κεγαιχηεξεο ηαρχηεηεο κεηάδνζεο δεδνκέλσλ δελ ζα εηλαη δηαζέζηκεο παληνχ θαη πηζαλφλ δελ ζα είλαη δηαζέζηκεο ζηηο κεγαιχηεξεο ηαρχηεηεο θίλεζεο ηνπ ζπλδξνκεηή. ε απηέο ηηο ηαρχηεηεο ν ξπζκφο κεηάδνζεο ηεο πιεξνθνξίαο ζα πεξηνξίδεηαη ζηα 384 kbits/sec, ελψ γηα κηθξφηεξεο ηαρχηεηεο λα είλαη 2 Mbits/sec. Παγθφζκηα κεηαγσγή ρσξίο πξνβιήκαηα (seamless roaming) είλαη έλαο άιινο ζηφρνο ησλ ζπζηεκάησλ 3G. Δμ αηηίαο ηνπ πεξηνξηζκέλνπ δηαζέζηκνπ εχξνπο ζπρλνηήησλ γηα ηα ζπζηήκαηα 3G είλαη αλαγθαία ε φζν ην δπλαηφλ απνδνηηθφηεξε ρξήζε ηνπ. Σα θπςεισηά ζπζηήκαηα 2εο γεληάο ραξαθηεξίδνληαη απφ απφδνζε εχξνπο δψλεο (spectrum efficiency) κέρξη 0.5 bps/hz/cell, ιακβάλνληαο ππφςε παξεκβνιέο απφ άιινπο ρξήζηεο θαη ηελ επαλαρξεζηκνπνίεζε ζπρλφηεηαο (frequency reuse). Αλ θαη απηή ε απφδνζε είλαη ηθαλνπνηεηηθή γηα παξαδνζηαθέο ππεξεζίεο, ζεκαληηθέο 18

20 βειηηψζεηο είλαη αλαγθαίεο γηα ηελ παξνρή ππεξεζηψλ πςειψλ ξπζκψλ κεηάδνζεο πιεξνθνξίαο ζε κεγάιν αξηζκφ ρξεζηψλ. Σερλνινγίεο φπσο νη πξνζαξκνζηηθέο θαηεπζπληηθέο θεξαίεο (adaptive directional antennas), ε αθχξσζε παξεκβνιψλ (interference cancellation) θαη ε δηαδνρηθή κεηάδνζε (relay transmission) κπνξνχλ λα βνεζήζνπλ πξνο απηή ηελ θαηεχζπλζε. Με ηελ ππάξρνπζα ηερλνινγία ν ζηφρνο ηεο παξνρήο νπνηαζδήπνηε ηερλνινγίαο ζε νπνηνδήπνηε ρξήζηε θάζε ζηηγκή ζε νπνηνδήπνηε ζεκείν ζηε γε κπνξεί λα πξαγκαηνπνηεζεί κφλν ζε κηθξφ βαζκφ, θαζψο είλαη αλαγθαίεο ζεκαληηθέο βειηηψζεηο ζηηο ηερλνινγίεο ξαδηνζπρλνηήησλ θαη ζρεδηαζκνχ δηθηχσλ. Παξά ην γεγνλφο φηη έρνπλ ην πιενλέθηεκα ηεο ππνζηήξημεο ηνπ πξσηνθφιινπ IP θαη ηεο θηλεηφηεηαο, ηα δίθηπα ηξίηεο γεληάο έρνπλ ην κεηνλέθηεκα ηεο χπαξμεο δηαθνξεηηθψλ πξνηχπσλ. Σν κεηνλέθηεκα απηφ πεξηνξίδεη ηελ εχθνιε πεξηαγσγή κεηαμχ δηθηχσλ βαζηζκέλσλ ζε δηαθνξεηηθά πξφηππα, θαη απνηειεί πεξηνξηζηηθφ παξάγνληα γηα ηελ θηλεηφηεηα ησλ ρξεζηψλ. Δπηπιένλ, ηα δίθηπα ηξίηεο γεληάο παξέρνπλ (ζηελ θαιχηεξε πεξίπησζε) ηαρχηεηεο σο 2 Mbps. Αλ θαη νη ηαρχηεηεο απηέο αξθεηέο γηα ηηο παξαδνζηαθέο εθαξκνγέο, ζα πξέπεη λα βειηησζνχλ πξνθεηκέλνπ λα ηθαλνπνηνχλ ηηο απαηηήζεηο ησλ εθαξκνγψλ θηλεηήο ηειεθσλίαο ησλ επφκελσλ δεθαεηηψλ. Όπσο ζε φινπο ηνπο ηνκείο ηεο ηερλνινγίαο, ε αλαδήηεζε γηα θαιχηεξα θαη απνδνηηθφηεξα ζπζηήκαηα δελ ζηακαηά πνηέ. Mφιηο θηάζεη ε επνρή γηα ηελ εγθαηάζηαζε ελφο ζπζηήκαηνο, ε έξεπλα γηα ηελ επφκελε γεληά ηνπ είλαη ζπλήζσο ήδε ζε εμέιημε. πλεπψο, ε εγθαηάζηαζε ησλ δηθηχσλ ηξίηεο γεληάο ζπλνδεχεηαη απφ ηελ έλαξμε ηεο έξεπλαο γηα ηελ επφκελε γεληά ησλ αζχξκαησλ ζπζηεκάησλ θηλεηήο ηειεθσλίαο. Αλ ν δεθαεηήο θχθινο πνπ αλαθέξζεθε παξαπάλσ ζπλερίζεη λα ηζρχεη, είλαη ινγηθφ λα αλακέλεηαη φηη ε επφκελε γεληά αζχξκαησλ ζπζηεκάησλ, γλσζηή σο ηέηαξηε γεληά (4G), ζα εκθαληζηεί πεξίπνπ ην Ο ζηφρνο γηα ηα ζπζηήκαηα ηέηαξηεο γεληάο θαη ηα κειινληηθά ζπζηήκαηα είλαη ε ελνπνίεζε ησλ δηαθφξσλ δηθηχσλ θηλεηήο θαη αζχξκαηεο ηειεθσλίαο. Oζηφζν, ππάξρεη κηα ζεκειηψδεο δηαθνξά κεηαμχ ησλ αζχξκαησλ θπςειηθψλ δηθηχσλ θαη ησλ αζχξκαησλ δηθηχσλ δεδνκέλσλ, φπσο ηα αζχξκαηα ηνπηθά δίθηπα (WLAN): φηη ηα θπςειηθά ζπζηήκαηα είλαη ζπλήζσο βαζηζκέλα ζε κεηαγσγή θπθιψκαηνο, θάηη πνπ ζεκαίλεη φηη ε πξαγκαηνπνίεζε κηαο θιήζεο αθνινπζεί ηε δεκηνπξγία ελφο θπθιψκαηνο κέζσ ηνπ νπνίνπ ζα κεηαθεξζνχλ ηα δεδνκέλα, ελψ αληίζεηα ηα αζχξκαηα δίθηπα δεδνκέλσλ είλαη βαζηζκέλα ζε κεηαγσγή παθέησλ. Αλακέλεηαη φηη ε εμέιημε ησλ δηθηχσλ αζχξκαηεο ηειεθσλίαο πξνο έλα εληαίν ζχζηεκα ζα νδεγήζεη ζε κηα θνηλή πιαηθφξκα κεηαγσγήο παθέησλ (βαζηζκέλε ζην πξσηφθνιιν IP), νδεγψληαο έηζη ζην «αζύξκαην δηαδίθηπν». Βέβαηα, γηα ηελ πξαγκαηνπνίεζε κηαο ηέηνηαο πξνζπάζεηαο απαηηείηαη έξεπλα πνπ ζα θάλεη δπλαηή ηε δηαιεηηνπξγηθφηεηα κεηαμχ ησλ αζχξκαησλ θπςειηθψλ δηθηχσλ θαη ησλ αζχξκαησλ δηθηχσλ δεδνκέλσλ. Ζ ελνπνηεκέλε απηή πιαηθφξκα ζα παξέρεη δηαθαλή νινθιήξσζε ησλ ελζχξκαησλ θαη αζχξκαησλ δηθηχσλ θαη ζα επηηξέπεη ζηνπο ρξήζηεο λα έρνπλ, αλεμάξηεηα απφ ηηο κεζφδνπο πξνζπέιαζεο ησλ δηαθφξσλ αζχξκαησλ δηθηχσλ, άκεζε πξφζβαζε ζε πεξηερφκελα πνιπκέζσλ φπσο θσλή, δεδνκέλα, θαη βίληεν. Οη επφκελεο γεληέο αζχξκαησλ δηθηχσλ αθνξνχλ ηελ αγνξά ηνπ 2010 θαη κεηά, θαη ζα πξνζθέξνπλ απμεκέλεο ηαρχηεηεο κεηαθνξάο δεδνκέλσλ - νη πξνβιέςεηο ηηο ηνπνζεηνχλ απφ ηα 50 έσο ηα 155 Mbps. Καηά ηε δηάξθεηα ηεο αλάπηπμεο απηψλ ησλ ζπζηεκάησλ ζα πξέπεη λα κειεηεζνχλ θαη λα επηιπζνχλ δηάθνξα νηθνλνκηθά θαη ηερληθά δεηήκαηα. Κάπνηα απφ απηά, φπσο ε αλάπηπμε απνδνηηθφηεξσλ ηερληθψλ δηακφξθσζεο, ε αλεχξεζε επηπιένλ θάζκαηνο, θαη νη εμειίμεηο ζηελ ηερλνινγία ησλ κπαηαξηψλ, έρνπλ ήδε κειεηεζεί θαηά ηε δηάξθεηα ηεο έξεπλαο θαη αλάπηπμεο ζπζηεκάησλ δεχηεξεο θαη ηξίηεο γεληάο. 19

21 Τπάξρνπλ, φκσο, θαη άιια δεηήκαηα ηα νπνία δελ έρνπλ κειεηεζεί δηεμνδηθά, θαη εμαξηψληαη ζεκαληηθά απφ ηελ εμέιημε ηεο αγνξάο ησλ ηειεπηθνηλσληψλ θαη γεληθά ηεο θνηλσλίαο. Σα δεηήκαηα απηά πξέπεη λα πξνζδηνξηζηνχλ θαη λα επηιπζνχλ ην ζπληνκφηεξν, έηζη ψζηε λα εμαζθαιηζηεί ε επηηπρία ησλ ζπζηεκάησλ ηέηαξηεο γεληάο (4G) ΠΡΟΒΛΖΜΑΣΑ ΓΗΑΓOΖ Δηδηθά πξνβιήµαηα δηάδνζεο Σα ζπζηήµαηα θηλεηψλ επηθνηλσληψλ ιεηηνπξγνχλ θπξίσο µέζα ζε πεξηβάιινληα ηα νπνία είλαη, ζε δηάθνξνπο βαζµνχο, ερζξηθά πξνο ηελ επηθνηλσλία RF. Ωζηφζν, πξνηνχ εμεηάζνπµε πεξαηηέξσ ηα πξνβιήµαηα δηάδνζεο, ζα είλαη ρξήζηµν λα δηαθξίλνπµε µεηαμχ εμσηεξηθψλ, εζσηεξηθψλ θαη πβξηδηθψλ ζπζηεµάησλ θηλεηψλ επηθνηλσληψλ. Σα εμσηεξηθά ζπζηήµαηα έρνπλ ζηαζµνχο βάζεο ζηνλ αλνηρηφ αέξα θαη νη θηλεηνί ζηαζµνί είλαη ζρεδηαζµέλνη θπξίσο γηα ρξήζε εθηφο θηηξίσλ. ε εζσηεξηθά ζπζηήµαηα, ν ζηαζµφο βάζεο εγθαζίζηαληαη µέζα ζε νίθεµα, θηίξηα γξαθείσλ, εξγνζηάζην, απνζήθε ή θάπνην άιιν είδνο εγθαηάζηαζεο, θαη νη θηλεηνί ζηαζµνί ζρεδηάδνληαλ θπξίσο γηα λα ιεηηνπξγνχλ ζ' απηφ ην πεξηβάιινλ. Σα πβξηδηθά ζπζηήµαηα νξίδνληαη σο ζπζηήµαηα θηλεηψλ επηθνηλσληψλ µε ζηαζµνχο βάζεο πνπ βξίζθνληαη µέζα ή έμσ απφ θηίξηα ή/θαη ζπζηήµαηα ησλ νπνίσλ νη θηλεηνί ζηαζµνί ζρεδηάδνληαη γηα λα ιεηηνπξγνχλ επαξθψο µέζα θαη έμσ απφ θαηαζθεπέο ζηέγαζεο. Δίλαη ζεµαληηθφ λα ζεµεησζεί φηη δελ ππάξρεη νµνηφµνξθν εζσηεξηθφ ή εμσηεξηθφ πεξηβάιινλ. Κάζε πεξηνρή ζρεµαηίδεηαη εληαία απφ µεγάιν αξηζµφ νληνηήησλ πνπ µπνξνχλ λα επεξεάδνπλ έληνλα ηελ έληαζε ηνπ ζήµαηνο ζε δεδνµέλν ζεµείν µέζα ζηελ θάιπςε. εµαληηθέο µεηαβιεηέο πνπ νξίδνπλ ην θηλεηφ εμσηεξηθφ πεξηβάιινλ είλαη ην θπζηθφ έδαθνο (νξεηλφ ζε ζρέζε µε ινθψδεο ζε ζρέζε µε επίπεδν ή γε ζε ζρέζε µε λεξφ), θαηαζθεπέο απφ ηνλ άλζξσπν: αξηζµφο, χςνο, δηάηαμε θαη θαηαζθεπαζηηθφ πιηθφ (πέηξα ή ράιπβαο θ.ιπ.), ραξαθηεξηζηηθά δέληξσλ θαη βιάζηεζεο (µέγεζνο θχιισλ, θιάδνη, θνξµνί θ.ιπ.), θαλνληθέο θαη αλψµαιεο θαηξηθέο ζπλζήθεο θαη ξαδηνζφξπβνο πξνθαινχµελνο απφ ηνλ άλζξσπν. Σν ρήµα 3.1 δείρλεη παξαδείγµαηα απσιεηψλ νδεχζεσλ µεηάδνζεο ζε δηάθνξεο πεξηνρέο. Γηα εζσηεξηθά ζπζηήµαηα θηλεηψλ επηθνηλσληψλ, ε δηάδνζε επεξεάδεηαη ζε µεγάιν βαζµφ απφ παξάγνληεο φπσο θαηαζθεπή, ζχλζεζε πιηθψλ (ζθπξφδεµα, πειφο, ράιπβαο), επίπισζε θαη εμνπιηζµφο γξαθείνπ θαη ζφξπβνο πξνθαινχµελνο απφ ηνλ άλζξσπν. Ζ ξαδηνεπηθνηλσλία εζσηεξηθνχ ρψξνπ θαζψο θαη µεξηθά πβξηδηθά ζπζηήµαηα πξέπεη λα αληηµεησπίδνπλ ηα ραξαθηεξηζηηθά δηάδνζεο ξαδηνθπµάησλ θαη ζηηο ηξεηο δηαζηάζεηο, ζε ζχγθξηζε µε ηνπο θηλεηνχο ζηαζµνχο εγθαηεζηεµέλνπο πάλσ ζε νρήµαηα πνπ ρξεζηµνπνηνχληαη ζπλήζσο ζε ζπζηήµαηα εμσηεξηθνχ ρψξνπ θαη νπζηαζηηθά ιαµβάλνπλ ππφςε "µφλν" δχν δηαζηάζεηο. Πξηλ απφ ηηο αξρέο ηεο δεθαεηίαο ηνπ 1980, µφλν ιίγε έξεπλα είρε γίλεη γηα ηνλ ραξαθηεξηζµφ ηεο ξαδηνδηάδνζεο µέζα ζε θηίξηα.ζ πεξηζζφηεξε εξγαζία επηθεληξσλφηαλ ζηα απνηειέζµαηα δηάδνζεο ή ηηο αλαιπηηθέο ιχζεηο, µε ρξήζε θεξαηψλ πνµπψλ χςνπο µεγαιχηεξνπ ή ίζνπ µε 30 m θαη απνζηάζεσλ µεηαμχ ΣΑ θαη RA άλσ ηνπ 1 km. Πην πξφζθαηεο µειέηεο, σζηφζν, δείρλνπλ ζαθψο φηη ηα εζσηεξηθά πεξηβάιινληα είλαη ηδηαίηεξα ερζξηθά πξνο ηε ξαδηνδηάδνζε. ηαπηζηψζεθε, γηα παξάδεηγµα, φηη ηα ζήµαηα RF µπνξνχλ λα θηάζνπλ ζε πςειφηεξεο ζηάζµεο µέζσ θιηµαθνζηαζίσλ ή αλάθιαζεο απφ ηα απέλαληη θηίξηα ε νπνία µε ηε ζεηξά ηεο µπνξεί λα απνηξέπεη ηελ αχμεζε ζπρλνηήησλ µεηαμχ ησλ νξφθσλ θηηξίνπ. 20

22 ρήµα 2.2 Απψιεηα φδεπζεο δηάδνζεο ζε δηάθνξεο πεξηνρέο Παξά ηα πεξηγξαθφµελα πξνβιήµαηα, µεηξήζεηο δηάδνζεο ζε 900 θαη 1700 MHz δείρλνπλ ηελ θαηαιιειφηεηα απηψλ ησλ ζπρλνηήησλ γηα επηθνηλσλίεο εζσηεξηθνχ ρψξνπ ραµειήο ηζρχνο. Αλ θαη ε ςειφηεξε ζπρλφηεηα (1700 ΜΖz) ζα απμήζεη ηελ απψιεηα δηάδνζεο, ιφγσ µείσζεο ζην άλνηγµα ηεο θεξαίαο (5 db) θαζψο θαη πςειφηεξεο απνξξφθεζεο µέζσ ηνίρσλ θαη δαπέδσλ (3-6 db), είλαη ρξήζηµε θαηά ην φηη µηα πεξηζζφηεξν πεξηνξηζµέλε ξαδηνθάιπςε επηηξέπεη ζρήµα επαλαρξεζηµνπνίεζεο πςειφηεξσλ ζπρλνηήησλ µέζα ζε πνιπψξνθα θηίξηα. ε ζρέζε µε ηα πβξηδηθά ζπζηήµαηα θηλεηψλ επηθνηλσληψλ, είλαη ηδηαίηεξα ελδηαθέξνλ λα ηνληζηνχλ ηα ραξαθηεξηζηηθά δηάδνζεο αξρηηεθηνληθήο πνπ πεξηιαµβάλεη ζηαζµφ βάζεο έμσ απφ θηίξην θαη θηλεηψλ µνλάδσλ µέζα ζ' απηφ. Ζ έξεπλα πνπ πξαγµαηνπνηήζεθε γηα θχµαηα 800 MHz δείρλεη φηη ε εμαζζέλεζε ζεµάησλ µεηά ηε δηείζδπζε ζε θηίξηα είλαη πνιχ πςειή. Θα πξέπεη λα ζεµεησζεί φηη παξφµνηεο απψιεηεο δηείζδπζεο µπνξνχλ λα πξνθχςνπλ ζε εζσηεξηθέο θαηαζηάζεηο, εάλ ην ζήµα πξέπεη λα δηαηξέμεη µέζσ αξθεηψλ ηνίρσλ ζηε δηαδξνµή ηνπ απφ ηνλ πνµπφ πξνο ηνλ θηλεηφ δέθηε. πλεπψο, ζε πεξηβάιινλ πινχζην ζε ραξαθηεξηζηηθά, ε έληαζε ηνπ ζήµαηνο µπνξεί λα πέζεη δξαµαηηθά µέζα ζε θιάζµα δεπηεξνιέπηνπ µφλν. Απηφ ην ζπµβάλ αλαθέξεηαη σο δηάιεηςε Γεληθά πξνβιήµαηα δηάδνζεο Σν ξαδηνζήµα δεδνµέλνπ θαλαιηνχ επεξεάδεηαη απφ ηνλ ζφξπβν θαη ηελ παξεµβνιή. Ο φξνο ζφξπβνο νξίδεηαη σο "αλεπηζχµεηα ειεθηξηθά ζήµαηα πνπ ππάξρνπλ πάληνηε ζε ειεθηξηθά ζπζηήµαηα". Μπνξεί θαλείο λα δηαθξίλεη µεηαμχ αλζξσπνγελνχο ζνξχβνπ φπσο ν ζφξπβνο ηεο θαχζεο απηνθηλήηνπ θαη θπζηθνχ ζνξχβνπ φπσο ν ζεξµηθφο ή αηµνζθαηξηθφο ζφξπβνο (θεξαπλφο). Ο ζεξµηθφο ζφξπβνο πξνθαιείηαη απφ ηε ζεξµηθή θίλεζε ειεθηξνλίσλ, πνπ ππάξρνπλ ζε φια ηα θαηαλαισηηθά ζηνηρεία φπσο αληηζηάζεηο θαη θαιψδηα, θαη ζπλεπψο είλαη αλαπφθεπθηνο. Έλα επξέσο ρξεζηµνπνηνχµελν µέηξν ηεο πνηφηεηαο ζήµαηνο είλαη ε ιεγφµελε ζρέζε ζήµαηνο πξνο ζφξπβν (SNR), ε νπνία είλαη ε ζρέζε µεηαμχ έληαζεο ζήµαηνο θαη ζηάζµεο ζνξχβνπ. O ζφξπβνο θαη ην εχξνο δψλεο έρνπλ αληίζηξνθε ζρέζε, δειαδή αχμεζε ζην εχξνο δψλεο ζα έρεη σο απνηέιεζµα µείσζε ζνξχβνπ. 21

23 Μηα άιιε θαηεγνξία µε θπζηθψλ πξνβιεµάησλ µεηάδνζεο είλαη ε ιεγφµελε παξεµβνιή. Τπάξρνπλ δχν είδε παξεµβνιήο: παξεµβνιή παξαθείµελνπ θαλαιηνχ θαη νµνθαλαιηθή παξεµβνιήο. Όπσο αλαθέξζεθε ζηελ παξάγξαθν 1.2 ε παξεµβνιή παξαθείµελνπ θαλαιηνχ ζπµβαίλεη φηαλ επαξθψο µεγάιε πνζφηεηα ελέξγεηαο ξαδηνθαλαιηνχ δηαρέεηαη ζε παξαθείµελν ξαδηνθαλάιη. Ζ νµνθαλαιηθή παξεµβνιή ζπµβαίλεη φηαλ δχν πνµπνί πνπ ρξεζηµνπνηνχλ ην ίδην ξαδηνθαλάιη έρνπλ ππεξθαιππηφµελεο πεξηνρέο θάιπςεο. Ο βαζµφο ηεο νµνθαλαιηθήο παξεµβνιήο µεηξηέηαη µε ηε ιεγφµελε ζρέζε θέξνληνο πξνο παξεµβνιή (C/I), ε νπνία είλαη ίζε µε ηε ζρέζε ηνπ θέξνληνο πξνο ηελ παξεµβνιή θαη απφ ηηο δχν πεγέο. Δθηφο απφ ηε SNR θαη C/I, ν πξνυπνινγηζµφο δεχμεο αληηπξνζσπεχεη ζεµαληηθή έλλνηα δηάδνζεο πνπ νξίδεη ηελ πνηφηεηα ηεο ξαδηνδεχμεο θαη µεηξηέηαη µε decibels ή db (αθξηβέζηεξα dbm). Έλαο πξνυπνινγηζµφο δεχμεο µπνξεί λα ζεσξεζεί σο µηα εμίζσζε πνπ πξνζζέηεη ή αθαηξεί παξάγνληεο πνπ ζπµβάιινπλ ή µεηψλνπλ ηελ πνηφηεηα µηαο ξαδηνδεχμεο. Μεηαβιεηέο πνπ ζπµβάιινπλ είλαη ε εθπεµπφµελε ηζρχο Pt, ε απνιαβή ησλ ΣΑ θαη RA, Gt θαη Gr. ε αληίζεζε, νη ζεµαληηθφηεξνη παξάγνληεο πνπ µεηψλνπλ ηελ έληαζε ηνπ ζήµαηνο είλαη ε απψιεηα ζην ρψξν (εμαξηψµελε απφ ηελ απφζηαζε θαη ηε ζπρλφηεηα), ν θπζηθφο ζφξπβνο θαη ν ζεξµηθφο ζφξπβνο θαζψο θαη έλα επξχ ζχλνιν άιισλ απσιεηψλ. Δάλ ην ππνινγηδφµελν έηζη πεξηζψξην Μ(dB) είλαη ζεηηθφ φηαλ έρνπλ ιεθζεί ππφςε φινη νη ζρεηηθνί παξάγνληεο, ηφηε ην ζήµα ζα εμαζθαιίδεη επαξθή επίδνζε. Γηα ζπζηήµαηα θηλεηψλ επηθνηλσληψλ εμσηεξηθνχ θαη εζσηεξηθνχ ρψξνπ, ε δηάδνζε πνιιαπιήο δηαδξνµήο δεµηνπξγεί µεξηθά απφ ηα πην ζνβαξά πξνβιήµαηα ζε ξαδηνπεξηβάιινλ. Καη ζηα δχν πεξηβάιινληα, ηα ξαδηνθχµαηα µπνξνχλ λα αλαθιψληαη απφ έλα επξχ ζχλνιν θπζηθψλ θαη αλζξσπνγελψλ νληνηήησλ φπσο θηίξηα, απηνθίλεηα, ιφθνη, λεξφ ή ηνλφζθαηξα (ζηνλ εμσηεξηθφ ρψξν). Όπσο αλαθέξζεθε, ηα ξαδηνθχµαηα ζην θάζµα ζπρλνηήησλ (30 MHz έσο 3 GHz), πνπ είλαη ην θχξην ελδηαθέξνλ γηα ηα ζπζηήµαηα θηλεηψλ επηθνηλσληψλ πνπ εμεηάδνληαη ζην παξφλ βηβιίν ραξαθηεξίδνληαη απφ πνιχ ζηαζεξά άµεζα θχµαηα. πλεπψο ε δηάδνζε πνιιαπιήο δηαδξνµήο είλαη επηζπµεηή θαηά ην φηη επηηξέπεη ζηα ξαδηνζήµαηα λα θζάλνπλ ζηηο RA πίζσ απφ ιφθνπο θαη θηίξηα, γηα παξάδεηγµα, φηαλ δελ µπνξεί λα δηαηεξεζεί άµεζε δηαδξνµή µε νπηηθή επαθή. Απφ ηελ άιιε πιεπξά, ε δηάδνζε πνιιαπιήο δηαδξνµή αλαγθάδεη ηνπο ζρεδηαζηέο ζπζηεµάησλ λα αληηµεησπίδνπλ ζεµαληηθά ζέµαηα φπσο ε εμάπισζε θαζπζηέξεζεο ηνπ ιαµβαλφµελνπ ζήµαηνο, ε ηπραία µεηαηφπηζε θάζεο (πνπ δεµηνπξγεί γξήγνξεο δηαθπµάλζεηο ζηελ έληαζε ηνπ ζήµαηνο, γλσζηέο σο δηάιεηςε Rayleigh) θαη ε µεηαηφπηζε Doppler. Δμάπισζε θαζπζηέξεζεο Δπεηδή φια ηα αλαθιψµελα ή άµεζα ξαδηνθχµαηα πνπ θηάλνπλ ζηελ RA ηαμηδεχνπλ µε ηελ ηαρχηεηα ηνπ θσηφο ρξεζηµνπνηψληαο δηάθνξεο δηαδξνµέο, θάζε ζήµα ρξεηάδεηαη ιίγν δηαθνξεηηθφ ρξφλν. πλεπψο, έλαο αθξηβήο µεηαδηδφµελνο παιµφο ζα γίλεη εμαπισµέλν ζήµα, πνπ µε ηε ζεηξά ηνπ µπνξεί λα παξεµβιεζεί ζην επφµελν ή πξνεγνχµελν ζχµβνιν, πξνθαιψληαο έηζη απηφ πνπ αλαθέξεηαη σο δηαζπµβνιηθή παξεµβνιή. Ο ρξφλνο πνπ µεζνιαβεί µεηαμχ ηεο µεηάδνζεο δχν ζπµβφισλ ζε ςεθηαθά ζπζηήµαηα θηλεηψλ επηθνηλσληψλ (δειαδή ρξφλνο ζπµβφισλ) πξνζδηνξίδεηαη άµεζα ή έµµεζα απφ ηελ απφζηαζε, ζπρλφηεηα, ηνλ απαηηνχµελν ξπζµφ δπθίσλ θαη ηε δηαµφξθσζε. Όζν µεγαιχηεξε είλαη ε ζρέζε ηεο µέζεο εμάπισζεο θαζπζηέξεζεο πξνο ηνλ ρξφλν ζπµβφινπ, ηφζν ζνβαξφηεξα γίλνληαη ηα πξνβιήµαηα ηεο δηαζπµβνιηθήο παξεµβνιήο. Ζ εμάπισζε θαζπζηέξεζεο, ζπλεπψο, ζηελ πξαγµαηηθφηεηα ζέηεη φξηα ζηνλ ξπζµφ µεηάδνζεο ζπµβφισλ ζε θαλάιη ςεθηαθήο θηλεηήο επηθνηλσλίαο. 22

24 Σν ρήµα 2,3 απεηθνλίδεη ηελ θαηαηνµή εμάπισζεο θαζπζηέξεζεο παιµηθνχ ζήµαηνο ζε πεξηβάιινλ εζσηεξηθνχ ρψξνπ (γξαθείν) ζηα 850 MHz. Ζ έξεπλα απέδεημε φηη γη'απηή ηε ζπρλφηεηα θαη εγθαηάζηαζε, ε µέζε εμάπισζε θαζπζηέξεζεο ήηαλ 1 µηθξνδεπηεξφιεπην. ε εγθαηάζηαζε εμσηεξηθνχ ρψξνπ, νη δηαδξνµέο ησλ ζεµάησλ είλαη ζπλήζσο νπζηαζηηθά µεγαιχηεξεο, γεγνλφο πνπ έρεη σο απνηέιεζµα εμαπιψζεηο θαζπζηέξεζεο πνπ είλαη αξθεηέο θνξέο µεγαιχηεξεο απφ απηέο πνπ παξαηεξνχληαη ζε ξαδηνεπηθνηλσλίεο εζσηεξηθνχ ρψξνπ. Γεληθά, ε εμάπισζε ζήµαηνο απμάλεη µε ηνλ αξηζµφ ησλ αληηθεηµέλσλ πνπ µπνξνχλ λα αλαθινχλ ξαδηνθχµαηα µέζα ζηελ πεξηνρή θάιπςεο ηνπ πνµπνχ. πλεπψο, µεγάιεο εμαπιψζεηο θαζπζηέξεζεο παξαηεξνχληαη ζπλήζσο ζε αζηηθέο πεξηνρέο. Οη µεγαιχηεξεο εμαπιψζεηο θαζπζηέξεζεο απαηηνχλ είηε µείσζε ζηε µεηάδνζε ζήµαηνο ή ηε ρξήζε πξνζαξµνζηηθήο εμίζσζεο. Ζ CCIR IWP 8/1 ζεµείσζε ζην ζρέδην έθζεζήο ηεο φηη ε µέζε εμάπισζε θαζπζηέξεζεο γηα µεγάιεο θπςέιεο (χςνο θεξαίαο 100 m) είλαη 3 µηθξνδεπηεξφιεπηα (µεγ. 16 µηθξνδεπηεξφιεπηα) ελψ ε µέζε θαζπζηέξεζε γηα µηθξφηεξεο θεξαίεο (θεξαία <10 m) µεηψλεηαη ζε 0,15µηθξνδεπηεξφιεπηα (µεγ. 0,5 µηθξνδεπηεξφιεπηα). ε φ,ηη αθνξά ηε ζρέζε µεηαμχ ζπρλφηεηαο θαη εμάπισζεο ρξνληθήο θαζπζηέξεζεο, ζπγθξηηηθέο µεηξήζεηο ζηηο γηα µειινληηθά ζπζηήµαηα θηλεηήο ξαδηνεπηθνηλσλίαο ζεµαληηθέο ζπρλφηεηεο (850 ΜΖz, 1,7 GHz θαη 4,0 GHz) δελ απνθάιπςαλ ζηαηηζηηθά ζεµαληηθή εμάπισζε ρξνληθήο θαζπζηέξεζεο ζηηο ηξεηο ζπρλφηεηεο. ρήµα 2.3 Μεηξεζείζα θαηαηνµή µέζεο ιαµβαλφµελεο ηζρχνο ζε ζρέζε µε ρξνληθή θαζπζηέξεζε ζηα 850 MHz. ηάιεηςε Rayleigh Όπσο αλαθέξζεθε πξνεγνπµέλσο, ηα αλαθιψµελα ξαδηνθχµαηα πξέπεη λα ηαμηδεχνπλ ζε µεγαιχηεξε απφζηαζε απφ φ,ηη ηα άµεζα ζήµαηα. Σα αλαθιψµελα ζήµαηα, ζπλεπψο, φρη µφλνλ έρνπλ µεησµέλε έληαζε ζήµαηνο, αιιά έρνπλ επίζεο δηαθνξεηηθή θάζε ζε ζχγθξηζε µε απηά πνπ ιαµβάλνληαη µε ζπληνµφηεξε νδφ. Ωζηφζν, δχν ζήµαηα ίδηαο έληαζεο µε αληίζεζε θάζεο αιιεινεμνπδεηεξψλνληαη µε απνηέιεζµα µεδεληθφ ζήµα θαη αληηζηξφθσο. πλεπψο, ε πξνθχπηνπζα έληαζε ζήµαηνο είλαη ίζε µε ην άζξνηζµα φισλ ησλ άµεζσλ θαη αλαθιψµελσλ ξαδηνθπµάησλ ζε δεδνµέλν ζεµείν. Πξάγµαηη, µέζα ζε απφζηαζε ιίγσλ ηληζψλ απφ δεδνµέλν ζεµείν, ε έληαζε ηνπ ζήµαηνο µπνξεί είηε λα βειηηψλεηαη ειαθξά ή λα πέθηεη ζεµαληηθά (λα δηαιείπεη). Φαίλεηαη φηη απηέο νη μαθληθέο πηψζεηο ζηελ έληαζε ηνπ ζήµαηνο αθνινπζνχλ νξηζµέλε θαµπχιε ζηαηηζηηθήο θαηαλνµήο, πνπ είλαη γλσζηή σο ε θαηαλνµή Rayleigh θαη ζπζρεηίδεηαη µε ηε ξαδηνζπρλφηεηα. Απηέο νη πηψζεηο νλνµάδνληαη ζπλεπψο δηάιεηςε Rayleigh θαη αληηπξνζσπεχνπλ ηελ θχξηα πξφθιεζε γηα νπνηνδήπνηε ςεθηαθφ ζχζηεµα θηλεηήο ξαδηνεπηθνηλσλίαο. Μεηαηόπηζε Doppler 23

25 Έλα άιιν πξφβιεµα δηάδνζεο πξνθχπηεη φηαλ ν θηλεηφο δέθηεο βξίζθεηαη ζε θίλεζε ζρεηηθά µε ηνλ πνµπφ ζπζηήµαηνο θηλεηψλ επηθνηλσληψλ. ' απηέο ηηο πεξηπηψζεηο, ν δέθηεο ζα αληηιεθζεί µεηαηφπηζε ζηε ιαµβαλφµελε ζπρλφηεηα ζε ζχγθξηζε µε ηελ νλνµαζηηθά εθπεµπφµελε ζπρλφηεηα ζηνλ ζηαζµφ βάζεο, ε νπνία είλαη γλσζηή σο µεηαηφπηζε Doppler. Ζ ηηµή ησλ µεηαηνπίζεσλ ζπρλφηεηαο είλαη ίζε µε fa=vf0/e, φπνπ e είλαη ε ηαρχηεηα ηνπ θσηφο, f0 ε νλνµαζηηθή ζπρλφηεηα θαη v ε ζρεηηθή ηαρχηεηα. Αληίµεηξα ε αλαινγηθά ζπζηήµαηα θηλεηήο επηθνηλσλίαο, εθαξµφδνληαη δηάθνξα µέζα γηα λα εμνπδεηεξψζνπλ πξνβιήµαηα ζπζρεηηδφµελα µε ηε µεηάδνζε πνιιαπιήο δηαδξνµήο. Οη πην ζεµαληηθέο ηδέεο είλαη ν δηαθνξηζµφο ρψξνπ, ε αχμεζε πεξηζσξίνπ δηάιεηςεο θαη ε αλάπηπμε πξφζζεησλ ζηαζµψλ βάζεο. ηαθνξηζµόο ρώξνπ Ο δηαθνξηζµφο ρψξνπ απνζθνπεί εηδηθφηεξα ζηελ αληηµεηψπηζε μαθληθψλ βαζηψλ πηψζεσλ ζηε ζηάζµε ηνπ ζήµαηνο πνπ είλαη ραξαθηεξηζηηθφ ηεο δηάιεηςεο Rayleigh. πλεπψο πξνηάζεθε ρξήζε δχν ή πεξηζζφηεξσλ θεξαηψλ. Απηέο νη θεξαίεο ρσξίδνληαη µεηαμχ ηνπο µε απφζηαζε πνπ µεηαβάιιεηαη ζπλαξηήζεη ηεο ζπρλφηεηαο ηνπ ζπζηήµαηνο. Όηαλ ε έληαζε ζήµαηνο ζε µία θεξαία πέθηεη μαθληθά, ην ζχζηεµα µεηάγεηαη ζηελ άιιε θεξαία, ε νπνία µπνξεί λα ιαµβάλεη απνδεθηφ ζήµα επεηδή είλαη ηνπνζεηεµέλε ζε δηαθνξεηηθή ζέζε. Άιιεο µνξθέο δηαθνξηζµνχ πεξηιαµβάλνπλ δηαθνξηζµφ πφισζεο θαη ζπρλφηεηαο. Αύμεζε πεξηζσξίνπ δηάιεηςεο Όπσο εμεγείηαη ζην πιαίζην ηνπ πξνυπνινγηζµνχ δεχμεο, ην πεξηζψξην αληηπξνζσπεχεη ην ππφιεηµµα, αθνχ έρνπλ πξνζηεζεί φινη νη παξάγνληεο πνπ ζπµβάιινπλ ζηελ έληαζε ηνπ ζήµαηνο ή ηε µεηψλνπλ. Αχμεζε ησλ πεξηζσξίσλ δηάιεηςεο ζε αλαινγηθφ ζχζηεµα είλαη ζπλεπψο ίδηα µε ελίζρπζε ηεο ηζρχνο ηνπ πνµπνχ ή αχμεζε ηεο απνιαβήο θεξαίαο. Πξόζζεηνη ζηαζµνί βάζεο Γηα λα αληηµεησπηζηεί ε δηάιεηςε πνπ νθείιεηαη ζε απψιεηα ζθηάο (π.ρ. πίζσ απφ θηίξηα ή ιφθνπο), µπνξνχλ λα αλαπηχζζνληαη πξφζζεηνη ζηαζµνί βάζεο. Ο ζηαζµφο βάζεο ζα µεηαπέµςεη (δειαδή ζα µεηαθέξεη ηελ θηλεηή µνλάδα) ζηνλ πνµπνδέθηε µε ηε µεγαιχηεξε ζρέζε ζήµαηνο πξνο ζφξπβν. Αλ θαη απηή ε πξνζέγγηζε µπνξεί λα βνεζά ηελ ειαρηζηνπνίεζε ησλ δπζθνιηψλ πνπ πεξηγξάθεθαλ, έρεη θαη µεηνλεθηήµαηα. ε δψλεο θάιπςεο µε ππεξθάιπςε, φπνπ ε έληαζε ηνπ ζήµαηνο µεηαμχ δηάθνξσλ ζηαζµψλ βάζεο είλαη παξφµνηα, μαθληθέο βαζηέο δηαιείςεηο ζα µπνξνχζαλ λα πξνθαιέζνπλ ζηαζεξέο αλεπηζχµεηεο µεηαπνµπέο µεηαμχ ησλ θπςειψλ θαη έηζη λα θαηαπνλήζνπλ ηνλ θεληξηθφ επεμεξγαζηή ηνπ ζπζηήµαηνο. Γηα ςεθηαθά ζπζηήµαηα, ππάξρνπλ πνιπάξηζµεο άιιεο επηινγέο φπσο ζηηβαξή θσδηθνπνίεζε θσλήο, δηαµφξθσζε, πξνζαξµνζηηθή εμίζσζε θαη δηφξζσζε ζθάιµαηνο γηα λα αληηµεησπηζηνχλ απνηειεζµαηηθά ηα πξνβιήµαηα δηάδνζεο ζε θηλεηά πεξηβάιινληα. Απηέο εμεηάδνληαη ζην επφµελν θεθάιαην. 2.2 ΘΔΜΔΛΗΩ ΔΗ ΔΝΑΛΛΑΚΣΗΚΔ ΛΤΔΗ ΥΔ ΗΑΜΟΤ ΓΗΑ ΤΣΖΜΑΣΑ ΚΗΝΖΣΩΝ ΔΠΗΚΟΗΝΩΝΗΩΝ ηελ αξρή ηνπ ζρεδηαζµνχ ζπζηεµάησλ θηλεηήο επηθνηλσλίαο, νη µεραληθνί πξέπεη λα 24

26 πξνζδηνξίζνπλ δηάθνξεο παξαµέηξνπο ζπζηήµαηνο, νη νπνίεο είλαη ζεµειηψδεηο εθφζνλ είλαη αµνηβαία απνθιεηζηηθέο θαη δελ µπνξνχλ λα αλαζηξαθνχλ ζε µεηαγελέζηεξν ρξφλν ρσξίο λα ζέζνπλ ζε θίλδπλν νιφθιεξν ην ζρέδην. Ζ ζεµαζία απηψλ ησλ παξαγφλησλ εθδειψλεηαη επίζεο µε ηνλ νπζηαζηηθφ ρξφλν πνπ απαηηείηαη γηα ηνπο θνξείο ηππνπνίεζεο λα ζπµθσλήζνπλ ζρεηηθά µε ηηο θχξηεο παξαµέηξνπο ζρεδηαζµνχ φπσο ςεθηαθά έλαληη αλαινγηθψλ, επξεία δψλε έλαληη ζηελήο δψλεο θαη ρξεζηµνπνηνχµελε ηερληθή πνιππιεμίαο (FDMA, TDMA, CDMA). Φεθηαθά έλαληη αλαινγηθώλ ηα πξφζθαηα ρξφληα ππήξμε µεηαβνιή απφ δηαµφξθσζε πιάηνπο θαη αλαινγηθή δηαµφξθσζε ζπρλφηεηαο πξνο παιµηθή FM ςεθηαθνπνηεµέλσλ ζεµάησλ νµηιίαο. Τπάξρνπλ δηάθνξνη ιφγνη γηα ηνπο νπνίνπο ηα ζπζηήµαηα θηλεηψλ επηθνηλσληψλ ρξεζηµνπνηνχλ µε απμαλφµελν ξπζµφ ςεθηαθή ηερλνινγία. Όπσο αλαθέξζεθε, ηα ξαδηνζήµαηα ππφθεηληαη ζε εμαζζέλεζε, ε νπνία επηβαξχλεηαη απφ παξάγνληεο φπσο ζφξπβνο, παξεµβνιή θαη δηάιεηςε. ε αληίζεζε µε ηα αλαινγηθά ζήµαηα ηα νπνία µπνξνχλ λα πάξνπλ άπεηξε πνηθηιία ζρεµάησλ, ηα ςεθηαθά ζήµαηα µπνξνχλ λα έρνπλ δχν θαηαζηάζεηο, δειαδή πιήξσο εληφο θαη πιήξσο εθηφο ή 1 θαη 0 (δπαδηθφ ζχζηεµα). Δλψ αθφµε θαη µηθξέο δηαηαξαρέο µπνξεί λα είλαη αξθεηέο γηα λα παξαµνξθψζνπλ νπζηαζηηθά έλα αλαινγηθφ ζήµα, έλα ςεθηαθφ ζήµα µπνξεί λα αιινησζεί µφλνλ εάλ ε δηαηαξαρή είλαη αξθεηά ζεµαληηθή γηα λα αιιάμεη ηνλ µεηαδηδφµελν παιµφ απφ ηε µία θαηάζηαζε ζηελ άιιε. Δπηπιένλ, έλα παξαµνξθσµέλν ή ππνβαζµηζµέλν αλαινγηθφ ζήµα δελ µπνξεί λα αλαθηεζεί µε ελίζρπζε, δηαθνξεηηθά απφ φ,ηη ην ςεθηαθφ ζήµα. πλεπψο, ηα ςεθηαθά ζήµαηα παξέρνπλ ζπγθξηηηθά πςειφηεξε πηζηφηεηα ζήµαηνο, ε νπνία µπνξεί λα βειηησζεί πεξαηηέξσ µε ρξήζε αλίρλεπζεο ζθάιµαηνο θαη δηφξζσζε, απφ ηηο νπνίεο θαµία δελ δηαηίζεηαη γηα ηα αλαινγηθά. Δπηπιένλ, ε ςεθηαθνπνηεµέλε νµηιία πξνζθέξεηαη γηα θξππηνγξάθεζε, εμαζθαιίδνληαο έηζη µπζηηθφηεηα. Έλα άιιν πιενλέθηεµα ησλ ςεθηαθψλ ζπζηεµάησλ είλαη ε εγγελήο επειημία ζρεδηαζµνχ. Tα ςεθηαθά θηλεηά ζπζηήµαηα είλαη θαηαζθεπαζµέλα απφ πνιπάξηζµα ιεηηνπξγηθά ζπγθξνηήµαηα, απφ ηα νπνία ην θαζέλα µπνξεί λα ζρεδηάδεηαη ζρεηηθά απηφλνµα. Με ηππνπνίεζε εηζφδσλ θαη εμφδσλ γηα νιφθιεξν ην ςεθηαθφ ζχζηεµα θαζψο θαη µε θαζνξηζµφ εζσηεξηθψλ δηεπαθψλ µεηαμχ ησλ ζηνηρείσλ, γίλεηαη δπλαηφ λα δηαηξεζεί ην έληαζεο εξγαζίαο έξγν ηνπ ζρεδηαζµνχ θαη δνθηµψλ ζχλζεησλ ζπζηεµάησλ. Απηή ε πξνζέγγηζε θαζηζηά επίζεο εθηθηφ λα δνθηµαζηνχλ πνιπάξηζµεο επηινγέο ζρεδηαζµνχ γηα θάζε δνµνζηνηρείν ρσξίο λα µεηαβιεζνχλ άιια ζηνηρεία ηνπ ζπζηήµαηνο. πλεπψο, νη πξνζπάζεηεο έξεπλαο γηα ηε βειηίσζε ηεο επίδνζεο ηνπ ζπζηήµαηνο µπνξνχλ λα επηθεληξψλνληαη ζε µεµνλσµέλα ζηνηρεία φπσο θσδηθνπνίεζε θσλήο ή δηαµφξθσζε θαη βειηηψζεηο µπνξνχλ λα εθαξµφδνληαη εχθνια ρσξίο αλάγθε επαλαζρεδηαζµνχ νιφθιεξνπ ηνπ ζπζηήµαηνο. Όια απηά θάλνπλ ηα ςεθηαθά ζπζηήµαηα απφ ηε θχζε ηνπο πεξηζζφηεξν αλνηρηά γηα λέεο ηερλνινγίεο απφ φ,ηη ηα αλαινγηθά ζπζηήµαηα. ηαθνξέο µεηαμχ αλαινγηθψλ θαη ςεθηαθψλ ζπζηεµάησλ είλαη επίζεο πξνθαλείο ζε ζρέζε µε ηελ επειημία µνξθνπνίεζεο. Σν πεξηερφµελν θαη ε νξγάλσζε (µνξθνπνίεζε) ηνπ µελχµαηνο ζε αλαινγηθά ζπζηήµαηα είλαη θαηά ην πιείζηνλ ελζσµαησµέλα µε ηξφπν πνπ είλαη δχζθνιν λα ρσξηζηνχλ. ηα ςεθηαθά ζπζηήµαηα, σζηφζν, ην πεξηερφµελν (δειαδή νη δπαδηθέο ηηµέο) µπνξνχλ λα νµαδνπνηνχληαη, λα θξάδνληαη θαη λα πιαηζηψλνληαη µε πνιινχο δηαθνξεηηθνχο ηξφπνπο. Σν ρήµα 2.4 απεηθνλίδεη ηνλ µνξθφηππν ηνπ πξνηχπνπ DSI ηεο Bell πνπ ρξεζηµνπνηείηαη γηα εθπνµπή πςειήο ηαρχηεηαο. Σν πξφηππν DSI πξνζδηνξίδεη ξπζµφ εθπνµπήο (1.544 Mbps) θαζψο θαη µνξθφηππν πνιππιεμίαο γηα 24 ηαπηφρξνλα εθπεµπφµελα θπθιψµαηα, θαζέλα µε 64 kbps.ο βνξεηναµεξηθαληθφο µνξθφηππνο DID DSI PCM απαηηεί πιαίζην 24 25

27 δπθηνζπιιαβψλ νθηψ δπθίσλ ζπλ έλα δπθίν µεηαβιεηνχ πιαηζίνπ, πνπ έρεη σο απνηέιεζµα µήθνο πιαηζίνπ 193 δπθίσλ. ψδεθα απφ απηά ηα πιαίζηα απνηεινχλ έλα ππεξπιαίζην. Δπεηδή 8000 πιαίζηα (ίζα µε 125 µηθξνδεπηεξφιεπηα αλά ρξφλν εθπνµπήο πιαηζίνπ) εθπέµπνληαη αλά δεπηεξφιεπην, ε ζπλνιηθή ρσξεηηθφηεηα αλέξρεηαη ζε Μbps. Ζ επειημία ςεθηαθνχ µνξθνηχπνπ ππνγξαµµίδεηαη απφ ην γεγνλφο φηη ραµειφηεξνη ξπζµνί δεδνµέλσλ µπνξνχλ εχθνια λα ππνζηεξίδνληαη µέζσ πνιππιεμίαο ππνξπζµνχ. Απηφ απαηηεί πξφζζεηα δπθία ζήµαηνο αλά θαλάιη, πνπ σζηφζν έρνπλ σο απνηέιεζµα ρσξεηηθφηεηα 48 kbps αληί 56 kbps. Απηά ηα 48 kbps µπνξνχλ λα εμππεξεηήζνπλ είηε πέληε 9,6 kbps είηε δέθα 4,8 kbps είηε 20 2,4 kbps. Έλα απφ ηα µεγαιχηεξα µεηνλεθηήµαηα ςεθηαθψλ ζπζηεµάησλ επηθνηλσληψλ είλαη φηη ςεθηαθά µεηαδηδφµελεο πιεξνθνξίεο ζπλήζσο απαηηνχλ µεγαιχηεξν εχξνο δψλεο απφ φ,ηη ηα αλαινγηθά. Παξά ηαχηα πξέπεη λα ζεµεησζεί φηη βαζηθά φια ηα πξφζθαηα αλαπηπγµέλα ζπζηήµαηα θηλεηψλ επηθνηλσληψλ πνπ πεξηγξάθνληαη ζ' απηφ ην βηβιίν είλαη ςεθηαθά. Πξάγµαηη, επηζεµάλζεθε φηη ε µεηαηφπηζε απφ ηνλ ζρεδηαζµφ αλαινγηθψλ πξνο ςεθηαθά ζπζηήµαηα δελ πξνθαιείηαη θπξίσο απφ ηξέρνπζεο ηθαλφηεηεο ησλ ςεθηαθψλ ζπζηεµάησλ νη νπνίεο είλαη ζήµεξα ζρεδφλ ίδηεο σο πξνο ην εχξνο δψλεο θαη ηελ νηθνλνµία αιιά απφ ηελ πξνζδνθία απηνχ πνπ νλνµάζηεθε ςεθηαθή εμέιημε (επαλάζηαζε) Ζ ςεθηαθνπνίεζε ηνπ δεµφζηνπ δηθηχνπ µεηαγσγήο ε νπνία ζα έρεη σο απνηέιεζµα ηελ παξνρή λέσλ ή βειηησµέλσλ ππεξεζηψλ παίδεη επίζεο ζεµαληηθφ ξφιν. ρήµα 2.4 Πιαίζην εθπνµπήο D1-1 εµεηψζεηο: 1. Σν δπθίν 193 είλαη δπθίν πιαηζίσζεο, πνπ ρξεζηµνπνηείηαη γηα ζπγρξνληζµφ. 2. Καλάιηα θσλήο: 8-δπθίσλ PCM πνπ ρξεζηµνπνηνχληαη ζε πέληε ή έμη πιαίζηα. 7-δπθίσλ PCM πνπ ρξεζηµνπνηνχληαη ζε θάζε έθην πιαίζην ην δπθίν 8 θάζε θαλαιηνχ είλαη δπθίν ζεµαηνδφηεζεο. 3. πθία δεδνµέλσλ: Σν θαλάιη 24 ρξεζηµνπνηείηαη γηα ζεµαηνδφηεζε µφλν ζε µεξηθά ζρήµαηα. Σν δπθίν 8 είλαη δπθίν ειέγρνπ. Σα δπθία 1-7 ρξεζηµνπνηνχληαη γηα ππεξεζία 56 kbps. Σα δπθία 2-7 ρξεζηµνπνηνχληαη γηα ππεξεζία 9,6 kbps, 4,8 kbps θαη 2,4 kbps. Έηζη, ε ελζσµάησζε ςεθηαθψλ ζπζηεµάησλ επηθνηλσληψλ ζε δίθηπα PSTN/IN είλαη φρη µφλν εχθνιε (δειαδή θζελφηεξε) αιιά θαίλεηαη φηη είλαη ε µφλε ιχζε γηα λα γίλνπλ ρξεζηµνπνηήζηµεο απηέο νη πξνεγµέλεο ππεξεζίεο γηα ηνλ ρξήζηε θηλεηνχ. Έλαο άιινο απνθαζηζηηθφο παξάγνληαο πνπ επεξέαζε απηή ηε µεηαηφπηζε ήηαλ ε γεληθή πεπνίζεζε φηη ιφγσ ηεο σξηµφηεηαο ηνπ ζρεδηαζµνχ θαη ησλ ζηνηρείσλ 26

28 αλαινγηθψλ ζπζηεµάησλ, µπνξεί λα ππάξρεη µφλν ιίγν αληηθείµελν γηα πεξαηηέξσ βειηηψζεηο θφζηνπο θαη θαζµαηηθήο απφδνζεο ζε ζχγθξηζε µε ηελ ςεθηαθή ηερλνινγία. Κύξηα ζηνηρεία ςεθηαθώλ ζπζηεµάησλ Σν ρήµα 2.5 απεηθνλίδεη ηα ιεηηνπξγηθά ζπγθξνηήµαηα ηππηθνχ ςεθηαθνχ ζπζηήµαηνο επηθνηλσλίαο. ηελ νπζία, επηά βαζηθά ζηάδηα επεμεξγαζίαο ζεµάησλ µπνξνχλ λα δηαθνξνπνηεζνχλ: Μνξθνηχπεζε θαη θσδηθνπνίεζε πεγήο, δηαµφξθσζε/απνδηαµφξθσζε, θσδηθνπνίεζε θαλαιηψλ, πνιππιεμία θαη πνιιαπιή πξφζβαζε, εμάπισζε, θξππηνγξάθεζε θαη ζπγρξνληζµφο. Ζ µνξθνηχπεζε ν µεηαζρεµαηηζµφο αλαινγηθψλ ή ππφ µνξθή θεηµέλνπ πιεξνθνξηψλ ζε ςεθηαθά ζχµβνια πεξηγξάθεηαη ζηελ επφµελε παξάγξαθν. Ωζηφζν είλαη πέξα απφ ην αληηθείµελν ηεο παξνχζαο πξαγµαηείαο ε επεμεξγαζία ζην επξχ θάζµα ησλ δηαζέζηµσλ επηινγψλ γηα θαζέλα απφ ηνπο βαζηθνχο ςεθηαθνχο µεηαζρεµαηηζµνχο. πλεπψο ην ρήµα 2.5 δίλεη µηα ζρεµαηηθή επηζθφπεζε ησλ επηινγψλ θαη γηα ηηο επηά βαζηθέο ιεηηνπξγίεο επεμεξγαζίαο ζεµάησλ. ρήµα 2.5 ρεµαηηθφ δηάγξαµµα ηππηθνχ ζπζηήµαηνο επηθνηλσληψλ Μνξθνηύπεζε Ζ µνξθνηχπεζε µπνξεί λα νξηζηεί σο "ην λα γίλεη ην ζήµα πεγήο ζπµβαηφ µε ςεθηαθή επεμεξγαζία". Ζ µνξθνηχπεζε αληηπξνζσπεχεη δηεξγαζία ηξηψλ ζηαδίσλ: δεηγµαηνιεςία, θβαληηζµφο θαη θσδηθνπνίεζε. Δλψ ηα ςεθηαθά δεδνµέλα δελ απαηηνχλ θαζφινπ µνξθνηχπεζε, ηα µελχµαηα µε µνξθή θεηµέλνπ φπσο έλα αιθαξηζµεηηθφ θείµελν µε ζχζηεµα ππνινγηζηή, απαηηνχλ θσδηθνπνίεζε. Σα ςεθηαθά ζπζηήµαηα αλαγλσξίδνπλ µφλν δχν θαηαζηάζεηο εληφο/εθηφο ή "0" θαη "1". Υαξαθηήξεο φπσο "a", "b" θαη 123, γηα παξάδεηγµα, πξέπεη λα µεηαηξαπνχλ ζε αθνινπζίεο εληφο/εθηφο. Απηή ε δηεξγαζία νλνµάδεηαη θσδηθνπνίεζε. Οη ζεµαληηθφηεξνη θψδηθεο είλαη Baudot, ASCII, EBCDIC, Manchester θαη NRZ. Ωζηφζν, ν µεηαζρεµαηηζµφο αλαινγηθψλ ζεµάησλ φπσο ε θσλή ζε ςεθηαθά ζήµαηα είλαη πεξηζζφηεξν πεξίπινθνο. Σν έξγν ηεο ςεθηαθνπνίεζεο νµηιίαο πξαγµαηνπνηείηαη ζπλήζσο µε ρξήζε παιµνθσδηθήο δηαµφξθσζεο (PCM) θαη μεθηλά µε ηε ιήςε δεηγµάησλ. ηελ πξαγµαηηθφηεηα θάζε 1/8000 δεπηεξνιέπηνπ, ην αλαινγηθφ ζήµα δεηγµαηνιεπηείηαη θαη ην πιάηνο ηνπ ζπιιαµβάλεηαη ζηηο ελ ιφγσ ηδηαίηεξεο θάζεηο, ζρεµαηίδνληαο έηζη ηε ιεγφµελε δηαµφξθσζε πιάηνπο παιµνχ (ΡΑΜ). Αλ θαη ζπµβαίλεη ζε δηαθξηηά ρξνληθά ζεµεία, ε ΡΑΜ εμαθνινπζεί λα ζεσξείηαη αλαινγηθά 27

29 θχµαηα Σν ζήµα ΡΑΜ θαηφπηλ µεηαζρεµαηίδεηαη ζε ςεθία µε δηεξγαζία πνπ ιέγεηαη θβαληηζµφο (δειαδή ζε θάζε δείγµα εθρσξείηαη µηα ηηµή), φπσο θαίλεηαη ζην ρήµα 2.6.Ζ αθξίβεηα ηνπ θβαληηζµνχ απμάλεη µε ηνλ αξηζµφ ησλ δπλεηηθψλ ηηµψλ(δειαδή επηπέδσλ θβαληηζµνχ). Ωζηφζν,ν ζπλνιηθφο ξπζµφο δπθίσλ απμάλεη µε ηνλ απμαλφµελν αξηζµφ επηπέδσλ θβαληνπνίεζεο. Γηα ISDN, γηα παξάδεηγµα, δηαθξίλνληαη 256 δπλαηέο ηηµέο. Γηα λα αληηπξνζσπεπηνχλ 256 αξηζµνί µε δπαδηθφ µνξθφηππν, απαηηείηαη αθνινπζία PCM νθηψ δεθίσλ ( ), µε απνηέιεζµα 8000x8=64000 bit/s. Ζ ςεθηαθνπνίεζε ηεο νµηιίαο µπνξεί λα έρεη σο απνηέιεζµα ππνβαζµηζµέλε πνηφηεηα ιφγσ ζθαιµάησλ δεηγµαηνιεςίαο θαη θβαληνπνίεζεο. Αλ θαη ηα παξαπάλσ πεξηγξαθφµελα πξφηππα ISDN (Δπξψπε: δείγµαηα/256 ζηάζµεο) είλαη απηά θαζεαπηά επαξθή γηα πςειή πνηφηεηα ζεµάησλ, ζνβαξά πξνβιήµαηα µπνξνχλ λα πξνθχςνπλ εάλ ςεθηαθνπνηεζεί ην ίδην αλαινγηθφ ζήµα αξθεηέο θνξέο. Απηφ πξέπεη λα ιαµβάλεηαη ππφςε φηαλ δξνµνινγνχληαη θιήζεηο µέζσ ςεθηαθψλ δηθηχσλ. Σα ζρήµαηα θσδηθνπνίεζεο πςεινχ ξπζµνχ δπθίσλ ραµειήο πνιππινθφηεηαο φπσο ην PCM ιεηηνπξγνχλ θαιά µέζα ζε ελζχξµαηα ζπζηήµαηα επηθνηλσλίαο φπνπ ε δηαζεζηµφηεηα εχξνπο δψλεο δελ είλαη ζέµα. Ωζηφζν, ζε ζρέζε µε ην πεξηβάιινλ θηλεηήο ξαδηνεπηθνηλσλίαο, πςειά ξεχµαηα δπθίσλ (δειαδή απαηηήζεηο εχξνπο δψλεο) θαη θαζµαηηθή απφδνζε είλαη ζε άµεζε αληίζεζε µεηαμχ ηνπο. πλεπψο, νπζηαζηηθέο πξνζπάζεηεο έγηλαλ γηα λα µεησζεί ν ξπζµφο δπθίσλ αλά θαλάιη θσλήο (ζπµπίεζε θσλήο), ρσξίο ζπζία ηεο πνηφηεηαο. Ζ βέιηηζηε ηερλνινγία θσδηθνπνίεζεο θσλήο γηα δεδνµέλε ιχζε ζπλεπψο αληηπξνζσπεχεη ην απνηέιεζµα ζπγθξηηηθήο αλάιπζεο µεηαμχ παξαγφλησλ φπσο επηζπµεηή πνηφηεηα νµηιίαο, ξπζµφο δπθίσλ θαη θφζηνο πιηζµηθνχ. ρήµα 2.6 Βαζηθνί µεραληζµνί ςεθηαθψλ επηθνηλσληψλ 28

30 ρήµα 2.7 ηαµφξθσζε παιµηθνχ θψδηθα µε νθηψ ζηάζµεο θβαληηζµνχ Σν ρήµα 2.8 απεηθνλίδεη ηηο θαηάιιειεο ηερλνινγίεο θσδηθνπνίεζεο θσλήο γηα δηάθνξεο θηλεηέο ξαδηνεθαξµνγέο. Έλαο επξέσο ρξεζηµνπνηνχµελνο ζπµπηεζηήο νµηιίαο πνπ έγηλε πξφηππν ηα ηειεπηαία ρξφληα νλνµάδεηαη πξνζαξµνζηηθή δηαθνξηθή παιµνθσδηθή δηαµφξθσζε (ADPCM). Ζ ππνθείµελε ηερληθή ζπµπίεζεο επσθειείηαη απφ ην γεγνλφο φηη ηα πεξηζζφηεξα απφ ηα δηαδνρηθά δείγµαηα έρνπλ πιάηε πνπ δελ είλαη πνιχ δηαθνξεηηθά. Δπεηδή ε δηαθνξά µπνξεί λα αληηπξνζσπεχεηαη επαξθψο µε µηθξφηεξε ηηµή, απαηηνχληαη ιηγφηεξα δπθία. Ζ ADPCM ρξεζηµνπνηείηαη ζπλήζσο ζε επξπδσληθά θαλάιηα γηα ηε µεηάδνζε ςεθηαθνπνηεµέλεο νµηιίαο µε 32 kbps µφλν. Ζ ππνβάζµηζε ζα ζπµβεί µφλνλ φηαλ ε αιιαγή µεηαμχ δχν δηαδνρηθψλ δεηγµάησλ είλαη µεγαιχηεξε απφ ηε µέγηζηε ηηµή πνπ επηιέγεηαη γηα ηε δηαθνξά. ην παξαπάλσ παξάδεηγµα, 8000 δείγµαηα µε 25 δπλεηηθέο ηηµέο ρξεζηµνπνηνχληαη γηα ηε ςεθηαθνπνίεζε αλαινγηθήο νµηιίαο. Δάλ δηαπηζηψλεηαη φηη ηα πεξηζζφηεξα απφ ηα δηαδνρηθά δείγµαηα δελ δηαθέξνπλ πεξηζζφηεξν απφ +/-16 ζηάζµεο θβαληνπνίεζεο, ηφηε µηα αθνινπζία 4 δπθίσλ είλαη επαξθήο, µεηψλνληαο έηζη ηνλ ζπλνιηθφ απαηηνχµελν ξπζµφ δπθίσλ ζε 8000x4=32 kbps. Τπνβάζµηζε ζηελ πνηφηεηα ζα ζπµβεί µφλνλ φηαλ ε µεηαηφπηζε µεηαμχ δχν δεηγµάησλ έρεη ηηµή µεγαιχηεξε απφ 16 (2 4 ). Με πεξαηηέξσ ειαρηζηνπνίεζε ηεο µέγηζηεο παξνπζηάζηµεο δηαθνξάο, ν ξπζµφο δπθίσλ µπνξεί λα µεησζεί ζε 16 kbps θαη ιηγφηεξν, ελψ αθφµα δηαηεξνχληαη απνδεθηέο ζηάζµεο πνηφηεηαο νµηιίαο. 29

31 ρήµα 2.8 χγθξηζε πνηφηεηαο νµηιίαο θαη ηερλνινγηψλ θσδηθνπνίεζεο θσλήο Σα αθφινπζα ζρήµαηα θσδηθνπνίεζεο θσλήο έρνπλ νπζηαζηηθφ ελδηαθέξνλ γηα ςεθηαθά ξαδηνζπζηήµαηα: πξνζαξµνζηηθή θσδηθνπνίεζε ππνδψλεο (SBC), γξαµµηθή πξνιεθηηθή θσδηθνπνίεζε δηεγεηξφµελε απφ ππφιεηµµα (RELP) θαη θβαληηζµφο θνξέα. Δλψ νη θσδηθνπνηεηέο θπµαηνξθήο φπσο ν PCM θαη ADPCM δελ παξέρνπλ θαιή πνηφηεηα νµηιίαο γηα 32 kbps, ε πξνζαξµνζηηθή θσδηθνπνίεζε ππνδψλεο δίλεη θαιή έσο εμαηξεηηθή πνηφηεηα νµηιίαο µε ξπζµνχο δπθίσλ πεξίπνπ 16 kbps. Υαµειφηεξνη ξπζµνί δπθίσλ απαηηνχλ ηερληθέο αλάιπζεο θπµαηνµνξθήο πνπ ιαµβάλνπλ ππφςε ηε γλψζε ηεο δηεξγαζίαο µεραληζµνχ παξαγσγήο αλζξψπηλεο θσλήο. Απηά ηα ζπζηήµαηα ζπµπίεζεο θσλήο πνπ νλνµάδνληαη θσδηθνπνηεηέο θσλήο ρξεζηµνπνηνχλ θσδηθνπνίεζε πεγήο φπσο γξαµµηθή πξνιεθηηθή θσδηθνπνίεζε (LPC), πνπ έρεη σο απνηέιεζµα ραµεινχο ξπζµνχο δπθίσλ έσο 2400 bps. ' απηνχο ηνπο ραµεινχο ξπζµνχο, ε ςεθηαθνπνηεµέλε νµηιία είλαη ραµειήο πνηφηεηαο αιιά θαηαλνεηή. χγρξνλε έξεπλα ζηνλ ηνµέα ηεο θσδηθνπνίεζεο νµηιίαο πξνζπαζεί λα παξάγεη θαιή πνηφηεηα θσλήο µε ξεχµαηα δπθίσλ 8-16 kbps ρξεζηµνπνηψληαο πβξηδηθέο ηερληθέο θσδηθνπνίεζεο θσλήο θπµαηνµνξθήο. Οη θσδηθνπνηεηέο θσλή βαζηδφµελνη ζ' απηέο ηηο ηερλνινγίεο νλνµάδνληαη θσδηθνπνηεηέο RELP. Θα πξέπεη λα ζεµεησζεί φηη ε µείσζε ησλ ξεπµάησλ δπθίσλ απαηηεί εθζεηηθή αχμεζε ζε πνιππινθφηεηα θαη θφζηνο πιηζµηθνχ γηα ηνλ θσδηθνπνηεηή θσλήο. ηαµόξθσζε Αθνχ ε θσλή έρεη δηαµνξθσζεί ζε ξεχµα δπθίσλ απνηεινχµελν απφ 0 θαη 1, Απηνί νη αξηζµνί πξέπεη λα µεηαδνζνχλ µέζσ ηνπ αέξα µε ηε µνξθή ζπµβφισλ. Σα ζρήµαηα δηαµφξθσζεο µπνξνχλ λα νµαδνπνηεζνχλ ζε ηξεηο δηαθνξεηηθέο ππνθαηεγνξίεο: δηαµφξθσζε µεηαηφπηζεο πιάηνπο (ΑSK), δηαµφξθσζε µεηαηφπηζεο θάζεο (PSK) θαη δηαµφξθσζε µεηαηφπηζεο ζπρλφηεηαο (FSK). Όπσο απεηθνλίδεη ην ρήµα 2.8, ε δηαµφξθσζε ASK µεηαηνπίδεη ην πιάηνο θέξνληνο θχµαηνο ζχµθσλα µε ην επφµελν δπθίν πξνο µεηάδνζε απφ ην ξεχµα δπθίσλ. ε ASK µε δχν ζηάζµεο, µφλν έλα δπθίν µπνξεί λα µεηαδίδεηαη αλά ζχµβνιν, ελψ µηα ASK µε ηέζζεξηο ζηάζµεο επηηξέπεη λα ζηέιλνληαη δχν δπθία ζπγρξφλσο. ηελ FSK, φπσο ήδε δείρλεη ην φλνµα, ηα µεδεληθά θαη νη µνλάδεο δηαµνξθψλνληαη µε ρξήζε δχν δηαθνξεηηθψλ ζπρλνηήησλ πνπ είλαη θνληά ζηελ επηιεγφµελε ζπρλφηεηα θέξνληνο. Αληί λα µεηαβάιιεηαη ην πιάηνο ή ε ζπρλφηεηα, ε δηαµφξθσζε µεηαηφπηζεο θάζεο µεηαβάιιεη ηε βάζε ηνπ θέξνληνο θχµαηνο ελψ δηαηεξεί ην πιάηνο. ε δπαδηθή PSK, ην 0 θαη 1 δηαηξνχληαη ζε δχν ηµήµαηα 180 µνηξψλ, ελψ ε PSK 30

32 ηεηξαγσληζµνχ επηηξέπεη ηε µεηάδνζε δχν δπθίσλ αλά ζχµβνιν µε δηαθνξνπνίεζε ηεζζάξσλ ηνµέσλ απφ ηνπο νπνίνπο θαζέλαο είλαη 90 ν.φαίλεηαη φηη ν ξπζµφο δπθίσλ αλά ζχµβνιν θαη επνµέλσο ε θαζµαηηθή απφδνζε, µπνξεί λα βειηησζεί ζεµαληηθά µε αχμεζε ηεο ζηάζµεο δηαµφξθσζεο. Μηα 2 n ζηάζµε δηαµφξθσζεο ζα µπνξνχζε επνµέλσο λα µεηαθέξεη n δπθία αλά ζχµβνιν. Ωζηφζν, ζε αληίζεζε µε ηα µεηαδηδφµελα δπθία αλά ζχµβνιν, ηα νπνία απμάλνληαη γξαµµηθά, ν αξηζµφο ησλ ζηαζµψλ δηαµφξθσζεο απμάλεηαη εθζεηηθά. Δλψ έλαο απνδηαµνξθσηήο δπαδηθήο PSK έρεη µφλν λα δηαθξίλεη µεηαμχ δχν ηνµέσλ 180 ν (1 δπθίν/ζχµβνιν) ή ηνµέσλ 90 ν γηα 2 δπθία/ζχµβνιν, µεηψλεηαη ζε 22,5 ν εάλ µεηαδίδνληαη 3 δπθία/ζχµβνιν. Δπνµέλσο, µεξηθέο θνξέο µηθξφηεξεο παξαµνξθψζεηο θάζεο ή πιάηνπο είλαη επαξθείο γηα λα θάλνπλ ηνλ απνδηαµνξθσηή λα δηαβάζεη ιάζνο ηηο νξζέο πιεξνθνξίεο. Ρπζµόο δπθίσλ θαη έιεγρνο ζθάιµαηνο Τπάξρνπλ δχν βαζηθέο µνξθέο ειέγρνπ ζθαιµάησλ ζε ςεθηαθά ζπζηήµαηα. Ζ πξψηε µέζνδνο πξνζζέηεη έλα δπθίν ηζνηηµίαο (πιενλάδνλ δπθίν) ζην ηέινο ηεο δπαδηθήο αθνινπζίαο. Γηα παξάδεηγµα, ην άζξνηζµα αθνινπζίαο 4 δπθίσλ 1101 είλαη πεξηηηφο αξηζµφο (δειαδή έρεη 3 µνλάδεο), ιφγνο γηα ηνλ νπνίν πξνζηίζεηαη έλα 1 σο δπθίν ηζνηηµίαο (11011). Δάλ ε ζπζθεπή ιήςεο βξίζθεη αζπµθσλία µεηαμχ δεδνµέλσλ θαη δπθίσλ ηζνηηµίαο (π.ρ. εάλ µία απφ ηηο µνλάδεο αιινηψζεθε ζε µεδέλ), δεηά ηελ επαλεθπνµπή ηεο αθνινπζίαο (δειαδή ν δέθηεο δελ πξνζπαζεί λα δηνξζψζεη ην ιάζνο). Ο δεχηεξνο ηχπνο µεζφδσλ δηφξζσζεο ζθάιµαηνο ιέγεηαη εµπξνζζφδνηε δηφξζσζε ζθάιµαηνο.με πξνζζήθε πεξηζζφηεξσλ απφ έλα πξφζζεην δπθίν επηηξέπεη ζηνλ δέθηε φρη µφλνλ λα αληρλεχεη έλα ζθάιµα αιιά επίζεο λα ην δηνξζψλεη ρσξίο επαλεθπνµπή αθνινπζίαο. ρήµα 2.9 ηαµφξθσζε µεηαηφπηζεο πιάηνπο µε δχν θαη ηέζζεξηο ζηάζµεο. ηελ πεξίπησζε θσδίθσλ πινθάδσλ, νη πιεξνθνξίεο δηαρσξίδνληαη ζε δχν ηµήµαηα t δπθίσλ (δπθίσλ µελπµάησλ). Ο θσδηθνπνηεηήο ηφηε πξνζζέηεη πξφζζεην αξηζµφ x δπθίσλ (δειαδή πιενλαδφλησλ δπθίσλ) γηα λα πξαγµαηνπνηήζεη δηφξζσζε ζθαιµάησλ θαη επαλεθπνµπή ή εµπξνζζφδνηε δηφξζσζε ζθαιµάησλ. Ζ ζρέζε επηβάξπλζεο είλαη ίζε µε ην x δηαηξνχµελν µε t, θαη επεηδή απηά ηα πιενλάδνληα δπθία δελ µεηαθέξνπλ λέεο πιεξνθνξίεο, αληηπξνζσπεχνπλ επηβάξπλζε θαη µεηψλνπλ ηνλ πξαγµαηηθφ ξπζµφ δεδνµέλσλ πνπ µεηαθέξεηαη µέζσ θαλαιηνχ. Δπξεία δώλε έλαληη ζηελήο δώλεο Ζ δεχηεξε ζεµειηψδεο απφθαζε ζρεδηαζµνχ επηθεληξψλεηαη ζην ζέµα ηνπ εάλ έλα ζχζηεµα θηλεηήο επηθνηλσλίαο ζα πξέπεη λα ρξεζηµνπνηεί ζρεδηαζµφ ζηελήο δψλεο ή 31

33 επξείαο δψλεο. ηελ νπζία, νη δηαθνξέο µεηαμχ ησλ δχν µεζφδσλ µπνξνχλ λα ηδσζνχλ ζηνλ ηξφπν πνπ ηα ζπζηήµαηα θηλεηψλ επηθνηλσληψλ θάλνπλ ρξήζε νιφθιεξνπ ηνπ θάζµαηνο ζπρλνηήησλ πνπ εθρσξείηαη ζηελ ππεξεζία, µφιηο απνθαζίζηαηαη ε ξαδηνδεχμε µεηαμχ AS + BS. πζηήµαηα ζηελήο δώλεο ρεδφλ φια ηα ζπζηήµαηα θηλεηήο επηθνηλσλίαο θαλαινπνηνχληαη, αλεμάξηεηα απφ ην εάλ είλαη αλαινγηθά ή ςεθηαθά. ε θαλαινπνηεµέλν ζχζηεµα, νιφθιεξν ην εθρσξνχµελν θάζµα RF δηαηξείηαη ζε έλαλ αξηζµφ ζηελψλ ξαδηνθαλαιηψλ, θαζέλα µε ηε ζπγθεθξηµέλε ζπρλφηεηα θέξνληνο. ε ζχζηεµα επηθνηλσλίαο µε πιήξε αµθηδξνµία, θάζε ξαδηνθαλάιη ζπλήζσο απνηειείηαη απφ δχν δεχγε ζπρλνηήησλ. Έλα ρξεζηµνπνηείηαη γηα εθπνµπή απφ ηνλ ζηαζµφ βάζεο πξνο ηνλ θηλεηφ ζηαζµφ (εµπξνζζφθνξν θαλάιη) θαη ην άιιν ρξεζηµνπνηείηαη γηα εθπνµπή απφ ηνλ θηλεηφ ζηαζµφ πξνο ηνλ ζηαζµφ βάζεο (αληίζηξνθν θαλάιη). Καη ηα δχν θαλάιηα είλαη ζπλήζσο ηφζν επξέσο δηαρσξηζµέλα φζν επηηξέπεη ε εθρψξεζε ηνπ ζπλνιηθνχ θάζµαηνο. Σν εχξνο απηψλ ησλ ζηελψλ θαλαιηψλ (δηαπφζηαζε θαλαιηψλ) πξνζδηνξίδεηαη ζε µεγάιν βαζµφ απφ ην απαηηνχµελν εχξνο δψλεο ηεο ππεξεζίαο, ην νπνίν µε ηε ζεηξά ηνπ είλαη ζπλάξηεζε ηεο απαηηνχµελεο ηαρχηεηαο θαη πνηφηεηαο εθπνµπήο. Όια ηα ζπζηήµαηα ζηελήο δψλεο µνηξάδνληαη έλαλ αξηζµφ ραξαθηεξηζηηθψλ. Πξψηνλ, ππάξρεη αλάγθε λα πεξηνξίδεηαη ε εθπνµπή ηνπ πνµπνχ γηα λα απνθεχγεηαη ε εµθάληζε ηεο παξαπάλσ πεξηγξαθφµελεο παξεµβνιήο παξαθείµελνπ θαλαιηνχ. Ωζηφζν, µηα απζηεξά νξηζµέλε µάζθα εθπνµπήο έρεη άµεζε επίδξαζε ζηνλ ζρεδηαζµφ ηνπ πνµπνχ θαη ηνπ δέθηε (εηδηθά θίιηξα) θαη ζπλεπψο επεξεάδεη ην θφζηνο ηνπ θηλεηνχ ζηαζµνχ. Έλα άιιν ζεµαληηθφ ραξαθηεξηζηηθφ ζπζηεµάησλ ζηελήο δψλεο είλαη ην γεγνλφο φηη νιφθιεξε ε επηθνηλσλία ζα δηεμάγεηαη µέζσ ηνπ αξρηθά επηιεγµέλνπ δεχγνπο ζπρλνηήησλ. Δπεηδή ε άλσ θαη ε θάησ ζπρλφηεηα πνπ νξίδνπλ ηε ζηελή δψλε είλαη πνιχ θνληά µεηαμχ ηνπο, νιφθιεξν ην ξαδηνθαλάιη ζα επεξεάδεηαη απφ ηελ εµθάληζε παξεµβνιήο πνιιαπιήο δηαδξνµήο. Έηζη, φιεο νη ζπρλφηεηεο µέζα ζε ζηελή δψλε ζα παξνπζηάζνπλ ζπζρεηηδφµελε δηάιεηςε θαη ζπλεπψο δελ έρνπλ απηφ πνπ ιέγεηαη ελζσµαησµέλε ζηηβαξφηεηα. Ζ ειάρηζηε ζπρλφηεηα γηα ηελ νπνία ηα ζήµαηα αξρίδνπλ αθξηβψο λα γίλνληαη µε ζπζρεηηζµέλα νλνµάδεηαη εχξνο δψλεο ζπλνρήο. Σν ηξίην ζεµαληηθφ ραξαθηεξηζηηθφ ζπζηεµάησλ ζηελήο δψλεο είλαη ην γεγνλφο φηη θξάδνληαη. ε πιήξσο αµθίδξνµν ζχζηεµα µε ζπλνιηθφ θάζµα RF δηαπφζηαζεο θαλαιηψλ mkhz θαη n khz, µφλν m/2n ζπλνµηιίεο µπνξνχλ λα δηαηεξνχληαη θαηά ηνλ ίδην ρξφλν. πλεπψο, πξφζζεηεο πξνζπάζεηεο θιήζεο ζα θξάδνληαη. Ζ πηζαλφηεηα λα ζπµβεί θξαγή (πηζαλφηεηα θξαγήο) απμάλεη µε ηνλ µέζν αξηζµφο ρξεζηψλ αλά θαλάιη, θαζψο θαη µε ηνλ µέζν ρξφλν θιήζεο. εµαληηθφ µέηξν είλαη ην νλνµαδφµελν πξνζθεξφµελν θνξηίν, πνπ εθθξάδεηαη ζε erlangs θαη είλαη ίζν µε: A= (µέζνο ρξφλνο θιήζεο [min] x ζχλνιν πειαηψλ/60 min (erlangs). εδνµέλνπ ηνπ πξνζθεξφµελνπ θνξηίνπ θαη ηνπ αξηζµνχ ησλ ρξεζηψλ αλά θαλάιη, ε πηζαλφηεηα θξαγήο µπνξεί λα πξνζδηνξίδεηαη µε ηε βνήζεηα πηλάθσλ. Ζ πνηφηεηα ππεξεζίαο, ή αθφµε θαη ε ρξεζηµφηεηα ππεξεζίαο, εμαξηάηαη απφ ηελ επίηεπμε ραµειψλ πηζαλνηήησλ θξαγήο. Μείσζε ηεο πηζαλφηεηαο µπνξεί λα επηηεπρζεί είηε µε εθρψξεζε πεξηζζφηεξνπ θάζµαηνο RF ζηελ ππεξεζία, µε δεµηνπξγία θαη' απηφλ ηνλ ηξφπν πεξηζζφηεξσλ θαλαιηψλ ζηελήο δψλεο ή µε αχμεζε ηνπ αξηζµνχ ησλ δηαζέζηµσλ θαλαιηψλ µε µείσζε ησλ απαηηήζεσλ εχξνπο δψλεο γηα θάζε θαλάιη. Απηφ µπνξεί λα πξαγµαηνπνηεζεί µε ρξήζε δηάθνξσλ ζρεµάησλ θσδηθνπνίεζεο, ηα νπνία, σζηφζν, ζα έρνπλ σο απνηέιεζµα ραµειφηεξε πνηφηεηα νµηιίαο. Δπηπιένλ, ην πξφβιεµα µπνξεί λα µεηξηαζηεί µε ηε δεµηνπξγία πξφζζεηεο ρσξεηηθφηεηαο ζπζηήµαηνο µε δηαρσξηζµφ θπςειψλ (δειαδή πεξηνξηζµνχ ηεο 32

34 θάιπςεο ησλ ηφπσλ θπςειψλ ηνπ ζπζηήµαηνο), µε δεµηνπξγία λέσλ ηφπσλ θπςειψλ θαη πεξηζζφηεξε επαλαρξεζηµνπνίεζε ζπρλνηήησλ. πζηήµαηα επξείαο δώλεο ε αληίζεζε µε έλα ζχζηεµα ζηελήο δψλεο, ην εθρσξνχµελν θάζµα RF γηα ηελ ππεξεζία δελ δηαρσξίδεηαη ζε αξηζµνχο θαλαιηψλ. Μάιινλ νιφθιεξν ην θάζµα γίλεηαη ην θαλάιη γηα φινπο ηνπο ρξήζηεο ηαπηνρξφλσο. Σα ζπζηήµαηα πνπ ρξεζηµνπνηνχλ απηέο ηηο γεληθέο ηδέεο είλαη γλσζηά σο ζπζηήµαηα θαζµαηηθήο εμάπισζεο. Ζ βαζηθή ηερλνινγία θαηνρπξψζεθε ην 1940 ζηνλ Hede La Marr, αλ θαη αξρηθά εθεπξέζεθε απφ έλαλ Ηηαιφ ζηε δεθαεηία ηνπ Σα ζπζηήµαηα θαζµαηηθήο εμάπισζεο νξίδνληαη µέζσ ηξηψλ δηαθξηηψλ ραξαθηεξηζηηθψλ. Πξψηνλ, ην ζήµα θαηαιαµβάλεη εχξνο δψλεο πνιχ πέξα απφ ην ειάρηζην απαηηνχµελν εχξνο δψλεο. εχηεξνλ, ε εμάπισζε πξαγµαηνπνηείηαη µε ζήµα εμάπισζεο (ζήµα θψδηθα), ην νπνίν δελ ζπζρεηίδεηαη µε ηα δεδνµέλα πνπ πξέπεη λα µεηαδνζνχλ. Δηδηθφηεξα, ην θέξνλ είλαη δηαµνξθσµέλν θαηά θάζε µε ςεπδνηπραίν ζήµα, ην νπνίν επηηπγράλεηαη µε πνιιαπιαζηαζµφ ησλ δεδνµέλσλ µε αθνινπζία ςεπδνηπραίνπ θψδηθα (βιέπερ.2.10).δπηπιένλ, ην ιαµβαλφµελν ζήµα απεμαπιψλεηαη µε ζπζρεηηζµφ ησλ ιαµβαλφµελσλ δεδνµέλσλ µε ζπγρξνληζµέλε παξάζηαζε ηνπ αξρηθά ρξεζηµνπνηεζέληνο ζήµαηνο εμάπισζεο. Έλα απφ ηα πην ζεµαληηθά πιενλεθηήµαηα ηεο ηερληθήο θαζµαηηθήο εμάπισζεο είλαη φηη δίλεη ηε δπλαηφηεηα ζε αξθεηνχο ρξήζηεο λα ρξεζηµνπνηνχλ ην ίδην θάζµα ζπρλνηήησλ ρσξίο παξεµβνιή, εάλ νιφθιεξν ην εχξνο δψλεο ζπζηήµαηνο ππεξβαίλεη ην εχξνο δψλεο ζπλνρήο. Έλα άιιν πιενλέθηεµα είλαη ε εγγελήο πςειή ζηάζµε αζθάιεηαο απηνχ. Δάλ ζπιιεθζεί έλα ζήµα θαζµαηηθήο εμάπισζεο, ηα δεδνµέλα δελ µπνξνχλ λα απνθσδηθνπνηεζνχλ ρσξίο ηε γλψζε ηνπ θαηάιιεινπ θψδηθα. πλεπψο, δελ είλαη εθπιεθηηθφ φηη ν ζηξαηφο έρεη ρξεζηµνπνηήζεη ηερληθέο θαζµαηηθήο εμάπισζεο γηα πνιιέο δεθαεηίεο, γεγνλφο πνπ µπνξεί λα εμεγήζεη γηαηί δελ δεµνζηεχηεθαλ λέεο αλαθαιχςεηο ζρεηηθά µε έξεπλα CDMA. Δπηπιένλ, ηα ζπζηήµαηα θαζµαηηθήο εμάπισζεο δελ θξάδνληαη. Δπηρεηξεµαηνινγήζεθε φηη θαζψο απμάλεηαη ν αξηζµφο ησλ ρξεζηψλ, ε πνηφηεηα ηνπ θπθιψµαηνο ζα πθίζηαηαη βαζµηαία ππνβάζµηζε πνηφηεηαο, γεγνλφο πνπ ζα αλαγθάζεη ηφηε ηνπο ρξήζηεο είηε λα αλαβάιινπλ είηε λα ζπληνµεχνπλ ηε ζπλνµηιία ηνπο. Οη πξνηείλνληεο ηερληθέο θαζµαηηθήο εμάπισζεο ηζρπξίδνληαη επίζεο φηη απηά ηα ζπζηήµαηα είλαη αξθεηέο θνξέο πεξηζζφηεξν θαζµαηηθά απνδνηηθά απφ ηα ζπγθξίζηµα ζπζηήµαηα ζηελήο δψλεο. ρήµα 2.10 ηαµφξθσζε θαη απνδηαµφξθσζε CDMA 33

35 Μπνξνχλ λα δηαθξίλνληαη ηξεηο θχξηεο µνξθέο θαζµαηηθήο εμάπισζεο: άµεζε αθνινπζία SS (SS), αλαπήδεζε ζπρλφηεηαο SS (DH) θαη αλαπήδεζε ρξφλνπ SS(TH). Όπσο δείρλεη ην φλνµα άµεζε αθνινπζία, ην θέξνλ θχµα δηαµνξθψλεηαη πξψηα µε ζήµα δεδνµέλσλ θαη θαηφπηλ δηαµνξθψλεηαη µε αθνινπζία θψδηθα ςεπδνηπραίνπ ζνξχβνπ, ε νπνία θαηφπηλ δηαµνξθψλεη ην θέξνλ θαηά θάζε. Δηδηθφηεξα, ην πξψην ζηάδην δηαµφξθσζεο ρξεζηµνπνηεί ζπλήζσο ρξεζηµνπνηνχµελεο ςεθηαθέο ηερληθέο δηαµφξθσζεο φπσο δπαδηθή ή ηεηξαγσληθή δηαµφξθσζε µεηαηφπηζεο θάζεο (PSK, QPSK). ηε ζπλέρεηα, ηα αξρηθά δηαµνξθσµέλα θέξνληα δηαµνξθψλνληαη πάιη µηα θνξά θαηά θάζε µε ςεπδνηπραίνπο παιµνχο, νη νπνίνη, φµσο, πξνθχπηνπλ θαηά πνιχ ηαρχηεξα απφ φ,ηη µε ηελ QPSK. πλεπψο, ην ζήµα πξέπεη λα εμαπιψλεηαη ζε νπζηαζηηθά επξχηεξν θάζµα µε ηε βνήζεηα ελφο ιεγφµελνπ ςεπδνηπραίνπ αξηζµνχ (ΡΝ). Γηα λα ζπγρξνληζηνχλ ν πνµπφο θαη ν δέθηεο, ην θπςεινεηδέο ηειέθσλν ιαµβάλεη ηνλ ΡΝ µέζσ πηινηηθνχ θέξνληνο πνπ ζηέιλεηαη απφ ηνλ ζηαζµφ βάζεο CDMA. Δίλαη πξνθαλέο φηη ην ζχζηεµα απηφ θαζεαπηφ δελ έρεη ελζσµαησµέλα φξηα φπσο ην ζχζηεµα TDMA ή FDMA. Καηά ζπλέπεηα, εάλ πάξα πνιινί ζπλδξνµεηέο ρξεζηµνπνηνχλ ην ζχζηεµα, νη δηάθνξεο εθπνµπέο παξεµβάιινληαη µεηαμχ ηνπο, γεγνλφο πνπ µε ηε ζεηξά ηνπ εθδειψλεηαη µε απμαλφµελν ιφγν ζθαιµάησλ δπθίσλ (BER) θαη, θαηά ζπλέπεηα, µε ππνβάζµηζε ηεο πνηφηεηαο νµηιίαο πνπ είλαη αθνπζηή απφ φινπο ηνπο ρξήζηεο. ε ζχζηεµα αλαπήδεζεο ζπρλφηεηαο, ε ζέζε ηεο ζπρλφηεηαο θέξνληνο µεηαηνπίδεηαη ςεπδνηπραία απφ ηνλ ζπλζεηεηή ζπρλφηεηαο ζε νιφθιεξν ην εχξνο δψλεο εμάπισζεο.έλα ζχζηεµα αλαπήδεζεο ρξφλνπ είλαη ζχζηεµα θαζµαηηθήο εμάπισζεο ζην νπνίν εθπέµπνληαη ηαρείεο ξηπέο θεξφλησλ, ελψ θάζε ξηπή έρεη ςεπδνηπραία δηάξθεηα. Δάλ ν δέθηεο είλαη ζπγρξνληζµέλνο µε ηελ ίδηα ςεπδνηπραία ζρεµαηνµνξθή, ηφηε µπνξνχλ λα εθπέµπνληαη πιεξνθνξίεο µε ηξφπν πνπ θαζηζηά δχζθνιε ηελ αλίρλεπζε ή ηελ παξεµβνιή. Φαίλεηαη φηη ε ηερλνινγία µπνξεί λα ρξεζηµνπνηείηαη γηα λα επηηξέπεη εθπνµπή επηθάιπςεο ζε εµπνξηθά ρξεζηµνπνηνχµελα εχξε δψλεο. Πξέπεη λα ηνληζηεί, σζηφζν, φηη ππάξρεη έληνλε αζπµθσλία γηα πνιιά ζεµεία πνπ αθνξνχλ ζπζηήµαηα επξείαο δψλεο γεληθψο θαη ηα πξνεγνπµέλσο πεξηγξαθέληα πιενλεθηήµαηα ζπζηεµάησλ θαζµαηηθήο εμάπισζεο εηδηθφηεξα. Πνιπάξηζµεο αξρέο έρνπλ ζεµειησδψο δηαθνξεηηθέο γλψµεο ζε ζρέζε µε ηε δπλαηφηεηα εθαξµνγήο ησλ ηερληθψλ θαζµαηηθήο εμάπισζεο γηα δηάθνξα ζπζηήµαηα θηλεηψλ επηθνηλσληψλ εηδηθφηεξα ην PCN. Γηα λα επαιεζεπηεί ε ρξεζηµφηεηα ζπζηεµάησλ θαζµαηηθήο εμάπισζεο, ππάξρνπλ ζήµεξα δηάθνξεο επηηφπηεο δνθηµέο πνπ δηεμάγνληαη ζηηο Ζλσµέλεο Πνιηηείεο. Έσο φηνπ αμηνινγεζνχλ ηα απνηειέζµαηα απφ απηέο ηηο δνθηµέο, ην ζέµα ηνπ εάλ ηα ζπζηήµαηα επξείαο δψλεο πξνζθέξνπλ ζεµαληηθά πιενλεθηήµαηα ζε φ,ηη αθνξά ηε θαζµαηηθή απφδνζε θαη πνηφηεηα παξαµέλεη αζαθέο. Πνιππιεμία / πνιιαπιή πξόζβαζε Ζ παξνχζα παξάγξαθνο επηθεληξψλεηαη ζηνπο δηάθνξνπο ηξφπνπο µε ηνπο νπνίνπο µπνξεί λα ρξεζηµνπνηείηαη απνδνηηθά δεδνµέλνο επηθνηλσληαθφο πφξνο (CR) (δειαδή ην ζχλνιν ηνπ εθρσξνχµελνπ θάζµαηνο). Αλ θαη ηφζν ε πνιππιεμία φζν θαη ε πνιιαπιή πξφζβαζε ζπλεπάγνληαη µεξηζµφ πφξσλ, δηαθέξνπλ θαηά ην φηη ε πνιππιεμία ιαµβάλεη ρψξα ηνπηθά (π.ρ. µέζα ζε ηππσµέλν θχθισµα ή ζηαζµφ βάζεο), ελψ ε πνιιαπιή πξφζβαζε ιαµβάλεη ρψξα απνµαθξπζµέλα (π.ρ. πνιιαπινί ρξήζηεο µνηξάδνληαη έλαλ δνξπθνξηθφ αλαµεηαδφηε). Μηα άιιε δηάθξηζε είλαη φηη ε πνιππιεμία πεξηιαµβάλεη έλαλ αιγφξηζµφ, πνπ είλαη πξνθαζνξηζµέλνο θαη θαλνληθά ζπξµαησµέλνο, ελψ ε πνιιαπιή πξφζβαζε είλαη ζπλήζσο πξνζαξµνζηηθή θαη ζπλεπψο απαηηεί πξφζζεηεο πιεξνθνξίεο (επίθνξηεο) γηα λα δνζεί ε δπλαηφηεηα ζηνλ αιγφξηζµν λα ιεηηνπξγήζεη. Δίλαη ζεµαληηθφ λα ζεµεησζεί φηη ε επηινγή µεζφδνπ πνιιαπιήο πξφζβαζεο έρεη 34

36 πεξαηηέξσ επηπηψζεηο ζηα νηθνλνµηθά θαη ηνλ ζρεδηαζµφ ζπζηεµάησλ Οη ηξεηο ζπλεζέζηεξεο ηερληθέο πνιππιεμίαο είλαη πνιππιεμία δηαίξεζεο ζπρλφηεηαο, πνιππιεμία δηαίξεζεο ρξφλνπ θαη πνιππιεμία δηαίξεζεο θψδηθα. Ζ πνιππιεμία δηαίξεζεο ζπρλφηεηαο (FDMA) δηαηξεί ην ζχλνιν ηνπ εθρσξνχµελνπ εχξνπο δψλεο ζε ιεγφµελα ππνθαλάιηα. Καζέλα απφ απηά ηα θαλάιηα ζηελήο δψλεο µπνξεί ηφηε λα ρξεζηµνπνηείηαη σο ρσξηζηφ θαλάιη γηα εθπνµπή. Ζ πνιππιεμία δηαίξεζεο ρξφλνπ (TDM) δηαηξεί ηε ρσξεηηθφηεηα ηνπ θαλαιηνχ πεξηζζφηεξν σο πξνο ηνλ ρξφλν παξά σο πξνο ην εχξνο δψλεο. Οη TDM ζαξψλνπλ ηα ζήµαηα εηζφδνπ ησλ δηάθνξσλ εηζεξρφµελσλ ζεµείσλ γηα ζηαζεξφ, ή δηαθνξεηηθά πξνζδηνξηζµέλν, ρξφλν (ρξνλνζπξίδεο). Απηά ηα δπθία, δπθηνζπιιαβέο ή πινθάδεο δεδνµέλσλ δηεµπιέθνληαη ζε πιαίζηα θαη θαηφπηλ εθπέµπνληαη µέζσ µεµνλσµέλεο γξαµµήο επηθνηλσληψλ πςειήο ηαρχηεηαο. Ζ πνιππιεμία δηαίξεζεο θψδηθα (CDM) ζεµαίλεη φηη "εθρσξνχληαη ζπγθεθξηµέλα µέιε ζπλφινπ νξζνγσληθψλ, ή ζρεδφλ νξζνγσληθψλ, θσδίθσλ θαζµαηηθήο εμάπισζεο (θαζέλα µε ρξήζε πιήξνπο εχξνπο δψλεο θαλαιηνχ)". Σφζν ε TDM φζν θαη CDM είλαη δηαθξηηά ζπζηήµαηα θαη ζα δέρνληαη µφλνλ ςεθηαθά δεδνµέλα. Καηά ζπλέπεηα, νη ηξεηο ζπλεζέζηεξεο ηερληθέο πνιιαπιήο πξφζβαζεο είλαη πνιιαπιή πξφζβαζε δηάµεζεο ζπρλφηεηαο (FDM), ε πνιιαπιή πξφζβαζε δηαίξεζεο ρξφλνπ (TDM) θαη ε πνιιαπιή πξφζβαζε δηαίξεζεο θψδηθα (CDMA). Όπσο επηζεµάλζεθε παξαπάλσ, δελ ππάξρεη ζεµειηψδεο δηαθνξά ζηελ βαζηθή ηερληθή µεηαμχ FDM θαη FDMA,TDM θαη TDMA, ή CDM θαη CDMA. Παξά ηαχηα, ηα ζπζηήµαηα TDMA είλαη αλψηεξα απφ ην ζχζηεµα FDMA ζε ζρέζε µε ηε µέζε θαζπζηέξεζε µελχµαηνο. Σν CDMA αληηπξνζσπεχεη πβξηδηθφ ζπλδπαζµφ TDMA θαη FDMA µε ηελ έλλνηα φηη ηεµαρίδνληαη σο πξνο ηε ζπρλφηεηα θαη ηνλ ρξφλν. ηελή ζρέζε µε ην ζέµα ηεο πνιιαπιήο πξφζβαζεο είλαη ε ζπγθαλάισζε. Δάλ ζπγθαλαισµέλν ζχζηεµα µπνξεί λα δηαρεηξίδεηαη ζεµαληηθά µεγαιχηεξε πνζφηεηα επηθνηλσληαθήο θίλεζεο απφ φ,ηη έλα µε ζπγθαλαισµέλν ζχζηεµα. ηελ νπζία, ε ζπγθαλάισζε αλαθέξεηαη ζην γεγνλφο φηη φινη νη ρξήζηεο ξαδηνζπζηήµαηνο µπνξνχλ λα έρνπλ πξφζβαζε ζε φια ηα δηαζέζηµα θαλάιηα. Δάλ, γηα παξάδεηγµα, έλα µεµνλσµέλν θαλάιη µπνξεί λα ππνζηεξίμεη µφλν δχν ή ηξεηο ρξήζηεο θηλεηνχ ηειεθψλνπ (10% πηζαλφηεηα θξαγήο θαη µέζε δηάξθεηα θιήζεο 150 sec), ηφηε έλα µε ζπγθαλαισµέλν ζχζηεµα 20 θαλαιηψλ ζα µπνξνχζε λα ππνζηεξίδεη µφλν πεξίπνπ 50 πειάηεο, ελψ έλα ζπγθαλαισµέλν ζχζηεµα 20 θαλαιηψλ ζα µπνξνχζε λα ππνζηεξίδεη 420 ρξήζηεο. Απηφ ην θέξδνο αλαθέξεηαη ζπλήζσο σο απφδνζε ζπγθαλάισζεο θαη πξνθχπηεη επεηδή, ζηαηηζηηθψο, είλαη απίζαλν λα ζέινπλ φινη νη ρξήζηεο λα θάλνπλ ηειεθσληθή θιήζε ηαπηνρξφλσο. Ζ απφδνζε ζπγθαλάισζεο ππνβαζµίδεηαη επίζεο µε αχμεζε ζηνλ αξηζµφ ξαδηνρεηξηζηψλ πνπ µνηξάδνληαη δεδνµέλν ζηαζεξφ θάζµα. Έηζη, ην ρήµα 2.11 δίλεη µηα επηζθφπεζε ηνπ ηξφπνπ µε ηνλ νπνίν αλαπηχζζεηαη ν παξάγνληαο απφδνζεο ζπγθαλάισζεο γηα ην αλαινγηθφ θπςεινεηδέο ηειεθσληθφ ζχζηεµα ησλ ΖΠΑ µε 666 θαλάιηα, εάλ δχν, ηξία, ηέζζεξα ή πέληε θέξνληα µνηξάδνληαη ην ξαδηνθάζµα ησλ 40 ΜΖz. Με πηζαλφηεηα θξαγήο 2% ε ππνβάζµηζε ζηελ απφδνζε εάλ 2 θέξνληα µνηξάδνληαη ην θαλάιη είλαη 8,5%, απμαλφµελε ζε 26% εάλ ηα µνηξάδνληαη 5 θέξνληα. 2.3 ΠΡΟΣΤΠΑ ΤΣΖΜΑΣΑ ΚΗΝΖΣΩΝ ΔΠΗΚΟΗΝΩΝΗΩΝ Ζ παξνχζα παξάγξαθνο επηθεληξψλεηαη εηδηθφηεξα ζηελ ηερληθή θαη νηθνλνµηθή ζεµαζία πξνηχπσλ ζε ζρέζε µε ην πεξηβάιινλ ζπζηεµάησλ θηλεηήο επηθνηλσλίαο. Έρνπµε ηέζζεξηο βαζηθνχο ηχπνπο θαηεγνξηψλ πξνηχπσλ φπσο εθαξµφδνληαη ζηα ζπζηήµαηαθηλεηήο επηθνηλσλίαο :πξφηππα ξαδηνδηεπαθήο, πξφηππα δηαζπζηεµηθψλ ζπζηαηηθψλ ζηνηρείσλ,πξφηππα ελδνζπζηεµηθψλ ζπζηαηηθψλ ζηνηρείσλ θαη πξφηππα 35

37 γηα ηελ πξφζβαζε δεµφζησλ δηθηχσλ. ε πεξηβάιινλ πνιιψλ θνξέσλ ιεηηνπξγίαο γηα θηλεηή ππεξεζία (Α), ηα πξφηππα δηεπαθήο βαζηθά δίλνπλ ηε δπλαηφηεηα ζηνπο ρξήζηεο θηλεηνχ ηεξµαηηθνχ εμνπιηζµνχ Σ(Α/1), Σ(Α/2)... Σ(Α/n) λα επηθνηλσλνχλ µνλφδξνµα ή αµθίδξνµα µε ηε ζηαζεξή ππνδνµή Η(Α/1), Η(Α/2)... Η(Α/n). Οη ρξήζηεο ηέηνηνπ εμνπιηζµνχ ζπλεπψο είλαη ζε ζέζε λα εθιέμνπλ µεηαμχ παξνρέσλ ππεξεζηψλ Α(Α) Β(Α),... Ν(Α). Οη θαηαζθεπαζηέο µε ηε ζεηξά ηνπο δελ ρξεηάδεηαη λα ηξνπνπνηνχλ, ή αθφµε λα επαλαζρεδηάδνπλ πιήξσο, ηα πξντφληα ηνπο ζχµθσλα µε ζπγθεθξηµέλε ππνδνµή Η(1) ή Η(2) αιιά µπνξνχλ λα πξαγµαηνπνηνχλ πιήξεηο νηθνλνµίεο θιίµαθαο. Σν µεγαιχηεξν δπλαµηθφ αγνξάο πξνζειθχεη πεξηζζφηεξνπο θαηαζθεπαζηέο εμνπιηζµνχ, δηεγείξεη ηνλ αληαγσληζµφ θαη έρεη σο απνηέιεζµα ραµειφηεξεο ηηµέο ηεξµαηηθψλ. ηελ νπζία, νη παξνρέο ππεξεζηψλ ρξεψλνπλ ηνπο πειάηεο ηνπο γηα ηελ παξνρή ζχλδεζεο µεηαμχ θηλεηνχ ηεξµαηηθνχ θαη ηνπ δεµφζηνπ δηθηχνπ. Έηζη, έλαο παξνρέαο ππεξεζηψλ πξέπεη λα επαιεζεχεη ζεηηθά φηη ν ηδηνθηήηεο ηεξµαηηθνχ είλαη εμνπζηνδνηεµέλνο ζπλδξνµεηήο θαη µπνξεί λα ρξεψλεηαη αθξηβψο, πξηλ απφ ηελ παξνρή πξφζβαζεο ζηελ ππνδνµή. Δάλ δηάθνξνη θνξείο ιεηηνπξγίαο ππεξεζηψλ (Α... Ν) παξέρνπλ ίδηα θηλεηή ππεξεζία (Α) ζε µε ζπλερή ή γεσγξαθηθά πεξηνξηζµέλε πεξηνρή µέζα ζε νξηζµέλε πεξηθέξεηα, ηφηε είλαη θαηαλνεηφ φηη έλαο ρξήζηεο Υ ηεξµαηηθνχ εμνπιηζµνχ Σ(Α/1) είλαη εθηφο ηεο εµβέιεηαο ηνπ ζπλήζνπο παξνρέα ππεξεζηψλ Α, αιιά µέζα ζηελ πεξηνρή ππεξεζηψλ ηνπ Β. Πξψηνλ, ε δηεπαθή πξέπεη λα είλαη ίδηα γηα εμνπιηζµφ Σ(Α/1) θαη Σ(Α/2). εχηεξνλ, θαη νη δχν παξνρείο ππεξεζηψλ πξέπεη λα έρνπλ ζπµθσλία γηα ηνπο φξνπο βάζεη ησλ νπνίσλ ν Β παξέρεη ππεξεζίεο ζηνλ ρξήζηε Υ. Απηφ πεξηιαµβάλεη ηελ αληαιιαγή πιεξνθνξηψλ ζρεηηθά µε ηελ εμνπζηνδφηεζε θαη ηε ρξέσζε. Γηα λα δηεπθνιχλεηαη εμνπζηνδφηεζε ζε πξαγµαηηθφ ρξφλν, ε δηαδηθαζία ρξέσζεο θαη µεηαγσγήο, εάλ είλαη αλαγθαία, Η(Α/1), Η(Α/2) πξέπεη λα αιιεινζπλδένληαη. εδνµέλνπ φηη ν αξηζµφο ησλ παξνρέσλ ππεξεζηψλ είλαη επαξθψο µεγάινο, απαηηείηαη ελδνζπζηεµηθφ πξφηππν. Σν ζηαζεξφ (δειαδή ζρεηηθφ µε ηελ ππνδνµή) µέξνο ησλ πεξηζζφηεξσλ δεµφζησλ θαη, ζε θάπσο ιηγφηεξε έθηαζε, ηδησηηθψλ ζπζηεµάησλ θηλεηήο επηθνηλσλίαο, πεξηιαµβάλεη πνιπάξηζµα ζπζηαηηθά ζηνηρεία ζπζηήµαηνο. FDMA, TDMA θαη CDMA Πνιιά θαλάιηα πξέπεη λα εηνηµάδνληαη γηα λα εμππεξεηήζνπλ έλαλ αξηζµφ ρξεζηψλ ζε ζπζηήµαηα θπθισµαηνµεηαγσγήο. Έρνπµε ηξεηο ηξφπνπο λα δεµηνπξγήζνπµε θαλάιηα πνπ ρξεζηµνπνηνχλ δεδνµέλν εχξνο δψλεο: πνιππιεμία δηαίξεζεο ζπρλφηεηαο, ρξφλνπ θαη θψδηθα. Όηαλ εμεηάδνπµε ηελ αλεξρφµελε δεχμε (ζπλδξνµεηήο πξνο ζηαζµφ βάζεο), ηα πξνεηνηµαζµέλα θαλάιηα πξνζπειάδνληαη απφ πνιινχο ρξήζηεο (πνιιαπιή πξφζβαζε). Έηζη έρνπµε ζπζηήµαηα FDMA (πνιιαπιήο πξφζβαζεο δηαίξεζεο ζπρλφηεηαο), TDMA (πνιιαπιήο πξφζβαζεο δηαίξεζεο ρξφλνπ) θαη CDMA (πνιιαπιήο πξφζβαζεο δηαίξεζεο θψδηθα). Σν ζχζηεµα ξαδηνµεηάδνζεο δηαθέξεη ζεµαληηθά µεηαμχ απηψλ ησλ ζπζηεµάησλ πνιιαπιήο πξφζβαζεο, έηζη ψζηε ην πνην ζχζηεµα πνιιαπιήο πξφζβαζεο επηιέγεηαη είλαη αληηθείµελν έληνλεο ζπδήηεζεο. Σν FDMA ρξεζηµνπνηείηαη γηα αλαινγηθά θηλεηά ξαδηνζπζηήµαηα. Απηφ ην ζχζηεµα ρξεζηµνπνηείηαη µε ειάρηζηε επεμεξγαζία ζήµαηνο. Ο αξηζµφο θαλαιηψλ πνπ δίλνληαη µε απηφ ην ζχζηεµα απνθαζίδεηαη απφ ηε δηαπφζηαζε θέξνπζαο ζπρλφηεηαο. Δπεηδή ηα θαλάιηα ρσξίδνληαη ζε δηαηξέζεηο ζπρλνηήησλ, απαηηείηαη ζηαζεξή πεγή θέξνπζαο ζπρλφηεηαο θαη θίιηξν επηινγήο θαλαιηψλ µε απζηεξά αλαπηπζζφµελε ιεηηνπξγία µεηαθνξάο. Έλα εχξνο δψλεο ζηελφηεξνπ θάζµαηνο ηνπ δηαµνξθσµέλνπ ζήµαηνο θέξνπζαο είλαη πιενλεθηηθφ. Σν εχξνο δψλεο δηαµνξθσµέλνπ ζήµαηνο αλά ρξήζηε γηα ςεθηαθά θπςεινεηδή ζπζηήµαηα γίλεηαη πνιχ ζηελφ ιφγσ ηεο εμέιημεο 36

38 ηεο ραµεινχ ξπζµνχ θσδηθνπνίεζεο θσλήο θαη ηεο απνδνηηθήο σο πξνο ην θάζµα γξαµµηθήο δηαµφξθσζεο. Δπηπιένλ, έρεη ηελ ηάζε λα ρξεζηµνπνηείηαη δψλε πςειφηεξεο ζπρλφηεηαο. ' απηή ηελ θαηάζηαζε, µηα δψλε θχιαμεο µεηαμχ θαλαιηψλ πνπ δίλεηαη γηα δηάθξηζε ζηε δηαίξεζε ζπρλνηήησλ γίλεηαη ζρεηηθά θξίζηµε έηζη ψζηε λα µε µεηψλεηαη ε απνδνηηθφηεηα ηνπ θάζµαηνο. Αλ θαη ηα ζπζηήµαηα FDMA έρνπλ ην πιενλέθηεµα φηη είλαη άηξσηα έλαληη ζπρλνεπηιεθηηθήο δηάιεηςεο ιφγσ ηνπ ζηελνχ θάζµαηνο, δελ έρνπλ επλνεζεί ζηα πξφζθαηα επηρεηξήµαηα ζρεηηθά µε ηα ςεθηαθά ζπζηήµαηα θηλεηήο επηθνηλσλίαο. Απηφ ζπµβαίλεη επεηδή ηα ζπζηήµαηα FDMA δελ είλαη αλψηεξα απφ ηα ζπζηήµαηα TDMA ή CDMA σο πξνο άιιεο απφςεηο πνπ πεξηγξάθνληαη αξγφηεξα.σα ζπζηήµαηα TDMA έρνπλ γίλεη εθηθηά γηα ςεθηαθά ζπζηήµαηα επηθνηλσλίαο, φπνπ ηα θσλεηηθά ζήµαηα µπνξνχλ λα µεηαηξέπνληαη ζε ςεθηαθά ζήµαηα θαη ζπλεπψο ε πνιππιεμία ζε δηαίξεζε ρξφλνπ είλαη εχθνιν έξγν. ηα θαλάιηα δίλνληαη πεξηνδηθέο ρξνλνζπξίδεο µέζα ζε ρξνληθφ δηάζηεµα πνπ νλνµάδεηαη πιαίζην. Δπεηδή ηα θαλάιηα είλαη νξζνγσληθά ζηνλ ρξφλν, είλαη εχθνιν λα επηιεγεί έλα θαλάιη: αλνίγνπµε απιψο µηα πχιε ζηελ επηζπµεηή ρξνλνζπξίδα. Δπηπιένλ, δελ ζπµβαίλεη παξεµβνιή µεηαμχ ησλ θαλαιηψλ µε δηαίξεζε ρξφλνπ, αθφµε θαη αλ ππφθεηληαη ζε µε γξαµµηθφ θαλάιη εθφζνλ γίλεηαη ππφζεζε γηα µηα µνλαδηθή θέξνπζα. Ο αξηζµφο ησλ πνµπνδεθηψλ ηνπ ζηαζµνχ βάζεο µεηψλεηαη θαηά ζπληειεζηή 1/Ν, φπνπ Ν είλαη ν αξηζµφο ησλ πνιππιεγµέλσλ θαλαιηψλ µε δηαίξεζε ρξφλνπ ζε µηα θέξνπζα. Δθφζνλ πνιππιέθνληαη Ν θαλάιηα, ν ζπλνιηθφο ξπζµφο µεηάδνζεο δεδνµέλσλ γίλεηαη Ν θνξέο ν ξπζµφο ελφο µφλνλ θαλαιηνχ. Ζ αχμεζε ηνπ ξπζµνχ δεδνµέλσλ απαηηεί Ν θνξέο ην εχξνο δψλεο θαη Ν θνξέο ηελ ηζρχ θνξπθήο ζε ζχγθξηζε µε ην ζχζηεµα FDMA. Ωζηφζν, ην εχξνο δψλεο αλά θαλάιη θαη ν µέζνο ξπζµφο ηζρχνο είλαη ηα ίδηα. Έλαο πςειφο ξπζµφο δεδνµέλσλ µπνξεί λα πξνθαιέζεη δηαζπµβνιηθή παξεµβνιή ζε ζπρλνεπηιεθηηθφ θαλάιη δηάιεηςεο. ε ζχζηεµα TDMA, ν ζπγρξνληζµφο ρξνλνζπξίδσλ ζε έλα πιαίζην γίλεηαη ζεµαληηθφο επεηδή, εάλ ραζεί ν ζπγρξνληζµφο, ηα θαλάιηα µπνξνχλ λα ζπγθξνπζηνχλ µεηαμχ ηνπο. Γηα λα απνθαηαζηαζεί ν ζπγρξνληζµφο, ν ζηαζµφο βάζεο ζηέιλεη πεξηνδηθά έλα ζήµα ρξνληζµνχ πιαηζίσλ, ην νπνίν ρξεζηµνπνηνχλ νη ζηαζµνί ησλ ζπλδξνµεηψλ γηα ζπγρξνληζµφ. Όηαλ ζηαζµνί ζπλδξνµεηψλ είλαη ηνπνζεηεµέλνη µέζα ζε πεξηνρή θάιπςεο µε δηάθνξεο απνζηάζεηο απφ ηνλ ζηαζµφ βάζεο, ε δηαθνξά θαζπζηέξεζεο ηεο δηάδνζεο ζήµαηνο γίλεηαη πξφβιεµα. Μηα ιχζε γηα ην πξφβιεµα είλαη λα ξπζµηζηνχλ νη ρξνληζµνί ζπλδξνµεηψλ µε απνζηνιή ζήµαηνο ειέγρνπ απφ ηνλ ζηαζµφ βάζεο. ην αξρηθφ ζηάδην ηεο δηαδηθαζίαο ζπγρξνληζµνχ, ν ζηαζµφο ζπλδξνµεηή ζηέιλεη ζήµα ξηπήο πνπ είλαη αξθεηά ζχληνµν γηα λα απνθεπρζνχλ ζπγθξνχζεηο αθφµε θαη φηαλ ν ζπλδξνµεηήο βξίζθεηαη ζηελ πην απνµαθξπζµέλε ζέζε ζηελ πξνθαζνξηζµέλε πεξηνρή θάιπςεο. Ο ζηαζµφο βάζεο ηφηε µεηξά ην ζθάιµα ρξνληζµνχ γηα ηνλ ελ ιφγσ ζηαζµφ θαη αλαηξνθνδνηεί ηηο πιεξνθνξίεο ζηνλ ελ ιφγσ ζηαζµφ. Γηα λα απνθεχγνληαη ηα θαηλφµελα παξαµελφλησλ ζθαιµάησλ ζ' απηφ ην ζχζηεµα ειέγρνπ ρξνληζµνχ, ρξνλφµεηξα θχιαμεο ηνπνζεηνχληαη µεηαμχ ρξνλνζπξίδσλ. Απηφ ην ρξνλφµεηξν θχιαμεο θαη ην ζήµα πξννηµίνπ πνπ θέξεη ην ζηαζεξφ ζήµα είλαη νη επηβαξχλζεηο πνπ µεηψλνπλ ηελ απνδνηηθφηεηα ηνπ θάζµαηνο ησλ ζπζηεµάησλ TDMA. Σα ζπζηήµαηα CDMA ρξεζηµνπνηνχλ δηαθνξεηηθνχο θψδηθεο εμάπισζεο θάζµαηνο γηα λα δηαθξίλνπλ ηα θαλάιηα µεηαμχ ηνπο. Σα ζπζηήµαηα επζείαο αθνινπζίαο (DS) θαη µε άιµα ζπρλφηεηαο (FH) είλαη γλσζηά σο ζπζηήµαηα εμαπισµέλνπ θάζµαηνο. Δμεηάδνπµε πξψηα ην ζχζηεµα DS. Δάλ ρξεζηµνπνηνχµε νξζνγσληθνχο θψδηθεο φπσο νη ζπλαξηήζεηο Welsh, N θαλάιηα είλαη νξζνγψληα πνιππιεγµέλα ζηελ ίδηα ζπρλφηεηα θαη ζηνλ ίδην ρξφλν ρξεζηµνπνηψληαο Ν θνξέο ην εχξνο δψλεο ελφο 37

39 θαλαιηνχ πξηλ απφ ηελ εμάπισζε. Έλα ζχζηεµα CDMA έρεη ηα νθέιε ησλ επηθνηλσληψλ SS (spread-spectrum= εμαπισµέλνπ θάζµαηνο): Τςειή δηαθξηηηθή ηθαλφηεηα ρξφλνπ θαη µεγάιν εχξνο δψλεο. Δπηπιένλ, δελ απαηηείηαη δηαρείξηζε ζπρλνηήησλ ή ρξνλνζπξίδσλ γη' απηφ ην ζχζηεµα. Δπεηδή ηα ζπζηήµαηα CDMA βαζίδνληαη ζηελ νξζνγσληθφηεηα µεηαμχ θσδίθσλ εμάπισζεο θάζµαηνο, ν βαζµφο ζπζρεηηζµνχ γίλεηαη θξίζηµνο γηα ππάξρνληα ζπζηήµαηα. Μηα παξαµέλνπζα δηαζπζρέηηζε µεηαμχ θσδίθσλ, θαη δηαθνξέο ρξνληζµνχ µεηαμχ θσδίθσλ εμάπισζεο θάζµαηνο, µεηψλνπλ ηελ νξζνγσληθφηεηα. Όηαλ εθαξµφδεηαη ζε θηλεηέο ξαδηνεπηθνηλσλίεο, ην πξφβιεµα θνληηλήο-µαθξηλήο δηαδξνµήο επηηαρχλεη ηελ απψιεηα ηεο νξζνγσληθφηεηαο. Γη' απηφ ην ζχζηεµα, είλαη αλαγθαίνο απηφµαηνο έιεγρνο µεηάδνζεο ηζρχνο, ν νπνίνο δηαηεξεί ηε ζηάζµε ηνπ ιαµβαλφµελνπ ζήµαηνο ζηαζεξή ζηνλ ζηαζµφ βάζεο. Σα ζπζηήµαηα FH είλαη ζεµαληηθά δηαθνξεηηθά απφ ηα ζπζηήµαηα DS ζρεηηθά µε ην παξαπάλσ επηρείξεµα. Γηα έλα αξγφ ζχζηεµα FH, ε νξζνγσληθφηεηα θαλαιηνχ είλαη παξφµνηα µε απηή ελφο ζπζηήµαηνο FDMA, ιφγσ ηεο δηαθνξάο ζηηο ζπρλφηεηεο. Σα ζπζηήµαηα FH µπνξνχλ λα θάλνπλ ηπραία ηα θαηλφµελα νµνθαλαιηθήο παξεµβνιήο θαη δηάιεηςεο. ΦΖΦΗΑΚΖ ΜΔΣΑ ΟΖ Δ ΑΝΑΛΟΓΗΚΑ ΤΣΖΜΑΣΑ ΚΗΝΖΣΖ ΔΠΗΚΟΗΝΩΝΗΑ ε αλαινγηθά ζπζηήµαηα θηλεηήο επηθνηλσλίαο, ςεθηαθά ζήµαηα πξέπεη λα µεηαδίδνληαη γηα ζθνπνχο ειέγρνπ ζπζηήµαηνο. Ζ ηαρχηεηα µεηάδνζεο δεδνµέλσλ είλαη ραµειή. Κχξηα µέξε θπθισµάησλ ζπµπεξηιαµβαλνµέλνπ δηαµνξθσηή FM θαη πεξηνξηζηή-δηεπθξηληζηή ρξεζηµνπνηνχληαη απφ θνηλνχ µεηαμχ ηεο ςεθηαθήο µεηάδνζεο θαη ηεο αλαινγηθήο µεηάδνζεο FM θσλεηηθνχ ζήµαηνο. Σα ςεθηαθά δεδνµέλα µεηαδίδνληαη µέζσ αλαινγηθψλ θσλεηηθψλ θαλαιηψλ, φπνπ ε ζπληζηψζα ζπλερνχο ξεχµαηνο θξάδεηαη. πλεπψο, ρξεζηµνπνηνχληαη ζπζηήµαηα θσδηθνπνίεζεο Manchester ή ππνθέξνπζαο. ΤΣΖΜΑ ΑΝΑΕΖΣΖΖ Έλα ζχζηεµα αλαδήηεζεο είλαη έλα µνλφδξνµν ζχζηεµα ςεθηαθήο µεηάδνζεο. Αξρηθά εµθαλίζηεθαλ ηνληθά ζπζηήµαηα φπνπ παξάγεηαη αθνπζηηθφο ηφλνο φηαλ θαιείηαη έλα ηεξµαηηθφ.σα ζπζηήµαηα ηεο επφµελεο γελεάο µεηαδίδνπλ ςεθηαθά ζήµαηα γηα λα απεηθνλίδνληαη ζε δέθηε. Καλνληθά µελχµαηα µπνξνχλ λα ζηέιλνληαη ζε ζχγρξνλα ζπζηήµαηα αλαδήηεζεο. Σα ζπζηήµαηα αλαδήηεζεο µελπµάησλ ζα αλαπηχζζνληαη µε ηελ εμέιημε ησλ ππεξεζηψλ ειεθηξνληθνχ ηαρπδξνµείνπ. Ζ αλαθνίλσζε µελχµαηνο ζρεδφλ δελ δηαθφπηεη ην πξφζσπν πνπ θαιείηαη, θαη έλαο ηξφπνο δνλεηή µηαο θιήζεο πξνεηδνπνίεζεο δελ πξνθαιεί παξεµβνιή ζε άιινπο αλζξψπνπο. Σα ηεξµαηηθά αλαδήηεζεο έρνπλ γίλεη ζπµπαγή, ειαθξά θαη ιεπηά. πζηήµαηα άµεζεο µεηαηξνπήο ρξεζηµνπνηνχληαη γηα µεξηθνχο δέθηεο ηχπνπ θάξηαο γηα λα µεηψζνπλ ην µέγεζνο ηνπ ηεξµαηηθνχ. Σα ζπζηήµαηα POCSAC (Post Office Code Standardisation Advisory Group = πµβνπιεπηηθή νµάδα ηππνπνίεζεο θψδηθα ηαρπδξνµείσλ) είλαη επξέσο γλσζηά. Ζ πξνδηαγξαθή ζπλνςίδεηαη ζηνλ πίλαθα 2.1 θαη µνξθφηππνο ζήµαηνο θαίλεηαη ζην ρ Γηα ηνληθή ππεξεζία, ζπλδξνµεηέο µπνξνχλ λα εμππεξεηνχληαη αλά θαλάιη.γηα λα αληηµεησπηζηεί ν απμαλφµελνο αξηζµφο ησλ ζπλδξνµεηψλ πνπ θηλνχληαη µέζα ζηελ Δπξψπε, ην ETSI (Δπξσπατθφ Ηλζηηηνχην Πξνηχπσλ Σειεπηθνηλσλίαο) ζρεδηάδεη ζχζηεµα αλαδήηεζεο πνπ ιέγεηαη ERMES (European Radio Messaging System = Δπξσπατθφ χζηεµα Ραδηνµελπµάησλ). Ζ πξνδηαγξαθή θαίλεηαη ζηνλ πίλαθα 2.2. Ο ξπζµφο δεδνµέλσλ ησλ θαλαιηψλ απμάλεηαη ζε bps θαη ρξεζηµνπνηείηαη πνιπζηαζµηθή FM γηα λα επηηεπρζεί µεηάδνζε πςειήο ηαρχηεηαο µέζα ζε δηαπφζηαζε θαλαιηψλ 25kHz. Υξεζηµνπνηείηαη ηαπηφρξνλε µεηάδνζε απφ 38

40 πνιιαπινχο ζηαζµνχο βάζεο. ' απηφ ην ζχζηεµα, ζήµαηα απφ δηάθνξνπο ζηαζµνχο βάζεο ζα πξέπεη λα ζπγρξνλίδνληαη σο πξνο ηνλ ρξφλν µε ήρνπο. Σν ERMES παξέρεη ηνληθέο, αξηζµεηηθέο, αιθαξηζµεηηθέο θαη δηαθαλείο ππεξεζίεο δεδνµέλσλ. ρεδηάδνληαη ζπµπιεξσµαηηθέο ππεξεζίεο φπσο λνµηµνπνίεζε επαλάιεςεο πεξηαγφµελνπ µελχµαηνο, έλδεημε επείγνληνο µελχµαηνο θαη νχησ θαζεμήο. Σα ηεξµαηηθά αλαδήηεζεο πξέπεη λα είλαη ηθαλά λα ζαξψλνπλ µέζσ 16 θαλαιηψλ RF. πρλφηεηα Εψλε 280 MHz ηαπφζηαζε θαλαιηψλ 25 khz ηαµφξθσζε NRZ-FSK Σαρχηεηα θαλαιηνχ 512 bps Κψδηθαο δηφξζσζεο ζθάιµαηνο BCH (31,21) Πίλαθαο 2.1 χζηεµα αλαδήηεζεο POCSAG Σχπνο θσδηθήο ιέμεο πληνµεπµέλνο θπθιηθφο θψδηθαο Υσξεηηθφηεηα δηεχζπλζεο (30,18) 32 εθαηνµµχξηα γηα θάζε ρψξα Εψλε ζπρλνηήησλ MHz Αξηζµφο θαλαιηψλ RF 16 ηαπφζηαζε θαλαιηψλ 25 khz ηαµφξθσζε 4PAM/FM (FSK 4επηπέδσλ) Ρπζµφο δπθίσλ ζπζηήµαηνο 6250 bps Πίλαθαο 2.2 Πξνδηαγξαθή ERMES ρ Μνξθφηππνο ζήµαηνο γηα ζχζηεµα αλαδήηεζεο ηελ Ηαπσλία έλα πξνσζεµέλν ζχζηεµα ξαδηναλαδήηεζεο ηππνπνηείηαη βαζηδφµελν ζε ζχζηεµα πνπ ιέγεηαη FLEX* (*θαηαρσξεµέλν εµπνξηθφ ζήµα ηεο Motorola). Σξεηο ξπζµνί δεδνµέλσλ 1600, 3200 θαη 6400 bps µπνξνχλ λα επηιέγνληαη γηα πξνζαξµνγή ζηηο απαηηήζεηο εμππεξέηεζεο:έλαοξπζµφο δεδνµέλσλ επηιέγεηαη µε ζπµβηβαζµφ ηεο ππθλφηεηαο θίλεζεο θαη ηνπ µεγέζνπο, ηεο πεξηνρήο θάιπςεο: εμππεξέηεζε πςεινχ ξπζµνχ δεδνµέλσλ ρξεζηµνπνηείηαη γηα πεξηνρή πςειήο ππθλφηεηαο ζπλδξνµεηψλ µε ζπληνµεπµέλε µέγηζηε εµβέιεηα εμππεξέηεζεο. 39

41 Ζ επέιηθηε ιεηηνπξγία ηνπ ζπζηήµαηνο επηηειείηαη µέζσ ηεο απνζηνιήο πιεξνθνξηαθνχ ζήµαηνο πιαηζίνπ πνπ αλαθέξεη ηνπο ξπζµνχο δεδνµέλσλ, ηνλ αξηζµφ ησλ επαλαιαµβαλφµελσλ µεηαδφζεσλ θαη νχησ θαζεμήο. Μηα πνηθηιία ππεξεζηψλ φπσο ηνληθή, αξηζµεηηθή, αιθαβεηηθή θαη µεηάδνζε µελπµάησλ θαη δεδνµέλσλ εμππεξεηνχληαη απνηειεζµαηηθά µέζσ ηεο ρξήζεο δηάθνξσλ πεδίσλ (δειαδή πεδίσλ δηεχζπλζεο, θνξέα θαη µελχµαηνο). Σα δεδνµέλα πεδίνπ θνξέα δείρλνπλ ηηο ζέζεηο εθθίλεζεο θαη ηέξµαηνο ηνπ µελχµαηνο γηα θαινχµελν ηεξµαηηθφ. ΤΣΖΜΑΣΑ ΚΗΝΖΣΖ ΤΠΖΡΔΗΑ Δ ΟΜΔΝΩΝ Οη ππεξεζίεο θηλεηήο ξαδηνεπηθνηλσλίαο φπσο θίλεζε απνζηνιήο βειηηψλνληαη µε ηελ εηζαγσγή ζπζηεµάησλ ςεθηαθήο ξαδηνµεηάδνζεο: Ζ µεηάδνζε θεηµέλνπ θαη άιισλ µελπµάησλ δεδνµέλσλ µπνξνχλ λα αληηθαηαζηήζνπλ ή λα βνεζήζνπλ ηε θσλεηηθή επηθνηλσλία. Απηά ηα είδε ζπζηεµάησλ ςεθηαθήο θηλεηήο επηθνηλσλίαο ήηαλ ζε εµπνξηθή ρξήζε. ΜΟΒΗΣΔΥ Σν ΜΟΒΗΣΔΥ είλαη ζχζηεµα θηλεηήο επηθνηλσλίαο ην νπνίν αλαπηχρζεθε απφ ηε νπεδηθή Τπεξεζία Σειεπηθνηλσληψλ θαη ζην νπνίν ςεθηαθά δεδνµέλα θαζψο θαη αλαινγηθά θσλεηηθά ζήµαηα µεηαδίδνληαη µέζσ ζπγθαλαισµέλσλ θαλαιηψλ ζπρλνηήησλ. Οη ζηαζµνί βάζεο ιεηηνπξγνχλ αµθίδξνµα, ελψ νη θηλεηέο µνλάδεο ιεηηνπξγνχλ ζε µνλνδξνµία ή αµθηδξνµία δχν ζπρλνηήησλ. Ζ δηαπφζηαζε θαλαιηψλ είλαη 25 khz. Ζ ςεθηαθή δηαµφξθσζε είλαη FFSK µε ξπζµφ δεδνµέλσλ 1200 kbps. Έλαο θψδηθαο BCH (15,10) γηα θσδηθνπνίεζε δεδνµέλσλ θαη ARQ ρξεζηµνπνηνχληαη ζην ξαδηνθαλάιη. ύζηεµα ηειεηεξµαηηθνύ Σν ηειεηεξµαηηθφ είλαη δεµφζην ζχζηεµα θηλεηήο ξαδηνεπηθνηλσλίαο δεδνµέλσλ μεξάο πνπ αλαπηχρζεθε ζηελ Ηαπσλία. Σα ζήµαηα δεδνµέλσλ µεηαδίδνληαη ζε ζπγθαλαισµέλα θαλάιηα παθεηνµεηαγσγήο. Μηα ζχλνςε ησλ πξνδηαγξαθψλ ηνπ ζπζηήµαηνο. Ο θψδηθαο Reed-Solomon (15, 11, 5) θαη ARQ πηνζεηνχληαη γηα έιεγρν ζθαιµάησλ ζην ξαδηνθαλάιη. Ζ µέζνδνο πνιιαπιήο πξφζβαζεο είλαη ζχζηεµα ζηαζµνζθφπεζεο, φπνπ έλα ζηαζµνζθνπεµέλν ηεξµαηηθφ µπνξεί λα µεηαδίδεη παθέηα δεδνµέλσλ. Κηλεηά ζπζηήµαηα δεδνµέλσλ ζε αλαινγηθά θπςεινεηδή ζπζηήµαηα Δπεηδή ηα θπςεινεηδή ζπζηήµαηα ζπλδένληαη ζηα δεµφζηα ηειεθσληθά δίθηπα µεηαγσγήο (PSTN) ελζχξµαηεο γξαµµήο, είλαη επηζπµεηφ λα επεθηείλνληαη νη ππεξεζίεο δεδνµέλσλ ζην PSTN ζε ππάξρνληα αλαινγηθά θπςεινεηδή θηλεηά ζπζηήµαηα. Γη' απηφ ην ζθνπφ πξνηείλνληαη ην ζχζηεµα CDLC (θπςεινεηδνχο ειέγρνπ δεχμεο δεδνµέλσλ) θαη ην ζχζηεµα CDPD (θπςεινεηδψλ ςεθηαθψλ δεδνµέλσλ παθέηνπ). 40

42 ρήµα 2.13 ίθηπν CDPD ην ζχζηεµα CDLC, ρξεζηµνπνηείηαη ν δηαπνδηαµνξθσηήο CCITT V26 γηα δεχμε θαλαιηνχ θσλήο δψλεο βάζεο απφ PSTN ζε αλαινγηθφ θπςεινεηδέο ζχζηεµα FM. Οη θψδηθεο BCH (16,8) θαη Reed-Solomon (72,68) επηιέγνληαη γηα ην εµπξνζζφθνξν θαλάιη αλάινγα µε ηηο ζπλζήθεο θπθιψµαηνο, θαη ν θψδηθαο Golay ρξεζηµνπνηείηαη ζην νπηζζφθνξν θαλάιη. Σν πξσηφθνιιν είλαη αµθίδξνµν µε πξσηφθνιιν ζηξψµαηνο 2 βαζηζµέλν ζε πξφηππα HDLC. ην ζχζηεµα CDPD, ηα ζήµαηα δεδνµέλσλ µεηαδίδνληαη σο παθέηα µέζσ αµθίδξνµνπ ξαδηνθαλαιηνχ µε ξπζµνχο δεδνµέλσλ θαλαιηνχ 19,2 kbps. Σν δίθηπν CDPD θαίλεηαη ζην ρ Οη θηλεηνί ζηαζµνί βάζεο δεδνµέλσλ είλαη πηζαλψο ζπληνπνζεηεµέλνη µε αλαινγηθνχο ζηαζµνχο θπςεινεηδνχο βάζεο FM. Σν ζχζηεµα CDPD αληρλεχεη ηα θαλάιηα ηνπ θπςεινεηδνχο ζπζηήµαηνο πνπ δελ ρξεζηµνπνηνχληαη γηα θσλεηηθή επηθνηλσλία θαη ηα ρξεζηµνπνηεί γηα µεηάδνζε δεδνµέλσλ. Όηαλ θσλεηηθή επηθνηλσλία μεθηλά ζην θαλάιη, δηαθφπηεη ηελ επηθνηλσλία δεδνµέλσλ ζ απηφ ην θαλάιη θαη ηε µεηάγεη ζε άιιν θαλάιη πνπ βξίζθεηαη ζε εξεµία (άιµα θαλαιηψλ). Σν άιµα θαλαιηψλ ειέγρεηαη απφ ηνλ θηλεηφ ζηαζµφ βάζεο δεδνµέλσλ πνπ εθπέµπεη ην ζήµα άιµαηνο θαλαιηψλ πξνο ηα ηεξµαηηθά δεδνµέλσλ. Σν πξσηφθνιιν CDPD ππνζηεξίδεη ην θπζηθφ ζηξψµα θαη ην ζηξψµα δεχμεο δεδνµέλσλ. ΤΣΖΜΑΣΑ ΦΖΦΗΑΚΩΝ ΚΗΝΖΣΩΝ ΣΖΛΔΦΩΝΩΝ Ζ ηαρεία αλάπηπμε ησλ ηερλνινγηψλ ςεθηαθήο θηλεηήο ξαδηνεπηθνηλσλίαο παξαθηλείηαη έληνλα απφ δξαζηεξηφηεηεο έξεπλαο θαη αλάπηπμεο γηα ζπζηήµαηα ςεθηαθψλ θηλεηψλ ηειεθψλσλ. Έλα πξσηνπνξηαθφ πεηξαµαηηθφ ζχζηεµα TDMA αλαθέξζεθε ην 1982 πνπ αλαγλσξίδεη ηα πιενλεθηήµαηα µηαο πξνζέγγηζεο TDMA. Ωζηφζν, ηα απνηειέζµαηα δνθηµψλ ζηελ πξάμε έδεημαλ δπζθνιία ζε ςεθηαθή µεηάδνζε TDMA πςειήο ηαρχηεηαο ιφγσ ησλ ηαρέσλ θαηλνµέλσλ ζπρλνεπηιεθηηθήο δηάιεηςεο. Σν πξψην θαλδηλαβηθφ εµηλάξην γηα Φεθηαθέο Κηλεηέο Ραδηνεπηθνηλσλίεο Ξεξάο ην 1985 εμέπιεμε ηνπο εξεπλεηέο ησλ ςεθηαθψλ θηλεηψλ ξαδηνεπηθνηλσληψλ, ή ηνπιάρηζηνλ ηνλ ζπγγξαθέα απηνχ ηνπ βηβιίνπ, µε ηελ παξνπζίαζε ηφζν πνιιψλ θηιφδνμσλ πξνηάζεσλ, µεξηθέο απφ ηηο νπνίεο επεξέαζαλ ηα µεηαγελέζηεξα παλεπξσπατθά (GSM) ςεθηαθά θπςεινεηδή ζπζηήµαηα. Ζ παλεπξσπατθή νξγάλσζε γηα ηππνπνίεζε ζπζηήµαηνο GSM μεθίλεζε. ελ µεζνιάβεζε πνιχο ρξφλνο ψζπνπ λα μεθηλήζνπλ πξνζπάζεηεο γηα ηππνπνίεζε ζπζηεµάησλ ςεθηαθψλ θηλεηψλ ηειεθψλσλ ζηηο Ζλσµέλεο Πνιηηείεο θαη ηελ Ηαπσλία. απηφ ην ηµήµα, πεξηγξάθνληαη ζε ζπληνµία ην GSM, ην αµεξηθαληθφ ςεθηαθφ θπςεινεηδέο θαη ην (ηαπσληθφ) πξνζσπηθφ ςεθηαθφ θπςεινεηδέο ζχζηεµα. 41

43 2.4 Απνινγηζκόο ησλ 3G Ζ 3ε γεληά δηθηχσλ, παξά ηηο πξνβιέςεηο, απνδείρηεθε αξθεηά απνγνεηεπηηθή. Αληί ηεο χπαξμεο ελφο παγθφζκηνπ πξνηχπνπ, κφλν ζηελ Ακεξηθή αλαπηχρζεθαλ ηξία αζχκβαηα ζπζηήκαηα. Ζ θσλή κεηαθέξεηαη κε θπθιψκαηα κεηαγσγήο ραξαθηεξηζηηθφ πνπ θιεξνλνκήζεθε απφ ηα δίθηπα 2εο γεληάο θαη φρη κε ην ππνζρφκελν ΗΡ, ελψ νη ξπζκνί κεηάδνζεο δεδνκέλσλ δελ είλαη απηνί πνπ είραλ πξνβιεθζεί. Απηφ νθείιεηαη θπξίσο ζηελ ηερλνινγηθή αλσξηκφηεηα ησλ 3G δηθηχσλ. ηελ πξαγκαηηθφηεηα, ηα ηξέρνληα δίθηπα 3εο γεληάο δελ πξνζθέξνπλ ηελ αιεζηλή 3G εκπεηξία ζηνπο ρξήζηεο αιιά απνηεινχλ κία αξρηθή-δνθηκαζηηθή εθδνρή ηνπο, κε ηελ αιεζηλή εθδνρή λα αλακέλεηαη ζην κέιινλ. Χζηφζν, πνηέ δελ ζα θαλνχλ αληάμηα ησλ ππνζρέζεσλ ησλ θαηαζθεπαζηψλ ηνπο. Αληίζεηα, ηα 4εο γεληάο δίθηπα αλακέλεηαη λα πξνζθέξνπλ ζηνπο ρξήζηεο φια φζα δελ θαηάθεξαλ λα δψζνπλ ηα πξνεγνχκελα δίθηπα. Σα 4G ζα πξνζθέξνπλ αιιειεπηδξνχζεο ππεξεζίεο πνιπκέζσλ, φπσο ηειεζπλδηάζθεςε, αζχξκαην Ίληεξλεη, πςειφηεξνπο ξπζκνχο κεηάδνζεο (100Μbps), παγθφζκηα θηλεηφηεηα θαη θνξεηφηεηα ππεξεζηψλ ζε ρακειφ θφζηνο. Πιένλ, φιε ε ηερλνινγία ζα ζηεξίδεηαη ζε κεηαγσγή παθέησλ θαη φρη ζε κεηαγσγή θπθισκάησλ φπσο ζηα 3G, θαη φια ηα ζηνηρεία ηνπ δηθηχνπ ζα είλαη ςεθηαθά. 2.5 Κηλεηά δίθηπα 3.5 γεληάο Ζ γεληά 3.5, πεξηιακβάλεη ηα δίθηπα εθείλα φπνπ, εθηφο απφ ηελ ηερλνινγία WCDMA, έρνπλ ελζσκαηψζεη θαη ηελ ηερλνινγία High Speed Downlink Packet Access (HSDPA). Σν πξφηππν απηφ, αθνξά ηελ κεηάδνζε παθέησλ απφ ην ζηαζκφ βάζεο πξνο ην ρξήζηε (downlink) κε ξπζκφ 5 θνξέο κεγαιχηεξν ηνπ UMTS θαη 15 θνξέο κεγαιχηεξν ηνπ GPRS. Σν γεγνλφο απηφ ζεκαίλεη φηη απφ ηα 2 Mbps πνπ κπνξεί λα πξνζθέξεη ην UMTS ν ξπζκφο κπνξεί λα θηάζεη ζεσξεηηθά κέρξη θαη ηα 14.4 Mbps.Σν HSDPA ζεσξείηαη σο κηα εμέιημε ηνπ UMTS πξνηχπνπ, παξέρνληαο ζηνπο ρξήζηεο πςειφηεξνπο ξπζκνχο κεηαθνξάο δεδνκέλσλ θαη κεγαιχηεξε ρσξεηηθφηεηα, κε έλα ηξφπν αλάινγν κε απηφ πνπ πξνζθέξεη ην EDGE πξφηππν ζπγθξηλφκελν κε ην GSM. Παξφιν πνπ θάπνηα κέξε ηνπ πξνηχπνπ απηνχ ζεσξνχληαη απιά ζην λα πινπνηεζνχλ κε ην ππάξρνλ πιηθφ (hardware), ην HSDPA ζαλ γεληθφηεξε έλλνηα απαηηεί επαλαζρεδηαζκφ ζηελ αξρηηεθηνληθή ηνπ δηθηχνπ θαη αλαβάζκηζε ζην πιηθφ, φπσο απηφ πνπ πξφθεηηαη λα ρξεζηκνπνηεζεί ζηνπο ζηαζκνχο βάζεο. Οη ηειεπηαίνη, ζα πξέπεη λα είλαη ηθαλνί φρη κφλν λα ιεηηνπξγνχλ απνδνηηθά κε ηέηνηνπο πςεινχο ξπζκνχο δεδνκέλσλ, αιιά θαη λα λα ππνζηεξίδνπλ ηε ιεηηνπξγία πεξηζζφηεξν πνιχπινθσλ πξσηνθφιισλ. Ζ ιεηηνπξγία ηνπ HSDPA ζηεξίδεηαη ζην γεγνλφο φηη αληί λα ρξεζηκνπνηνχληαη μερσξηζηά Dedicated Channel (DCH) θαλάιηα γηα ηελ απνζηνιή δεδνκέλσλ, ζα ρξεζηκνπνηείηαη έλα Downlink Shared Channel (DSCH) θαλάιη ην νπνίν ζα κνηξάδνληαη κεηαμχ ηνπο νη ρξήζηεο γηα ηελ κεηαθνξά ησλ παθέησλ. Σν θαλάιη απηφ έρεη πνιχ κεγαιχηεξν εχξνο δψλεο (bandwidth) θαη γηα ην ιφγν απηφ θαιείηαη highspeed DSCH (HS-DSCH). ΚΔΦΑΛΑΗΟ 3 ν 3.1 ηόρνη θαη απαηηήζεηο ησλ 4G ρεδηαζηηθνί ζηόρνη θαη ζρεηηθά εξεπλεηηθά δεηήκαηα γηα ηα ζπζηήκαηα ηέηαξηεο γεληάο θαη πέξα 42

44 Γηαιεηηνπξγηθόηεηα Σα ζπζηήκαηα πνπ ζα αθνινπζήζνπλ ηελ ηξίηε γεληά πξέπεη λα θέξνπλ θάηη πνπ ιείπεη απφ ηνπο πξνθαηφρνπο ηνπο: επέιηθηε δηαιεηηνπξγηθφηεηα κεηαμχ ησλ δηαθφξσλ θαηεγνξηψλ ησλ ππαξρφλησλ αζχξκαησλ δηθηχσλ, φπσο ηα δνξπθνξηθά δίθηπα, ηα θπςειηθά δίθηπα, ηα αζχξκαηα ηνπηθά δίθηπα, ηα δίθηπα πξνζσπηθήο πεξηνρήο, θαη ηα ζπζηήκαηα ζηαζεξψλ αζχξκαησλ δεχμεσλ. Ζ έλλνηα ηεο δηαιεηηνπξγηθφηεηαο ζα δίλεη ζην ρξήζηε ηε δπλαηφηεηα πεξηαγσγήο κεηαμχ δηθηχσλ δηαθνξεηηθψλ πξνηχπσλ (π.ρ. κεηαθίλεζε απφ έλα θπςειηθφ δίθηπν πξνο έλα αζχξκαην ηνπηθφ δίθηπν ρσξίο λα δηαθφπηεηαη ε παξνρή ππεξεζηψλ). Αλ ν ζηφρνο ηεο δηαιεηηνπξγηθφηεηαο εθπιεξσζεί, ε παγθφζκηα επηθνηλσληαθή ππνδνκή ζα κεηαηξαπεί ζε έλα εληαίν δίθηπν πνπ ζα είλαη πξνζβάζηκν απφ ηνπο ρξήζηεο αλεμάξηεηα απφ ζπγθεθξηκέλεο κεζφδνπο πξνζπέιαζεο. Τπνζηεξηδόκελν εύξνο δώλεο θαη ρξόλνο δσήο κπαηαξηώλ Σα ηεξκαηηθά ησλ δηθηχσλ επφκελεο γεληάο ζα,ππνζηεξίδνπλ έλα επξχ θάζκα επηινγψλ εχξνπο δψλεο, πνπ ζα θπκαίλεηαη απφ κεξηθά kbps έσο 100 Mbps ή θαη παξαπάλσ. Ο ρξφλνο δσήο ησλ κπαηαξηψλ απηψλ ησλ ζπζθεπψλ αλακέλεηαη λα είλαη πεξίπνπ κία εβδνκάδα. Απηή ε πξφνδνο αλακέλεηαη λα ζπλνδεπηεί απφ κείσζε βάξνπο θαη φγθνπ ησλ κπαηαξηψλ. ηαζεξό δίθηπν κεηαγσγήο παθέησλ χκθσλα κε ηηο κειέηεο, ε αξρηηεθηνληθή ηέηαξηεο γεληάο αλακέλεηαη λα ρξεζηκνπνηεί έλα αζπλδεζκηθφ (connectionless) ζηαζεξφ δίθηπν κεηαγσγήο παθέησλ (βαζηζκέλν ζην πξσηφθνιιν IP) πξνθεηκέλνπ λα δηαζπλδέεη ηα δηάθνξα αζχξκαηα δίθηπα. Μεηαβνιή εύξνπο δώλεο γηα ηελ αζύξκαηε πξόζβαζε Ζ δηαζχλδεζε ησλ δηαθνξεηηθψλ δηθηχσλ ζε κηα θνηλή πιαηθφξκα ζα παξέρεη έλα δίθηπν πνπ ζα απνηειείηαη απφ δηαθνξεηηθά επηθαιππηφκελα επίπεδα, ηα νπνία θαη ζα πξνζθέξνπλ δηαθνξεηηθέο ηαρχηεηεο πξφζβαζεο ζηνπο ρξήζηεο, αλάινγα κε ηε γεσγξαθηθή ηνπο ζέζε. Σα πηζαλά επίπεδα είλαη: Α) Δπίπεδο διανομής (distribution layer). Θα ππνζηεξίδεη ηηο ππεξεζίεο κεηαδφζεσλ ςεθηαθήο ηειεφξαζεο θαη ξαδηνθσλίαο, παξέρνληαο κέηξηεο ηαρχηεηεο ζε ηνπνινγίεο πνπ ζα απνηεινχληαη απφ ζρεηηθά κεγάιεο θπςέιεο. Σν επίπεδν απηφ ζα ππνζηεξίδεη πιήξε θάιπςε θαη θηλεηφηεηα ζε αγξνηηθέο πεξηνρέο κε κηθξή ππθλφηεηα ζπλδξνκεηψλ. Β) Κσψελικό επίπεδο (cellular layer). Θα πεξηιακβάλεη ηα θπςειηθά ζπζηήκαηα δεχηεξεο θαη ηξίηεο γεληάο. Θα παξέρεη πςειέο ηαρχηεηεο (έσο 2 Mbps) ζε πεξηνρέο κε κεγάιε ππθλφηεηα ζπλδξνκεηψλ, φπσο νη αζηηθέο. Ζ ηνπνινγία ηνπ ζα απνηειείηαη απφ θπςέιεο κηθξφηεξεο απφ εθείλεο ηνπ επηπέδνπ δηαλνκήο. Σν επίπεδν απηφ ζα ππνζηεξίδεη επίζεο πιήξε θάιπςε θαη θηλεηηθφηεηα. Γ) Δπίπεδο «θερμών ζημείων» (hot-spot layer). Θα ππνζηεξίδεη ππεξεζίεο πνπ απαηηνχλ πςειέο ηαρχηεηεο ζε πεξηνρέο κηθξήο έθηαζεο, φπσο γξαθεία ή θηίξηα. Θα πεξηιακβάλεη ηα ζπζηήκαηα αζχξκαησλ ηνπηθψλ δηθηχσλ, φπσο ην IEEE θαη ην αζχξκαην ηνπηθφ δίθηπν πςειήο απφδνζεο (High Performance Radio LAN 1, HIPERLAN 1). Λφγσ ησλ κηθξψλ κε επηθαιππηφκελσλ πεξηνρψλ θάιπςεο ηνπ, ην 43

45 επίπεδν απηφ δελ αλακέλεηαη λα παξέρεη πιήξε θάιπςε. Βέβαηα, ζα κπνξεί λα ππνζηεξηρηεί ε δπλαηφηεηα πεξηαγσγήο πξνο έλα απφ ηα πξνεγνχκελα επίπεδα. Γ) Προζωπικό επίπεδο (personal layer). Θα πεξηιάβεη ηηο ζπλδέζεηο ζε πνιχ κηθξέο απνζηάζεηο, φπσο απηέο πνπ παξέρεη ην πξφηππν Bluetooth. Λφγσ ησλ κηθξψλ απνζηάζεσλ, ε θηλεηφηεηα ζα είλαη πεξηνξηζκέλε, αιιά ζα κπνξεί θαη εδψ λα ππνζηεξηρζεί ε δπλαηφηεηα πεξηαγσγήο πξνο έλα απφ ηα πξνεγνχκελα επίπεδα. Δ) ηαθερό επίπεδο (fixed layer). Θα πεξηιάβεη ηα ζηαζεξά ζπζηήκαηα πξφζβαζεο κέζσ αζχξκαησλ δεχμεσλ, ηα νπνία ζα απνηεινχλ επίζεο κέξνο ηνπ δηθηχνπ ηέηαξηεο γεληάο. Πξνεγκέλνη ζηαζκνί βάζεο Οη ζηαζκνί βάζεο ησλ δηθηχσλ κειινληηθψλ γεληψλ ζα ρξεζηκνπνηνχλ έμππλεο θεξαίεο πξνθεηκέλνπ λα απμήζνπλ ηε ρσξεηηθφηεηα ηνπ δηθηχνπ. Δπίζεο, ζα ππνζηεξίδνπλ έλα πιήζνο δηαζπλδέζεσλ ψζηε λα παξέρνπλ πξφζβαζε ζε έλα επξχ θάζκα ηεξκαηηθψλ. Τςειόηεξεο ηαρύηεηεο πξόζβαζεο Σα ζπζηήκαηα ηξίηεο γεληάο έρνπλ ζηελ θαιχηεξε πεξίπησζε έλα αλψηαην φξην ηαρχηεηαο ησλ 2 Mbps. Σα ζπζηήκαηα ηέηαξηεο γεληάο αλακέλεηαη λα παξέρνπλ ηαρχηεηεο κεγαιχηεξεο απφ ηα 50 Mbps. 3.2 Απαηηήζεηο ζπζηεκάησλ 4εο γεληάο Τςειόο ξπζκόο κεηάδνζεο πιεξνθνξίαο. Σα ζπζηήκαηα 3εο γεληάο πξνζθέξνπλ κέρξη 2 Mbits/sec γηα πεξηβάιινληα εζσηεξηθνχ ρψξνπ (indoor environments) θαη ηνπιάρηζηνλ 144 kbits/sec γηα θηλνχκελα (vehicular) πεξηβάιινληα. Αζχξκαηα LAN θαη αζχξκαηα ζπζηήκαηα πξφζβαζεο επξείαο δψλεο πνπ ιεηηνπξγνχλ ζηε δψλε ησλ 5 GHz θαη έρνπλ αλαπηπρζεί ζηελ Ηαπσλία (MMAC), ζηελ Δπξψπε (Hyperlan 2) θαη ζηελ Ακεξηθή (ΗΔΔΔ ) έρνπλ ηαρχηεηα κεηάδνζεο Mbits/sec. Ζ ειάρηζηε ηαρχηεηα πνπ έρεη ηεζεί σο ζηφρνο γηα ηα 4G ζπζηήκαηα ζα είλαη Mbits/sec γηα αθίλεηα πεξηβάιινληα θαη 2 Mbits/sec γηα θηλνχκελα νρήκαηα. Μεγαιύηεξε ρσξεηηθόηεηα θαη κηθξόηεξν θόζηνο αλά bit. Ζ ρσξεηηθφηεηα ησλ ζπζηεκάησλ 3G δελ ζα είλαη αξθεηή γηα λα εμππεξεηήζεη ηελ εθξεθηηθά απμαλφκελε θίλεζε ησλ πνιπκέζσλ γχξσ ζην Ζ ρσξεηηθφηεηα γηα ηα 4G ζπζηήκαηα πξέπεη λα είλαη ηνπιάρηζηνλ δέθα θνξέο πςειφηεξε απφ ηελ αληίζηνηρε ησλ 3G, ελψ ην θφζηνο αλά bit πξέπεη λα κεησζεί δξακαηηθά ψζηε ε ρξέσζε λα κελ είλαη απαγνξεπηηθή. Δμαηξεηηθή πνηόηεηα παξνρήο ππεξεζηώλ (Quality of Service-QoS). Σα αζχξκαηα ζπζηήκαηα ρξεζηκνπνηνχλ πεξηνξηζκέλν εχξνο ζπρλνηήησλ θαη κεηαδηδφκελεο ηζρχνο θαη ππνθέξνπλ απφ ζπκθφξεζε. Δπνκέλσο εμαηξεηηθή πνηφηεηα ππεξεζηψλ (QoS) είλαη αλαγθαία γηα ηελ ππνζηήξημε δηαθνξεηηθψλ εθαξκνγψλ, ηδηαίηεξα απηψλ πνπ απαηηνχλ επεμεξγαζία δεδνκέλσλ ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν. Καιή ρσξηθή θάιπςε κε κεηαβιεηή ηαρύηεηα κεηάδνζεο. 44

46 Καζψο νη ηαρχηεηεο κεηάδνζεο απμάλνληαη, ην απαηηνχκελν επίπεδν ιακβαλνκέλνπ ζήκαηνο ζα απμεζεί αλάινγα. Δμ αηηίαο ηνπ γεγνλφηνο φηη ε επηδησθφκελε ηαρχηεηα ησλ ζπζηεκάησλ 4G είλαη κεγαιχηεξε απφ δχν ηάμεηο κεγέζνπο ζε ζρέζε κε ηα ππάξρνληα ζπζηήκαηα, ε αθηίλα ηεο θπςέιεο ζα κεησζεί θαη ε θάιπςε ζην εζσηεξηθφ ησλ θηηξίσλ ζα ππνβαζκηζηεί αλ δελ πξνζηεζεί έλαο κεγάινο αξηζκφο ζηαζκψλ βάζεο. Ζ ρξήζε ηέηνησλ ζπζηεκάησλ κεηάδνζεο κεηαβιεηήο απφζηαζεο θαη ηαρχηεηαο (widerange variable-speed) είλαη αλαγθαία γηα ηθαλνπνηεηηθή θάιπςε εζσηεξηθψλ ρψξσλ θαη κεηάβαζε ζε δηαθνξεηηθή θπςέιε ρσξίο πξνβιήκαηα αλεμαξηήησο ηεο ηερλνινγίαο ησλ ζπζηεκάησλ (3G, 4G). Τπνζηήξημε Internet λέαο γεληάο. Ζ ππνζηήξημε πξσηνθφιισλ Internet λέαο γεληάο (IPv6) θαη πνιπεθπνκπήο (multicasting) είλαη ζεκαληηθή ηδηαίηεξα γηα εθαξκνγέο ειεθηξνληθνχ εκπνξίνπ. Οκαιή δηαζύλδεζε κε ζπζηήκαηα 3G, αζύξκαηα δίθηπα ππνινγηζηώλ (WLAN) θαη ζηαζεξά δίθηπα. Με ηε ρξήζε ηερλνινγίαο βαζηζκέλεο ζε πξσηφθνιια Internet (ΗP) ζα είλαη δπλαηή νκαιή δηαζχλδεζε δηαθνξεηηθψλ ηερλνινγηψλ. 4ο απνηέιεζκα ν θάζε ρξήζηεο ζα κπνξεί λα δηαιέγεη ην θαιχηεξν δίθηπν αλά πεξίζηαζε (αλάινγα κε ην ρξφλν, ρψξν θαη θφζηνο). 3.3 Αζύξκαηα δίθηπα ηέηαξηεο γεληάο Δηζαγσγή Έλαο απφ ηνπο φξνπο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα λα πεξηγξάςνπλ ηα δίθηπα 4G είλαη MAGIC, δειαδή Mobile multimedia (θηλεηά πνιπκέζα), Anytime anywhere (νπνηεδήπνηε νπνπδήπνηε), Global mobility support (παγθφζκηα ππνζηήξημε θηλεηηθφηεηαο), Integrated wireless solution (ελνπνηεκέλε αζχξκαηε ιχζε) θαη Customized personal service (πξνζσπνπνηεκέλεο ππεξεζίεο). Σα 4G ζπζηήκαηα ζα ππνζηεξίδνπλ φρη κφλν ηελ επφκελε γελεά ησλ θηλεηψλ αζχξκαησλ δηθηχσλ, αιιά επίζεο ζα ππνζηεξίδνπλ θαη ηα ζηαζεξά αζχξκαηα δίθηπα. ρήκα 3.1 Σα 4εο γεληάο δίθηπα 45

47 Υαξαθηεξηζηηθφ ηεο ηξέρνπζαο θαηάζηαζεο, σο πξνο ηελ ηερλνινγία, είλαη ε χπαξμε κφλν ησλ εηδηθψλ ππεξεζηψλ δηθηχσλ, φπσο είλαη ηα ζηαζεξά θαη αζχξκαηα δίθηπα ηειεθσλίαο, ηα ζηαζεξά θαη αζχξκαηα δίθηπα δεδνκέλσλ θαη ηα θαισδηαθά δίθηπα γηα ηελ εθπνκπή ησλ κέζσλ ελεκέξσζεο (media broadcasting). ε απηά ηα δίθηπα, ε δηάξζξσζε θαη αληαιιαγή πιεξνθνξίαο γίλεηαη ζηνλ ηνκέα ηνπ θάζε δηθηχνπ θαη φρη αλάκεζα ζηα δίθηπα. Δπνκέλσο, νη ρξήζηεο δε κπνξνχλ λα πεξηάγνληαη αλάκεζα ζηα δηαθνξεηηθά ππάξρνληα δίθηπα. Γηα παξάδεηγκα, εάλ έλαο ρξήζηεο πξαγκαηνπνηεί κηα θιήζε απφ ην θηλεηφ ηνπ ηειέθσλν θαη ελψ ε θιήζε απηή είλαη ζε εμέιημε ν ρξήζηεο θηάζεη ζπίηη ηνπ, δε ζα ππάξμεη απηφκαηε κεηάβαζε ηεο ζπλφδνπ ζην ζηαζεξφ δίθηπν ηειεθσλίαο. Απφ ην 2010, σζηφζν, ζα γίλνπκε κάξηπξεο ηεο αλάπηπμεο κηαο λέαο ηερλνινγίαο δηθηχσλ, ησλ ιεγφκελσλ δηθηχσλ πνιιαπιψλ ππεξεζηψλ. Οη πάξνρνη ησλ δηθηχσλ ηξίηεο γεληάο δηαρεηξίδνληαη έλαλ απμαλφκελν αξηζκφ ηχπσλ ξαδηνζηαζκψλ βάζεο πνπ πνηθίινπλ σο πξνο ην πξσηφθνιιν δηεπαθήο ξαδηνεπηθνηλσλίαο, ην κέγεζνο θπςέιεο θαη ηε δψλε ζπρλνηήησλ. ηα ηέηαξηεο γεληάο δίθηπα νη ηχπνη απηνί επεθηείλνληαη ψζηε λα ππνζηεξίδνπλ ηα παξαπάλσ δίθηπα δεχηεξεο θαη ηξίηεο γεληάο αιιά θαη ηα αζχξκαηα ηνπηθά δίθηπα (WLAN), ηελ ηερλνινγία εθπνκπήο ςεθηαθνχ video (DVB), ηα δίθηπα επξείαο δψλεο, θαζψο θαη δνξπθνξηθά θαη αζχξκαηα δίθηπα ηνπηθνχ βξφρνπ. Ζ επφκελε γεληά αζχξκαησλ δηθηχσλ θαζνξίδεηαη κε ζρέδηα θαη εθηεηακέλεο κειέηεο απφ πνηθίινπο νξγαληζκνχο. Σα δίθηπα 4εο γεληάο ζα αλαπηπρζνχλ ζε έλα πεξηβάιινλ φπνπ ε ελζχξκαηε θαη αζχξκαηε ππνδνκή έρεη ήδε εγθαηαζηαζεί, έηζη απηά δε ζα αληηθαηαζηήζνπλ ηελ ηξέρνπζα γεληά αιιά ζα ζπκπιεξψζνπλ θαη ζα επαπμήζνπλ ηα ππάξρνληα ζπζηήκαηα. ην μεθίλεκα ηεο αλάπηπμεο ησλ 4G δηθηχσλ ππάξρνπλ ήδε πνιιά ηερληθά ζέκαηα, φπσο είλαη ε πξφζβαζε, ε κεηαγσγή, ε ππνζηήξημε πνηφηεηαο ππεξεζηψλ, αιιά θαη νηθνλνκηθά ζέκαηα, φπσο ε ηηκνιφγεζε θαη ρξέσζε, πνπ πξέπεη λα κειεηεζνχλ δηεμνδηθά θαη λα επηιπζνχλ. Έλαο απφ ηνπο πξσηαξρηθνχο ζηφρνπο ζα είλαη ε παξνρή ζπκβαηφηεηαο θαη ελδνιεηηνπξγίαο κε ηα δηαθνξεηηθά θηλεηά θαη αζχξκαηα δίθηπα (λέα θαη παιαηά). Ο ζπλδπαζκφο δηαθνξεηηθψλ αζχξκαησλ δηθηχσλ ζα παξέρεη έλα ζχλνιν απφ, πηζαλά επηθαιππηφκελα, επίπεδα κε δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο πξφζβαζεο πνπ ζα ζπκπιεξψλεη ε κία ηελ άιιε. Αλάινγα κε ηε γεσγξαθηθή ζέζε, νη ρξήζηεο ζα εμππεξεηνχληαη απφ δηαθνξεηηθά επίπεδα θαη ζα απνιακβάλνπλ δηαθνξεηηθή πνηφηεηα αζχξκαηεο πξφζβαζεο σο πξνο ην εχξνο. Σα πηζαλά επίπεδα ζα είλαη : Δπίπεδν δηαλνκήο : Θα ππνζηεξίδεη ςεθηαθφ video θαη εθπνκπή ππεξεζηψλ ζε κέηξηεο ηαρχηεηεο πάλσ ζε ζρεηηθά κεγάινπ κεγέζνπο θπςέιεο. Δπίζεο, ζα ππνζηεξίδεη πιήξε θάιπςε θαη θηλεηφηεηα θαη ζα θαιχπηεη αξαηνθαηνηθεκέλεο αγξνηηθέο πεξηνρέο. Δπίπεδν θπςέιεο : Θα πεξηιακβάλεη ηα δεχηεξεο θαη ηξίηεο γεληάο ζπζηήκαηα, παξέρνληαο πςειέο ρσξεηηθφηεηεο σο πξνο ηνλ αξηζκφ ησλ ρξεζηψλ θαη ηνπο ξπζκνχο δεδνκέλσλ ζε ππθλνθαηνηθεκέλεο πεξηνρέο. Σν κέγεζνο ηεο θπςέιεο ζα είλαη κηθξφηεξν απφ απηφ ηνπ επηπέδνπ δηαλνκήο. Θα ππνζηεξίδεη, επίζεο, πιήξε θάιπςε θαη θηλεηφηεηα. Δπίπεδν hot spot : Θα ππνζηεξίδεη πςειψλ ξπζκψλ ππεξεζίεο πάλσ απφ κηθξέο θιίκαθεο, φπσο ζε γξαθεία θαη θηίξηα. Θα πεξηιακβάλεη ζπζηήκαηα WLAN, φπσο ην θαη ην ΖΗPERLAN. Σν επίπεδν απηφ δελ αλακέλεηαη λα παξέρεη πιήξε θάιπςε, ιφγσ ηεο κηθξήο θιίκαθαο, αλ θαη ζα παξέρεη πεξηαγσγή. Δπίπεδν πξνζσπηθνύ δηθηύνπ : Θα πεξηιακβάλεη πνιχ κηθξήο θιίκαθαο αζχξκαηεο ζπλδέζεηο, φπσο απηέο πνπ παξέρεη ην Bluetooth. Δμαηηίαο ηεο πνιχ κηθξήο θιίκαθαο, ε θηλεηφηεηα ζα είλαη πεξηνξηζκέλε. νζηφζν, ζα παξέρεηαη θαη ζε απηφ ην επίπεδν. 46

48 ηαζεξό επίπεδν : Σν επίπεδν απηφ ζα πεξηιακβάλεη ηα ζηαζεξά ζπζηήκαηαλπξφζβαζεο, ηα νπνία ζα είλαη επίζεο κέξνο ησλ κειινληηθψλ δηθηχσλ ηέηαξηεο γεληάο. 3.4 Γεληθά ραξαθηεξηζηηθά δηθηύσλ 4εο γεληάο Σα κειινληηθά αζχξκαηα δίθηπα αλακέλεηαη λα παξέρνπλ ζην ρξήζηε πςειήο απφδνζεο επηθνηλσλία ρσξίο αζπλέρεηεο, φκνηα ηεο αληίζηνηρεο πξνζθεξφκελεο απφ ηα ελζχξκαηα δίθηπα. Σα 4εο γεληάο δίθηπα πξφθεηηαη λα ππνζηεξίδνπλ πςειφηεξνπο ξπζκνχο κεηάδνζεο δεδνκέλσλ, ηνπιάρηζηνλ θαηά κηα ηάμε κεγέζνπο, θαη επαξθή πνηφηεηα ππεξεζηψλ (QoS) ζε ζρέζε κε ηα ηξέρνληα 3εο γεληάο δίθηπα. Ζ θαηαλνκή θάζκαηνο ζα είλαη ηέηνηα ψζηε λα ππνζηεξίδνληαη νη πςεινί απηνί ξπζκνί πάλσ ζε θπςέιεο κεζαίνπ κεγέζνπο. Οη ξπζκνί κεηάδνζεο δεδνκέλσλ ζα είλαη 100Mbps θαη άλσ θαη ζα παξέρνπλ ππεξεζίεο πνιπκέζσλ κε ρακειφηεξν θφζηνο. Σα δίθηπα πνπ ζα ρξεζηκνπνηνχληαη, πξφθεηηαη λα απνηεινχληαη εμ νινθιήξνπ απφ θπθιψκαηα κεηαγσγήο παθέησλ, ελψ φια ηα ζηνηρεία ηνπ δηθηχνπ ζα είλαη ςεθηαθά. Σέινο, ζεκαληηθφ ραξαθηεξηζηηθφ ησλ δηθηχσλ 4εο γεληάο ζα είλαη ε ρακειή ηεξαξρία ζηελ αξρηηεθηνληθή, κε ζεκεία πξφζβαζεο θαη ηεξκαηηθά λα ππνζηεξίδνπλ πνιιαπινχο ηξφπνπο πξφζβαζεο. Γηα ηελ επίηεπμε ηεο πςειήο απφδνζεο, ηα 4εο γεληάο δίθηπα ζα έρνπλ ηα αθφινπζα ραξαθηεξηζηηθά : Παληαρνύ θάιπςε ππεξεζηώλ : απηφ πνπ αλακέλεηαη, είλαη φηη ν ρξήζηεο ζα είλαη ζε ζέζε λα απνιακβάλεη νπνηαδήπνηε ππεξεζία επηζπκεί νπνπδήπνηε θαη νπνηεδήπνηε, ρσξίο λα εκπνδίδεηαη απφ ηνπο πεξηνξηζκνχο πνπ ελππάξρνπλ ζε έλα αζχξκαην δίθηπν. Βειηησκέλε ζπλδεζηκόηεηα : ν ρξήζηεο ζα είλαη ζπλέρεηα ζπλδεδεκέλνο ζηα πην επαξθή δίθηπα πξφζβαζεο, φζνλ αθνξά ζηε ρξεζηκνπνίεζε πφξσλ ηνπ δηθηχνπ, ψζηε λα εμαζθαιίδνληαη θάζε θνξά ε δεηνχκελε πνηφηεηα ππεξεζίαο (QoS) θαη νη απαηηήζεηο θηλεηφηεηαο. πλερήο ζύλδεζε : ν ρξήζηεο ζα είλαη πάληνηε ζπλδεδεκέλνο ζην εηεξνγελέο δίθηπν. Γηα φζν δηάζηεκα ην ηεξκαηηθφ ηνπ ζα είλαη ζε ιεηηνπξγία, ζα κπνξεί λα ζπλδέεηαη ζην δίθηπν θαη λα ηπγράλεη πνιχ κηθξήο θαζπζηέξεζεο ζηελ πξφζβαζε. Ζ παληαρνχ θάιπςε κηαο ππεξεζίαο κπνξεί λα κεηξεζεί απφ ηε δηαζεζηκφηεηα ηεο ζε κηα πεξηνρή γηα έλαλ ειάρηζην αξηζκφ ρξεζηψλ. Σν ζχζηεκα, πξνζθέξεη ζηνλ πάξνρν ηε δπλαηφηεηα λα κεγηζηνπνηεί ηε ρσξεηηθφηεηα κε ην λα απαγνξεχεη ζε κεξηθνχο ρξήζηεο ηελ πξφζβαζε ζε εηδηθέο ππεξεζίεο. Έηζη, ν πάξνρνο κπνξεί λα πξνζαξκφδεη ηηο δπλαηφηεηεο ηνπ ζπζηήκαηνο ζηηο πξνζθεξφκελεο ππεξεζίεο ρσξίο λα δηαθηλδπλεχεηαη ε θάιπςε ηεο ππεξεζίαο. Όια ηα παξαπάλσ ραξαθηεξηζηηθά ζα είλαη δηαζέζηκα ζε έλα πνιχ κεγαιχηεξν αξηζκφ ρξεζηψλ απφ ηνλ ήδε ππάξρνληα πνπ εμππεξεηείηαη απφ ηα ηξέρνληα δίθηπα 3εο γεληάο. Σα 3εο γεληάο δίθηπα αληηκεησπίδνπλ πξφβιεκα θνξεζκνχ, κηαο θαη νη ππεξεζίεο πνπ πξνζθέξνπλ δελ κπνξνχλ λα εμππεξεηνχλ πνιινχο πειάηεο ηαπηφρξνλα. Αληίζεηα, ηα 4εο γεληάο δίθηπα ζα κπνξνχλ λα ππνζηεξίδνπλ έλα κεγάιν αξηζκφ ρξεζηψλ θαη λα θαιχπηνπλ ππεξεζίεο νπνπδήπνηε θαη νπνηεδήπνηε. Απηφ νθείιεηαη ζηελ πςειφηεξε επάξθεηα θάζκαηνο πνπ επηηπγράλεηαη κε ηε ρξήζε θαηλνηφκσλ ηερληθψλ ζηηο δηεπαθέο ξαδηνεπηθνηλσλίαο θαη ηνλ εκπινπηηζκφ ησλ ηερληθψλ θάιπςεο. Σα κειινληηθά νινθιεξσκέλα δίθηπα αζχξκαηεο πξφζβαζεο ζα απνηεινχληαη απφ πνιιέο δηαθνξεηηθέο αζχξκαηεο δηεπαθέο ξαδηνεπηθνηλσλίαο (WLAN, 3G θπςεισηά ζπζηήκαηα, 2G θπςεισηά ζπζηήκαηα, peer-to-peer, θ.α) κε πνηθηιία ζηα κεγέζε ησλ θπςειψλ, ζρεκαηίδνληαο έλα νινθιεξσκέλν αζχξκαηεο πξφζβαζεο δίθηπν, φπσο απηφ θαίλεηαη ζην ρήκα 3.2. Ζ αξρηηεθηνληθή απηή έρεη σο βαζηθφ ραξαθηεξηζηηθφ ηελ ηδέα ηεο βέιηηζηεο ζπλδεζηκφηεηαο. Ζ ηάζε ηεο 47

49 ελδνιεηηνπξγίαο δηθηχσλ έρεη μεθηλήζεη ήδε ζηηο κέξεο καο κε ηα 3εο γεληάο δίθηπα λα ιεηηνπξγνχλ ρσξίο αζπλέρεηεο κε ηα αζχξκαηα LANs, παξέρνληαο παληαρνχ πξφζβαζε. ρήκα 3.2 Αξρηηεθηνληθή ελφο νινθιεξσκέλνπ αζχξκαηεο πξφζβαζεο δηθηχνπ Σν βαζηθφ θξηηήξην γηα λα ζπλδεζεί έλαο ρξήζηεο ζε νπνηνδήπνηε απφ ηα παξαπάλσ δίθηπα πξφζβαζεο ζα είλαη ε κεγηζηνπνίεζε ηεο εκπεηξίαο ηνπ ίδηνπ ηνπ ρξήζηε αιιά θαη ε εμαζθάιηζε ηεο πην νηθνλνκηθήο ρξήζεο ησλ πφξσλ απφ ηε κεξηά ηνπ πάξνρνπ. Ο δηαρσξηζκφο ησλ ρξεζηψλ ζηα δηαθνξεηηθά δίθηπα πξφζβαζεο είλαη έλα πνιχ ζεκαληηθφ δήηεκα. ΚΔΦΑΛΑΗΟ 4 ν 4.1 Σν ύζηεκα UMTS Σν ζχζηεκα UMTS είλαη έλα ζχζηεκα θηλεηψλ ηειεπηθνηλσληψλ 3εο γεληάο ην νπνίν παξέρεη ηελ ηερλνινγία Wide-band Code Division Multiple Access (CDMA) ζε φηη αθνξά ηνλ ηξφπν κε ηνλ νπνίν νη ρξήζηεο κνηξάδνληαη ην αζχξκαην θαλάιη. Απνηειεί κέξνο ηεο δνπιεηάο ηνπ IMT-2000 πνπ έρεη πξνηαζεί απφ ην ITU ζηα πιαίζηα κηαο πξνζπάζεηαο γηα ηε δεκηνπξγία ελφο παγθφζκηνπ πξνηχπνπ ζην ρψξν ησλ ζπζηεκάησλ θηλεηψλ ηειεπηθνηλσληψλ 3εο γεληάο. Σν UMTS πξφθεηηαη λα παίμεη πξσηαγσληζηηθφ ξφιν ζηελ αγνξά ησλ θηλεηψλ ηειεπηθνηλσληψλ ηνπ κέιινληνο, θαζψο ππνινγίδεηαη φηη ζα έρεη θηάζεη ηνπο 2 δηζεθαηνκκχξηα ρξήζηεο κέρξη ην έηνο Οη εηαηξείεο επέιεμαλ ηελ πξφηαζε απηή ηνπ IMT-2000, σο ηελ νηθνλνκηθφηεξε κεηαμχ ησλ ππνινίπσλ πξνηάζεσλ, θαζψο ην UMTS έρεη ήδε επηθξαηήζεη ζηελ Δπξψπε θαη ζηαδηαθά επεθηείλεηαη ζηε Βφξεηα Ακεξηθή. Σν γεγνλφο απηφ, έρεη ζαλ απνηέιεζκα ε ηξίηε γεληά θηλεηψλ δηθηχσλ λα ηαπηηζηεί κε ην ζχζηεκα απηφ Γεληθά ραξαθηεξηζηηθά Σν UMTS έρνληαο ζαλ βάζε ην GSM, επέθηεηλε θάπνηα απφ ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ δηθηχνπ 2εο γεληάο θαη κε ηε βνήζεηα λέσλ ηερλνινγηψλ πνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ, θαηάθεξε λα εηζάγεη νξηζκέλα λέα ραξαθηεξηζηηθά θαη ππεξεζίεο ζηα ζπζηήκαηα 3εο γεληάο.σα πην ζεκαληηθά απφ απηά είλαη ηα εμήο: 48

50 1)Ζ δηεπαθή (interface) ηνπ θηλεηνχ ρξήζηε κε ην ζχζηεκα είλαη κνλαδηθή θαη αλεμάξηεηε ηεο γεσγξαθηθήο ηνπ ζέζεο. Απηφ ζεκαίλεη φηη ν ρξήζηεο κπνξεί λα έρεη πξφζβαζε ζην ζχζηεκα θαη λα εμππεξεηείηαη απφ ηηο παξερφκελεο ππεξεζίεο κέζσ ηνπ θηλεηνχ ηειεθψλνπ, ζε νπνηνδήπνηε ζεκείν θαη αλ βξίζθεηαη θαη απφ νπνηνδήπνηε δίθηπν. 2) Έλαο θαη κνλαδηθφο ηχπνο δηεπαθήο, αζρέησο ηνπ ηεξκαηηθνχ ηνπ ρξήζηε. Ο ρξήζηεο ζα κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεί κφλν κηα ζπζθεπή ζπκβαηή κε ηελ ηερλνινγία 3εο γεληάο ρσξίο λα ρξεηάδεηαη πεξαηηέξσ εμνπιηζκφ. 3) Παξνρή απφ άθξν ζε άθξν ησλ ππεξεζηψλ ηνπ δηθηχνπ ρσξίο δηαθνπέο. Ο ρξήζηεο ζα κπνξεί λα ηαμηδεχεη νπνπδήπνηε θαη παξάιιεια λα εμππεξεηείηαη απφ ηηο ππεξεζίεο ηνπ δηθηχνπ. 4) Ηθαλφηεηα γηα πνιπκεζηθά δεδνκέλα. Σν δίθηπν έρεη ηελ ηθαλφηεηα λα κεηαθέξεη πνιπκεζηθά δεδνκέλα φπσο θσλή, video θαη άιιεο εθαξκνγέο. 5) Κηλεηηθφηεηα Ζ δνκή ηνπ UMTS ην ρήκα 4,1: Ζ δνκή ηνπ UMTS παξνπζηάδεηαη ε αξρηηεθηνληθή ηνπ ζπζηήκαηνο UMTS ρήκα 4.1: Ζ δνκή ηνπ UMTS User Equipment Με ηνλ φξν User Equipment αλαθεξφκαζηε θπξίσο ζηελ έλλνηα ηεο ζπζθεπήο πνπ είλαη θνξεηή θαη πνπ κπνξεί λα θηλείηαη απφ άθξε ζε άθξε κέζα ζην δίθηπν. πλήζσο δηαθξίλνπκε ηξεηο ηχπνπο ζπζθεπήο φπσο κπνξεί λα είλαη (α) κηα Personal Digital Assistant (PDA) ζπζθεπή, (β) έλα θηλεηφ ηειέθσλν, (γ) έλαο θνξεηφο ππνινγηζηήο. Σν UE ζπλδέεηαη κε ην UTRAN κέζσ ηεο δηεπαθήο Uu πνπ είλαη βαζηζκέλε ζηελ ηερλνινγία WCDMA. Απνηειείηαη απφ ηα δχν εμήο ηκήκαηα: 1) Mobile Equipment 2) USIM Σν Mobile Equipment απνηειεί ην πιηθφ (hardware) ηεο ζπζθεπήο κε ηε βνήζεηα ηνπ ε νπνίνπ, ην UE κπνξεί θαη θάλεηο θάπνηεο απαξαίηεηεο δηαδηθαζίεο. Μεξηθέο απφ απηέο είλαη ε επεμεξγαζία ηνπ ζήκαηνο, ε δηφξζσζε ιαζψλ, ε δηακφξθσζε (modulation) θαη ε 49

51 δηάρπζε (spreading). Δπίζεο, θαη κε βάζε ηα ησξηλά δεδνκέλα, ζηηο πεξηζζφηεξεο ζπζθεπέο είλαη ελζσκαησκέλε κηα θάκεξα ψζηε λα είλαη δπλαηή ε εγγξαθή θαη ε απνζηνιή πνιπκεζηθψλ δεδνκέλσλ. Βέβαηα, αλ θαη νη απαηηήζεηο ζε επεμεξγαζηηθή ηζρχ θαη ζε ελέξγεηα είλαη αθφκα πςειέο, είλαη γεγνλφο φηη γηα λα κπνξέζεη κηα ζπζθεπή λα ηθαλνπνηήζεη ηηο πξνδηαγξαθέο ησλ θηλεηψλ 3εο γεληάο, ζα ήηαλ θαιφ λα πινπνηεζεί κε ηε βνήζεηα θνξεηνχ ππνινγηζηή θαζψο απηφ ζα δηεπθφιπλε ηνπο ρξήζηεο ζην λα εθκεηαιιεχνληαη πεξηζζφηεξεο θνξέο ηηο ππεξεζίεο ηνπ δηθηχνπ. Ζ θάξηα USIM ζεσξείηαη απφγνλνο ηεο αληίζηνηρεο θάξηαο SIM πνπ ρξεζηκνπνηεί ην GSM δίθηπν. Ζ θάξηα απηή πεξηέρεη φιεο ηηο απαξαίηεηεο πιεξνθνξίεο γηα ηελ δπλαηφηεηα πξφζβαζεο θαη ηεο ηαπηνπνίεζεο ζην UMTS δίθηπν. Βέβαηα, ε δηαθνξά ηεο απφ ηελ θάξηα SIM, είλαη φηη κπνξεί θαη απνζεθεχεη δεδνκέλα ηεο ηάμεο ησλ Mbytes, ελψ ε πξνεγνχκελε κπνξεί λα θηάζεη κέρξη ηα 32 Kbytes. Αμηνπν ίεζε Γηαηηζέκελνπ Δύξνπο Εώλεο Σν Γίθηπν Δπίγεηαο Αζχξκαηεο Πξφζβαζεο UMTS (UMTS Terrestrial Radio Access System UTRA) πξέπεη λα ππνζηεξίδεη ιεηηνπξγία γηα πςειέο απαηηήζεηο θάζκαηνο θαη ηαπηφρξνλα γηα πνηθίια ραξαθηεξηζηηθά ζχλδεζεο πνπ ζα θπκαίλνληαη απφ ζπλζήθεο εζσηεξηθψλ ρψξσλ κε κηθξή θηλεηηθφηεηα ησλ ρξεζηψλ έσο εμσηεξηθνχο ρψξνπο φπνπ νη ρξήζηεο ζα θηλνχληαη κε ηελ ηαρχηεηα ησλ νρεκάησλ ηνπο ζηνπο απηνθηλεηφδξνκνπο. Σα βαζηθά πξνβιήκαηα πνπ αληηκεησπίδνπλ νη ζρεδηαζηέο ησλ ζπζηεκάησλ θηλεηψλ επηθνηλσληψλ είλαη νη δηαθπκάλζεηο ιφγσ δηάδνζεο πνιιαπιψλ δξφκσλ (multipath fading) θαη ε παξεκβνιή απφ άιινπο ρξήζηεο ζε έλα πεξηβάιινλ επαλαρξεζηκνπνίεζεο θαλαιηψλ. Απνδνηηθά ζε ηέηνηνπ είδνπο ζπλζήθεο είλαη ηα ιεγφκελα ζπζηήκαηα Γηάρπηνπ Φάζκαηνο, ιφγσ ηνπ δηαθνξηζκνχ ζηε ζπρλφηεηα (frequency diversity) πνπ εηζάγεη ην επξχ θάζκα. Σέηνην ζχζηεκα είλαη θαη ην CDMA (Code Division Multiple Access Γηαίξεζεο Κψδηθα) φπνπ ρξεζηκνπνηείηαη φιν ην δηαηηζέκελν θάζκα γηα θάζε ζπλδηάιεμε (φηαλ ην αληηθείκελφ καο είλαη ε ζπλδηάιεμε), ζε αληίζεζε κε ηα ζπζηήκαηα TDMA (Time Division Multiple Access Γηαίξεζεο Υξφλνπ) θαη ηα FDMA (Frequency Division Multiple Access Γηαίξεζεο πρλφηεηαο) φπνπ ην δηαηηζέκελν εχξνο δψλεο ζπρλνηήησλ δηαηξείηαη ζε ζηελέο πεξηνρέο ζπρλνηήησλ (θαλάιηα) θαη θάζε θαλάιη ρξεζηκνπνηείηαη απφ κία ή πεξηζζφηεξεο ζπλδηαιέμεηο. ηα ζπζηήκαηα Πνιιαπιήο Πξνζπέιαζεο κε Γηαίξεζε Κψδηθα θάζε κεηάδνζε δεδνκέλσλ αληηζηνηρεί ζε έλα κνλαδηθφ θσδηθφ, ν νπνίνο ηεο επηηξέπεη λα δηαθξίλεηαη απφ πνιιέο άιιεο πνπ ηαπηφρξνλα εθπέκπνληαη ζηελ ίδηα πεξηνρή ζπρλνηήησλ. Έηζη, εθφζνλ ν ρξήζηεο πνπ ιακβάλεη έρεη ην ζσζηφ θσδηθφ κπνξεί λα δηαθξίλεη ηε κεηάδνζε πνπ ηνλ αθνξά απφ ηηο ππφινηπεο. Θέινληαο λα δψζνπκε κηα πην παξαζηαηηθή αλαπαξάζηαζε ηνπ ηη αθξηβψο ζπκβαίλεη ζην πεδίν ηνπ ρξφλνπ θαη ηεο ζπρλφηεηαο γηα ηα ηξία απηά είδε Πνιιαπιήο Πξνζπέιαζεο, παξαζέηνπκε ην αθφινπζν ζρήκα (ρήκα 4.2). ρήκα 4.2: Καηαλνκή ησλ θαλαιηψλ ζηα πεδία πρλφηεηαο θαη Υξφλνπ 50

52 Γηα απηά ηα πιενλεθηήκαηά ηεο ε ηερληθή CDMA επξείαο δψλεο (W-CDMA) έρεη επηιεγεί γηα ην επίγεην δίθηπν UMTS (UTRAN). Πξφθεηηαη γηα έλα Direct Sequence (DS) CDMA ζχζηεκα φπνπ ηα δεδνκέλα ηνπ θάζε ρξήζηε πνιιαπιαζηάδνληαη κε ηα ζρεδφλ ηπραία bits ησλ W-CDMA θσδίθσλ (channelisation codes), νη νπνίνη κάιηζηα είλαη νξζνγψληνη κεηαμχ ηνπο. Σα ηδηαίηεξα ραξαθηεξηζηηθά ησλ DS ζπζηεκάησλ είλαη ν απιφο ζρεδηαζκφο ηνπ πνκπνδέθηε, ε πνιχ θαιή αληηπαξεκβνιηθή δξάζε, ε δχζθνιε αλίρλεπζε θαζψο θαη ε θαιή ζπκπεξηθνξά απέλαληη ζε δηάδνζε πνιιαπιψλ δξφκσλ (multipath fading). Βέβαηα ππάξρνπλ θαη κεηνλεθηήκαηα φπσο είλαη ν απαηηεηηθφο θαη ρξνλνβφξνο ζπγρξνληζκφο θαζψο θαη ε απαίηεζε γηα γξήγνξεο γελλήηξηεο θψδηθα.ην UMTS ρξεζηκνπνηνχληαη επηπιένλ θψδηθεο γηα ην ζπγρξνληζκφ θαη ηελ πεξίπιεμε (scrambling). Σέινο ε ηερλνινγία W-CDMA ππνζηεξίδεη θαη ηηο δχν ιεηηνπξγίεο Ακθηδξφκεζεο (Duplexing) FDD θαη TDD. Ωζηφζν γηα ηελ TDD πξνηηκάηαη ελίνηε θαη έλα πβξηδηθφ κνληέιν TD/CDMA. πλεπψο νη ηερληθέο ακθηδξφκεζεο ζην UMTS θαίλνληαη ζην ρήκα 4,3. ρήκα 4.3: Σερληθέο Ακθηδξφκεζεο ζην UMTS Γνκή Κπςει ώ λ Σν δίθηπν UMTS απνζθνπεί λα γίλεη έλα πξαγκαηηθά παγθφζκην δίθηπν ην νπνίν λα ζπλδπάδεη ζηνηρεία κε ηνπηθή επίγεηα εκβέιεηα (ζε επίπεδν θξαηψλ) καδί κε δνξπθφξνπο πνπ ζα θαιχπηνπλ φια ηα πιάηε θαη κήθε ηνπ πιαλήηε. Έρεη σο βάζε pico θαη micro θπςέιεο γηα ηελ θάιπςε ησλ αλαγθψλ ζε αζηηθά πεξηβάιινληα (πεξηνξηζκέλεο ζρεηηθά έθηαζεο) θαη πξνεθηείλεηαη κε ρξήζε ηφζν macro θπςειψλ (πνπ κπνξεί λα εμππεξεηνχληαη απφ ζηνηρεία ηνπ παξφληνο ζπζηήκαηνο 2εο γεληάο) γηα επξείεο πεξηνρέο, φζν θαη δνξπθνξηθψλ θηλεηψλ δηθηχσλ γηα ηελ επίηεπμε ηεο θαζνιηθφηεηαο. πλεπψο ν ρξήζηεο κέζσ πεξηαγσγήο ζα κπνξεί λα κεηαθηλείηαη ρσξίο λα αληηιακβάλεηαη (πξέπεη λα επηηεπρζνχλ θαηά ην δπλαηφ κηθξφηεξεο δηαθνπέο) ηηο φπνηεο αιιαγέο ζην δίθηπν πνπ ρξεζηκνπνηεί κηαο θαη ζα ην βιέπεη ζαλ έλα εληαίν ζχλνιν. Γηα λα έρνπκε κηα εηθφλα ησλ φζσλ ελλννχκε, παξνπζηάδνπκε ην ρήκα

53 ρήκα 4.4: Ζ θαζνιηθή παγθφζκηα θάιπςε ηνπ UMTS δηθηχνπ Πξνθεηκέλνπ λα εμαζθαιηζηεί ε επηηπρία θαη ε γξήγνξε απνδνρή ηνπ UMTS δηθηχνπ (ζην δξφκν πνπ ράξαμε ην GSM δίθηπν, πξνέθηαζε θαη βειηηζηνπνίεζε ηνπ νπνίνπ πξέπεη λα ζεσξείηαη), νη πάξνρνη θηλεηψλ επηθνηλσληψλ πξέπεη λα παξέρνπλ φζν ην δπλαηφ θηιηθφηεξν πξνο ην ρξήζηε πεξηβάιινλ εξγαζίαο θαη εθαξκνγψλ, κηα ηδέα πνπ νλνκάδεηαη Ηδεαηφ Οηθηαθφ Πεξηβάιινλ (Virtual Home Environment - VHE), ζην νπνίν λα ελζσκαηψλνληαη νη ηερλνινγηθέο θαηλνηνκίεο ηεο Κνηλσλίαο ηεο Πιεξνθνξίαο. Γηα ην ζθνπφ απηφ πξέπεη ην δηαηηζέκελν θάζκα λα αμηνπνηείηαη φζν ην δπλαηφ πεξηζζφηεξν. Πέξα απφ ηελ νπηηθή γσλία ησλ ηερληθψλ πνπ κειεηήζακε ζηελ πξνεγνχκελε παξάγξαθν, ππάξρεη θαη απηή ηεο Ηεξαξρηθήο Κπςεισηήο Γνκήο ηνπ δηθηχνπ, κε ρξήζε macro, micro θαη pico θπςειψλ, φπσο έρνπκε ήδε αλαθέξεη. Ηδηαίηεξε πξνζνρή πξέπεη λα δνζεί θαηά ην ζρεδηαζκφ φζνλ αθνξά πνηεο ιεηηνπξγίεο θαη ηερληθέο (FDD ή TDD) ζα ρξεζηκνπνηήζνπκε ζε θάζε θπςέιε. Τςειέο απαηηήζεηο θίλεζεο κπνξεί λα απαηηνχλ δηαζηξσκάησζε ηξηψλ επηπέδσλ, γηα αζηηθέο πεξηνρέο παξαδείγκαηνο ράξε, θάηη πνπ πηζαλψο δελ είλαη απαξαίηεην έμσ απφ απηέο. Με απηφ ην ζθεπηηθφ ε εμππεξέηεζε φιεο ηεο θίλεζεο κεηαγσγήο θπθιψκαηνο πςειψλ ξπζκψλ κπνξεί λα αλαηίζεηαη ζηηο pico θπςέιεο (νη νπνίεο ζχκθσλα κε ηηο ηειεπηαίεο εθηηκήζεηο πξννξίδνληαη γηα θάιπςε εζσηεξηθψλ ρψξσλ), ε θίλεζε πςειψλ ξπζκψλ (φρη ηφζν φζν ζηελ ακέζσο πξνεγνχκελε πεξίπησζε φκσο) γηα ρξήζηεο θηλνχκελνπο κε ρακειέο ηαρχηεηεο (πεδνί) κπνξεί λα αλαηεζεί ζηηο micro θπςέιεο ελψ ε θίλεζε πςειψλ ξπζκψλ (αθφκα ρακειφηεξσλ φκσο ζε ζχγθξηζε κε ηελ πξνεγνχκελε πεξίπησζε, γηα λα είλαη εθηθηή θαη ε εμππεξέηεζε) γηα ρξήζηεο θηλνχκελνπο κε νρήκαηα κπνξεί λα αλαηεζεί ζηηο macro θπςέιεο. Παξάδεηγκα απηήο ηεο ινγηθήο ζρεδίαζεο δίδεηαη ζην αθφινπζν ζρήκα (ρήκα 4.5). ρήκα 4.5: Ζ Ηεξαξρηθή Κπςεισηή Γνκή ηνπ UMTS δηθηχνπ 52

54 Οη micro θπςέιεο επεηδή αθξηβψο πξννξίδνληαη λα θαιχςνπλ εμσηεξηθνχο ρψξνπο φπνπ φκσο νη απαηηήζεηο ζε ξπζκνχο κεηαθνξάο δεδνκέλσλ ζα είλαη απμεκέλνη, εηδηθά ζε αζηηθά πεξηβάιινληα, ελδέρεηαη λα κελ έρνπλ ηελ εμαγσληθή κνξθή πνπ παξνπζηάδεηαη ζην ζρήκα αιιά αληίζεηα λα έρνπλ κνξθή θαξαγγηνχ (canyon-like) ψζηε αλ πξνζαξκφδνληαη ζηελ ηνπνινγία ησλ δξφκσλ θαη λα θαιχπηνπλ έθηαζε απφ 200 έσο 400 κέηξα κήθνο. UTRAN Σν UMTS Terrestrial Radio Access Network (ρήκα 4.6: Ζ αξρηηεθηνληθή ηνπ UTRAN) απνηειείηαη απφ έλα ή πεξηζζφηεξα Radio Network Sub-systems (RNS). Σν RNS κπνξεί λα ζεσξεζεί ζαλ έλα ππνδίθηπν κέζα ζην UTRAN, ην νπνίν απνηειείηαη απφ έλα Radio Network Controller (RNC) θαη απφ έλα ή πεξηζζφηεξα Node B. Σα RNC κπνξνχλ λα επηθνηλσλνχλ κεηαμχ ηνπο κέζσ ηεο δηεπαθήο Iur. Σα Node B επηθνηλσλνχλ κε ην RNC κέζσ ηεο δηεπαθήο Iub. ρήκα 4.6: Ζ αξρηηεθηνληθή ηνπ UTRAN Μεξηθά απφ ηα θχξηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο ιεηηνπξγίαο ηνπ UTRAN είλαη ηα εμήο: 1) Τπνζηήξημε φισλ ησλ ιεηηνπξγηψλ πνπ ζπκβαίλνπλ κέζα ζην δίθηπν, φπσο soft handover, WCDMA-specific Radio Resource Management. 2) Μεγηζηνπνίεζε ησλ θνηλψλ ραξαθηεξηζηηθψλ ζην ρεηξηζκφ ησλ δεδνκέλσλ πνπ δξνκνινγνχληαη κέζσ ησλ ηκεκάησλ ηνπ δηθηχνπ ηα νπνία ππνζηεξίδνπλ κεηαγσγή θπθιψκαηνο (circuit-switched) θαη κεηαγσγή παθέηνπ (packet-switched). θνπφο είλαη ε χπαξμε κίαο κφλν ζηνίβαο πξσηνθφιισλ θαη ηεο ρξήζεο ηεο ίδηαο δηεπαθήο γηα ηελ επηθνηλσλία ησλ ηκεκάησλ απηψλ κε ην UTRAN. 3) Μεγηζηνπνίεζε ησλ θνηλψλ ραξαθηεξηζηηθψλ κε ην GSM. 4)Υξήζε ATM ηερλνινγίαο γηα ηε κεηαθνξά ησλ δεδνκέλσλ κέζα ζην UTRAN. Ο ξφινο ηνπ RNC είλαη ε δηαρείξηζε ησλ πφξσλ ηνπ δηθηχνπ ζην UTRAN. πγθεθξηκέλα ειέγρεη έλα ή πεξηζζφηεξα θειηά ζε φηη αθνξά ηελ θίλεζε ελψ παξάιιεια είλαη ππεχζπλνο γηα ηελ αλάζεζε θσδηθψλ ζηα αζχξκαηα link κεηαμχ Node B θαη UE φπσο επηβάιιεη ε WCDMA πξφζβαζε. Σέινο, δηαρεηξίδεηαη ιεηηνπξγίεο φπσο handover κεηαμχ δηαθνξεηηθψλ RNS θαη έιεγρν ηζρχνο ζηνλ Node B θαη ζηνλ UE. 53

55 CN Σν Core Network (CN) είλαη ην δίθηπν θνξκνχ ηνπ UMTS ζπζηήκαηνο. Καιχπηεη φιεο εθείλεο ηηο ιεηηνπξγίεο ηνπ δηθηχνπ πνπ δε ζρεηίδνληαη κε πξφζβαζε ζην αζχξκαην θαλάιη. Μεξηθέο απφ ηηο ιεηηνπξγίεο κπνξνχλ λα είλαη ε εγθαζίδξπζε θαη ε δηαρείξηζε κηαο ζχλδεζεο θαζψο θαη ε παξαθνινχζεζε ηεο γεσγξαθηθήο ζέζεο ηνπ UE κε ζθνπφ ηελ ηαρχηεξε δξνκνιφγεζε ησλ θιίζεσλ. ρήκα 4.7: Ζ αξρηηεθηνληθή ηνπ CN δηθηχνπ ε φηη αθνξά ην ζρεδηαζκφ θαη ηελ πινπνίεζε ηνπ CN δηθηχνπ (ρήκα 4.7) ζα πξέπεη λα αλαθεξζεί φηη απηφ θέξεη αξθεηέο νκνηφηεηεο κε ην GSM/GPRS δίθηπν θαζψο έρεη θαηά θάπνην ηξφπν επεθηείλεη ηηο ιεηηνπξγίεο ηνπ ηειεπηαίνπ. Σν γεγνλφο απηφ νθείιεηαη ζην φηη δφζεθε πεξηζζφηεξν βάξνο ζην ζρεδηαζκφ ησλ δηεπαθψλ θαη ηεο ηερλνινγίαο γηα ηελ αζχξκαηε πξφζβαζε ζην δίθηπν, έηζη ψζηε λα κπνξνχλ λα ππνζηεξίδνληαη νη ππεξεζίεο πνπ ζα πξνζέθεξε έλα ζχζηεκα 3 εο γεληάο. Βέβαηα ζηε ζπλέρεηα εκθαλίζηεθαλ θάπνηεο ζεκαληηθέο αιιαγέο ζηελ αξρηηεθηνληθή ηνπ CN δηθηχνπ δίλνληαο ηελ εληχπσζε, γηα ηνλ εξρνκφ ελφο πιήξνπο IP-δηθηχνπ. Σν CN δίθηπν απνηειείηαη απφ δχν κέξε. Σν Circuit Switched (CS) ηκήκα θαη ην Packet Switched ηκήκα. Σν CS ηκήκα ππνζηεξίδεη ηε κεηαθνξά θσλήο θαζψο ε δξνκνιφγεζε γίλεηαη κε κεηαγσγή θπθιψκαηνο πνπ ζεκαίλεη φηη είλαη απαξαίηεηε ε δεκηνπξγία ελφο δεζκεπκέλνπ κνλνπαηηνχ απφ ην έλα άθξν κέρξη ην άιιν. Μέζσ ηνπ δηθηχνπ απηνχ, ππάξρεη επίζεο δηαζχλδεζε κε PSTN θαη ISDN δίθηπα. Σν CS κέξνο ηνπ δηθηχνπ πεξηιακβάλεη ηα εμήο: Mobile Services Switching Center (MSC). Ο θφκβνο MSC απνηειεί έλαλ θφκβν κεηαγσγήο ν νπνίνο δξνκνινγεί ηα δεδνκέλα ησλ ππεξεζηψλ κεηαγσγήο θπθιψκαηνο εληφο ηνπ δηθηχνπ UMTS. Κάζε θφκβνο MSC δηαρεηξίδεηαη πνιιά RNC ηα νπνία ζπλδένληαη ζε απηφλ κέζσ ηεο δηεπαθήο Iu_CS. Δπίζεο είλαη ζπλδεδεκέλνο κε ηηο βάζεηο δεδνκέλσλ ηνπ δηθηχνπ φπσο ηε βάζε δεδνκέλσλ Home Location Register (HLR) θαη ηελ Visitor Location Register (VLR). Σέινο κηα άιιε πνιχ ρξήζηκε ιεηηνπξγία ηνπ θφκβνπ MSC είλαη ε δηαρείξηζε ηεο θηλεηηθφηεηαο ησλ ρξεζηψλ γηα ηηο ππεξεζίεο κεηαγσγήο θπθιψκαηνο. Gateway Mobile Services Switching Center (GMSC). Ο θφκβνο GMSC είλαη ζπλδεδεκέλνο κε ηνπο θφκβνπο MSC. Ζ ιεηηνπξγία ηνπ είλαη λα δηαζπλδέεη ην δίθηπν UMTS κε άιια δίθηπα κεηαγσγήο θπθιψκαηνο φπσο PSTN θαη ISDN. Visitor Location Register (VLR). Ο θφκβνο VLR είλαη κηα βάζε δεδνκέλσλ. πλήζσο θάζε VLR αληηζηνηρεί ζε έλαλ MSC. Ζ βάζε VLR απνζεθεχεη πξνζσξηλή πιεξνθνξία ζρεηηθά κε ηελ ηαπηνπνίεζε θαη ηελ αζθάιεηα θαζψο θαη άιιεο ρξήζηκεο 54

56 πιεξνθνξίεο πνπ ζρεηίδνληαη κε φινπο ηνπο ρξήζηεο πνπ δηαρεηξίδεηαη θάζε δεδνκέλε ζηηγκή ν αληίζηνηρνο MSC. Ζ βάζε VLR ιακβάλεη ηελ αξρηθή πιεξνθνξία απφ ηε βάζε HLR θαη αλαιακβάλεη λα ηελ ελεκεξψζεη γηα ηπρφλ κεηαβνιέο ζηα δεδνκέλα ηεο. Όιεο νη ζπλαιιαγέο κεηαμχ VLR θαη HLR γίλνληαη κέζσ ελφο MSC. Απφ ηελ άιιε πιεπξά, ην PS ηκήκα, ππνζηεξίδεη ηε κεηαθνξά δεδνκέλσλ κέζσ ηεο κεηαγσγήο παθέηνπ. Γηα ην ιφγν απηφ δελ είλαη απαξαίηεην λα δεζκεπηεί θάπνην κνλνπάηη θαηά κήθνο ηεο ζχλδεζεο απφ ηε ζηηγκή πνπ νπνηνζδήπνηε ζχλδεζκνο (link) κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηε κεηαθνξά παθέησλ. Απηφ έρεη ζαλ απνηέιεζκα, ην PS ηκήκα, λα κπνξεί λα ζπλδέεηαη κε ην Internet φπνπ ε πιεξνθνξία κεηαδίδεηαη κε ηελ βνήζεηα ησλ IPπαθέησλ. Σν PS κέξνο απνηειείηαη απφ ηα εμήο κέξε: Serving GPRS Support Node (SGSN). Απνηειεί ηνλ αληίζηνηρν θφκβν ηνπ MSC ζην ηκήκα CS. Απηφ ζεκαίλεη φηη αλαιακβάλεη ηε δξνκνιφγεζε δεδνκέλσλ ησλ ππεξεζηψλ κεηαγσγήο παθέησλ εληφο ηνπ δηθηχνπ UMTS. Δπηπιένλ δηαρεηξίδεηαη ηνπο θφκβνπο RNC νη νπνίνη είλαη ζπλδεδεκέλνη ζε απηφλ κέζσ ηεο δηεπαθήο Iu_PS. Δπίζεο αιιειεπηδξά κε βάζεηο δεδνκέλσλ, φπσο ε βάζε HLR. Σέινο ν θφκβνο SGSN είλαη ππεχζπλνο γηα ηε δηαρείξηζε ηεο θηλεηηθφηεηαο ησλ ρξεζηψλ θαη γηα ηηο ππεξεζίεο κεηαγσγήο παθέησλ. Gateway GPRS Support Node (GGSN). Πξφθεηηαη γηα έλαλ θφκβν αληίζηνηρν ηνπ GMSC ηνπ CS. Γηαζπλδέεη ηνπο θφκβνπο SGSN κε εμσηεξηθά δίθηπα κεηαγσγήο παθέησλ φπσο ην Υ.25 θαη ην Internet. Σέινο, ππάξρνπλ νη θφκβνη HLR θαη AuC νη νπνίνη είλαη θνηλνί θαη γηα ηα δχν κέξε CS θαη PS. ε φηη αθνξά ηνλ Home Location Register, πξφθεηηαη γηα κηα βάζε δεδνκέλσλ ε νπνία απνζεθεχεη δεδνκέλα ησλ ρξεζηψλ ηα νπνία κέλνπλ ζρεηηθά ζηαζεξά ζην ρξφλν. Ο θφκβνο AuC απνηειεί έλαλ θφκβν πνπ είλαη ζπζρεηηζκέλνο κε έλαλ HLR. Ο θφκβνο απηφο απνζεθεχεη πιεξνθνξίεο ηαπηνπνίεζεο θαη θξππηνγξάθεζεο γηα ηνπο ζπλδξνκεηέο Γηεπαθέο θαη αξρηηεθηνληθή πξσηνθόιισλ ηε ζπλέρεηα παξνπζηάδνληαη νη βαζηθφηεξεο δηεπαθέο ηνπ UMTS (ρήκα 9). Γίλεηαη κηα πεξηγξαθή ησλ πξσηνθφιισλ επηθνηλσλίαο θαη ζεκαηνδνζίαο (signaling) γηα θάζε δηεπαθή, γηα ηελ επηθνηλσλία ησλ θφκβσλ πνπ αιιειεπηδξνχλ. ρήκα 4.8: Ζ ζηνίβα πξσηνθφιισλ ζην UMTS δίθηπν Ζ δηεπαθή Uu Ζ δηεπαθή Uu παξεκβάιιεηαη κεηαμχ ηνπ UE θαη ηνπ Node B θαη γηα ην ιφγν απηφ είλαη αζχξκαηε. Ζ Uu ζεσξείηαη ε πην ζεκαληηθή ίζσο δηεπαθή γηα ην ζρεδηαζκφ ησλ 55

57 πξσηνθφιισλ ελφο θηλεηνχ δηθηχνπ, θαζψο απηά έρνπλ άκεζε ζρέζε κε ηα επίπεδα θπζηθνχ κέζνπ, δεχμεο δεδνκέλσλ θαη δηθηχνπ ζε αληηζηνηρία κε ην κνληέιν OSI. ην επίπεδν θπζηθνχ κέζνπ γίλεηαη ε κεηάδνζε δεδνκέλσλ κέζσ ηεο αζχξκαηεο δηεπαθήο. Γηα ην επίπεδν απηφ νη πξνδηαγξαθέο ηνπ UMTS θαζνξίδνπλ ηελ ρξήζε ησλ ηερλνινγηψλ FDD θαη TDD ηνπ WCDMA. Σν επίπεδν δεχμεο δεδνκέλσλ, πεξηέρεη ηέζζεξα ππν-επίπεδα. Σα δχν πξψηα ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηε κεηαθνξά δεδνκέλσλ ειέγρνπ θαη πιεξνθνξίαο. Σν πξψην ππν-επίπεδν ρξεζηκνπνηεί ην πξσηφθνιιν Medium Access Control (MAC) ην νπνίν βξίζθεηαη ακέζσο κεηά ην θπζηθφ επίπεδν. Σα ινγηθά θαλάιηα πνπ ρξεζηκνπνηεί ηα αληηζηνηρίδεη ζε θαλάιηα κεηαθνξάο γηα ηελ επηθνηλσλία ηνπ θπζηθνχ επηπέδνπ κε ηα πςειφηεξα επίπεδα. Δπίζεο ην πξσηφθνιιν απηφ, δηαρεηξίδεηαη ηηο πξνηεξαηφηεηεο κεηαμχ ησλ UE αιιά θαη κεηαμχ ησλ ξνψλ δεδνκέλσλ πνπ αθνξνχλ έλα ζπγθεθξηκέλν UE. Δλ ζπληνκία, θάπνηεο άιιεο ιεηηνπξγίεο ηνπ MAC πξσηνθφιινπ είλαη ν έιεγρνο ησλ θηλήζεσλ, ε θξππηνγξάθεζε θαη ε πνιππιεμία. ηε ζπλέρεηα, αθνινπζψληαο απφ θάησ πξνο ηα πάλσ ηε ζηνίβα ησλ πξσηνθφιισλ ζπλαληάκε ην Radio Link Control πξσηφθνιιν ην νπνίν αλήθεη ζην επίπεδν δεχμεο δεδνκέλσλ. Σν πξσηφθνιιν απηφ είλαη ππεχζπλν γηα ηελ εγθαηάζηαζε θαη παξαθνινχζεζε ηεο κεηαθνξάο δεδνκέλσλ θαζψο θαη γηα ηηο ξπζκίζεηο QoS. Σέινο, ηα πξσηφθνιια Packet Data Convergence Protocol (PDCP) θαη Broadcast/Multicast Control (BMC) ρξεζηκνπνηνχληαη κφλν γηα ηε κεηαθνξά πιεξνθνξίαο. Σν PDPC ιεηηνπξγεί κφλν ζην PS ηκήκα θαη ε θχξηα ιεηηνπξγία ηνπ είλαη ε ζπκπίεζε ηεο επηθεθαιίδαο (header compression) ησλ παθέησλ θαη ε απνζηνιή ηνπο πάλσ απφ RLC, MAC θαη θπζηθφ επίπεδν ζην UE. To BMC πξσηφθνιιν είλαη ππεχζπλν γηα ηηο ιεηηνπξγίεο broadcast θαη multicast ηνπ δηθηχνπ. Ζ δηεπαθή Iub Ζ δηεπαθή Iub ζπλδέεη ηνπο RNC θφκβνπο κε ηνπο Node B. Σν γεγνλφο φηη ε δηεπαθή ζηεξίδεηαη ζηελ ελζχξκαηε επηθνηλσλία, ηεο δίλεη ηελ δπλαηφηεηα λα πινπνηεζεί κε δηάθνξνπο ηξφπνπο φπσο, ην ETSI STM-1, STM-4, SONET STS-3c, ITU STS-1 θ.α. Δπίζεο πάλσ απφ ην επίπεδν απηφ, ην επίπεδν δεχμεο δεδνκέλσλ πινπνηείηαη κε ην ATM πξσηφθνιιν φπσο θαίλεηαη ζην ρήκα 4.9. Σν ATM ρξεζηκνπνηείηαη ζε φιεο ηηο ελζχξκαηεο δηεπαθέο ηνπ UMTS, θαζψο απνηειεί έλα παλίζρπξν πξσηφθνιιν πνπ κπνξεί λα ρεηξηζηεί φινπο ηνπο ηχπνπο ησλ θηλήζεσλ φπσο ζχγρξνλεο αζχγρξνλεο θαη κεηαγσγή θπθιψκαηνο ή παθέηνπ. Πάλσ απφ ην ATM, ρξεζηκνπνηνχληαη ηα πξσηφθνιια ATM Adaptation Layer 2 θαη 5 (AAL2 θαη AAL5). Σν πξψην ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηε κεηαθνξά δεδνκέλσλ ειέγρνπ θαη πιεξνθνξίαο ελψ ην δεχηεξν κφλν γηα ηε κεηαθνξά δεδνκέλσλ ειέγρνπ. Σα πξσηφθνιια απηά αλαιακβάλνπλ ηελ επεμεξγαζία ησλ δεδνκέλσλ απφ ηα πςειφηεξα επίπεδα πξνθεηκέλνπ λα κπνξνχλ λα κεηαδνζνχλ απφ ην επίπεδν ATM. Ζ δηεπαθή Iur Ζ δηεπαθή Iur ζεσξείηαη σο έλα απφ ηα θαηλνχξγηα ζηνηρεία πνπ εηζήγαγε ην UMTS ρσξίο λα ην πηνζεηήζεη απφ ην GSM θαη αθνξά ηελ επηθνηλσλία κεηαμχ ησλ RNC. Μέζσ ηεο δηεπαθήο απηήο, γίλεηαη κεηαθνξά πιεξνθνξίαο ειέγρνπ (signaling) ζε φηη αθνξά ηελ δηαρείξηζε ησλ αζπξκάησλ πφξσλ ηνπ δηθηχνπ θαζψο θαη ε δηαδηθαζία ηνπ handover. 56

58 ρήκα 4.9: Ζ ζηνίβα ησλ πξσηνθφιισλ γηα ηελ δηεπαθή Iub ρήκα 4.10: Ζ ζηνίβα πξσηνθφιισλ γηα ηελ δηεπαθή Iur 57

59 ε ζρέζε θαη κε ηε δηεπαθή Iub παξαηεξνχκε φηη ζηελ Iur δηεπαθή θαη πάλσ απφ ην επίπεδν AAL5, γίλεηαη ρξήζε ησλ IP θαη UDP πξσηνθφιισλ (ρήκα 4.10). Ζ πινπνίεζε απηή αθνξά ην IP over ATM κέζσ ηνπ νπνίνπ ε πιεξνθνξία κεηαδίδεηαη κε ην IP πξσηφθνιιν ρξεζηκνπνηψληαο ATM ηερλνινγία. Δπίζεο, ρξεζηκνπνηνχληαη θαη θάπνηα άιια πξσηφθνιια ζεκαηνδνζίαο φπσο είλαη ην Message Transfer Part Level 3 (MTP3-b) γηα ηνλ έιεγρν ηεο δξνκνιφγεζεο ησλ κελπκάησλ, ην MTP3 User Adaptation Layer (M3UA), ην Signaling Connection Control Part (SCCP) θαη ην Radio Network Application Part (RANAP). Σν ηειεπηαίν είλαη έλα πξσηφθνιιν ην νπνίν παξέρεη φιεο ηηο ιεηηνπξγίεο γηα ηε δηαρείξηζε ησλ αζπξκάησλ πφξσλ θαη ηελ ππνζηήξημε ησλ δηαδηθαζηψλ ηνπ handover θαη SRNS relocation. Ζ δηεπαθή Iu-PS Ζ δηεπαθή Iu-PS, πινπνηήζεθε γηα ηελ επηθνηλσλία κεηαμχ UTRAN θαη ηνπ PS κέξνπο ηνπ θπξίσο δηθηχνπ ηνπ UMTS ρήκα 4.11: Ζ δνκή ησλ πξσηνθφιισλ γηα ηελ δηεπαθή Iu-PS Όπσο πξηλ, παξαηεξνχκε φηη θαη απηή ε δηεπαθή ρξεζηκνπνηεί ην ATM επίπεδν γηα ηε κεηαθνξά ησλ δεδνκέλσλ (ρήκα 4.11). ε φηη αθνξά ηηο ιεηηνπξγίεο εζσηεξηθά ηνπ δηθηχνπ, ιεηηνπξγεί ην πξσηφθνιιν Radio Network Application Part (RANAP) ην νπνίν εμαζθαιίδεη ηε ζεκαηνδνζία κεηαμχ ηνπ UTRAN θαη ηνπ CN. Κάπνηεο άιιεο επίζεο ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο ηνπ ηειεπηαίνπ είλαη ην SRNS Relocation, ην Hard Handover (ζπκπεξηιακβαλνκέλνπ ηνπ GSM), ην Radio Access Bearer (RAB) Management, ε αλαθνξά ιαζψλ ζηε κεηάδνζε ηεο πιεξνθνξίαο, ε πηζηνπνίεζε (authentication) θαη 58

60 παξαθνινχζεζε ηνπ ρξήζηε, ε ζεκαηνδνζία κεηαμχ UE-CN θαη ε αζθάιεηα (θξππηνγξάθεζε). Οη ππόινηπεο δηεπαθέο ην ρήκα 4.12 απεηθνλίδνληαη κεξηθέο άιιεο δηεπαθέο ζχκθσλα κε ηελ αξρηηεθηνληθή ηνπ δηθηχνπ UMTS. Μεξηθέο απφ απηέο είλαη ε δηεπαθή Gn ε νπνία δηαζπλδέεη ηνπο θφκβνπο SGSN θαη GGSN, αιιά θαη ε Gi ε νπνία ζπλδέεη ηνπο θφκβνπο GGSN κε δίθηπα κεηαθνξάο δεδνκέλσλ (Packet Data Network - PDN). Ζ ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηνχλ είλαη ην πξσηφθνιιν IP πάλσ απφ ATM θαζψο θαη αλψηεξα πξσηφθνιια κεηαθνξάο δεδνκέλσλ φπσο Transport Control Protocol (TCP) θαη User Datagram Protocol (UDP). ρήκα 4.12: Μεξηθέο απν ηηο δηεπαθέο ηνπ UMTS δηθηχνπ 4.2 Μεηάδνζε Πνιπκεζηθώλ Γεδνκέλσλ Πάλσ Από UMTS Σα πξσηόθνιια πξαγκαηηθνύ ρξόλνπ Multimedia Networking θνπφο ηεο δεκηνπξγίαο ησλ δηθηχσλ ππνινγηζηψλ, είλαη ε δηαζχλδεζε θαη κεηαμχ ηνπο επηθνηλσλία θαζψο απηά βξίζθνληαη ζε δηαθνξεηηθά κέξε, αιιά θαη ε αληαιιαγή δεδνκέλσλ. Ζ αξρηθή κνξθή πιεξνθνξίαο πνπ δηαθηλήζεθε κεηαμχ ππνινγηζηψλ είρε textual (θείκελν) κνξθή. ήκεξα κε ηελ αλάπηπμε πνιπκεζηθψλ θαη δηαδηθηπαθψλ ηερλνινγηψλ, ηα δεδνκέλα έρνπλ ηηο πεξηζζφηεξεο θνξέο κνξθή multimedia (πνιπκεζηθή). Ζ θαηεγνξία απηή ησλ δεδνκέλσλ πεξηιακβάλεη ζπλδπαζκφ εηθφλαο θαη ήρνπ, φπσο animation θαη video clip. Ζ έλλνηα ηνπ multimedia networking απεπζχλεηαη ζηελ αλάπηπμε ινγηζκηθνχ (software) θαη πιηθνχ (hardware) ψζηε νη ρξήζηεο λα κπνξνχλ λα επηθνηλσλνχλ κε πνιπκεζηθή πιεξνθνξία. Ζ ηθαλφηεηα γηα κεηάδνζε 59

61 πνιπκεζηθήο πιεξνθνξίαο έρεη κεηαηξέςεη ηνλ ππνινγηζηή ζε έλα ηζρπξφ επηθνηλσληαθφ εξγαιείν κε απνηέιεζκα λα είλαη πνιχ πηζαλφ ζην κέιινλ ηα δίθηπα απηά λα αληηθαηαζηήζνπλ ην ηειέθσλν, ηελ ηειεφξαζε θαη άιιεο εθεπξέζεηο πνπ επεξέαζαλ ηε δσή ηνπ αλζξψπνπ Μεηάδνζε Γεδνκέλσλ ζε Πξαγκαηηθό Υξόλν Σν multimedia networking δελ είλαη κηα απιή δηαδηθαζία. Παξαθάησ παξνπζηάδνληαη κεξηθά απφ ηα πην ζεκαληηθά πξνβιήκαηα: Bandwidth. ε ζχγθξηζε κε ηηο παξαδνζηαθέο εθαξκνγέο πνπ ππνζηεξίδνπλ κφλν θείκελν (textual applications), νη πνιπκεζηθέο εθαξκνγέο απαηηνχλ ζπλήζσο πνιχ κεγαιχηεξν εχξνο δψλεο. Έλα ηππηθφ video clip 25 δεπηεξνιέπησλ κε αλάιπζε 320x240 κπνξεί λα ρξεηαζηεί 2.3 MB ρσξεηηθφηεηα πνπ ηζνδπλακεί πεξίπνπ κε 1000 νζφλεο θεηκέλνπ. Real-time κεηαθνξά δεδνκέλσλ. Οη πεξηζζφηεξεο πνιπκεζηθέο εθαξκνγέο απαηηνχλ επηθνηλσλία ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν. Ζ κεηάδνζε ηνπ ήρνπ θαη ηνπ video πξέπεη λα είλαη ζπλερήο θαη νη θαζπζηεξήζεηο νη νπνίεο ιακβάλνπλ ρψξα λα είλαη ειεγρφκελεο. Αλ ηα δεδνκέλα δε θηάλνπλ ζηελ ψξα ηνπο ζηνλ παξαιήπηε, δεκηνπξγνχληαη θελά πνπ γίλνληαη αληηιεπηά απφ ην ρξήζηε θαη ππνβαζκίδνπλ ηελ πνηφηεηα ηεο πιεξνθνξίαο. Δπίζεο, ν θφξηνο ηνπ δηθηχνπ παίδεη ζεκαληηθφ ξφιν θαζψο ζε πεξηπηψζεηο πνπ ην δίθηπν είλαη ππεξθνξησκέλν ηα δεδνκέλα θαζπζηεξνχλ ζεκαληηθά κέρξη λα θηάζνπλ ζηνλ παξαιήπηε. Αθφκα πεξηζζφηεξν δχζθνιε γίλεηαη ε θαηάζηαζε φηαλ ππάξρνπλ επαλακεηαδφζεηο ησλ ρακέλσλ παθέησλ κε απνηέιεζκα ην δίθηπν λα απεηιείηαη απφ θαηάξξεπζε (congestion). Bursty data stream. Ο φξνο bursty γηα κηα ξνή δεδνκέλσλ ζεκαίλεη «θαηαηγηζηηθφο» κε ηελ έλλνηα ηεο κεηαθνξάο πνιχ κεγάινπ φγθνπ δεδνκέλσλ ζε πνιχ κηθξφ ρξνληθφ δηάζηεκα. Γηα ηηο πεξηζζφηεξεο πνιπκεζηθέο εθαξκνγέο ν παξαιήπηεο έρεη έλα πεξηνξηζκέλνπ κεγέζνπο buffer. Αλ δε ιεθζνχλ κέηξα γηα ηελ εμνκάιπλζε ηνπ data stream κπνξεί λα έρνπκε ππεξρείιηζε ηνπ buffer ηεο εθαξκνγήο. Όηαλ ηα δεδνκέλα έξρνληαη πνιχ γξήγνξα ν buffer κπνξεί λα ππεξρεηιίζεη θαη λα ραζνχλ κεξηθά παθέηα κε απνηέιεζκα λα ππνβαζκηζηεί ε πνηφηεηα. Απφ ηελ άιιε πιεπξά, φηαλ ηα δεδνκέλα έξρνληαη κε πνιχ αξγνχο ξπζκνχο ε εθαξκνγή ππνιεηηνπξγεί θαη ε πνηφηεηα είλαη ρακειή Σα παξαδνζηαθά πξσηόθνιια κεηαθνξάο Σα παξαδνζηαθά πξσηφθνιια κεηαθνξάο φπσο ην TCP θαη ην UDP παξέρνπλ «αμηφπηζηε» ή «κε αμηφπηζηε» αληίζηνηρα επηθνηλσλία ζε δίθηπα κε ρακειφ εχξνο δψλεο θαη πςειφ ξπζκφ δεδνκέλσλ. Απφ ηελ άιιε πιεπξά δελ ππνζηεξίδνπλ Quality of Service (QoS) θαη multicast ππεξεζίεο. Καηά ζπλέπεηα γίλεηαη αληηιεπηφ φηη ηα πξσηφθνιια απηά δελ είλαη θαηάιιεια γηα εθαξκνγέο πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ, θαη γηα δεδνκέλα ησλ νπνίσλ ε παξάδνζε πξέπεη λα είλαη άκεζε. ηε ζπλέρεηα παξαηίζεληαη θάπνηνη ιφγνη γηα ηνπο νπνίνπο ηα πξσηφθνιια απηά δελ πιεξνχλ ηηο πξνδηαγξαθέο γηα ηηο πξναλαθεξζέληεο εθαξκνγέο: Γνκή ησλ πξσηνθόιισλ. Σα πξσηφθνιια είλαη πινπνηεκέλα κε βάζε ηα επίπεδα ηνπ OSI κνληέινπ. Σν γεγνλφο απηφ εηζάγεη κηα έκθπηε ζπκθφξεζε ζηε κεηαθνξά ησλ δεδνκέλσλ θαζψο ε επεμεξγαζία ησλ δεδνκέλσλ είλαη ζπλερήο θαη ρξνλνβφξα. Σν θάζε 60

62 παθέην δεδνκέλσλ, πθίζηαληαη επεμεξγαζία θάζε θνξά πνπ κεηαθέξεηαη απφ ην έλα ζηξψκα δηθηχνπ ζην άιιν. Απηή ε πεξηηηή αληηγξαθή ζπλεηζθέξεη ζηελ θαζπζηέξεζε πνπ παξαηεξείηαη ζην δίθηπν. Πνιύπιεμε. χκθσλα κε ηελ πνιππιεμία, ξνέο πνιιψλ εθαξκνγψλ πνιππιέθνληαη, πξνθεηκέλνπ λα πεξάζνπλ σο «κηα» ξνή, πάλσ απφ έλα link. πλέπεηα απηνχ ηνπ θαηλφκελνπ, είλαη φηη φιεο νη ξνέο ηπγράλνπλ ηελ ίδηα αληηκεηψπηζε, ρσξίο λα παίδεη ξφιν αλ είλαη πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ ή φρη. Έιεγρνο ξνήο. Ο έιεγρνο ξνήο πινπνηεκέλνο σο έιεγρνο ξνήο νιηζζαίλνληνο παξαζχξνπ, επηηξέπεη ζηνλ απνζηνιέα λα ζηείιεη κηα ζπγθεθξηκέλα πνζφηεηα δεδνκέλσλ. Άκεζε ζπλέπεηα ηεο ιεηηνπξγίαο ηνπ κεραληζκνχ απηνχ είλαη ην γεγνλφο φηη, νη πφξνη ηνπ δηθηχνπ πνιιέο θνξέο κέλνπλ αλεθκεηάιιεπηνη. Έιεγρνο ιαζώλ. Σν TCP πξσηφθνιιν, παξέρεη αμηφπηζηε κεηαθνξά δεδνκέλσλ. Αχην νθείιεηαη ζην φηη, φηαλ θάπνην παθέην ράλεηαη ή αιινηψλεηαη ηφηε απηφ κεηαδίδεηαη μαλά. Ο κεραληζκφο απηφο φκσο είλαη αθαηάιιεινο γηα πνιπκεζηθέο εθαξκνγέο θαζψο νη εθαξκνγέο απηέο επηηξέπνπλ ηελ απψιεηα παθέησλ ζε κηθξφ πνζνζηφ. Δπίζεο ε επαλακεηάδνζε πξνθαιεί θαζπζηέξεζε γεγνλφο πνπ αλαηξεί ην ραξαθηεξηζηηθφ ηεο παξάδνζεο ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν Πξσηόθνιια πξαγκαηηθνύ ρξόλνπ Ζ κεηάδνζε πνιπκεζηθψλ δεδνκέλσλ πάλσ απφ ην Internet απαηηεί ηελ θαηεγνξηνπνίεζε ησλ δηάθνξσλ εθαξκνγψλ αλάινγα κε ηα ραξαθηεξηζηηθά πνπ θέξνπλ θαη ηηο αλάγθεο πνπ έρνπλ. θνπφο είλαη λα δνζνχλ νη θαηάιιειεο πξνηεξαηφηεηεο θαη λα δεζκεπηνχλ αλάινγα νη πφξνη ηνπ δηθηχνπ. Γηα ην ιφγν απηφ έρνπλ αλαπηπρζεί θάπνηα πξσηφθνιια γηα κεηαθνξά δεδνκέλσλ πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ φπσο ηα Real Time Transport Protocol (RTP), Real Time Control Protocol (RTCP) θαη Real Time Streaming Protocol (RTSP). Ζ ιεηηνπξγία ελφο πξσηνθφιινπ κεηαθνξάο, είλαη λα εγθαζηζηά θαη λα ζπληεξεί κηα ζχλδεζε κε ραξαθηεξηζηηθά φπσο πςειφ throughput, δπλαηφηεηα multicast θαη παξνρή QoS. ηε ζπλέρεηα παξνπζηάδνληαη θάπνηεο ιεπηνκέξεηεο γηα ηα ραξαθηεξηζηηθά απηά: Τςειό throughput. Ζ κνξθή ησλ δεδνκέλσλ φπσο ην βίληεν, απαηηεί ζπλερή ξνή δεδνκέλσλ. Γηα παξάδεηγκα, έλα βίληεν πςειήο πνηφηεηαο απαηηεί έλα εχξνο δψλεο γχξσ ζηα 5 Mbps. Αλ ην βίληεν απηφ δε ζπκπηεζηεί ζχκθσλα κε θάπνην πξφηππν, ηφηε απαηηεί έλα εχξνο δψλεο 50 ή 100 θνξέο παξαπάλσ. Καηά ζπλέπεηα ην πξσηφθνιιν κεηαθνξάο ζα πξέπεη λα είλαη αξθεηά γξήγνξν ψζηε λα ππνζηεξίδεη ηηο απαηηήζεηο ηεο εθαξκνγήο ζε εχξνο δψλεο. Γπλαηόηεηα multicast. ε πνιιέο εθαξκνγέο πνιπκέζσλ, ππάξρεη ε απαίηεζε γηα κεηάδνζε ηεο ξνήο πνιπκέζσλ ζε πνιινχο ρξήζηεο ηαπηφρξνλα. Σν γεγνλφο απηφ θαζηζηά απαξαίηεηε ηε δπλαηφηεηα ππνζηήξημεο ηεο ιεηηνπξγίαο απηήο απφ ηα πξσηφθνιια πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ. Παξνρή QoS. Λφγσ ηεο απαίηεζεο γηα παξάδνζε ησλ δεδνκέλσλ ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν, ε εθαξκνγή ζα πξέπεη λα έρεη επαξθέο εχξνο δψλεο πξνθεηκέλνπ λα απνθχγεη ηηο θαζπζηεξήζεηο θαη ηηο απψιεηεο παθέησλ. 61

63 Κσδηθνπνίεζε πνιπκεζηθώλ δεδνκέλσλ γηα κεηάδνζε πάλσ από δίθηπα H.261 Σν Ζ.261 είλαη κηα θσδηθνπνίεζε video νξηζκέλν απφ ην ITU. Έρεη ζρεδηαζηεί γηα ξπζκνχο δεδνκέλσλ νη νπνίνη είλαη πνιιαπιάζηα ησλ 64 Kbit/s, γηα απηφ θαη κεξηθέο θνξέο νξίδεηαη θαη σο p x 64Kbit/s φπνπ ην p παίξλεη ηηκέο απφ Οη ξπζκνί απηνί κεηάδνζεο εμππεξεηνχληαη θπξίσο απφ γξακκέο ISDN. Σν H.261 έρεη ζρεδηαζηεί ψζηε ε πνιπκεζηθή πιεξνθνξία λα κεηαθέξεηαη κε ηε βνήζεηα ηνπ RTP πξσηνθφιινπ. Ζ H.261 θσδηθνπνίεζε ππνζηεξίδεη κηα ηερληθή motion compensation κε ηελ νπνία ην επφκελν πξνο κεηάδνζε frame δεκηνπξγείηαη κε βάζε ηα πξνεγνχκελα. Γχν αλαιχζεηο ππνζηεξίδνληαη απφ ην πξφηππν απηφ, νη νπνίεο είλαη ε Quarter Common Interchange Format (QCIF) ζηα 144x176 pixel θαη Common Interchange Format (CIF) ζηα 288x352 pixel. H.263 Σν H.263 είλαη κηα θσδηθνπνίεζε βίληεν ζρεδηαζκέλε απφ ην ITU-T ζαλ κηα ιχζε ζηελ απαίηεζε γηα πξαγκαηνπνίεζε ηειεδηάζθεςεο κε ρακειφ ξπζκφ. ηελ αξρή είρε ζρεδηαζηεί γηα ηα H.324 ζπζηήκαηα (δίθηπα PSTN κεηαγσγήο θπθιψκαηνο γηα πξαγκαηνπνίεζε ηειεδηαζθέςεσλ). Υξεζηκνπνηεί κηα block motion compensated DCT κέζνδν γηα ηελ θσδηθνπνίεζε ηνπ βίληεν. Ζ θσδηθνπνίεζε απηή είλαη πην απνηειεζκαηηθή απφ ηελ H.261. Σεκαρίδεη ηελ εηθφλα ζε macroblock ηα νπνία απνηεινχληαη απφ 16x16 luminance block θαη 8x8 chrominance block. Σν θάζε macroblock κπνξεί λα θσδηθνπνηεζεί είηε σο intra (ρσξίο ζπζρεηίζεηο αλάκεζα ζε δηαδνρηθά frame) είηε σο inter (κε ζπζρεηίζεηο αλάκεζα ζε δηαδνρηθά frame). Σν H.263 βαζίδεηαη ζην H.261 ελψ παξάιιεια παξέρεη θάπνηεο επεθηάζεηο γηα πην απνηειεζκαηηθή θσδηθνπνίεζε. M-JPEG Σν M-JPEG ην νπνίν ζεκαίλεη Motion JPEG, αληηπξνζσπεχεη έλα κεραληζκφ θσδηθνπνίεζεο πνπ βαζίδεηαη ζηε ζπκπίεζε ηεο εηθφλαο κε ηνλ JPEG κεραληζκφ γηα ην θάζε frame. Σα frame ηνπ video δελ αιιειεπηδξνχλ κεηαμχ ηνπο φπσο ζπκβαίλεη ζηα MPEG πξφηππα. Βέβαηα απφξξνηα ηεο θσδηθνπνίεζεο απηήο είλαη ηα κεγάια ζε κέγεζνο αξρεία βίληεν πνπ πξνθχπηνπλ. Σν M-JPEG ρξεζηκνπνηείηαη γηα βίληεν πνιχ πςειήο αλάιπζεο. Απφ ηελ άιιε πιεπξά φκσο, δελ έρεη θαζηεξσζεί ζαλ πξφηππν θαζψο ν θάζε θαηαζθεπαζηήο κπνξεί λα ρξεζηκνπνηήζεη δηαθνξεηηθφ ινγηζκηθφ (codec) γηα ηελ M-JPEG θσδηθνπνίεζε κε απνηέιεζκα λα κε κπνξεί ην βίληεν απηφ λα αλαπαξαρζεί απφ άιινπο απνθσδηθνπνηεηέο. MPEG Ζ νκάδα εξγαζίαο Moving Picture Experts Group (MPEG) απνηεινχλ κέξνο ηνπ νξγαληζκνχ γηα ηελ θαζηέξσζε πξνηχπσλ γλσζηφο θαη σο International Organization for Standardization (ISO). ηελ νκάδα απηή αλαηέζεθε ν ξφινο ηεο αλάπηπμεο πξνηχπσλ γηα ηελ θσδηθνπνίεζε εηθφλαο θαη ήρνπ. Ζ πξψηε ζπλάληεζε ηεο νκάδαο απηήο πξαγκαηνπνίεζεθε ην 1988 ζηνλ Καλάδα θαη κέρξη ηα ηέιε ηνπ 2005 κεηξάεη 350 κέιε απφ δηάθνξα παλεπηζηήκηα θαη εξεπλεηηθά θέληξα.αλ απνηέιεζκα ηεο κέρξη ηψξα δνπιεηάο πνπ έρεη γίλεη ε νκάδα MPEG έρεη θαζηεξψζεη ηα εμήο πξφηππα: 1) MPEG-1. Πξφηππν γηα ηελ θσδηθνπνίεζε εηθφλαο θαη ήρνπ. ηελ ζπλέρεηα ρξεζηκνπνηήζεθε ζαλ πξφηππν γηα ην Video CD (VCD). Πεξηιακβάλεη ην γλσζηφ πξφηππν γηα ηελ ζπκπίεζε ηνπ ήρνπ (MP3). 62

64 2) MPEG-2. Πξφηππν γηα ηελ κεηαθνξά θσδηθνπνηεκέλνπ ήρνπ θαη εηθφλαο. Υξεζηκνπνηείηαη ζε πεξηπηψζεηο broadcast κεηάδνζεο. 3) MPEG-3. Αξρηθά είρε ζρεδηαζηεί γηα High Definition TeleVision (HDTV) αιιά ζηελ ζπλέρεηα εγθαηαιήθζεθε απφ ηελ ζηηγκή πνπ ην MPEG-2 ηθαλνπνηνχζε ηηο απαηηήζεηο ηνπ ζπζηήκαηνο απηνχ. 4) MPEG-4. Πξφθεηηαη γηα κηα επέθηαζε ηνπ MPEG-1 πξνθεηκέλνπ λα κπνξεί λα ππνζηεξίδεη ηξηζδηάζηαηα γξαθηθά, θσδηθνπνίεζε ρακεινχ ξπζκνχ αιιά θαη ηελ ςεθηαθή πξνζηαζία ησλ δεδνκέλσλ (Digital Rights Management). 5) MPEG-7. Πξφηππν γηα ηελ πεξηγξαθή πνιπκεζηθνχ πεξηερνκέλνπ. Γελ έρεη λα θάλεη ηφζν κε ηελ θσδηθνπνηήζε ηεο εηθφλαο θαη ηνπ ήρνπ αιιά πεξηζζφηεξν κε ηελ ρξήζε XML (Extensible Markup Language) γιψζζαο γηα ηελ απνζήθεπζε metadata (δεδνέλα πνπ πεξηγξάθνπλ θάπνηα άιια δεδνκέλα) ρήκα 4.13: Οη ηθαλφηεηεο ηεο ζπκπίεζεο κε βάζε ην MPEG πξφηππν ηελ ζπλέρεηα αθνινπζεί κηα ζπλνπηηθή πεξηγξαθή ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ ηνπ MPEG-2 ην νπνίν απνηέιεζε ην πξφηππν πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ πεηξακάησλ. MPEG-2 Σν MPEG-2 απνηειεί ην απνηέιεζκα ηεο επηζπκίαο γηα ηε δεκηνπξγία ελφο πξνηχπνπ θσδηθνπνίεζεο γηα ήρν θαη video (Audio and Video AV) ζπκθσλεκέλν πάλσ ζηε βάζε ηνπ ηξφπνπ ιεηηνπξγίαο ηνπ MPEG (Moving Picture Experts Group). Σν MPEG-2 ρξεζηκνπνηείηαη θπξίσο γηα θσδηθνπνίεζε ήρνπ θαη εηθφλαο ζε πεξηπηψζεηο broadcast κεηάδνζεο ζπκπεξηειακβαλνκέλνπ ησλ δνξπθνξηθψλ θαη cable ζπλδέζεσλ. Σν πξφηππν απηφ κπνξεί επίζεο θαη ρξεζηκνπνηείηαη σο ην format θσδηθνπνίεζεο πνπ αθνινπζνχλ νη ηαηλίεο DVD ηνπ εκπνξίνπ. Σν MPEG-2 πξφηππν, πεξηγξάθεηαη απφ 9 κέξε. ην πξψην κέξνο γίλεηαη κηα πεξηγξαθή γηα ηνλ ηξφπν κε ηνλ νπνίν ζπλδπάδνληαη κεηαμχ ηνπο νη ξνέο εηθφλαο θαη ήρνπ πξνθεηκέλνπ λα είλαη επθηθηή ε κεηάδνζε ή ε απνζήθεπζε ηεο πνιπκεζηθήο πιεξνθνξίαο. Ζ δηαδηθαζία απηή κπνξεί λα γίλεη κε δχν 63

65 δηαθνξεηηθνχο ηξφπνπο θαη γηα ην ιφγν απηφ, κπνξνχλ λα πξνθχςνπλ δχν δηαθνξεηηθέο ξνέο (θσδηθνπνίεζεο ηεο πνιπκεζηθήο πιεξνθνξίαο) ην Transport Stream θαη ην Program Stream. Σν Transport Stream είλαη ζρεδηαζκέλν γηα ηελ κεηαθνξά ςεθηαθνχ ήρνπ θαη εηθφλαο πάλσ απφ κε αμηφπηζηα κέζα. Σν Program Stream είλαη ζρεδηαζκέλν γηα αμηφπηζηα ζπζηήκαηα κεηαθνξάο ή απνζήθεπζεο φπσο νη δίζθνη. Καη ζηηο δπν πεξηπηψζεηο ηα Program θαη Transport Stream ζπλδπάδνπλ έλα ή πεξηζζφηεξα Packetised Elementary Stream (PES) γηα ηελ δεκηνπξγία ηνπ video. Σν Elementary Stream, είλαη κηα ξνή πιεξνθνξίαο πνπ πεξηέρεη κφλν εηθφλα ή ήρν. Δίλαη ην απνηέιεζκα ηνπ βίληεν θσδηθνπνηεηή, θαζψο απηφο επεμεξγάδεηαη ηελ πνιπκεζηθή πιεξνθνξία. Απφ ηελ άιιε πιεπξά ην Packetised Elementary Stream είλαη έλα παθέην ην νπνίν πεξηέρεη Elementary stream. ηελ νπζία πξφθεηηαη γηα ηελ πξνζζήθε κηαο επηθεθαιίδαο (packet header) γηα θάζε x αξηζκφ απφ bit. Ζ δηαδηθαζία ηεο θσδηθνπνίεζεο θαη ν δηαρσξηζκφο αλάκεζα ζε Program θαη Transport Stream απεηθνλίδνληαη ρήκα ρήκα 4.14: Πνιχπιεμε PES εηθφλαο θαη ήρνπ Μεηάδνζε δεδνκέλσλ κε πξσηόθνιια πξαγκαηηθνύ Υξόλνπ Real-time Transport Protocol (RTP) Σν RTP πξσηφθνιιν παξέρεη απφ άθξν ζε άθξν ππεξεζίεο κεηαθνξάο θαη παξάδνζεο δεδνκέλσλ πνπ έρνπλ ην ραξαθηεξηζηηθφ λα είλαη πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ. Παξάδεηγκα ηέηνησλ εθαξκνγψλ είλαη ε ηειεδηάζθεςε ε νπνία απαηηεί ηε κεηάδνζε ήρνπ θαη εηθφλαο ηφζν γηα multicast αιιά θαη unicast κεηάδνζε. πλήζσο ζηηο εθαξκνγέο απηέο ην RTP πξσηφθνιιν ιεηηνπξγεί «πάλσ» απφ ην UDP πξνθεηκέλνπ λα θάλεη ρξήζε ησλ ιεηηνπξγηψλ ηεο πνιππιεμίαο θαη ηνπ ειέγρνπ ιαζψλ. Παξφια απηά, ην RTP κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί κε άιια θαηάιιεια πξσηφθνιια επηπέδνπ δηθηχνπ ή θαη κεηαθνξάο πνπ κπνξνχλ λα ιεηηνπξγήζνπλ θάησ απφ απηφ. Σν RTP ππνζηεξίδεη ηελ κεηαθνξά δεδνκέλσλ ζε πνιιαπιέο δηεπζχλζεηο ρξεζηκνπνηψληαο multicast κεηάδνζε εάλ απηή παξέρεηαη απφ ηα θαηψηεξα επίπεδα ηνπ δηθηχνπ. Σν ίδην ην RTP πξσηφθνιιν δελ παξέρεη θάπνηνλ κεραληζκφ πνπ λα επηβεβαηψλεη ηελ έγθαηξε παξάδνζε ησλ δεδνκέλσλ ή πνπ λα παξέρεη άιιεο QoS εγγπήζεηο. Δληνχηνηο ηηο ιεηηνπξγίεο απηέο ηηο παξέρεη κε ηελ βνήζεηα θάπνησλ άιισλ ππεξεζηψλ απφ ηα θαηψηεξα επίπεδα ηνπ δηθηχνπ. Γελ εγγπάηαη φηη ηα παθέηα ζα παξαδνζνχλ ή φηη ν παξαιήπηεο ζα ηα ιάβεη κε ηε ζσζηή ζεηξά, επίζεο δελ ππνζέηεη φηη ηα θαηψηεξα επίπεδα ηνπ δηθηχνπ είλαη αμηφπηζηα. Οη αξηζκνί πνπ εηζάγνληαη ζε θάζε RTP παθέην επηηξέπνπλ ζηνλ παξαιήπηε λα αλαδηαηάμεη ηα παθέηα κε ηε ζσζηή ζεηξά. Σν RTP απνηειείηαη απφ δπν κέξε: 1) Σν Real-time Transport Protocol (RTP) ην νπνίν κεηαθέξεη πιεξνθνξία πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ. 2) Σν RTP Control Protocol (RTCP) ην νπνίν ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ απεηθφληζε ηεο θαηάζηαζεο ηνπ δηθηχνπ. Μεηαθέξεη πιεξνθνξία πνπ είλαη ρξήζηκε ηφζν ζηνλ απνζηνιέα αιιά θαη ζηνλ παξαιήπηε εμαζθαιίδνληαο ηελ παξνρή QoS ππεξεζηψλ. Σν RTP παξνπζηάδεηαη ζαλ έλα λέν είδνο πξσηνθφιινπ κε ηελ έλλνηα φηη κπνξεί λα παξέρεη κε εχθνιν ηξφπν ηελ πιεξνθνξία πνπ απαηηεί κηα δηθηπαθή εθαξκνγή πνιπκέζσλ θαη ζπρλά ρξεζηκνπνηείηαη ζαλ έλα ηκήκα ηεο εθαξκνγήο παξά ζαλ έλα 64

66 μερσξηζηφ επίπεδν. Δπίζεο κεηαβνιέο ή πξνζζήθεο ζηε κνξθή ηνπ πξσηνθφιινπ κπνξνχλ εχθνια λα γίλνπλ αιιάδνληαο ηελ κνξθή ηεο επηθεθαιίδαο (header) ζε αληίζεζε κε άιια πξσηφθνιια φπνπ επηπξφζζεηεο κεηαβνιέο ζα πξέπεη λα εηζαρζνχλ κε ηξφπν πνπ λα θάλεη ην πξσηφθνιιν πην γεληθφ. Λεηηνπξγία RTP Σν γεγνλφο φηη ηα πνιπκεζηθά δεδνκέλα ραξαθηεξίδνληαη σο πιεξνθνξία πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ ζεκαίλεη απηφκαηα ηελ χπαξμε απζηεξψλ ρξνληθψλ πεξηνξηζκψλ θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο ησλ δεδνκέλσλ. Απηφ βέβαηα δελ ζπγθιίλεη ηφζν πνιχ ζηε ινγηθή ηεο κεηάδνζεο πιεξνθνξίαο κέζα απφ ην Internet ιφγσ ησλ ζπκθνξήζεσλ, ησλ θαζπζηεξήζεσλ θαη ησλ πξνβιεκάησλ πνπ ελδέρεηαη λα πξνθχςνπλ. Σν UDP ην νπνίν ρξεζηκνπνηείηαη απφ ην RTP γηα ηε κεηαθνξά ησλ δεδνκέλσλ δελ παξαδίδεη ηα παθέηα κε ηελ ζεηξά θαηά ηελ νπνία ζηάιζεθαλ. Γηα ην ιφγν απηφ ηα παθέηα αξηζκνχληαη ψζηε λα κπνξνχλ κεηά λα αλαδηαηαρζνχλ θαζψο θαη λα γίλεη έιεγρνο γηα ηπρφλ απψιεηεο. Έρνληαο ην ηειεπηαίν ζαλ δεδνκέλν, ην RTP παξέρεη ηνπο κεραληζκνχο timestamping θαη sequence numbering. χκθσλα κε ην timestamping, ν απνζηνιέαο βάδεη ζε θάζε παθέην έλα timestamp πνπ αληηζηνηρεί ζηε ρξνληθή εθείλε ζηηγκή θαηά ηελ νπνία ην παθέην θεχγεη απφ ηνλ απνζηνιέα. ηε ζπλέρεηα ν παξαιήπηεο ζα δηαβάζεη ην ζπγθεθξηκέλν timestamp θαη ζα απνθαζίζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή φπνπ ζα πξέπεη λα επεμεξγαζηεί ην παθέην ζε ζρέζε κε ηα ππφινηπα παθέηα. Σν timestamping παξέρεη ζήκαηα ρξνληζκνχ ψζηε λα είλαη δπλαηφ νη παξαιήπηεο λα αλαθαηαζθεπάζνπλ ηα αξρηθά δεδνκέλα κε ηε ζεηξά πνπ ζηάιζεθαλ απφ ηνλ απνζηνιέα. Μηα άιιε επίζεο ζεκαληηθή ιεηηνπξγία ηνπ timestamping είλαη ν ζπγρξνληζκφο ησλ δηαθνξεηηθψλ stream φπσο εηθφλα θαη ήρνο. Δπίζεο, ζε πεξηπηψζεηο φπνπ γίλεηαη multicast κεηάδνζε δεδνκέλσλ, ην RTP παθέην πεξηέρεη ηελ ηαπηφηεηα ηεο πεγήο ηεο πιεξνθνξίαο, ψζηε λα είλαη εθηθηή ε αλαγλψξηζε ηνπ απνζηνιέα κέζα απφ έλα ζχλνιν απνζηνιέσλ. Σν source identification επηηξέπεη ζηνλ παξαιήπηε λα αλαγλσξίζεη απφ πνηφλ πξνέξρεηαη ε πιεξνθνξία πνπ ιακβάλεη. Όια ηα παξαπάλσ βξίζθνληαη ζηελ RTP επηθεθαιίδα. Γηα ηελ εγθαζίδξπζε κηαο RTP ζπλφδνπ, ε εθαξκνγή θαζνξίδεη έλα δεπγάξη δηεπζχλζεσλ πξννξηζκνχ θαζψο ην RTP θαη ην RTCP ζα ρξεηαζηνχλ δπν δηαθνξεηηθά port γηα ηελ κεηαθνξά ησλ δεδνκέλσλ ηνπο. Ζ δηεχζπλζε κπνξεί λα είλαη unicast είηε multicast. Αλ ε πιεξνθνξία είλαη πνιπκεζηθή θαη δελ απνηειείηαη κφλν απφ εηθφλα ή κφλν απφ ήρν, ην RTP ζα εγθαζηδξχζεη δηαθνξεηηθέο ζπλφδνπο. Με ηνλ ηξφπν απηφ κπνξνχκε λα πνχκε φηη κηα RTP ζχλνδνο απνηειείηαη απφ ηα παξαθάησ ζπζηαηηθά: 1) IP δηεχζπλζε ζπκκεηερφλησλ 2) RTP port number 3) RTCP port number Γηα ηνλ θαιχηεξν ζπγρξνληζκφ ησλ ξνψλ δεδνκέλσλ, ην RTP ρξεζηκνπνηεί έλα κνλνηνληθφ ξνιφη, ην νπνίν απμάλεηαη ζε ρξνληθέο κνλάδεο πνπ είλαη κηθξφηεξεο απφ ην κηθξφηεξν κέγεζνο κπινθ ηεο ξνήο δεδνκέλσλ. Σν ξνιφη μεθηλάεη κε κηα ηπραία αξρηθή ηηκή. Real-time Transport Control Protocol (RTCP) Σν Real-time Transport Control Protocol βαζίδεηαη ζε πεξηνδηθέο κεηαδφζεηο control παθέησλ (ειέγρνπ) ζε φινπο ηνπο ζπκκεηέρνληεο πνπ ιακβάλνπλ κέξνο ζηελ ίδηα ζχλνδν. Σν RTCP παξέρεη ηνπο εμήο κεραληζκνχο: 1) Παξέρεη feedback ζρεηηθά κε ηελ πνηφηεηα ηεο πιεξνθνξίαο πνπ δηαλέκεηαη ζηνπο παξαιήπηεο. Ζ ιεηηνπξγία απηή είλαη έλα εζσηεξηθφ θνκκάηη ηνπ RTP πξσηνθφιινπ ζαλ πξσηφθνιιν κεηαθνξάο θαη ζρεηίδεηαη κε ηε ξνή δεδνκέλσλ θαη κεραληζκνχο ειέγρνπ ηεο ζπκθφξεζεο ζην δίθηπν. 65

67 2) Μεηαθέξεη έλα αλαγλσξηζηηθφ (identifier) ηεο RTP πεγήο ην νπνίν ιέγεηαη θαη canonical name ή CNAME. Σν CNAME ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα παξαθνινπζνχληαη ηα άηνκα πνπ ζπκκεηέρνπλ ζε κηα RTP ζχλνδν. Με ηνλ ηξφπν απηφ νη παξαιήπηεο πνπ ζπκκεηέρνπλ ζε πνιιέο ηειεδηαζθέςεηο κπνξνχλ λα ζπζρεηίζνπλ κηα ξνή δεδνκέλσλ κε ζπγθεθξηκέλε ηειεδηάζθεςε. 3) Οη δπν πξψηεο ιεηηνπξγίεο απαηηνχλ φινη νη ζπκκεηέρνληεο λα ζηέιλνπλ RTCP παθέηα. Γηα ην ιφγν απηφ ν ξπζκφο ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη ψζηε λα κπνξεί ην RTP λα πξνζζέζεη πεξηζζφηεξνπο ζπκκεηέρνληεο ζε κηα ζχλνδν. Real Time Streaming Protocol (RTSP) Σν Real-Time Streaming Protocol εγθαζηδξχεη θαη ειέγρεη κηα ή θαη πεξηζζφηεξεο ξνέο δεδνκέλσλ πνπ είλαη ρξνληθά ζπγρξνληζκέλεο κεηαμχ ηνπο θαη απνηεινχληαη απφ πνιπκεζηθή πιεξνθνξία φπσο ήρνο θαη εηθφλα. Σν RTSP δελ είλαη ππεχζπλν γηα ηελ παξάδνζε ησλ δεδνκέλσλ παξφιν πνπ πεξηιακβάλεη δηαδηθαζίεο ειέγρνπ. ε γεληθέο γξακκέο ην RTSP πξσηφθνιιν ζα κπνξνχζε λα εηπσζεί φηη έρεη ηελ αξκνδηφηεηα λα ειέγρεη απφ απφζηαζε ηνπο server πνπ κεηαδίδνπλ πνιπκεζηθά δεδνκέλα ζην δίθηπν. θνπφο ηνπ είλαη λα παξέρεη ην πιαίζην εθείλν ην νπνίν ζα επηηξέςεη ηελ ειεγρφκελε θαη θαηά απαίηεζε παξάδνζε ησλ δεδνκέλσλ πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ. Σα δεδνκέλα κπνξεί λα είλαη ε εηθφλα θαη ν ήρνο πνπ αλαπαξάγνληαη εθείλε ηε ζηηγκή θαη κεηαδίδνληαη απεπζείαο ζην δίθηπν ή αξρεία πνπ είλαη ήδε θσδηθνπνηεκέλα ζε θάπνην format θαη βξίζθνληαη ζε απνζεθεπηηθνχο ρψξνπο π.ρ. (δίζθνο). Πξφθεηηαη γηα έλα πξσηφθνιιν πνπ αλήθεη ζην επίπεδν ηεο εθαξκνγήο θαη παξέρεη κεραληζκνχο γηα ηελ ππνζηήξημε streaming πνιπκέζσλ ρξεζηκνπνηψληαο ηερλνινγίεο κεηάδνζεο unicast θαη multicast. Ζ κεηάδνζε ησλ δεδνκέλσλ δελ πξαγκαηνπνηείηαη απφ ην RTSP αιιά απφ θάπνην άιιν πξσηφθνιιν κεηαθνξάο. Δπίζεο είλαη ζρεδηαζκέλν έηζη ψζηε λα παξέρεη κηα νινθιεξσκέλε streaming ππεξεζία πάλσ απφ ην Internet. Σν RTSP έρεη θνηλά ζεκεία ζηελ ζχληαμε θαη ζηελ ιεηηνπξγία κε ην HTTP1.1 έηζη ψζηε νη πξνεθηάζεηο ηνπ HTTP λα κπνξνχλ κε κηθξέο κεηαηξνπέο λα πξνζηεζνχλ θαη ζην RTSP. Σφζν ν RTSP server φπσο θαη ν client κπνξνχλ λα απεπζχλνπλ αηηήκαηα. Αληηζέησο ζην HTTP αηηήζεηο πξαγκαηνπνηεί κφλν ν client. Σν RTSP παξέρεη ηνλ ηξφπν λα ειέγρεηαη ε κεηάδνζε πνιιαπιψλ ξνψλ δεδνκέλσλ. Απνθαζίδεη ην πξσηφθνιιν κεηαθνξάο φπσο UDP, multicast UDP θαη TCP. Δπίζεο παξέρεη κεραληζκνχο γηα αίηεζε κεηάδνζεο δεδνκέλσλ ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν, αίηεζε ελφο θαζνξηζκέλνπ ηχπνπ κεηαθνξάο θαη πξννξηζκνχ γηα ηε κεηάδνζε δεδνκέλσλ θαη αίηεζε πιεξνθνξηψλ ζρεηηθά κε ηα δεδνκέλα. Λεηηνπξγία RTSP Ζ βαζηθή ιεηηνπξγία ηνπ RTSP είλαη ε εγθαηάζηαζε θαη ν έιεγρνο ελφο ή πεξηζζφηεξσλ ζπλερφκελσλ ζπγρξνληζκέλσλ ξνψλ πνιπκεζηθήο πιεξνθνξίαο. Θα πξέπεη λα γίλεη θαηαλνεηφ φηη δελ ππάξρεη ε έλλνηα ηεο ζχλδεζεο ζην RTSP. O server δηαηεξεί κηα ζχλνδν κε ηνλ θάζε RTSP client ε νπνία φκσο δελ απνηειεί ζχλδεζε ζην επίπεδν κεηαθνξάο. Καηά ηε δηάξθεηα κηαο ζπλφδνπ έλαο client κπνξεί λα δεκηνπξγήζεη θαη λα θαηαξγήζεη πνιιέο ζπλδέζεηο πξνθεηκέλνπ λα ζηείιεη ηα RTSP αηηήκαηα ηνπ ζηνλ server. Session Description Protocol (SDP) Σν Session Description Protocol (SDP) πεξηγξάθεη ηηο πνιπκεζηθέο ζπλδέζεηο εθηειψληαο ιεηηνπξγίεο φπσο ηελ αλαθνίλσζε κηαο ζχλδεζεο, ηελ πξφζθιεζε ζε κηα ζχλνδν θαη θάπνηεο άιιεο κνξθέο εγθαζίδξπζεο κηαο πνιπκεζηθήο ζχλδεζεο. Σν SDP είλαη ζρεδηαζκέλν έηζη ψζηε λα βνεζάεη κηα πνιπκεζηθή ζχλνδνο λα γίλεη γλσζηή ζηνπο 66

68 ζπκκεηέρνληεο αιιά θαη ηνλ ηξφπν κε ηνλ νπνίν απηνί ζα ηελ εγθαηαζηήζνπλ. Σν πξσηφθνιιν απηφ απιά απνηειεί έλα format γηα ηελ πεξηγξαθή κηαο ζπλφδνπ θαη δελ πεξηιακβάλεη θάπνην πξσηφθνιιν κεηαθνξάο. Βέβαηα γηα ηηο αλάγθεο ηεο πεξηγξαθήο ηεο ζπλφδνπ είλαη δηαηεζεηκέλν λα ρξεζηκνπνηήζεη ηα πξσηφθνιια Session Announcement Protocol (SAP), Session Initiation Protocol (SIP), Real-Time Streaming Protocol (RTSP) θαη ην Hypertext Transport Protocol (HTTP). θνπφο ηνπ SDP είλαη λα είλαη έλα γεληθφ πξσηφθνιιν πνπ λα κπνξνχλ λα ην ρξεζηκνπνηήζνπλ αξθεηέο εθαξκνγέο ζην δίθηπν θαη φρη κφλν νη multicast ζπλδέζεηο. Δληνχηνηο δελ είλαη ζρεδηαζκέλν ζην λα ππνζηεξίδεη ηελ δηαπξαγκάηεπζε γηα ην πεξηερφκελνπ ηεο πιεξνθνξίαο πνπ ζα δηαθηλεζεί θαηά ηελ δηάξθεηα κηαο ζπλφδνπ ή γηα ηηο θσδηθνπνηήζεηο πνπ ζα ρξεζηκνπνηεζνχλ. 4.3 Μεηάδνζε βίληεν ζην UMTS κε δπλαηόηεηα πξνζαξκνγήο ηνπ ξπζκνύ κεηάδνζεο Μηα ηππηθή ππεξεζία streaming video απνηειείηαη απφ έλα ζχζηεκα δεκηνπξγίαο πεξηερνκέλνπ ζηνλ απνζηνιέα θαη έλα ζχζηεκα απεηθφληζεο ηνπ πεξηερνκέλνπ ζηνλ παξαιήπηε. Όηαλ κηα ηέηνηα ππεξεζία βξίζθεηαη ζε εμέιημε, ν απνζηνιέαο πνπ ζηελ πξαγκαηηθφηεηα είλαη έλαο εμππεξεηεηήο πνιπκέζσλ εγθαζηζηά κηα ζχλδεζε κε έλα ρξήζηε (ζηελ πεξίπησζή καο ν ρξήζηεο είλαη θηλεηφο) θαη ζηε ζπλέρεηα ηνπ ζηέιλεη ηα πνιπκεζηθά δεδνκέλα ηα νπνία πξννξίδνληαη γηα απηφλ. Καηά ηε δηάξθεηα ηεο απνζηνιήο ησλ δεδνκέλσλ ν παξαιήπηεο παξαθνινπζεί ηελ αλαπαξαγσγή ηνπ video κε κηα κηθξή θαζπζηέξεζε ή ζηελ θαιχηεξε πεξίπησζε ρσξίο θαζπζηέξεζε. Ζ αλαπαξαγσγή ηνπ video ζηνλ παξαιήπηε απαηηεί ηελ χπαξμε κηαο εθαξκνγήο αλαπαξαγσγήο video. Ζ 3GPP PS multimedia streaming ππεξεζία ηνπ UMTS βαζίδεηαη ζηα IETF πξσηφθνιια ειέγρνπ θαη κεηαθνξάο Real-Time Streaming Protocol (RTSP), Real Time Transport Protocol (RTP) θαη Session Description Protocol (SDP) Σν RTSP είλαη έλα client-server πξσηφθνιιν επηπέδνπ εθαξκνγήο, ην νπνίν ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ειέγμεη ηελ παξάδνζε δεδνκέλσλ πνπ ξένπλ ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν απφ ηνλ απνζηνιέα ζηνλ παξαιήπηε Σα πξσηφθνιια RTP / RTCP (Real - time Transport Protocol / Real time Transport Control Protocol) δεκηνπξγήζεθαλ γηα ηε κεηαθνξά δεδνκέλσλ πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ φπσο ηα πνιπκεζηθά δεδνκέλα ηνπ βίληεν θαη ηνπ ήρνπ. Αξρηθά ζρεδηάζηεθαλ γηα multicast επηθνηλσλία αιιά ζηε ζπλέρεηα ρξεζηκνπνηήζεθαλ θαη γηα unicast επηθνηλσλία. Μπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ γηα κνλφδξνκε επηθνηλσλία φπσο εθαξκνγέο βίληεν θαηά απαίηεζε (video on demand), αιιά θαη γηα ακθίδξνκε επηθνηλσλία φπσο γηα ηε Γηαδηθηπαθή ηειεθσλία θαη ηελ ηειεδηάζθεςε (videoconference). Παξέρνπλ κηα θνηλή πιαηθφξκα γηα ηε κεηαθνξά δεδνκέλσλ θαη ηελ έθθξαζε πιεξνθνξηψλ ζπγρξνληζκνχ πνπ απαηηνχληαη απφ εθαξκνγέο πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ φπσο νη εθαξκνγέο κεηάδνζεο πνιπκέζσλ πάλσ απφ δίθηπα κεηαγσγήο παθέησλ. Σν πξσηφθνιιν RTCP απνηειεί ην πξσηφθνιιν ειέγρνπ ηνπ RTP. Σν RTP είλαη ζρεδηαζκέλν λα ιεηηνπξγεί ζε ζπλεξγαζία κε ην πξσηφθνιιν ειέγρνπ RTCP ην νπνίν παξέρεη πιεξνθνξίεο γηα ηελ πνηφηεηα ηεο κεηάδνζεο θαη γηα απηνχο πνπ ζπκκεηέρνπλ ζηελ ζχλνδν. Σν RTP, είλαη έλα πξσηφθνιιν πνπ πξνζθέξεη ππεξεζίεο κεηαθνξάο γηα δεδνκέλα απφ άθξν ζε άθξν (end-to-end) κε ραξαθηεξηζηηθά πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ (real - time characteristics), φπσο πνιπκεζηθά δεδνκέλα (πρ ήρνο ή βίληεν) θαη άιιεο εθαξκνγέο πάλσ απφ δίθηπα κεηαγσγήο παθέηνπ, φπσο ηα IP δίθηπα θαη ην Γηαδίθηπν. Σέηνηεο ππεξεζίεο είλαη ν θαζνξηζκφο θαη ε αλαγλψξηζε ηνπ ηχπνπ ησλ δεδνκέλσλ πνπ κεηαδίδνληαη (payload type), ζεηξηαθή αξίζκεζε ησλ παθέησλ (sequence numbering), ρξνλνζήκαλζε (timestamping) παθέησλ θαη έιεγρνο ησλ δηαδηθαζηψλ κεηαθνξάο. Μηα εθαξκνγή κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεί ην RTP πάλσ απφ ηελ νηθνγέλεηα πξσηνθφιισλ TCP / IP ψζηε λα ρξεζηκνπνηεί ηηο επθνιίεο πνπ απηφ παξέρεη, 67

69 σζηφζν κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί πάλσ απφ θάπνην άιιν θαηάιιειν πξσηφθνιιν δηθηχνπ ή κεηαθνξάο. Όπσο ήδε αλαθέξακε, ην RTP ππνζηεξίδεη κεηαθνξά δεδνκέλσλ κε ρξήζε multicast αλ βέβαηα απηφ ππνζηεξίδεηαη απφ ην δίθηπν. Παξφιν πνπ ην θχξην πεδίν εθαξκνγήο γηα ην νπνίν ήηαλ αξρηθά ζρεδηαζκέλν ην RTP είλαη ε ηθαλνπνίεζε ησλ αλαγθψλ πνιπκεινχο ηειεδηάζθεςεο πνιπκέζσλ, εληνχηνηο δελ πεξηνξίδεηαη ζηε ζπγθεθξηκέλε εθαξκνγή. Δθαξκνγέο απνζήθεπζεο ζπλερψλ (continuous) δεδνκέλσλ, εθαξκνγέο ειέγρνπ θαη κεηξήζεσλ θαη άιιεο εθαξκνγέο πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηήζνπλ ην RTP ηθαλνπνηεηηθά. Σν RTP κπνξεί λα ρσξηζηεί ζε δχν ζηελά ζπλδεδεκέλα θνκκάηηα: 1) Σν Real - time Transport Protocol (RTP), γηα κεηαθνξά δεδνκέλσλ κε ραξαθηεξηζηηθά πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ. 2) Σν Real - time Transport Control Protocol (RTCP), γηα έιεγρν ηεο πνηφηεηαο ηεο ππεξεζίαο θαη θαηαγξαθή πιεξνθνξίαο ζρεηηθή κε ηα κέιε θάπνηαο ελεξγνχ ζπλφδνπ. Σν RTCP παξέρεη ιεηηνπξγίεο ππνζηήξημεο γηα ηειεδηάζθεςε πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ γηα κεγάιεο νκάδεο ζην Γηαδίθηπν πνπ πεξηιακβάλνπλ αλαγλψξηζε ηεο πεγήο θαη ππνζηήξημε γηα gateways. Σν RTP παξνπζηάδεηαη σο έλα λέν είδνο πξσηνθφιινπ, κε ηελ έλλνηα φηη κπνξεί λα παξέρεη κε εχθνιν ηξφπν ηελ πιεξνθνξία πνπ απαηηεί κηα δηθηπαθή εθαξκνγή πνιπκέζσλ θαη ζπρλά ρξεζηκνπνηείηαη σο έλα ηκήκα ηεο εθαξκνγήο παξά ζαλ έλα μερσξηζηφ επίπεδν δηθηχνπ. Δπηπιένλ, κεηαβνιέο ή πξνζζήθεο ζηε κνξθή ηνπ πξσηνθφιινπ κπνξνχλ εχθνια λα γίλνπλ αιιάδνληαο ηε κνξθή ηεο επηθεθαιίδαο (header), ζε αληίζεζε κε άιια πξσηφθνιια φπνπ επηπξφζζεηεο κεηαβνιέο ζα πξέπεη λα εηζαρζνχλ κε ηξφπν πνπ λα θάλεη ην πξσηφθνιιν πην γεληθφ ή λα πξνζηεζνχλ κεραληζκνί ζπληαθηηθνχ ειέγρνπ ησλ αληίζηνηρσλ παθέησλ. Σν RTP παξέρεη ππεξεζίεο κεηαθνξάο απφ άθξν ζε άθξν, αιιά δελ παξέρεη φιε ηελ ιεηηνπξγηθφηεηα πνπ παξέρεηαη απφ έλα ηππηθφ πξσηφθνιιν κεηαθνξάο. Γηα παξάδεηγκα, ην RTP ζπλήζσο ιεηηνπξγεί πάλσ απφ ην UDP γηα λα ρξεζηκνπνηεί ηηο ππεξεζίεο πνιχπιεμεο θαη αζξνίζκαηνο ειέγρνπ ηνπ πξσηνθφιινπ απηνχ. Σν RTP δε γλσξίδεη ηελ έλλνηα ηεο ζχλδεζεο θαη γηα απηφ κπνξεί λα ιεηηνπξγεί είηε πάλσ απφ πξνζαλαηνιηζκέλα θαηά ζχλδεζε δίθηπα είηε πάλσ απφ πξσηφθνιια ρακεινχ επηπέδνπ ρσξίο ηελ έλλνηα ηεο ζχλδεζεο. Πξέπεη λα ηνληζηεί φηη ην RTP δελ παξέρεη θαλέλα κεραληζκφ πνπ λα εμαζθαιίδεη κεηαθνξά ησλ δεδνκέλσλ ζε ζπγθεθξηκέλα ρξνληθά φξηα, νχηε παξέρεη εγγχεζε γηα ηελ πνηφηεηα ηεο κεηάδνζεο (Quality of Service - QoS). Απηφ είλαη θάηη πνπ αθνξά ηα πην θάησ επίπεδα ηνπ δηθηχνπ. Γειαδή, ην RTP δελ παξέρεη κεραληζκνχο γηα ηελ εμαζθάιηζε έγθαηξεο παξάδνζεο νχηε γηα ηελ παξνρή εγγπήζεσλ πνηφηεηαο ππεξεζηψλ. Δπίζεο ην RTP δελ εγγπάηαη ηελ παξάδνζε νχηε απνηξέπεη ηελ παξάδνζε κε ιαλζαζκέλε ζεηξά ελψ επίζεο δελ ππνζέηεη φηη ην ππνθείκελν δίθηπν είλαη αμηφπηζην. Ζ αξίζκεζε πνπ παξέρεηαη ζηα παθέηα επηηξέπεη ζηνλ παξαιήπηε λα δηαηάμεη ηα παθέηα ζηε ζεηξά πνπ απηά κεηαδφζεθαλ απφ ηνλ απνζηνιέα. Μεξηθέο εθαξκνγέο πνπ κπνξνχλ λα πξνζαξκφδνληαη ζε αιιαγέο ζηελ παξάδνζε ησλ δεδνκέλσλ, δελ απαηηνχλ ηέηνηεο εγγπήζεηο, αιιά γηα απηέο πνπ ηηο απαηηνχλ, ην RTP πξέπεη λα ζπλνδεχεηαη απφ άιινπο κεραληζκνχο, φπσο γηα παξάδεηγκα ην RSVP, πξνθεηκέλνπ λα ππνζηεξίδεη ηελ δέζκεπζε πφξσλ θαη λα παξέρεη αμηφπηζηεο ππεξεζίεο. Αλ θαη ην RTP κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα unicast επηθνηλσλία, ν πξσηαξρηθφο ζρεδηαζηηθφο ζηφρνο ήηαλ ε multicast επηθνηλσλία. ηελ πεξίπησζε multicast κεηάδνζεο δεδνκέλσλ δε ζπκβαίλεη κφλν ηα δεδνκέλα λα ζηέιλνληαη απφ ηνλ απνζηνιέα ζε πνιινχο παξαιήπηεο, αιιά θαη νη παξαιήπηεο ζηέιλνπλ ηηο αλαθνξέο ηνπο πίζσ πξνο φια ηα κέιε ηεο νκάδαο κέζα ζηελ νπνία γίλεηαη ε επηθνηλσλία. Απηφ επηηξέπεη ζε φινπο ηνπο ζπκκεηέρνληεο λα γλσξίδνπλ ην εχξνο δψλεο πνπ απαηηείηαη θαη ην θφξην πνπ πξνζζέηνπλ ζηνλ απνζηνιέα. 68

70 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 5 ν 5.1 ΠΟΗΟΣΖΣΑ ΤΠΖΡΔΗΑ (QOS) Δ ΓΗΚΣΤΑ 3G Με ηνλ φξν Πνηφηεηα Τπεξεζίαο (Quality of Service QoS) αλαθεξφκαζηε ζηε δπλαηφηεηα ηνπ δηθηχνπ λα πξνζθέξεη θαιχηεξεο ππεξεζίεο πξνο ηνπο ρξήζηεο, δειαδή ππεξεζίεο κε εγγπεκέλν ξπζκφ κεηάδνζεο, απμεκέλα ραξαθηεξηζηηθά γηα ηελ ειαρηζηνπνίεζε ηεο απψιεηαο ησλ δεδνκέλσλ, κηθξφ Jitter (δηαθχκαλζε θαζπζηέξεζεο) θαη ειεγρφκελε θαζπζηέξεζε. Ζ Πνηφηεηα Τπεξεζίαο παίδεη έλα πνιχ ζεκαληηθφ ξφιν ζε θάζε ζχγρξνλν δίθηπν. Απφ ηελ νπηηθή γσλία ηνπ ρξήζηε, είλαη θαλεξφ φηη απηφο επηζπκεί απφ ην δίθηπν φρη απιά λα ηνλ εμππεξεηεί, αιιά λα ηνλ εμππεξεηεί αλάινγα κε ηηο δηθέο ηνπ απαηηήζεηο. Ηδηαίηεξα ζεκαληηθή είλαη ε ππνζηήξημε πνηφηεηαο ππεξεζίαο θαη γηα ην δηαρεηξηζηή ηνπ δηθηχνπ. Έλα δίθηπν 3G ζα κεγηζηνπνηήζεη ην θέξδνο ηνπ ζε ζρέζε κε έλα δίθηπν 2G εάλ είλαη ζε ζέζε λα πξνζθέξεη QoS. Παξφιν πνπ ε θαηαζθεπή ελφο ηέηνηνπ δηθηχνπ είλαη πνιχ πην δαπαλεξή, ηα νηθνλνκηθά νθέιε απφ ηελ παξνρή ηέηνησλ ππεξεζηψλ νη νπνίεο ρσξίδνληαη κε βάζε ην QoS, είλαη πεξηζζφηεξα. Δπίζεο ε παξνρή QoS είλαη έλαο αθφκα ηξφπνο απφζβεζεο ηεο επέλδπζεο ηνπ δηθηχνπ, αθνχ επηηξέπεη ηελ βέιηηζηε ρξήζε ησλ πφξσλ ηνπ. Δπηπιένλ ε παξνρή Πνηφηεηαο Τπεξεζίαο επηηξέπεη ζηα δίθηπα λα πξνσζνχλ ζηελ αγνξά πνιιά νηθνλνκηθά παθέηα έηζη ψζηε λα πξνζθέξνπλ ζηνπο ρξήζηεο πξνζσπνπνηεκέλεο ππεξεζίεο, πξνζειθχνληαο έηζη λένπο πειάηεο αθνχ θαιχπηνληαη νη αλάγθεο δηαθνξεηηθψλ ρξεζηψλ, ζε αληίζεζε κε ηα δίθηπα 2G QOS Δ 3G ΓΗΚΣΤΑ ε αληίζεζε κε ηα δίθηπα 2G φπνπ ε κεηαθνξά θσλήο ήηαλ ν θχξηνο ιφγνο γηα ηελ δεκηνπξγία θαη ηελ χπαξμε ηνπο, ηα δίθηπα ηξίηεο γεληάο έρνπλ επηθεληξσζεί ζηελ παξάδνζε δεδνκέλσλ ζηνπο ρξήζηεο, πξάγκα ην νπνίν ζεκαίλεη φηη ππάξρνπλ πνιιέο άιιεο ππεξεζίεο εθηφο ηεο κεηαθνξάο θσλήο. ηα δίθηπα 3G ην δίθηπν θνξκνχ απνηειείηαη απφ ην CS θνκκάηη πνπ απαληάηαη θαη ζηα δίθηπα παιαηφηεξεο γεληάο θαη απφ ην PS θνκκάηη. Ζ ρξεζηκνπνίεζε ηνπ θνκκαηηνχ ηεο κεηαγσγήο θπθιψκαηνο παξέρεη εγγπεκέλε Πνηφηεηα Τπεξεζίαο αιιά έρεη σο κεγάιν κεηνλέθηεκα ηελ δέζκεπζε πνιιψλ πφξσλ. Καηά ηελ δηάξθεηα κηαο ππεξεζίαο πνπ ηξέρεη ζην θνκκάηη απηφ, δεκηνπξγείηαη κηα κφληκε ζχλδεζε κέζα ζην δίθηπν θαη έηζη ε ρσξεηηθφηεηα ηνπ δηθηχνπ κεηψλεηαη δξαζηηθά, παξφιν πνπ κπνξεί ε ζχλδεζε απηή λα κελ ρξεζηκνπνηείηαη πιήξσο. Με άιια ιφγηα κηα κφληκε ζχλδεζε δεκηνπξγείηαη θαη παξακέλεη ελεξγή θαζ φιε ηελ δηάξθεηα ηεο επηιεγκέλεο ππεξεζίαο. Απηφ επηηξέπεη πςεινχο ξπζκνχο κεηάδνζεο αιιά φηαλ ε εθαξκνγή παξακέλεη ζε θαηάζηαζε αλακνλήο θαη δελ κεηαθέξνληαη δεδνκέλα, ε ζχλδεζε απηή παξακέλεη ελεξγή θαη δελ επηηξέπεηαη ε ρξήζε ηεο απφ θάπνηα άιιε ππεξεζία. Έηζη έρνπκε κηα ζεκαληηθή ζπαηάιε πφξσλ θαζψο δελ ππάξρεη ε δπλαηφηεηα επέιηθηεο δηαρείξηζεο ηνπο. Απηή ε ζπαηάιε πφξσλ αληηκεησπίδεηαη κε ηελ ρξεζηκνπνίεζε ηνπ θνκκαηηνχ ηνπ δηθηχνπ πνπ βαζίδεηαη ζηελ κεηαγσγή παθέησλ, ε νπνία πξνζθέξεη επέιηθηε δηαρείξηζε πφξσλ. Δάλ κηα πεγή δελ εθπέκπεη παθέηα γηα θάπνην ρξνληθφ δηάζηεκα, απηφ δελ επεξεάδεη ην δίθηπν, θαζψο νη γξακκέο κεηαθνξάο κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ απφ ηηο άιιεο πεγέο θαη έηζη ε ρξεζηκνπνίεζε δηθηχνπ παξακέλεη πςειή. Σν θχξην κέιεκα είλαη ε δηαθχιαμε ηνπ QoS, ην νπνίν είλαη ζήκεξα ην βαζηθφ πξφβιεκα ην νπνίν πξέπεη αλ αληηκεησπίζνπλ νη κεραληθνί δηθηχσλ. Ζ κεηαθνξά θσλήο είλαη αθφκα ε πην ζεκαληηθή ππεξεζία, αιιά ζην άκεζν κέιινλ ζα 69

71 θπξηαξρήζεη ε κεηαθνξά δεδνκέλσλ. Οη ηειεθσληθέο ρξήζεηο ζα αληηθαηαζηαζνχλ απφ ηελ βίληεν-ζπλδηάζθεςε ή απφ ηελ ηειεθσλία πάλσ απφ ην IP (Voice over IP/VoIP), ε νπνία ήδε παξνπζηάδεη κεγάιε δήηεζε θαη ρξήζε. Ο θχξηνο ζθνπφο ελφο δηαρεηξηζηή δηθηχνπ UMTS είλαη ε επίηεπμε ηνπ απ άθξε ζε άθξε QoS έηζη λα παξέρνληαη ζηνπο ρξήζηεο πςεινί ξπζκνί κεηάδνζεο, θαιχηεξε πνηφηεηα θσλήο θαη θαιχηεξε θάιπςε θαη δηαζεζηκφηεηα ηνπ δηθηχνπ ζε θαηαζηάζεηο ζπκθφξεζεο. Καζψο εκπιέθνληαη θαη πνιιά άιια δίθηπα (φπσο γηα παξάδεηγκα ην Internet), νη απ άθξε ζε άθξε ζπλδέζεηο είλαη απνηέιεζκα ηεο ζχλζεζεο ησλ ζπλδέζεσλ θάζε δηθηχνπ πνπ ππάξρνπλ κέζα ζην ηειηθφ κνλνπάηη. Έηζη ε δπζθνιία έγθεηηαη ζην λα ζπλδεζνχλ φια απηά ηα εηεξνγελή δίθηπα, ηα νπνία βαζίδνληαη ζε δηαθνξεηηθά πξσηφθνιια θαη ηερλνινγίεο, ζε έλα εληαίν πεξηβάιινλ πςειήο απνδφζεσο. Γηα ην ιφγν απηφ είλαη αλαγθαία ε χπαξμε κηαο ζπλνιηθήο πιαηθφξκαο ε νπνία ζα ππνζηεξίδεη θαη ζα ζπλδπάδεη φιεο απηέο ηηο ηερλνινγίεο. Με ηελ ρξήζε κηαο ηέηνηα πιαηθφξκαο ζα θαηαζηεί δπλαηή ε δηαζχλδεζε εηεξνγελψλ δηθηχσλ ζε κηα δηάηαμε πνπ ζα απνθέξεη ην κέγηζην δπλαηφ απνηέιεζκα. Σν ζεκαληηθφηεξν πξφβιεκα γηα ηηο επηδφζεηο ελφο ηέηνηνπ δηθηχνπ είλαη ην αζχξκαην θνκκάηη. Ζ εχξεζε ιχζεσλ γηα απηφ είλαη έλα πνιχπινθν ζέκα πάλσ ζην νπνίν γίλνληαη ζπλερψο έξεπλεο. Έρνληαο σο δεδνκέλν ηε δπζθνιία επίιπζεο απηνχ ηνπ πξνβιήκαηνο, έρεη επηιερζεί σο πξψηε πξνηεξαηφηεηα ε βειηηζηνπνίεζε σο πξνο ηελ πξνζθνξά Πνηφηεηαο Τπεξεζίαο ζην δίθηπν θνξκνχ, θαζψο έηζη κπνξνχλ λα κεηξηαζζνχλ κε έλαλ έκκεζν ηξφπν ηα πξνβιήκαηα ηα νπνία παξνπζηάδνληαη ζην αζχξκαην θνκκάηη Ζ Πνηόηεηα Τπεξεζίαο από ηελ νπηηθή ηνπ ρξήζηε Ζ Πνηφηεηα Τπεξεζίαο, φπσο ήδε εηπψζεθε, είλαη ζεκαληηθή γηα ην θάζε δίθηπν, αιιά απηφο πνπ είλαη ν ηειηθφο επσθεινχκελνο είλαη ν ρξήζηεο, ν νπνίνο δελ ελδηαθέξεηαη γηα ηηο ελδηάκεζεο ρξεζηκνπνηνχκελεο ηερλνινγίεο, παξά κφλνλ γηα ηε ζπλερή ζχλδεζε ζην δίθηπν θαη ηε ρξήζε ησλ ππεξεζηψλ πνπ επηζπκεί. Απηφ ζεκαίλεη φηη ν ρξήζηεο δελ είλαη αλεθηηθφο ζε ρακεινχο ξπζκνχο κεηάδνζεο ή ζηελ απψιεηα παθέησλ πιεξνθνξίαο εάλ ην δίθηπν ηνπ έρεη εγγπεζεί πςεινχο ξπζκνχο κεηάδνζεο θαη αθεξαηφηεηα δεδνκέλσλ. Ζ πξψηε θαη θχξηα αλάγθε ελφο ρξήζηε είλαη λα κπνξεί λα ζπλδέεηαη αλά πάζα ζηηγκή ζην δίθηπν. Γηα λα επηηεπρζεί θάηη ηέηνην πξέπεη λα ππάξρεη ζην δίθηπν κεγάιε πηζαλφηεηα γηα επηηπρήο ζχλδεζε θαη πξέπεη λα ππάξρεη γξήγνξε πξφζβαζε. Έηζη ε πηζαλφηεηα ζχλδεζεο ζα πξέπεη λα είλαη πάλσ απφ 90% θαη ν ρξφλνο αλακνλήο γηα ζχλδεζε δελ ζα πξέπεη λα είλαη κεγαιχηεξνο απφ κεξηθά δεπηεξφιεπηα. Μηα δεχηεξε απαίηεζε είλαη λα είλαη ην δίθηπν ηθαλφ λα δηαηεξεί ελεξγή ηελ ζχλδεζε θαηά ηελ νιηθή δηάξθεηα ηεο θιήζεο θαη λα κελ έρνπκε θαηλφκελα δηαθνπήο επηθνηλσλίαο. Απηή ε απαίηεζε ηθαλνπνηείηαη ζε φια ηα επίγεηα δίθηπα, αιιά ζηηο θηλεηέο ηειεπηθνηλσλίεο πθίζηαληαη πνιιέο δπζθνιίεο θαζψο απαηηείηαη πιήξεο γεσγξαθηθή θάιπςε θαη κεγάιε ρσξεηηθφηεηα ζε θάζε θπςέιε. Ζ πνηφηεηα ηεο θιήζεο είλαη αθφκα κηα απαίηεζε ηνπ ρξήζηεο, θαζψο επηζπκεί ε πνηφηεηα ηεο θσλήο λα πξνζεγγίδεη ηελ πξαγκαηηθή πνηφηεηα. Έηζη πξέπεη λα ρξεζηκνπνηεζνχλ δηάθνξνη αιγφξηζκνη ζπκπίεζεο πνπ ζα κπνξνχλ λα ειαρηζηνπνηνχλ ηνλ φγθν ηεο πιεξνθνξίαο ρσξίο φκσο λα απνθιίλνπλ ζεκαληηθά απφ ηελ πξαγκαηηθή πνηφηεηα. Όιεο νη παξαπάλσ απαηηήζεηο ππάξρνπλ φκσο θαη ζηηο ππεξεζίεο δεδνκέλσλ θαη φρη κφλν ζε θσλεηηθέο ππεξεζίεο. Ζ ζεκαληηθφηεξε απαίηεζε είλαη ζπλήζσο ε κεγάιε ηαρχηεηα, ελψ αθνινπζνχλ νη απαηηήζεηο γηα ιίγα ιάζε θαη γηα κε απψιεηα ηεο πιεξνθνξίαο. Βέβαηα αλάινγα κε ηελ ππεξεζία ηίζεληαη θαη δηαθνξεηηθέο απαηηήζεηο 70

72 θαη έηζη γηα παξάδεηγκα ζηελ κεηαθνξά αξρείσλ ζέινπκε αθεξαηφηεηα δεδνκέλσλ, ελψ ζηελ παξνρή video επηδεηνχκε ηελ κεγάιε ηαρχηεηα κεηαθνξάο Ο ΓΗΑΤΛΟ ΤΠΖΡΔΗΧΝ Δ UMTS ε έλα δίθηπν UMTS ν ρξήζηεο ή ε θάζε εθαξκνγή έρεη ηελ δπλαηφηεηα λα δηαπξαγκαηεπηεί ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ θαλαιηνχ πνπ ζα ρξεζηκνπνηεζεί γηα λα γίλεη ε κεηαθνξά ησλ δεδνκέλσλ. Οη δηαθνξεηηθέο παξάκεηξνη πνπ αληηζηνηρνχλ ζηηο εθαξκνγέο πνπ απνιακβάλεη ν ρξήζηεο είλαη απηέο πνπ δηακνξθψλνπλ θαη ηνλ ηηκνινγηαθφ θαηάινγν, φπνπ ινγηθά ε θαιχηεξε πνηφηεηα αληηζηνηρεί ζηελ κεγαιχηεξε ηηκή. Απηέο νη παξάκεηξνη δελ αλαθέξνληαη κφλν ζηελ εθαξκνγή αιιά θαη ζην ίδην ην δίθηπν πνπ δηεθπεξαηψλεη ηελ ζχλδεζε θαη είλαη βαζηθά απηέο πνπ δηακνξθψλνπλ ηελ Πνηφηεηα Τπεξεζίαο. Γηα λα είλαη πην επέιηθηνη νη κεραληζκνί κέζα ζε έλα δίθηπν UMTS έρεη αλαπηπρζεί κηα αξρηηεθηνληθή πνιιαπιψλ ζηξσκάησλ γηα ηνπο δηάθνξνπο δηαχινπο. ην ρήκα 5.1 παξνπζηάδεηαη απηή ε αξρηηεθηνληθή. Γηα ηελ επίηεπμε end-to-end QoS πξέπεη λα ιεθζνχλ φινη νη δίαπινη ππφςε. Ο θχξηνο φκσο δίαπινο είλαη ν δίαπινο UMTS Bearer Service, ν νπνίνο είλαη ζηελ νπζία ην άζξνηζκα ησλ άιισλ δηαχισλ ζην επίγεην δίθηπν. ρήκα 5.1: Ζ αξρηηεθηνληθή ηνπ UMTS Bearer Service 5.2 Λεηην π ξ γ ίε ο Γηα ρ είξ η ζε ο QoS Οη ιεηηνπξγίεο δηαρείξηζεο ηνπ QoS είλαη απηέο πνπ επηηξέπνπλ ζε έλα δίθηπν λα πξνζθέξεη δηαθνξεηηθά επίπεδα QoS ψζηε λα είλαη δπλαηή ε δεκηνπξγία, ε αιιαγή θαη ε δηαηήξεζε ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ ηνπ QoS ζε έλαλ δίαπιν. Απηέο νη ιεηηνπξγίεο δελ είλαη φκνηεο γηα ην Δπίπεδν Γηαρείξηζεο Υξήζηε θαη γηα ην Δπίπεδν Γηαρείξηζεο Διέγρνπ. Γηα ην Δπίπεδν Γηαρείξηζεο Διέγρνπ, απηέο είλαη: Γηαρεηξηζηήο Τπεξεζηψλ Service Manager Λεηηνπξγία Μεηάθξαζεο Translation Function Έιεγρνο Απνδνρήο / Γπλαηνηήησλ Admission / Capability Control Έιεγρνο πλδξνκήο - Subscription Control Λεηηνπξγία Αληηζηνίρεζεο - Mapping Function Λεηηνπξγία Σαμηλφκεζεο - Classification Function Γηαρεηξηζηήο Πφξσλ - Resource Manager Υεηξηζηήο Κίλεζεο - Traffic Conditioner 71

73 ρήκα 5.2: Οη ιεηηνπξγίεο δηαρείξηζεο ηνπ QoS γηα ην Control Plane Γιασειπιζηήρ Τπηπεζιών Service Manager Ο Γηαρεηξηζηήο Τπεξεζηψλ είλαη ππεχζπλνο γηα λα παξέρεη φιεο ηηο ιεηηνπξγίεο δηαρείξηζεο ηνπ QoS ζην Δπίπεδν Γηαρείξηζεο Υξήζηε κε ηηο απαξαίηεηεο παξακέηξνπο θαη βξίζθεηαη ζην UE. Λειηοςπγία Μεηάθπαζηρ Translation Function Ζ Λεηηνπξγία Μεηάθξαζεο βξίζθεηαη ζην UE θαζψο θαη ζην gateway. Ο βαζηθφο ζθνπφο ηεο είλαη ε κεηαηξνπή ησλ παξακέηξσλ QoS εμσηεξηθψλ δηθηχσλ ζε κηα κνξθή ε νπνία λα γίλεηαη θαηαλνεηή απφ ην δίθηπν UMTS, θαη ην αλάζηξνθν. Έλεγσορ Αποδοσήρ / Γςναηοηήηυν Admission / Capability Control Ο ζθνπφο απηνχ ηνπ ειέγρνπ είλαη λα ππνινγίδεη ηνπο απαηηνχκελνπο απφ ην δίθηπν πφξνπο γηα ηελ παξνρή ηνπ δεηνχκελνπ QoS θαη λα απνθαζίδεη εάλ απηέο είλαη δηαζέζηκεο ψζηε λα πξνρσξήζεη ζηε δέζκεπζε ηνπο. Απηφ γίλεηαη κε ην λα παξαθνινπζεί ζπλερψο ηνλ θφξην ηνπ δηθηχνπ. Ο έιεγρνο απνδνρήο γίλεηαη ζην SGSN αιιά θαη ηνπηθά ζε άιια ζηνηρεία ηνπ δηθηχνπ, φπσο είλαη ην GGSN θαη ην RNC. Ο Διεγθηήο Απνδνρήο ζην SGSN έρεη ηελ επζχλε γηα ηελ απνδνρή θαη ηελ απφξξηςε ησλ κελπκάησλ ελεξγνπνίεζεο PDP (PDP context activation) θαη ησλ δεηνχκελσλ παξακέηξσλ QoS. Σν GGSN θαη ην UTRAN ειέγρνπλ ηνπηθά εάλ είλαη δπλαηή ε ππνζηήξημε απηψλ ησλ παξακέηξσλ. Έλεγσορ ςνδπομήρ - Subscription Control Ζ ιεηηνπξγία απηή βξίζθεηαη ζην SGSN θαη ειέγρεη εάλ έλαο ρξήζηεο έρεη ηελ δπλαηφηεηα λα δεηήζεη ηα ραξαθηεξηζηηθά QoS πνπ δήηεζε ή φρη,κε βάζε ην ζπλδξνκεηηθφ παθέην ζην νπνίν βξίζθεηαη. 72

74 ρήκα 5.3: Οη ιεηηνπξγίεο δηαρείξηζεο ηνπ QoS γηα ην User Plane Λειηοςπγία Ανηιζηοίσηζηρ - Mapping Function Ζ Λεηηνπξγία Αληηζηνίρεζεο αληηζηνηρεί ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ QoS θάζε ππεξεζίαο ζηα δηαθνξεηηθά ραξαθηεξηζηηθά ησλ δηαχισλ. Λειηοςπγία Σαξινόμηζηρ - Classification Function Ζ Λεηηνπξγία Σαμηλφκεζεο πνπ ππάξρεη ζην gateway θαη ζηνλ UE, ζέηεη ηεο πιεξνθνξίεο πνπ πξνέξρνληαη απφ εμσηεξηθά δίθηπα ή απφ ηνπηθνχο δηαχινπο ζηνπο θαηάιιεινπο δηαχινπο ππεξεζηψλ UMTS, ζχκθσλα κε ηηο απαηηήζεηο QoS ηεο θάζε πιεξνθνξίαο. Γιασειπιζηήρ Πόπυν - Resource Manager Ο Γηαρεηξηζηήο Πφξσλ εμεηάδεη εάλ νη παξάκεηξνη QoS πνπ έρνπλ δεηεζεί απφ έλα πεξηερφκελν PDP κπνξνχλ λα ηθαλνπνηεζνχλ θαη δεζκεχεη ηνπο αλάινγνπο φξνπο ηνπ δηθηχνπ. Ο ηνπηθφο έιεγρνο πφξσλ ζπκβαίλεη ζε θάζε ζηνηρεί ηνπ δηθηχνπ, αιιά ην RNC είλαη ππεχζπλν γηα λα δηαρεηξίδεζαη ηνπο αζχξκαηνπο πφξνπο ηνπ δηθηχνπ. Υειπιζηήρ Κίνηζηρ - Traffic Conditioner Ο Υεηξηζηήο Κίλεζεο πξνζαξκφδεη ηελ θίλεζε ησλ δεδνκέλσλ ησλ ρξεζηψλ αλάινγα κε ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ QoS πνπ έρνπλ νη ζρεηηθνί δίαπινη UMTS. Απηή ε ιεηηνπξγία ππάξρεη ζην UE, ζηελ gateway θαη ζην RNC ΣΑΞΔΗ QOS ΚΑΗ ΥΑΡΑΚΣΖΡΗΣΗΚΑ ΣΟ UMTS Σάξειρ QoS ζηο UMTS Γηα λα επηηεπρζεί κηα επέιηθηε θαηεγνξηνπνίεζε εθαξκνγψλ θαη ππεξεζηψλ, έρνπλ δεκηνπξγεζεί νξηζκέλεο θιάζεηο QoS νη νπνίεο βαζίδνληαη ζηα ραξαθηεξηζηηθά ησλ 73

75 εθαξκνγψλ θαη ησλ ππεξεζηψλ απηψλ. ην UMTS νη ππεξεζίεο δηαρσξίδνληαη ζε ηέζζεξηο ηάμεηο νη νπνίεο είλαη νη εμήο: Σάμε Conversation al Σάμε Streaming Σάμε Interactive Σάμε Back grou nd Οη εθαξκνγέο ηεο ηάμεο Conversational, φπσο είλαη ε θσλή, είλαη πην επαίζζεηεο ζηελ θαζπζηέξεζε ζε ζρέζε κε εθαξκνγέο ηεο ηάμεο Background. Οη ηάμεηο Conversational θαη Streaming είλαη θαη νη δχν ππεχζπλεο γηα ηελ κεηαθνξά real-time πιεξνθνξίαο, αιιά πην επαίζζεηε ζηελ θαζπζηέξεζε είλαη ε Conversational. Αληίζεηα, νη ηάμεηο Interactive θαη Background έρνπλ σο θχξην ζθνπφ ηελ αθεξαηφηεηα ησλ δεδνκέλσλ. Όληαο ιηγφηεξν επαίζζεηεο ζηελ θαζπζηέξεζε, θαηέρνπλ έλα θαιχηεξν BER θαη ρξεζηκνπνηνχληαη θπξίσο γηα εθαξκνγέο Internet φπσο είλαη ε πινήγεζε ζην Web, ην , ην FTP θαζψο θαη πνιιέο άιιεο γλσζηέο εθαξκνγέο. Απηέο πνπ έρνπλ πςειφηεξε πξνηεξαηφηεηα είλαη νη εθαξκνγέο ηεο ηάμεο Interactive. Σάμε Conversation al Ζ ηάμε απηή απαληάηαη ζήκεξα ζηελ απιή ηειεθσλία. Καζψο φκσο νδεγνχκαζηε ζε έλα πεξηβάιινλ κε έλα κφλν πξσηφθνιιν, αθφκα θαη ε ηειεθσλία ζα δηεμάγεηαη κε ηελ ρξήζε απηνχ θαη έηζη ζα έρεη ηελ κνξθή ηνπ Voice over IP (VoIP) ή αθφκα θαη ηηο βίληεν-ζπλδηάζθεςεο. Καζψο απφ ηελ θχζε ηνπο ηέηνηεο εθαξκνγέο είλαη εθαξκνγέο πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ, νη ρξφλνη κεηάδνζεο ζα πξέπεη λα είλαη κηθξνί. Δάλ δελ ζπκβαίλεη απηφ δελ ζα είκαζηε ζε ζέζε λα έρνπκε κηα πξαγκαηηθή ζπλνκηιία. Δπίζεο νη δηάθνξεο ξνέο δεδνκέλσλ (φπσο είλαη γηα παξάδεηγκα ε ξνή ηνπ ήρνπ θαη ηεο εηθφλαο) ζα πξέπεη λα είλαη ρξνληθά ζπζρεηηζκέλεο θαη λα είλαη ζπγρξνληζκέλεο. Οη κεγάινη ρξφλνη θαζπζηεξήζεηο δελ είλαη απνδεθηνί ζε απηή ηελ ηάμε, θαζψο θάηη ηέηνην ζα ζήκαηλε δξακαηηθή ππνβάζκηζε ηεο πνηφηεηαο, ε νπνία δελ είλαη απνδεθηή απφ ηνπο ηειηθνχο ρξήζηεο. ηελ πξαγκαηηθφηεηα, ε θαζπζηέξεζε ζα πξέπεη λα είλαη πνιχ πην κηθξή απφ απηή ηεο ηάμεο Interactive. Σάμε Streaming Ζ ηάμε Streaming αληηζηνηρεί ζε ξνέο δεδνκέλσλ πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ, φπσο είλαη νη ξνέο ήρνπ ή βίληεν. Γηα παξάδεηγκα αλαθέξεηαη ζε εθαξκνγέο φπσο ε αθξφαζε κνπζηθήο κέζσ δηθηχνπ ή ε παξαθνινχζεζε κηα ηαηλίαο. Ζ ξνή ησλ δεδνκέλσλ είλαη απηή απφ έλαλ εμππεξεηεηή πξνο έλα ρξήζηε πνπ έρεη δεηήζεη ηελ αληίζηνηρε ππεξεζία. Έηζη ε επηθνηλσλία είλαη ζρεδφλ κνλφδξνκε θαζψο έρνπκε ειάρηζηε αιιειεπίδξαζε κεηαμχ ησλ δχν ηειηθψλ άθξσλ. ηελ πξάμε ν εμππεξεηεηήο ζηέιλεη ηα δεδνκέλα θαη ν ρξήζηεο πξνβαίλεη ζε ειάρηζηεο ελέξγεηεο φπσο είλαη ε απιή επηινγή ηεο ππεξεζίαο, ην «πάγσκα» ηεο θαη ε αλαπαξαγσγή ηεο. Έηζη δελ έρνπκε κεγάιε δήηεζε γηα ρακειή θαζπζηέξεζε, παξφιν πνπ απηή είλαη πάληνηε επηζπκεηή. Γηα κηα εθαξκνγή φπσο είλαη ε παξαθνινχζεζε κηαο ηαηλίαο, κία ξνή κπνξεί λα ζπκπεξηιακβάλεη δηάθνξα ζηνηρεία, θαζψο είλαη δπλαηή ε ρξήζε δηαθνξεηηθψλ ππφξνψλ ψζηε λα κεηαθεξζνχλ ρσξηζηά ν ήρνο, ε εηθφλα θαη νη ππφηηηινη. Γηα λα επηηεπρζεί φκσο ε νξζή αλαπαξαγσγή ζηνλ ηειηθφ παξαιήπηε πξέπεη λα ππάξμεη ζπγρξνληζκφο φισλ απηψλ ησλ ζηνηρείσλ θαη έηζη δεκηνπξγείηαη ε αλάγθε γηα ρξνληθή ζπζρέηηζε κεηαμχ ησλ ξνψλ. Σάμε Interactive ηελ ηάμε απηέο αλήθνπλ φιεο εθείλεο νη εθαξκνγέο πνπ απαηηνχλ αιιειεπίδξαζε 74

76 κεηαμχ ηνπ εμππεξεηεηή θαη ηνπ ρξήζηε, φπσο είλαη ε πινήγεζε ζην Web ή δηάθνξεο On-Line ζπλαιιαγέο. Δπίζεο πεξηιακβάλεη θαη εθαξκνγέο φπνπ ππάξρεη αιιειεπίδξαζε κεηαμχ κεραλψλ,φπσο γηα παξάδεηγκα ε δηαξθήο αλαλέσζε ζηνηρείσλ απφ ηελ βάζε δεδνκέλσλ ελφο άιινπ κεραλήκαηνο. Οη θχξηεο ελέξγεηεο βαζίδνληαη ζηνλ κεραληζκφ εξσηψ-απνθξίζεσλ, θαη έηζη νη ρξφλνη κεηάδνζεο ζα πξέπεη λα είλαη ζχληνκνη. Όηαλ γίλεηαη κηα αίηεζε έλα ρξνλφκεηξν ηίζεηαη ζε ιεηηνπξγία θαη πεξηκέλεη ηελ απάληεζε. Έηζη φζν κηθξφηεξνο είλαη ν ρξφλνο απηφο, ηφζν θαιχηεξε είλαη ε πξνζθεξφκελε πνηφηεηα. Δπίζεο απηή ε ηάμε δηαζθαιίδεη ηελ αθεξαηφηεηα ησλ δεδνκέλσλ. Σάμε Back grou nd ε απηήλ ηελ ηάμε αλήθνπλ εθαξκνγέο κεηαθνξάο δεδνκέλσλ φπσο είλαη ην , νη κεηαθνξέο FTP, ην SMS, ηνmms, θηι. Ζ κνλαδηθή απαίηεζε ηεο ηάμεο απηήο είλαη ε δηαζθάιηζε ηεο αθεξαηφηεηαο ησλ δεδνκέλσλ, θαζψο φιεο νη άιιεο παξάκεηξνη δελ είλαη ζεκαληηθέο ημανηικέρ Παπάμεηποι για ηο QoS Οη πην ζεκαληηθέο παξάκεηξνη πνπ επεξεάδνπλ ηνλ ρξήζηε, ν νπνίνο είλαη ν θξηηήο ηνπ πξνζθεξφκελνπ QoS, είλαη ε θαζπζηέξεζε, ην jitter θαη ε απψιεηα ησλ δεδνκέλσλ. Απηέο νη παξάκεηξνη, καδί κε άιιεο φπσο είλαη ν εγγπεκέλνο ξπζκφο κεηάδνζεο, ν κέγηζηνο ξπζκφο κεηάδνζεο θηι, είλαη απηέο πνπ δηαθνξνπνηνχλ ηηο ηάμεηο QoS θαη θαζνξίδνπλ ηα δηαθνξεηηθά πξνθίι QoS πνπ πξνζθέξνπλ ηα δίθηπα. Παξαθάησ αθνινπζεί κηα κηθξή πεξηγξαθή ησλ παξακέηξσλ απηψλ. Καθςζηέπηζη (Delay) Ζ παξάκεηξνο απηή είλαη ν ρξφλνο κεηαμχ κηαο ελέξγεηαο ηνπ ρξήζηε θαη ηνπ απνηειέζκαηνο απηνχ. Οη ρακεινί ρξφλνη θαζπζηέξεζεο ζεκαίλνπλ πςειέο ηαρχηεηεο ζπλαιιαγήο ελψ νη κεγάιεο θαζπζηεξήζεηο ππάξρνπλ θπξίσο ζε κεηαθνξέο δεδνκέλσλ, ζηηο νπνίεο δελ καο ελδηαθέξεη ε ηαρεία κεηαθνξά. jitter Σν Jitter είλαη επίζεο γλσζηφ σο δηαζπνξά θαζπζηεξήζεηο. Πεξηγξάθεη ηνπο κεηαβιεηνχο ρξφλνπο άθημεο ησλ παθέησλ ζηνλ παξαιήπηε, πξάγκα πνπ είλαη ηδηαίηεξν ελνριεηηθφ γηα νξηζκέλεο ππεξεζίεο πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ θαη θαηαπνιεκάηαη κε ηελ ρξήζε ηερληθψλ buffering techniques, νη νπνίεο εμαιείθνπλ ην θαηλφκελν απηφ. Απώλεια Πληποθοπίαρ (Information loss) Με ηνλ φξν απηφ πεξηγξάθεηαη ην πνζνζηφ ησλ δεδνκέλσλ πνπ δελ παξαδίλεηαη ή πνπ παξαδίλεηαη έρνληαο φκσο ζθάικαηα. Τπάξρνπλ πνιινί αιγφξηζκνη πνπ πξνζπαζνχλ λα δηνξζψζνπλ ηα πξνβιήκαηα απψιεηαο δεδνκέλσλ, αιιά απηφ δελ είλαη πάληα εθηθηφ. Δθαξκνγέο φπσο ε κεηαθνξά αξρείσλ απαηηνχλ κεδεληθή απψιεηα δεδνκέλσλ, ελψ άιιεο φπσο γηα παξάδεηγκα ε κεηάδνζε βίληεν, είλαη αλεθηηθέο κέρξη θάπνην ζεκείν Παπάμεηποι QoS Οη παξάκεηξνη πνπ είλαη ζεκαληηθέο γηα ηελ end-to-end Πνηφηεηα Τπεξεζίαο ζε έλα δίθηπν 3G ζπλαληηνχληαη ζε πεξηζζφηεξνπο ηνπ ελφο δηαχινπ. Έηζη ε θάζε εθαξκνγή 75

77 έρεη δηαθνξεηηθέο παξακέηξνπο ζηνλ δίαπιν UMTS, δηαθνξεηηθέο ζηνλ Radio Access Bearer (RAB) θαη δηαθνξεηηθέο ζηνλ Radio Bearer (RB), θαζψο ηα δεδνκέλα ηπγράλνπλ δηαθνξεηηθήο αληηκεηψπηζεο ζε θάζε θνκκάηη ηνπ δηθηχνπ. UMT S Bearer Οη Παξάκεηξνη Τπεξεζηψλ UMTS Bearer είλαη νη εμήο: Traffic class (class) Πεξηέρεη ηελ ηάμε ζηελ νπνία αλήθεη ε εθαξκνγή (conversational, streaming, interactive, background) Maximum bit rate (kbps) Ζ παξάκεηξνο απηή δείρλεη ηνλ κέγηζην δπλεηηθφ ξπζκφ κεηάδνζεο θαη ιακβάλεηαη ππ φςηλ γηα ηελ δέζκεπζε ησλ πφξσλ ηνπ δηθηχνπ. Θέηεη έλα άλσ φξην ηαρχηεηαο, ην νπνίν απαγνξεχεηαη λα ππεξβεί ε εθαξκνγή. Guaranteed bit rate (kbps) Σν θάησ φξην φζνλ αθνξά ηνλ ξπζκφ κεηάδνζεο θαη είλαη πνιχ ζεκαληηθή παξάκεηξνο φζνλ αθνξά ηνλ κεραληζκφ Διέγρνπ Απνδνρήο θιήζεσλ, θαζψο κπνξεί λα βξεζεί ακέζσο εάλ ππάξρνπλ ζην δίθηπν νη ειάρηζηνη απαηηνχκελνη πφξνη γηα ηελ δεηνχκελε ππεξεζία. Delivery Order (y/n) Καζνξίδεη εάλ επηηξέπεηαη ή φρη ε παξάδνζε παθέησλ κε ηπραία ζεηξά. Maximum SDU size (octets) Καζνξίδεη ην κέγηζην κέγεζνο ηνπ SDU, ην νπνίν ιακβάλεηαη ππ φςηλ ζηνλ Έιεγρν Απνδνρήο. SDU format information (bits) Σν πηζαλφ κέγεζνο ησλ SDUs πνπ ζα κεηαδνζνχλ απφ ην UMTS. SDU error ratio Καζνξίδεη ην φξην γηα ηα ιαλζαζκέλα SDUs. Απηή ε παξάκεηξνο ρξεζηκνπνηείηαη απφ ηα πξσηφθνιια θαη ηνπο κεραληζκνχο δηνξζψζεηο ιαζψλ, ψζηε λα επηηεπρζεί ην απαηηνχκελν BER γηα ηηο δεηνχκελεο ππεξεζίεο Residual bit error rate Τπνδεηθλχεη ηνλ ξπζκφ κε αληρλεχζηκσλ ιαζψλ ζηα παξαδνκέλα SDUs. Delivery of erroneous SDUs (y/n/-) Απηή ε παξάκεηξνο θαζνξίδεη εάλ επηηξέπεηαη ή φρη ε παξάδνζε SDUs πνπ πεξηέρνπλ ιάζε. Με ηελ ρξήζε απηήο ηεο παξακέηξνπ θαζνξίδεηαη εάλ κηα ππεξεζία απαηηεί λα γίλεηαη έιεγρνο ιαζψλ θαη ην εάλ είλαη αλεθηηθή ή φρη ζηελ απψιεηα πιεξνθνξίαο. Transfer delay (ms) Ζ παξάκεηξνο απηή θαζνξίδεη ηελ θαζπζηέξεζε γηα ην 95% ηεο ζπλνιηθήο 76

78 θαζπζηέξεζεο ησλ παξαδνκέλσλ SDUs θαηά ηελ δηάξθεηα κηαο θιήζεο. Με, ηελ βνήζεηα απηήο ηεο παξακέηξνπ ην UTRAN κπνξεί λα θαζνξίζεη ην πψο ζα κεηαθεξζνχλ ηα δεδνκέλα ψζηε λα είλαη κέζα ζηα απνδεθηά φξηα θαζπζηέξεζεο. Traffic handling priority Καζνξίδεη ηελ πξνηεξαηφηεηα ησλ SDUs κηαο ππεξεζίαο πνπ αλήθεη ζε έλα δίαπιν, ζε ζρέζε κε απηά άιισλ δηαχισλ, έηζη ψζηε ην UTRAN λα είλαη ζε ζέζεη λα γλσξίδεη ην πψο πξέπεη λα γίλεη ν ρεηξηζκφο ηεο θίλεζεο. Απηή ε παξάκεηξνο είλαη πάξα πνιχ ζεκαληηθή φζνλ αθνξά ην QoS θαζψο κπνξεί λα δηαθνξνπνηεί ηνπο δηάθνξνπο ρξήζηεο κε βάζε ηα δηαθνξεηηθά πξνθίι QoS. Allocation/Retention Priority Καζνξίδεη ηελ ζρεηηθή ζεκαληηθφηεηα ζε ζρέζε κε ηνπο άιινπο δηαχινπο UMTS. Έηζη φηαλ γίλεηαη ν Έιεγρνο Δηζφδνπ ζε πεξηπηψζεηο κε επαξθψλ πφξσλ, ηφηε κε βάζε απηή ηελ παξάκεηξν νη πην ζεκαληηθνί δίαπινη έρνπλ πξνηεξαηφηεηα. Ζ δεκηνπξγία δηαθνξεηηθψλ πξνθίι κε βάζε ηελ ζπλδξνκή έρεη ζεκαληηθφ ξφιν φζνλ αθνξά ηελ παξάκεηξν απηή, θαζψο φπσο είλαη θπζηθφ νη ρξήζηεο κε πεξηζζφηεξα δηθαηψκαηα ηνπνζεηνχληαη ζε δηαχινπο, νη νπνίνη έρνπλ κεγαιχηεξε πξνηεξαηφηεηα ζε ζρέζε κε ηνπο άιινπο. Ζ παξάκεηξνο ARP βαζίδεηαη ζην ζπλδξνκεηηθφ ζπκβφιαην ηνπ ρξήζηε θαη δελ είλαη δηαπξαγκαηεχζηκε απφ ηελ ηεξκαηηθή ζπζθεπή. Οη παξάκεηξνη ARP είλαη δηαθνξεηηθέο ζηνπο δηαχινπο UMTS ζε ζρέζε κε ην RAB. Έηζη νη ζπλνξηαθνί θφκβνη ηνπ δηθηχνπ θνξκνχ, δειαδή ην MSC θαη ην SGSN, πξέπεη λα παξέρνπλ αληηζηνίρηζε κεηαμχ ησλ παξακέηξσλ ARP θαη ησλ πξνηεξαηνηήησλ ησλ ρξεζηψλ. εκαληηθέο Παξάκεηξνη γηα θάζε Σάμε είλαη νη εμήο: Σάξη Conversational class Ζ ηάμε Conversation ζεσξείηαη σο κία κε εθξεθηηθή ηάμε. Σν Maximum bit rate θαζνξίδεη ην άλσ φξην ηνπ ξπζκνχ κεηάδνζεο ησλ SDUs ζην δίθηπν UMTS. Παξ φι απηά ν ξπζκφο κεηάδνζεο δελ είλαη ππνρξεσκέλνο λα ππεξβαίλεη ην guaranteed bit rate. Ζ παξάκεηξνο transfer delay είλαη πνιχ ζεκαληηθή γηα ηελ ηάμε απηή, ην ίδην θαη ε SDU format information. Δάλ ε ηειεπηαία δελ δίλεηαη, ηφηε ηα SDUs είλαη κεηαβιεηνχ κεγέζνπο κε αλψηαην φξην απηφ πνπ θαζνξίδεηαη απφ ηελ παξάκεηξν Maximum SDU size. Οη άιιεο παξάκεηξνη, φπσο ην SDU error ratio,ην Residual bit error ratio θαη ην Delivery of erroneous SDUs θαζνξίδνπλ ηηο απαηηήζεηο ηεο εθαξκνγήο γηα κηα απνδεθηή πνηφηεηα. Σάξη Streaming class Σν Maximum bit rate θαη ην guaranteed bit rate έρνπλ ην ίδην λφεκα φπσο θαη ζηελ ηάμε conversational θαη ρξεζηκνπνηνχληαη γηα δέζκεπζε πφξσλ ζην δίθηπν UMTS. Ζ ηάμε απηή είλαη θαη απηή κε εθξεθηηθή θαη ππάξρεη θαη εδψ ε παξάκεηξνο transfer delay. Οη άιιεο παξάκεηξνη πνπ είλαη παξνχζεο θαη ζηελ ηάμε conversational είλαη θαη εδψ παξνχζεο θαη ην maximum SDU size είλαη αλαγθαίν, αιιά ζηελ πεξίπησζε ζηαζεξψλ ζε κέγεζνο SDUs, ε παξάκεηξνο SDU format information ζα δψζεη ην αθξηβέο κέγεζνο ησλ SDUs. Άιινη παξάκεηξνη φπσο ην SDU error ratio, ην Residual bit error ratio θαη ην Delivery of erroneous SDUs θαζνξίδνπλ ηηο απαηηήζεηο φζνλ αθνξά ηελ απψιεηα πιεξνθνξίαο. Σάξη Interactive class 77

79 Γηα ηνλ πεξηνξηζκφ ηεο ηαρχηεηαο ησλ εθαξκνγψλ είλαη απαξαίηεηε ε παξάκεηξνο maximum bit rate. Ζ παξνρή δηαθνξεηηθψλ εθδφζεσλ QoS ψζηε λα ηθαλνπνηνχληαη νη απαηηήζεηο ησλ ρξεζηψλ, απαηηεί απφ ηνπο παξνρείο ππεξεζηψλ ηελ δεκηνπξγία πνιιψλ ζπλδπαζκψλ παξακέηξσλ ψζηε λα βξεζνχλ νη θαηάιιεινη γηα ηνλ θάζε δίαπιν. Απηφ κπνξεί λα γίλεη κε ρξήζε παξακέηξσλ φπσο είλαη ην guaranteed bit rate, ην transfer delay, ην packet loss θηι. Δπεηδή απηή ε ιχζε εκπεξηέρεη κεγάιε πνιππινθφηεηα ρξεζηκνπνηείηαη ε παξάκεηξνο traffic handling priority. Όπσο εηπψζεθε πξνεγνπκέλσο ε εμαζθάιηζε ηεο αθεξαηφηεηαο ηεο πιεξνθνξίαο είλαη πξσηαξρηθψο ζηφρνο θαη έηζη νη παξάκεηξνη πνπ έρνπλ κεγάιε ζεκαζία είλαη ην SDU error ratio, ην Residual bit error ratio θαη ην Delivery of erroneous SDUs. Σάξη Background Γηα κηα αθφκα θνξά ε παξάκεηξνο maximum bit rate είλαη αλαγθαία ψζηε λα πεξηνξίδεηαη ε ηαρχηεηα θαη λα κελ έρνπκε αιφγηζηε δέζκεπζε πφξσλ. Δπεηδή ε ηάμε απηή δελ ελδηαθέξεηαη παξά κφλν γηα ηελ κεηάδνζε πιεξνθνξηψλ ρσξίο ιάζε, νη κφλεο άιιεο παξάκεηξνη πνπ είλαη αλαγθαίεο είλαη ην SDU error ratio, ην Residual bit error ratio θαη ην Delivery of erroneous SDUs. ηνλ παξαθάησ πίλαθα θαίλεηαη κηα ζπγθεληξσηηθή φςε ησλ παξακέηξσλ αλά ηάμε: Πίλαθαο 5.1: Παξάκεηξνη γηα ην UMTS Bearer Πίλαθαο 5.2: Όξηα ηηκψλ παξακέηξσλ γηα ηεο ππεξεζίεο ηνπ UMTS Bearer 78

80 Radio Access Bearer Οη Παξάκεηξνη Τπεξεζηψλ ηνπ Radio Access Bearer είλαη ίδηνη κε απηνχο γηα ην UMTS Bearer. Δπηπξφζζεηα ππάξρεη θαη ε εμήο παξάκεηξνο: Source Statistics Descriptor ( speech / unknown ) Απηή ε παξάκεηξνο θαζνξίδεη ηνλ ηχπν ησλ δεδνκέλσλ πνπ κεηαθέξεηαη ζηα SDUs. Δπεηδή ε θσλή έρεη κηα πάξα πνιχ γλσζηή ζηαηηζηηθή ζπκπεξηθνξά, εάλ ην δίθηπν είλαη ζε ζέζε λα γλσξίδεη φηη ηα δεδνκέλα πνπ κεηαθέξνληαη είλαη θσλή, ηφηε κπνξεί λα ππνινγηζηεί ην θέξδνο πνιππιεμίαο ην νπνίν ζα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηνλ Έιεγρν Δηζφδνπ ζην αζχξκαην θνκκάηη ηνπ δηθηχνπ. εκαληηθέο Παξάκεηξνη γηα θάζε Σάμε είλαη νη εμήο: Σάξη Conversational Με ηελ ρξήζε ηνπ source statistics descriptor ην UTRAN είλαη ζε ζέζε λα ππνινγίζεη ην θέξδνο πνιππιεμίαο ζην αζχξκαην θνκκάηη θαη αλ ην ρξεζηκνπνηήζεη ζηνλ Έιεγρν Δηζφδνπ. Σν Maximum bit rate θαζνξίδεη ην κέγηζην ξπζκφ κεηάδνζεο, θαζψο ην guaranteed bit rate ζέηεη ην θαηψηαην φξην. Παξάκεηξνη φπσο ην SDU error ratio, ην Residual bit error ratio θαη ην Delivery of erroneous SDUs θαζνξίδνπλ ηηο απαηηήζεηο ηεο εθάζηνηε εθαξκνγήο γηα ηνλ ξπζκφ ιαζψλ. Με ηελ ρξήζε απηψλ ησλ παξακέηξσλ,ην UTRAN κπνξεί λα παξέρεη έιεγρν ιαζψλ ή φρη, αλάινγα κε ην αίηεκα ηεο εθαξκνγήο θαη απηφ κπνξεί λα γίλεη ζε δηάθνξα επίπεδα ησλ ξνψλ, ψζηε λα έρνπκε κηα άληζε πξνζηαζία ιαζψλ ζε θάζε RAB θαη έηζη λα πξνζθέξεηαη δηαθνξεηηθφ QoS αλάινγα κε ηνλ πειάηε. ηελ πεξίπησζε απηή είλαη απαξαίηεηε θαη ε παξάκεηξνο SDU format information θαζψο ηα δεδνκέλα ππάξρνπλ ζε άληζα SDUs ζηηο ξνέο θαη έηζη κπνξεί λα βξεζεί πνηα SDUs αλήθνπλ ζε πνην ρξήζηε. Σάξη Streaming Αθξηβψο φπσο ζηελ ηάμε conversational, εάλ ην RAB κεηαθέξεη θσλή, ηφηε ε παξάκεηξνο source statistics descriptor ρξεζηκνπνηείηαη απφ ην UTRAN γηα ηνλ ππνινγηζκφ ηνπ θέξδνο πνιππιεμίαο. Σν Maximum θαη ην guaranteed bit rate έρνπλ ην ίδην λφεκα πνπ έρνπλ θαη ζηελ ηάμε conversational θαη επηδεηθλχνπλ ην πψο πξέπεη λα ρεηξηζηεί θαλείο ηνλ ξπζκφ κεηάδνζεο θαη ην πψο πξέπεη λα αληηζηνηρνχλ ζηα δηάθνξα SDUs πνπ αλαθέξνληαη απφ ηελ παξάκεηξν SDU format information. Παξάκεηξνη φπσο είλαη ην SDU error ratio, ην Residual bit error ratio θαη ην Delivery of erroneous SDUs θαζνξίδνπλ ηηο απαηηήζεηο γηα ηελ απψιεηα πιεξνθνξίαο θαη δίλνπλ ζην UTRAN ηελ ηθαλφηεηα λα παξέρεη έιεγρν ιαζψλ έλα ην επηζπκεί ε εθαξκνγή αιιά θαη άληζν ρεηξηζκφ ηεο πξνζηαζίαο δεδνκέλσλ ζην RAB. Σάξη Interactive Γηα λα επηηεπρζεί ε ν πεξηνξηζκφο ηεο ηαρχηεηαο κεηαθνξάο γηα ηηο εθαξκνγέο είλαη απαξαίηεηε ε παξάκεηξνο maximum bit rate. Δπίζεο γηα ηελ δπλαηφηεηα πξνζθνξάο δηαθνξεηηθψλ εθδφζεσλ QoS θαη γηα ηελ ηθαλνπνίεζε ησλ απαηηήζεσλ ησλ δηαθνξεηηθψλ πξνθίι QoS κπνξνχλ λα γίλνπλ πνιινί ζπλδπαζκνί κε βάζε παξακέηξνπο φπσο είλαη ην guaranteed bit rate, ην transfer delay, ην packet loss θηι, φκσο ιφγσ ηηο κεγάιεο πνιππινθφηεηαο ρξεζηκνπνηείηαη ε παξάκεηξνο traffic handling priority. Όπσο αλαθέξζεθε πξνεγνπκέλσο ε δηαηήξεζε ηεο αθεξαηφηεηαο ηεο πιεξνθνξίαο είλαη θάηη πάξα πνιχ ζεκαληηθφ θαη έηζη ε παξνπζία ησλ παξακέηξσλ SDU error ratio, Residual bit error ratio θαη Delivery of erroneous SDUs είλαη απαξαίηεηε. 79

81 5.4 Φυνή (voice/rich Voice) Ζ θσλή ζηα ζεκεξηλά 2G δίθηπα κεηαθέξεηαη κε ηελ ρξήζε ηε κεηαγσγήο θπθιψκαηνο. Απηφ κπνξεί λα ζπλερηζηεί ζηα κειινληηθά δίθηπα 3G αιιά θαζψο κεηαβαίλνπκε ζηελ επνρή ηνπ θαζνιηθνχ IP ζα θπξηαξρήζεη ε κεηαγσγή παθέηνπ θαη ε θσλή ζα πξνζθέξεηαη πάλσ απφ ην IP (VoIP). Απηή ε ιχζε πξνζθέξεη κείσζε ησλ εμφδσλ ηφζν γηα ηνπο παξνρείο φζν θαη γηα ηνπο ρξήζηεο φκσο κέρξη ζήκεξα ππάξρνπλ αξθεηά αθφκε πξνβιήκαηα ηα νπνία ζρεηίδνληαη θπξίσο κε ηελ πνηφηεηα ηεο θσλήο θαη ηελ θαζπζηέξεζε ζηελ κεηάδνζε ησλ θσλεηηθψλ παθέησλ. Πνιιά απφ απηά ηα πξνβιήκαηα ζα ιπζνχλ κε ηελ ρξεζηκνπνίεζε ηνπ επεξρφκελνπ IPv6, φκσο κέρξη ηφηε ζα πξέπεη λα γίλνπλ πνιιά ψζηε λα θαζηεξσζεί ην VoIP σο ε επηθξαηέζηεξε κέζνδνο κεηαθνξάο θσλήο. Ζ θσλεηηθή ππεξεζία αλήθεη φπσο είλαη θπζηθφ ζηελ ηάμε Conversational θαη ζα πξέπεη λα ηθαλνπνηεί ηηο απαηηήζεηο πνπ ζέηεη ε ηάμε απηή θαη είλαη ε ρακειή θαζπζηέξεζε θαη ε ειάρηζηε έσο κεδακηλή εκθάληζε jitter. Ο θσδηθνπνηεηήο θσλήο πνπ έρεη επηιερζεί απφ ηελ 3GPP γηα ην UMTS είλαη ν AMR (Adaptive MultiRate). Ο ξπζκφο θσδηθνπνίεζεο κπνξεί λα δηαθέξεη κεηαμχ 4.75 θαη 12.2 kbit/s, ν νπνίνο είλαη ν ξπζκφο ηνπ GSM-EFR.Ζ ππνζηήξημε πνιιαπιψλ ξπζκψλ ηνλ ραξαθηεξίδεη σο multirate AMR. Ο θσδηθνπνηεηήο απηφο ιεηηνπξγεί κε frames ησλ 20 ms frames ζηελ ζπρλφηεηα δεηγκαηνιεςίαο ησλ 8kΖz θαη εθηηκάηαη φηη ζα είλαη ηδηαίηεξα δεκνθηιήο ζηηο εθαξκνγέο VoIP. ε ζρέζε κε ηνπο παιαηφηεξνπο θσδηθνπνηεηέο GSM νη νπνίνη ιεηηνπξγνχζαλ ζε έλαλ ζηαζεξφ ξπζκφ κε έλα ζηαζεξφ επίπεδν πξνζηαζίαο ιαζψλ, ν AMR, ν νπνίνο έρεη έλα εληειψο λέν ηξφπν θσδηθνπνίεζεο ζε ζρέζε κε απηνχο πνπ ππάξρνπλ ζην GSM, κπνξεί λα πξνζαξκφδεηαη ζηηο ζπλζήθεο ηεο ηειεπηθνηλσληαθήο θίλεζεο. Σν φηη είλαη βαζκσηφο είλαη έλα κεγάιν πιενλέθηεκα θαη έηζη δηεπθνιχλεηαη ε ζπλεξγαζία κε ηα ππάξρνληα 2G δίθηπα, θαζψο ν AMR κπνξεί λα ιάβεη ηνλ ξπζκφ ιεηηνπξγίαο θάζε ζπζηήκαηνο πνιχ γξήγνξα. Ζ ιεηηνπξγία ζηνλ πιήξε ξπζκφ ρξεζηκνπνηείηαη φηαλ ππάξρνπλ θαλάιηα κε ειάρηζηα ιάζε ελψ ε ιεηηνπξγία ζηνλ κέζν ξπζκφ ρξεζηκνπνηείηαη ψζηε λα απμεζεί ε ρσξεηηθφηεηα ηνπ δηθηχνπ ζε κία πεξηνρή. Οη επφκελνη πίλαθεο δείρλνπλ ηνπο δηαζέζηκνπο ξπζκνχο θαη ην πφζα bit εκπεξηέρνληαη ζε θάζε frame ζε θάζε ξπζκφ. Πίλαθαο 5.3: AMR bit-rates 80

82 Πίλαθαο 5.4: AMR bit allocation Σν AMR ππνζηεξίδεη επίζεο ηελ κε ζπλερφκελε κεηάδνζε (DTX). Με βάζε ην ζηαηηζηηθφ γεγνλφο φηη θάζε δξφκνο κεηάδνζεο ρξεζηκνπνηείηαη κφλν θαηά ην 50% ηνπ ζπλνιηθνχ ρξφλνπ κεηάδνζεο, ε ρξήζε ηνπ DTX παξέρεη πνιιά νθέιε, φπσο είλαη ε κεγηζηνπνίεζε ηνπ ρξφλνπ δσήο ηεο κπαηαξίαο ηνπ UE αιιά θαη θαιχηεξε ρξήζε ηνπ αζχξκαηνπ θάζκαηνο. Ζ ρξήζε ηνπ DTX απαηηεί ηελ χπαξμε νξηζκέλσλ ιεηηνπξγηψλ φπσο είλαη ε Αλίρλεπζε Φσλεηηθήο Δλέξγεηαο (Voice Activity Detection/VAD) θαη ην Comfort Noise. Ζ είζνδνο ηνπ VAD είλαη έλα πιήζνο παξακέηξσλ πνπ ππνινγίδεηαη απφ ηνλ θσδηθνπνηεηή. Αλά 20ms ην ζχζηεκα ειέγρεη θαη απνθαζίδεη εάλ ην θάζε frame πεξηέρεη ή φρη θσλή. Σν Comfort Noise είλαη κηα ιεηηνπξγία φπνπ ν ζφξπβνο απφ ην background ππνινγίδεηαη θαη νη παξάκεηξνί ηνπ θσδηθνπνηνχληαη θαηάιιεια ψζηε λα απνθσδηθνπνηεζνχλ ζηνλ παξαιήπηε. Δπηπιένλ ν AMR πεξηέρεη ιεηηνπξγίεο αληηθαηάζηαζεο ησλ ρακέλσλ frames, έηζη ψζηε ην θάζε frame πνπ ράλεηε λα αληηθαζηζηάηαη απφ έλα άιιν πνπ δεκηνπξγείηαη κέζσ πξφγλσζεο βαζηζκέλεο ζηηο πιεξνθνξίεο πνπ πεξηέρνπλ ηα πξνεγνχκελα frames. ηελ πεξίπησζε πνπ έρνπκε απψιεηεο πνιιψλ frames, ρξεζηκνπνηείηαη κηα ηερληθή ζηγήο. ηελ Release 5 ππάξρεη έλαο πξνεγκέλνο AMR πνπ νλνκάδεηαη AMR-WB (Wideband AMR) θαη παξέρεη θαιχηεξε πνηφηεηα θσλήο επεηδή ρξεζηκνπνηεί δηπιάζην ξπζκφ δεηγκαηνιεςίαο θαη ιεηηνπξγεί ζε ξπζκνχο πνπ θηάλνπλ κέρξη ηα kbit/s. Ζ θσλή κεηαθέξεηαη απφ ην CS κε ηελ ρξήζε ηνπ AAL2. Όκσο ζε πεξηπηψζεηο πνπ έρνπκε ηελ θσλή ζε παθέηα εμαηηίαο εθαξκνγψλ φπσο είλαη ε Internet Telephony, ηφηε ρξεζηκνπνηείηαη ην PS θνκκάηη ηνπ δηθηχνπ θαη ε κεηαθνξά γίλεηαη κε ηελ ρξήζε ηνπ AAL5. Γηα ηελ εμαζθάιηζε ρακειήο θαζπζηέξεζεο, ηα PDUs πνπ έρνπλ θσλεηηθά δεδνκέλα ιακβάλνπλ κηα πςειφηεξε πξνηεξαηφηεηα. Σν επηζπκεηφ φξην θαζπζηέξεζεο γηα ηελ θσλή είλαη ηα 150ms. Παξ φι απηά θαζπζηεξήζεηο κέρξη ηα 400ms ζεσξνχληαη απνδεθηέο παξά ηνλ ζρεηηθφ κεγάιν ππνβηβαζκφ ηεο πνηφηεηαο. Σν jitter ζα πξέπεη λα είλαη ιηγφηεξν απφ 1ms θαη ε ρξήζε ελφο buffer είλαη απαξαίηεηε. Ζ απψιεηα πιεξνθνξίαο ζα πξέπεη λα είλαη ιηγφηεξε απφ 3%. Μηα ηππηθή ηηκή BER γηα ηελ θσλή είλαη ην Γηα ηελ δηαηήξεζε ρακειήο θαζπζηέξεζεο θάζε SDU πεξηέρεη έλα πεδίν πνπ νλνκάδεηαη source statistics descriptor θαη ιακβάλεη ηελ ηηκή speech εάλ έρνπκε ηελ κεηάδνζε θσλήο. Δμαηηίαο ηεο θαιά γλσζηήο ζηαηηζηηθήο ζπκπεξηθνξάο ηεο θσλήο, ην UTRAN είλαη ζε ζέζε λα ππνινγίζεη ην θέξδνο πνιππιεμίαο ψζηε λα ρξεζηκνπνηεζεί ζηνλ Έιεγρν Δηζφδνπ γηα ην αζχξκαην θνκκάηη. 81

83 Πίλαθαο 5.5: Καζνξηζκφο Παξακέηξσλ voice service 5.5 Βίνηεο - Σηλεθυνία (Video Telephony) Όπσο θαη ε θσλή, έηζη θαη απηή ε ππεξεζία αλήθεη ζηελ ηάμε Conversational. Καη πάιη έρνπκε κηα επηθνηλσλία κεηαμχ δχν άθξσλ, αιιά απηή ηελ θνξά ππάξρεη θαη παξνπζία θηλνχκελεο εηθφλαο. Καηά ηελ έλαξμε ηεο ππεξεζίαο απηήο ζα γίλεηαη ρξήζε ηνπ πξσηνθφιινπ H.324M. Απηφ απνηειεί ηελ εμέιημε ηνπ H.324 ην νπνίν είρε ζρεδηαζηεί γηα ηελ πνιπκεζηθή ηειεθσλία ζε δίθηπα κεηαγσγήο θπθιψκαηνο πνπ ιεηηνπξγνχζαλ ζε ρακεινχο ξπζκνχο (64 kbit/s). Ζ θχξηα δηαθνξά κεηαμχ ησλ δχν εθδφζεσλ είλαη ε ρξεζηκνπνίεζε ηνπ AMR codec, ν νπνίνο δελ ππήξρε ζην παξειζφλ θαη δεκηνπξγνχζε δηάθνξα πξνβιήκαηα θαζψο ε θσλή έπξεπε λα αιιάμεη bit rate ψζηε λα κεηαδνζεί ζσζηά. Ζ ππεξεζία απηή ζα είλαη δηαζέζηκε ζην CS θνκκάηη ηνπ δηθηχνπ θαη ζα ρξεζηκνπνηνχληαη ζπλδέζεηο ρακεινχ ξπζκνχ 64 kbit/s γηα ηελ κεηαθνξά ησλ δεδνκέλσλ. Γηα κηα θαιή πνηφηεηα ε θαζπζηέξεζε ζα πξέπεη λα είλαη κηθξφηεξε απφ 150ms. Ζ κέγηζηε φκσο θαζπζηέξεζε έρεη θαζνξηζηεί ζηα 400ms θαη έηζη νπνηαδήπνηε ηηκή κηθξφηεξε απφ απηή ζεσξείηαη σο απνδεθηή. Ζ εηθφλα θαη ν ήρνο ζα πξέπεη λα ζπγρξνλίδνληαη κέζα ζε νξηζκέλα φξηα ψζηε λα επηηπγράλεηαη ην lip-synch, αιιηψο ην απνηέιεζκα ζα είλαη ελνριεηηθφ ζηνλ ηειηθφ ρξήζηε ν νπνίνο ηειηθά ζα πξνηηκήζεη ηελ ρξήζε ηεο απιήο ηειεθσλίαο. Σν φξην απηφ θαζνξίδεηαη ζηα 100ms. Δπίζεο, θαζψο ην αλζξψπηλν κάηη είλαη αλεθηηθφ ζε θάπνηεο κηθξέο απψιεηεο, επηηξέπεηαη ε απψιεηα δεδνκέλσλ λα θηάλεη ην 1% ηεο ζπλνιηθήο πιεξνθνξίαο, νπφηε BER είλαη ίζν κε Ο παξαθάησ πίλαθαο δίλεη ηηο παξακέηξνπο RAB γηα απηή ηελ ππεξεζία: 82

84 Πίλαθαο 5.6: Καζνξηζκφο Παξακέηξσλ video telephony service 5.6 Βίνηεο - ςνδιάζκετη (Video Conference) Ζ βίληεν-ζπλδηάζθεςε είλαη ζηελ νπζία κηα ππεξεζία βίληεν-ηειεθσλίαο φπνπ εκπιέθνληαη πεξηζζφηεξνη απφ δχν ρξήζηεο θαη κπνξνχλ λα έρνπλ φινη καδί ηαπηφρξνλα κηα επηθνηλσλία. Ζ ππεξεζία απηή αλήθεη ζηελ ηάμε Streaming θαη έρεη παξφκνηεο απαηηήζεηο κε απηέο ηεο βίληεν-ηειεθσλίαο. Ζ θαζπζηέξεζε δελ ζα πξέπεη λα μεπεξλάεη ηα 200ms. ηελ αξρή ε ππεξεζία απηή ζα πξνζθέξεηαη απφ ην PS θνκκάηη ζηα 128kbps αιιά θαη απφ ην CS ζηα 64kbps. Οη απμεκέλνη ξπζκνί κεηάδνζεο είλαη απαξαίηεηνη θαζψο έλα ρξήζηεο ζα δέρεηαη πιένλ πνιιέο ξνέο θαζψο ζηελ ζπλδηάζθεςε ζα κεηέρνπλ πεξηζζφηεξνη ησλ δχν ρξεζηψλ. Ηθαλνπνηψληαο ηηο παξαπάλσ απαηηήζεηο ε πνηφηεηα κηαο ηέηνηαο ππεξεζίαο ζεσξείηαη σο ηθαλνπνηεηηθή. Βέβαηα νη παξαπάλσ ξπζκνί κεηάδνζεο είλαη ζρεηηθά ρακεινί θαη απηνί πνπ πξνηείλνληαη απφ ηνπο δηάθνξνπο νξγαληζκνχο είλαη κεηαμχ ησλ 384 θαη 768 kbps. Δπίζεο ζα πξέπεη λα ζεκεησζεί φηη κπνξεί λα ππάξρεη κηα αζπκκεηξία κεηαμχ ηνπ uplink θαη ηνπ downlink, θαζψο ηα δεδνκέλα πνπ ζα ζηέιλνληαη απφ ηνλ έλα ρξήζηε ζα είλαη ζαθψο ιηγφηεξα απφ απηά πνπ ζα ιακβάλεη ν ίδηνο ρξήζηεο. Ο παξαθάησ πίλαθαο δίλεη ηηο παξακέηξνπο RAB γηα απηή ηελ ππεξεζία: 83

85 Πίλαθαο 5.7 Καζνξηζκφο Παξακέηξσλ video conference service 5.7 Multimedia Messaging Service (MMS) Σν Multimedia Messaging Service απνηειεί εμέιημε ηεο γλσζηήο ππεξεζίαο SMS/EMS θαη ππάξρεη ήδε ζηελ αγνξά. Ζ πξνζθνξά απηήο ηεο ππεξεζίαο απαηηεί ηελ χπαξμε δηθηχνπ 2.5G φπνπ ε κεηαθνξά δεδνκέλσλ γίλεηαη κέζσ ηεο ηερλνινγίαο GPRS. Σν MMS είλαη έλα κήλπκα πνπ απνζηέιιεηαη κεηαμχ δχν ρξεζηψλ ην νπνίν κπνξεί λα ζπλδπάδεη θείκελν, εηθφλα, ήρν αιιά αθφκα θαη βίληεν.ζ ηάζε ζηελ ζχγρξνλε αγνξά ησλ θηλεηψλ ηεξκαηηθψλ είλαη ε δηάζεζε ηειεθψλσλ κε ελζσκαησκέλεο θάκεξεο θαη κε έγρξσκεο νζφλεο. Απηφ ην γεγνλφο έρεη δξάζεη ζεηηθά φζνλ αθνξά ηελ ππεξεζία ηνπ MMS θαη ν θαζέλαο πιένλ επηζπκεί λα θάλεη ρξήζε απηήο ηεο ππεξεζίαο, έρνληαο έλα ηεξκαηηθφ πνπ ζα ηνπ πξνζθέξεη απηέο ηηο δπλαηφηεηεο. Ζ ππεξεζία απηή είλαη κηα κνλφδξνκε κεηαθνξά δεδνκέλσλ ζηελ νπνία δελ ππάξρεη θακία πξάμε αιιειεπίδξαζεο. Ζ θαζπζηέξεζε κπνξεί λα είλαη κεγάιε θαη εμαξηάηαη απφ ην κέγεζνο ηνπ κελχκαηνο, αιιά ην θχξην κέιεκα είλαη γηα κεδεληθή απψιεηα δεδνκέλσλ. Έηζη ινηπφλ ε ππεξεζία απηή ηθαλνπνηεί φιεο ηηο απαηηήζεηο πνπ ζέηεη ε ηάμε Background θαη άξα αλήθεη ζε απηή. Δπίζεο ε χπαξμε θαζπζηέξεζεο ηελ θαηεγνξηνπνηεί σο κηα ππεξεζίαο πνπ δελ ρξήδεη πςειήο πξνηεξαηφηεηαο θαη έηζη ρξεζηκνπνηείηαη ε ηερληθή Best Effort γηα ηελ παξάδνζε ηεο πιεξνθνξίαο. Οη ξπζκνί κεηάδνζεο κπνξεί λα είλαη ρακεινί κέρξη ηα 4kbps θαη ν κέγηζηνο δπλαηφο ξπζκφο κεηάδνζεο ζπλίζηαηαη λα είλαη ηα 64 kbps ψζηε λα κεησζεί ε πηζαλφηεηα λα χπαξμε ππεξθφξησζε ηνπ δηθηχνπ. Έρνληαο ππ φςηλ ην ζρεηηθά κηθξφ κέγεζνο ησλ κελπκάησλ MMS messages, βιέπνπκε φηη ηέηνηνη ξπζκνί κεηάδνζεο είλαη αξθεηνί γηα ηελ κεηάδνζε ηεο πιεξνθνξίαο κε κηθξέο θαζπζηεξήζεηο. 84

86 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 6 ν GSM 6.1 GSM(Global System for Mobile Telecomunications) Πεξηγξαθή πζηήκαηνο GSM Ηζηνξία ηνπ GSM θαη ησλ αζύξκαησλ θπηηαξηθώλ θηλεηώλ επηθνηλσληώλ Σν GSM (ζθαηξηθφ ζχζηεκα γηα ηελ θηλεηή επηθνηλσλία) είλαη έλα ςεθηαθφ θπςεινεηδέο ζχζηεκα επηθνηλσληψλ, ην νπνίν ιεηηνπξγεί ζηελ δψλε ησλ 900 MHz ηνπ ελεξγνχ ξάδην-θάζκαηνο. Αλαπηχρζεθε πξνθεηκέλνπ λα δεκηνπξγεζνχλ θνηλά επξσπατθά πξφηππα θηλεηψλ ηειεθψλσλ αιιά έγηλε γξήγνξα απνδεθηφ παγθνζκίσο. Σν GSM ζρεδηάζηεθε γηα λα είλαη ζπκβαηφ κε ηηο ππεξεζίεο ISDN. Ζ ηδέα ησλ θχηηαξν-βαζηζκέλσλ θηλεηψλ ξάδην ζπζηεκάησλ εκθαλίζηεθε ζηα Bell εξγαζηήξηα (ζηηο Ζ.Π.Α) ζηηο αξρέο ηεο δεθαεηίαο ηνπ '70. Δληνχηνηο, ηα θηλεηά θπςεινεηδή ζπζηήκαηα δελ εηζήρζεζαλ γηα εκπνξηθή ρξήζε κέρξη ηε δεθαεηία ηνπ '80. Καηά ηηο αξρέο ηεο δεθαεηίαο ηνπ '80, ηα αλαινγηθά θπςεινεηδή ηειεθσληθά ζπζηήκαηα γλψξηζαλ ηαρεία αλάπηπμε ζηελ Δπξψπε, ηδηαίηεξα ζηε θαλδηλαβία θαη ην Ζλσκέλν Βαζίιεην, αιιά θαη ζηε Γαιιία θαη ηε Γεξκαλία. ήκεξα ηα θπςεινεηδή ζπζηήκαηα ζπλερίδνπλ λα αληηπξνζσπεχνπλ έλα απφ ηα πην γξήγνξα αλαπηπζζφκελα ζπζηήκαηα ηειεπηθνηλσληψλ. Όκσο ζηηο αξρέο ησλ θπςεινεηδψλ ζπζηεκάησλ, θάζε ρψξα αλέπηπμε ην δηθφ ηεο ζχζηεκα, κηα θαηάζηαζε ε νπνία ήηαλ αλεπηζχκεηε γηα ηνπο αθφινπζνπο ιφγνπο: 1) Ο εμνπιηζκφο ήηαλ πεξηνξηζκέλνο γηα λα ιεηηνπξγήζεη κφλν κέζα ζηα φξηα θάζε ρψξαο. 2) Ζ αγνξά γηα θάζε θηλεηφ εμνπιηζκφ ήηαλ πεξηνξηζκέλε. Πξνθεηκέλνπ λα ππεξληθεζνχλ απηά ηα πξνβιήκαηα, ε Γηάζθεςε ησλ Δπξσπατθψλ Σαρπδξνκείσλ θαη ησλ Σειεπηθνηλσληψλ (Conference of European Posts and Telecommunications, CEPT) δηακφξθσζε, ην 1982, κηα εηδηθή επηζηεκνληθή νκάδα γηα ζέκαηα θηλεηψλ επηθνηλσληψλ, γλσζηήο σο Groupe Special Mobile (GSM), κε ζθνπφ λα αλαπηπρζεί έλα παλεπξσπατθφ θηλεηφ θπςεινεηδέο ξάδην ζχζηεκα (ν φξνο GSM έγηλε αξγφηεξα ην αθξσλχκην γηα ην θαηξηθφ χζηεκα γηα ηελ Κηλεηή Δπηθνηλσλία). Σν ηππνπνηεκέλν απηφ ζχζηεκα έπξεπε λα ηθαλνπνηήζεη νξηζκέλα θξηηήξηα: 1) Τςειή ππνθεηκεληθή πνηφηεηα θσλήο 2) Υακειφ θφζηνο ηεξκαηηθψλ θαη ζηαζκψλ βάζεσλ 3) Απνδνηηθφηεηα θάζκαηνο 4) Τπνζηήξημε γηα ηε Γηεζλήο πεξηπιάλεζε 5) Τπνζηήξημε κηαο ζεηξάο λέσλ ππεξεζηψλ θαη δπλαηνηήησλ ρξήζηε 6) Γπλαηφηεηα λα ππνζηεξηρζνχλ νη λέεο ππεξεζίεο θαη ηα θνξεηά ηεξκαηηθά 7) πκβαηφηεηα κε άιια ζπζηήκαηα φπσο ην ISDN (ςεθηαθά δίθηπα ελνπνηεκέλσλ ππεξεζηψλ) Αληίζεηα κε ηα ππάξρνληα θπςεινεηδή ζπζηήκαηα, πνπ αλαπηχρζεθαλ ρξεζηκνπνηψληαο αλαινγηθή ηερλνινγία, ην ζχζηεκα GSM αλαπηχρζεθε ρξεζηκνπνηψληαο ςεθηαθή ηερλνινγία. Πιένλ ηα ζήκαηα θσλήο, ε ζεκαηνδνζία θαη ν έιεγρνο ιεηηνπξγηψλ επεμεξγάδνληαη ςεθηαθά. Οη ιφγνη γηα απηήλ ηελ επηινγή εμεγνχληαη ζε επφκελε παξάγξαθν. Σν 1989, ε επζχλε γηα ηηο πξνδηαγξαθέο GSM κεηαβηβάζηεθε απφ ηε CEPT ζηνλ νξγαληζκφ Δπξσπατθνχ Ηδξχκαηνο Πξνηχπσλ Σειεπηθνηλσληψλ (ETSI), θαη ε 1 ε θάζε ησλ πξνδηαγξαθψλ GSM δεκνζηεχζεθε ην 1990, ελψ ε παξνρή εκπνξηθψλ ππεξεζηψλ άξρηζε ζηα κέζα ηνπ 1991, θαη κέρξη ην 1993 ππήξμαλ 36 δίθηπα GSM ζε 22 ρψξεο. Παξφιν πνπ ην GSM ηππνπνηείηαη ζηελ Δπξψπε, δελ απνηειεί κφλν έλα επξσπατθφ πξφηππν. Πάλσ απφ 200 δίθηπα GSM (ζπκπεξηιακβαλνκέλνπ ηα DCS1800 θαη PCS1900) ιεηηνπξγνχλ ζε 110 ρψξεο ζε φιν ηνλ θφζκν. ηελ αξρή ηνπ 1994, ππήξμαλ 1,3 εθαηνκκχξην ζπλδξνκεηέο παγθνζκίσο, θαη ν αξηζκφο απηφο απμήζεθε ζε πεξηζζφηεξν απφ 55 εθαηνκκχξηα ζπλδξνκεηέο κέρξη ηνλ Οθηψβξην ηνπ Με ηε Βφξεηα Ακεξηθή λα θάλεη κηα 85

87 θαζπζηεξεκέλε είζνδν ζηνλ ηνκέα GSM κε έλα δίθηπν απνθαινχκελν GSM PCS1900, ηα ζπζηήκαηα GSM ππάξρνπλ ζε θάζε ήπεηξν, θαη ην αθξσλχκην GSM πιένλ αληηπξνζσπεχεη ην ζθαηξηθφ ζχζηεκα γηα ηελ θηλεηή επηθνηλσλία. ηφρνο ησλ πξνδηαγξαθψλ GSM είλαη λα πεξηγξάςνπλ ηε ιεηηνπξγία θαη ηηο δηεπαθέο γηα θάζε ζπζηαηηθφ ηνπ ζπζηήκαηνο, θαη λα παξέρνπλ ηηο νδεγίεο ζρεηηθά κε ην ζρεδηαζκφ ηνπ ζπζηήκαηνο. Απηέο νη πξνδηαγξαθέο ζα ηππνπνηήζνπλ έπεηηα ην ζχζηεκα πξνθεηκέλνπ λα εγγπεζνχλ ηελ θαηάιιειε αιιειεπίδξαζε κεηαμχ ησλ δηαθνξεηηθψλ ηνπ ζηνηρείσλ. Οη ππεχζπλνη γηα ηελ αλάπηπμε ηνπ GSM επέιεμαλ έλα αλαπφδεηθην (κέρξη ηφηε) ςεθηαθφ ζχζηεκα, ζε αληηδηαζηνιή κε ηα πξνεγνχκελα ηππνπνηεκέλα αλαινγηθά θπςεινεηδή ζπζηήκαηα, φπσο ην AMPS ζηηο Ζλσκέλεο Πνιηηείεο θαη ην TACS ζην Ζλσκέλν Βαζίιεην. Δίραλ ηε πεπνίζεζε φηη ε πξφνδνο ζηνπο αιγνξίζκνπο ζπκπίεζεο θαη ηνπο επεμεξγαζηέο ςεθηαθψλ ζεκάησλ ζα επέηξεπε ηελ εθπιήξσζε ησλ αξρηθψλ θξηηεξίσλ θαη ηε ζπλερή βειηίσζε ηνπ ζπζηήκαηνο απφ άπνςε πνηφηεηαο θαη θφζηνπο. Οη πάλσ απφ 8000 ζειίδεο ησλ ζπζηάζεσλ GSM έρνπλ σο ζθνπφ λα επηηξαπεί επειημία θαη αληαγσληζηηθή θαηλνηνκία κεηαμχ ησλ πξνκεζεπηψλ, αιιά θαη λα παξέρνπλ αξθεηή ηππνπνίεζε γηα λα εγγπεζνχλ ηελ θαηάιιειε αιιειεπίδξαζε κεηαμχ ησλ ζπζηαηηθψλ ηνπ ζπζηήκαηνο. Απηφ κπνξεί λα επηηεπρζεί παξέρνληαο ηε ιεηηνπξγηθφηεηα θαη ηηο πεξηγξαθέο ησλ δηεπαθψλ γηα θάζε κηα απφ ηηο ιεηηνπξγηθέο νληφηεηεο πνπ θαζνξίδνληαη ζην ζχζηεκα. Σα ζεκαληηθφηεξα γεγνλφηα ζηελ αλάπηπμε ηνπ ζπζηήκαηνο GSM παξνπζηάδνληαη ζηνλ πίλαθα 6.1 Έηνο Γ Σν CEPT ζπζηήλεη ηελ επηζηεκνληθή νκάδα ε GSM πξνθεηκέλνπ λα αλαπηπρζνχλ ηα πξφηππα γηα έλα παλεπξσπατθφ γ θπςεινεηδέο θηλεηφ ζχζηεκα ν Πξαγκαηνπνηείηαη πηνζέηεζε ελφο κεγάινπ λ θαηαιφγνπ ζπζηάζεσλ πνπ παξάγνληαη απφ ηελ ζπζηαζείζα νκάδα GSM ό η Δθηεινχληαη δνθηκέο ζε δηάθνξνπο ηνκείο πξνθεηκέλνπ λα εμεηαζηνχλ νη α δηαθνξεηηθέο ξάδην ηερληθέο πνπ ζα πξνηαζνχλ αξγφηεξα γηα ηε δηεπαθή αέξα Ζ ηερληθή TDMA επηιέγεηαη σο κέζνδνο πξνζπέιαζεο (ζηελ πξαγκαηηθφηεηα, ζα ρξεζηκνπνηεζεί καδί κε ηελ ηερληθή FDMA) Τπνγξάθεηαη απφ ηνπο θνξείο ιεηηνπξγίαο ηειεπηθνηλσληψλ (πνπ αληηπξνζσπεχνπλ 12 ρψξεο) ην αξρηθφ ππφκλεκα ζπκθσλίαο (mou) Δπηθπξψλεηαη ην ζχζηεκα GSM 1989 Ζ επζχλε ησλ πξνδηαγξαθψλ GSM πεξλνχλ ζηνλ νξγαληζκφ ETSI 1990 Δκθαλίδεηαη ε 1 ε θάζε ησλ πξνδηαγξαθψλ GSM 1991 Πξαγκαηνπνηείηαη ε εκπνξηθή έλαξμε ηεο ππεξεζίαο GSM Γίλεηαη δηεχξπλζε ησλ ρσξψλ πνπ ππνγξάθνπλ ην GSM θαη δηεπξχλεηαη ε 1992 θάιπςε ησλ κεγαιχηεξσλ πφιεσλ θαη αεξνιηκέλσλ 1993 Ξεθηλά ε παξνρή ππεξεζηψλ GSM ζε πεξηνρέο εθηφο ηεο Δπξψπεο 1995 Ξεθηλά ε 2 ε θάζε ησλ πξνδηαγξαθψλ θάιπςεο GSM ζηηο αγξνηηθέο πεξηνρέο Πίλαθαο 6.1. Γεγνλφηα ζηελ αλάπηπμε ηνπ GSM 86

88 Απφ ηελ εμέιημε ηνπ GSM, είλαη ζαθέο φηη δελ απνηειεί κφλν έλα επξσπατθφ πξφηππν. Σα δίθηπα GSM είλαη ιεηηνπξγηθά ή πξνγξακκαηηζκέλα ζε πάλσ απφ 80 ρψξεο ζε φιν ηνλ θφζκν. Ζ γξήγνξε θαη απμαλφκελε απνδνρή ηνπ ζπζηήκαηνο GSM δηεπθξηλίδεηαη κε ηνπο αθφινπζνπο αξηζκνχο: 1) 1.3 εθαηνκκχξηα ζπλδξνκεηέο GSM παγθνζκίσο ζηελ αξρή ηνπ έηνπο 1994, 2) Πάλσ απφ 5 εθαηνκκχξην ζπλδξνκεηέο GSM παγθνζκίσο ζηελ αξρή ηνπ 1995, 3) Πάλσ απφ 10 εθαηνκκχξηα ζπλδξνκεηέο GSM κφλν ζηελ Δπξψπε κέρξη ην Γεθέκβξην ηνπ Μεηά ηελ εκθάληζε ηνπ GSM, αξρίδνπλ λα αλαπηχζζνληαη επηπξφζζεηα ςεθηαθά θηλεηά ζπζηήκαηα. Ο πίλαθαο 6.2 απεηθνλίδεη ηα δηαθνξεηηθά θηλεηά θπςεινεηδή ζπζηήκαηα πνπ αλαπηχζζνληαη απφ ηελ εκπνξηθή έλαξμε ησλ θπςεινεηδψλ ζπζηεκάησλ. Έηνο Κηλεηό θπςεινεηδέο ζύζηεκα 1981 θαλδηλαβηθή θηλεηή ηειεθσλία (NMT), 450 > 1983 Ακεξηθάληθν θηλεηφ ηειεθσληθφ ζχζηεκα (AMPS) 1985 πλνιηθφ ζχζηεκα πξφζβαζεο επηθνηλσληψλ (TACS) Radiocom 2000 C- Netz 1986 θαλδηλαβηθή θηλεηή ηειεθσλία (NMT), 900 > 1991 θαηξηθφ ζχζηεκα γηα ηελ θηλεηή επηθνηλσλία > ςεθηαθφ θπςεινεηδή χζηεκα Βφξεηαο Ακεξηθήο (NADC) 1992 Φεθηαθφ θπςεινεηδέο ζχζηεκα (DCS) Πξνζσπηθφ ςεθηαθφ θπςεινεηδέο ζχζηεκα (PDC) ή Ηαπσληθφ ςεθηαθφ θπςεινεηδέο (JDC) 1995 Πξνζσπηθά ζπζηήκαηα επηθνηλσληψλ (PCS) Καλαδάο 1996 PCS - Ζλσκέλεο Πνιηηείεο Ακεξηθήο Πίλαθαο 6.2: Κηλεηά θπςεινεηδή ζπζηήκαηα 87

89 Τπεξεζίεο GSM Δίλαη ζεκαληηθφ λα ζεκεησζεί φηη φιεο νη ππεξεζίεο GSM δελ εηζήρζεζαλ κε ηελ εκθάληζε ηνπ GSM αιιά είραλ εηζαρζεί πνιχ πξηλ απφ ηελ εκθάληζε ηνπ. Σν ππφκλεκα ζπκθσλίαο GSM (mou) θαζφξηζε ηέζζεξηο θαηεγνξίεο γηα ηελ εηζαγσγή ησλ δηαθφξσλ ππεξεζηψλ GSM: E1: εηζήρζεθε ζηελ έλαξμε ηεο ππεξεζίαο. E2: εηζήρζεθε ζην ηέινο EH: εηζήρζεθε ράξε ζηε δηαζεζηκφηεηα ησλ ξαδην-δηαχισλ κηζνχ ξπζκνχ. Α: πξφθεηηαη γηα πξναηξεηηθέο ππεξεζίεο. Σξεηο θαηεγνξίεο ππεξεζηψλ κπνξνχλ λα δηαθξηζνχλ: Τπεξεζίεο ηειεμππεξεηήζεο. Τπεξεζίεο θνξέσλ. πκπιεξσκαηηθέο ππεξεζίεο. α) Τπεξεζίεο ηειεμππεξεηήζεο: Σειεθσληθή πλδηάζθεςε (Conference Call): Ζ ππεξεζία απηή δίλεη ηε δπλαηφηεηα ζε ηξεηο ή πεξηζζφηεξνπο ζπλδξνκεηέο λα ζπλνκηινχλ ηαπηφρξνλα. Ο κέγηζηνο αξηζκφο ζπλδξνκεηψλ είλαη πέληε άηνκα. Οη ζπκκεηέρνληεο ζπλδξνκεηέο κπνξεί λα αλήθνπλ ζε δηαθνξεηηθά δίθηπα GSM (εζσηεξηθνχ ή εμσηεξηθνχ) ή αθφκα ζε ζηαζεξφ ηειεθσληθφ δίθηπν (εζσηεξηθνχ ή εμσηεξηθνχ). Ζ ππεξεζία ηεο ηειεζπλδηάζθεςεο κπνξεί λα πξαγκαηνπνηεζεί είηε κε ηελ ελεξγνπνίεζε ησλ θιήζεσλ απφ ηνλ ελδηαθεξφκελν ζπλδξνκεηή πξνο ηνπο ζπκκεηέρνληεο ζπλδξνκεηέο ή θαη κε εηζεξρφκελεο θιήζεηο απφ ηνπο ζπκκεηέρνληεο ζπλδξνκεηέο πξνο ηνλ απνδέθηε ζπλδξνκεηή. ηα πιαίζηα ησλ δπλαηνηήησλ ηεο ππεξεζίαο απηήο θαη θαηά ηε ρξνληθή δηάξθεηα ηεο εμέιημεο ηεο, κπνξεί θάπνηνο εθηφο ηεο ηειεζπλδηάζθεςεο, λα πξαγκαηνπνηήζεη άιιε εμσηεξηθή θιήζε ελεξγή θαη λα ζέζεη ζε αλακνλή ηελ ηειεζπλδηάζθεςε. ηε πεξίπησζε απηή θαλείο απφ ηνπο ζπκκεηέρνληεο ζπλδξνκεηέο δελ κπνξεί λα αθνχζεη ηελ εμσηεξηθή ζπλνκηιία αιιά θαηά ηε δηάξθεηα ηεο νη ζπκκεηέρνληεο ζπλνκηιεηέο κπνξνχλ λα ζπλερίζνπλ ηελ κεηαμχ ηνπο ζπλνκηιία. Δπίζεο ππάξρεη ε δπλαηφηεηα ηεο θαη ηδίαλ επηθνηλσλίαο κε έλαλ απφ ηνπο ζπκκεηέρνληεο ζπλνκηιεηέο, ζηελ δηάξθεηα ηεο νπνίαο νη ππφινηπνη ζπλερίδνπλ ηελ κεηαμχ ηνπο ζπλνκηιία. Ζ ππεξεζία απηή δελ ππνζηεξίδεηαη ηηο δηαζέζηκεο ζην εκπφξην ΚΜ. Κιήζεηο έθηαθηεο αλάγθεο. Σειεηέμ (Teletext). Τπεξεζία χληνκσλ Μελπκάησλ: Ο ζηφρνο απηήο ηεο ππεξεζίεο είλαη ε απνζηνιή ζχληνκσλ κελπκάησλ, θαηά αλψηαην φξην 160 αιθαξηζκεηηθψλ ραξαθηήξσλ, θαηεπζείαλ απφ ην ζχζηεκα δηαρείξηζεο κελπκάησλ ή ην θέληξν εμππεξέηεζεο, ή απφ νπνηνδήπνηε άιιν ζπλδξνκεηή κέζσ ηνπ θέληξνπ απηνχ, πξνο ηελ θηλεηή κνλάδα ηνπ εκπιεθφκελνπ ζπλδξνκεηή θαη αληίζηξνθα. ηε πεξίπησζε πνπ ε ΚΜ είλαη εθηφο ιεηηνπξγίαο, ή ν ελδηαθεξφκελνο ρξήζηεο επξίζθεηαη εθηφο πεξηνρήο θάιπςεο, ηφηε ην κήλπκα απνζεθεχεηαη ζην δίθηπν θαη κεηαδίδεηαη κφιηο ε ΚΜ ηεζεί ζε ιεηηνπξγία ή ν ζπλδξνκεηήο επξεζεί πάιη εληφο πεξηνρήο θάιπςεο. Δάλ ε ΚΜ είλαη ήδε θαηεηιεκκέλε, ηφηε ην κήλπκα απνζεθεχεηαη ζηελ θάξηα SIM θαη κπνξεί λα αλαθιεζεί αξγφηεξα κεηά ην πέξαο ηεο ηξέρνπζαο ζπλνκηιίαο. Δπηπιένλ, ε ιήςε ηνπ κελχκαηνο θνηλνπνηείηαη ζηνλ απνζηνιέα θαη θαηά απηφλ ηνλ ηξφπν εάλ θαη πφηε έρεη ζηαιεί ην κήλπκα. Δθπνκπή Μελπκάησλ Σνπηθήο Δκβέιεηαο: Με ηελ ππεξεζία απηή ππάξρεη ε δπλαηφηεηα εθπνκπήο ζχληνκνπ κελχκαηνο, θαηά αλψηαην φξην 93 ραξαθηήξσλ, απφ ην θέληξν εμππεξέηεζεο ζε φιεο ηηο ΚΜ κέζα ζε έλα θχηηαξν ή ζε κηα νκάδα θπηηάξσλ. Οη ΚΜ πξέπεη λα είλαη ζε θαηάζηαζε ιεηηνπξγίαο ή ζε αδξαλή θαηάζηαζε πξνθεηκέλνπ λα ιάβνπλ ην κήλπκα (ζηελ πεξίπησζε απηή δελ πξαγκαηνπνηείηαη επηβεβαίσζε ηεο ιήςεο ηνπ κελχκαηνο ζηνλ απνζηνιέα). 88

90 Τπεξεζία Μεηάδνζεο δεδνκέλσλ θαη Fax: Ο ζηφρνο ηεο πξνζθεξφκελεο απηήο ππεξεζίαο είλαη ε παξνρή ζηνπο ζπλδξνκεηέο ηεο δπλαηφηεηαο κεηάδνζεο δεδνκέλσλ κε ξπζκνχο ηεο ηάμεο ησλ 9.6 Kbps. Δθηφο απφ ηελ θνξεηή ξαδην- κνλάδα ν ζπλδξνκεηήο ζα πξέπεη λα έρεη έλαλ πξνζαξκνγέα κεηάδνζεο δεδνκέλσλ (Data Service Adapter, DSA) ή ηελ εηδηθή θάξηα PCMCIA (Personal Computers Memory Card International Association), θαη έλαλ θνξεηφ ππνινγηζηή ή κηα κεραλή Fax. Ζ κνλάδα DSA ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηε δηαζχλδεζε ηεο θνξεηήο ξαδην-κνλάδαο κε ηελ ζεηξηαθή ζχξα νπ επηηξαπέδηνπ ή θνξεηνχ ππνινγηζηή, θαζψο επίζεο θαη κε έλα γθξνππ 3 κεράλεκα Fax (E1). H θάξηα PCMCIA ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηε δηαζχλδεζε ηεο θνξεηήο ξαδην-κνλάδαο κε έλα θνξεηφ ππνινγηζηή ή κε έλα θηλεηφ κεράλεκα Fax. Δπίζεο ππάξρεη ε δπλαηφηεηα επηινγήο γηα ρξήζε αγγιηθήο ή ειιεληθήο γιψζζαο ζηελ θσλεηηθή πιεθηξνιφγεζε. ηα πιαίζηα ηεο ππεξεζίαο απηήο δεκηνπξγείηαη έλα αξρείν πνπ πεξηέρεη ηνπο ζπλδξνκεηέο κ ηα ηειέθσλα ηνπο πνπ θαινχληαη πην ζπρλά. Φσλεηηθφ ηαρπδξνκείν: Απηή ε ππεξεζία αληηζηνηρεί ζε έλαλ απηφκαην ηειεθσλεηή. β) Τπεξεζίεο θνξέσλ: Μηα ππεξεζία θνξέσλ ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηε κεηαθνξά ησλ δεδνκέλσλ ρξεζηψλ. Μεξηθέο απφ ηηο ππεξεζίεο θνξέσλ παξαηίζεληαη θαησηέξσ: Αζχγρξνλα θαη ζχγρξνλα δεδνκέλα, BPS (E1). Δλαιιαζζφκελε νκηιία θαη δεδνκέλα, BPS (E1). Αζχγρξνλε πξφζβαζε PAD (δηαθνπηηθά-παθέηα, ζπγθεληξσηήο/απνζπγθεληξσηήο) BPS (E1). χγρξνλε αθηεξσκέλε πξφζβαζε παθεηηθψλ δεδνκέλσλ, BPS (E2). γ) πκπιεξσκαηηθέο ππεξεζίεο: Κιήζε πξνψζεζεο (E1). Ο ζπλδξνκεηήο κπνξεί λα πξνσζήζεη ηηο εηζεξρφκελεο θιήζεηο ζε έλαλ άιιν αξηζκφ εάλ ην θαινχκελν θηλεηφ είλαη απαζρνιεκέλν (CFB), ή απξφζηην απφ ην δίθηπν, έμσ δειαδή απφ ηε γεσγξαθηθή θάιπςε (CFNRc) ή εάλ δελ ππάξρεη θακία απάληεζε (CFNRy). Ζ πξνψζεζε θιήζεο κπνξεί επίζεο λα εθαξκνζηεί ρσξίο ηηο παξαπάλσ ζπλζήθεο (CFU). Φξαγή θιήζεο. Τπάξρνπλ δηαθνξεηηθνί ηχπνη θξάδνληαο "ππεξεζηψλ θιήζεο: Φξαγή φισλ ησλ εμεξρφκελσλ θιήζεσλ, BAOC (E1). Φξαγή ησλ εμεξρφκελσλ δηεζλψλ θιήζεσλ, BOIC (E1). Φξαγή ησλ εμεξρφκελσλ δηεζλψλ θιήζεσλ εθηφο απφ εθείλνπο πνπ θαηεπζχλνληαη πξνο ηελ εγρψξηα PLMN ρψξα, BOIC-exHC (E1). Φξαγή φισλ ησλ εηζεξρφκελσλ θιήζεσλ, BAIC (E1) Φξαγή ησλ εηζεξρφκελσλ θιήζεσλ θαηά ηελ πεξηπιάλεζε (A). Κξάηεζε θιήζεο (E2). Βάδεη κηα ελεξγφ θιήζε ζε αλακνλή. Αλακνλή θιήζεο, CW (E2). πκβνπιέο ρξέσζεο, AoC (E2). Παξέρεη ζην ρξήζηε, ζε απεπζείαο ζχλδεζε, πιεξνθνξίεο ρξέσζεο. Πνιπθνκκαηηθή ππεξεζία (E2). Γπλαηφηεηα δηεμαγσγήο πνιπθνκκαηηθήο ζπλνκηιίαο. Κιεηζηή νκάδα ρξεζηψλ, CUG (A). Αληηζηνηρεί ζε κηα νκάδα ρξεζηψλ κε ηηο πεξηνξηζκέλεο δπλαηφηεηεο (κφλν νη άλζξσπνη ηεο νκάδαο θαη νξηζκέλσλ αξηζκψλ). Παξνπζίαζε πξνζδηνξηζκνχ γξακκψλ πνπ θαινχλ, CLIP (A). Δθνδηάδεη ηνλ θαινχκελν ρξήζηε κε ην ISDN ηνπ θαιψληαο ρξήζηε. Πεξηνξηζκφο Σαπηφηεηαο Γξακκψλ πνπ θαινχλ, CLIR (A). Δπηηξέπεη ζηνλ ρξήζηε πνπ θαιεί λα πεξηνξίζεη ηελ παξνπζίαζε. Παξνπζίαζε Σαπηφηεηαο πλδεδεκέλσλ Γξακκψλ, CoLP (A). Δθνδηάδεη ηνλ ρξήζηε πνπ θαιεί κε ηνλ αξηζκφ θαηαιφγνπ πνπ παίξλεη εάλ ε θιήζε ηνπ δηαβηβάδεηαη. Πεξηνξηζκφο Σαπηφηεηαο πλδεδεκέλσλ Γξακκψλ, CoLR (A). Δπηηξέπεη ζηνλ θαινχκελν ρξήζηε λα απαγνξεχζεη ηελ παξνπζίαζε. 89

91 Φξαγή θαζνξηζκέλε απφ ηνλ ρεηξηζηή (A). Πεξηνξηζκφο δηαθφξσλ ππεξεζηψλ θαη ησλ ηχπσλ θιήζεο απφ ην ρεηξηζηή. ηε δεθαεηία ηνπ '80 ηα πεξηζζφηεξα θηλεηά θπςεινεηδή ζπζηήκαηα βαζίζηεθαλ ζηα αλαινγηθά ζπζηήκαηα. Σν ζχζηεκα GSM κπνξεί λα ζεσξεζεί σο πξψην ςεθηαθφ θπςεινεηδέο ζχζηεκα. Παξαθάησ παξνπζηάδνληαη νη δηαθνξεηηθνί ιφγνη πνπ εμεγνχλ ηε κεηάβαζε απηή απφ ηελ αλαινγηθή ζηελ ςεθηαθή ηερλνινγία. Ζ πνηφηεηα ηεο ππεξεζίαο κπνξεί λα βειηησζεί αξθεηά ρξεζηκνπνηψληαο ςεθηαθή ηερλνινγία παξά αλαινγηθή. ηελ πξαγκαηηθφηεηα, ηα αλαινγηθά ζπζηήκαηα δνθίκαδαλ θπζηθέο δηαηαξαρέο θαηά ηε ξάδην κεηάδνζε (φπσο εμαζζέληζε, πνιπνδηθή απνδνρή, ςεπδά ζήκαηα ή παξεκβνιέο) ζην δέθηε. Απηέο νη δηαηαξαρέο κεηψλνπλ ηελ πνηφηεηα ηεο επηθνηλσλίαο επεηδή παξάγνπλ άζρεκα απνηειέζκαηα φπσο είλαη νη εμαζζελήζεηο, ε δηαθσλία, ε ερψ, ηα ζθπξίγκαηα, θηι.. Αθ' εηέξνπ, ηα ςεθηαθά ζπζηήκαηα απνθεχγνπλ απηέο ηηο επηδξάζεηο κεηαηξέπνληαο ην ζήκα ζε δπαδηθά ςεθία (bits). Απηφο ν κεηαζρεκαηηζκφο ζε ζπλδπαζκφ κε άιιεο ηερληθέο, φπσο ε ςεθηαθή θσδηθνπνίεζε, βειηηψλεη ηελ πνηφηεηα ηεο κεηάδνζεο. Ζ βειηίσζε ησλ ςεθηαθψλ ζπζηεκάησλ ζε ζχγθξηζε κε ηα αλαινγηθά ζπζηήκαηα είλαη πεξηζζφηεξν αμηνπξφζερηε ζε δχζθνιεο ζπλζήθεο ιήςεο ζήκαηνο παξά ζε θαιέο ζπλζήθεο. Οη ηερληθέο πξνδηαγξαθέο GSM θαζνξίδνπλ ηηο δηαθνξεηηθέο νληφηεηεο πνπ δηακνξθψλνπλ ην δίθηπν κε ηνλ θαζνξηζκφ ησλ ιεηηνπξγηψλ θαη ησλ απαηηήζεσλ ησλ δηεπαθψλ ηνπο. Σν δίθηπν GSM κπνξεί λα δηαηξεζεί ζε ηέζζεξα θχξηα κέξε: Σν θηλεηφ ζηαζκφ (Mobile Station, MS). Σν ππνζχζηεκα ζηαζκψλ βάζεο (Base Station Subsystem, BSS). Σν ππνζχζηεκα δηαθνπηηθνχ δηθηχνπ (Network and Switching Subsystem, NSS). Σν ππνζχζηεκα ιεηηνπξγίαο θαη ππνζηήξημεο (Operation and Support Subsystem, OSS). Ζ αξρηηεθηνληθή ηνπ δηθηχνπ GSM παξνπζηάδεηαη ζηα παξαθάησ δπν ζρήκαηα. ρήκα 6.1 Αξρηηεθηνληθή Γηεπαθψλ ηνπ δηθηχνπ GSM 90

92 ρήκα 6.2 Αξρηηεθηνληθή ηνπ δηθηχνπ GSM Σν ηεξκαηηθό: Τπάξρνπλ δηαθνξεηηθνί ηχπνη ηεξκαηηθψλ πνπ δηαθξίλνληαη θπξίσο απφ ηελ ηζρχ θαη ηηο εθαξκνγέο πνπ κπνξνχλ λα πξνζθέξνπλ ζην ρξήζηε: Σα ζηαζεξά ηεξκαηηθά είλαη απηά πνπ εγθαζίζηαληαη ζηα απηνθίλεηα. Ζ κέγηζηε ηζρχο εμφδνπ ηνπο είλαη 20W. Σα θνξεηά ηεξκαηηθά GSM κπνξνχλ επίζεο λα εγθαηαζηαζνχλ ζηα νρήκαηα. Ζ κέγηζηε ηζρχο εμφδνπ ηνπο είλαη 8W. Σα ηεξκαηηθά γλσζηά σο handhelds έρνπλ δνθηκάζεη ηε κεγαιχηεξε επηηπρία ράξε ζην βάξνο θαη ηνλ φγθν ηνπο, ηα νπνία κεηψλνληαη ζπλερψο. Απηά ηα ηεξκαηηθά κπνξνχλ λα εθπέκςνπλ κέρξη 2W. Ζ εμέιημε ηεο ηερλνινγίαο επηηξέπεη ηε κείσζε ηεο κέγηζηεο ηζρχνο ζηα 0,8W. Ζ θάξηα SIM: Ζ ζπλδξνκεηηθή θάξηα ηαπηφηεηαο SIM είλαη κηα έμππλε θάξηα πνπ ραξαθηεξίδεη ην ηεξκαηηθφ. Με ηελ παξεκβνιή ηεο θάξηαο SIM ζην ηεξκαηηθφ, ν ρξήζηεο κπνξεί λα έρεη πξφζβαζε ζε φιεο ηηο πξνζππνγξακκέλεο ππεξεζίεο. Υσξίο ηελ θάξηα SIM, ην ηεξκαηηθφ δελ είλαη ιεηηνπξγηθφ. Ζ θάξηα SIM πξνζηαηεχεηαη απφ έλαλ ηεηξαςήθην πξνζσπηθφ αξηζκφ αλαγλψξηζεο (Personal Identification Number, PIN). Πξνθεηκέλνπ λα πξνζδηνξηζηεί ν ζπλδξνκεηήο ζην ζχζηεκα, ε θάξηα SIM πεξηέρεη κεξηθέο παξακέηξνπο ηνπ ρξήζηε φπσο ε δηεζλήο θηλεηή ηαπηφηεηα ζπλδξνκεηψλ ή αιιηψο δηεζλήο αξηζκφο (International Mobile Subscriber Identity, IMSI). Έλα άιιν πιενλέθηεκα ηεο θάξηαο SIM είλαη ε θηλεηηθφηεηα ησλ ρξεζηψλ. ηελ πξαγκαηηθφηεηα, ην κφλν ζηνηρείν πνπ πξνζσπνπνηεί έλα ηεξκαηηθφ είλαη ε θάξηα SIM. Δπνκέλσο, ν ρξήζηεο κπνξεί λα έρεη πξφζβαζε ζηηο πξνζππνγξακκέλεο ππεξεζίεο ηνπ ζε νπνηνδήπνηε ηεξκαηηθφ ρξεζηκνπνηψληαο ηελ θάξηα SIM ηνπ. Σν ππνζχζηεκα ζηαζκψλ βάζεο Σν BSS ζπλδέεη ηνλ θηλεηφ ζηαζκφ θαη ην ππνζχζηεκα δηθηχσλ θαη κεηαηξνπήο NSS. Δίλαη ππεχζπλν γηα ηε κεηάδνζε θαη ηελ ιήςε θαη κπνξεί λα δηαηξεζεί ζε δχν κέξε: Σνλ ζηαζκφ βάζεο πνκπνδεθηψλ (Base Transceiver Station, BTS) ή απιά ζηαζκφο βάζεο (Base Station, BS). Σνλ ειεγθηή ζηαζκψλ βάζεο (Base Station Controller, BSC). Ο ζηαζκόο βάζεο πνκπνδεθηώλ: Ο ηαζκφο Βάζεο πεξηέρεη φιν ην ξάδην-εμνπιηζκφ (πνκπνί, δέθηεο θαη κνλάδεο ειέγρνπ), ν νπνίνο είλαη απαξαίηεηνο γηα ηνλ έιεγρν ησλ επηθνηλσληψλ ζηελ ελεξγφ πεξηνρή ελφο θπηηάξνπ. Ο εμνπιηζκφο ηνπ ζηαζκνχ απηνχ ηνπνζεηείηαη ζε εηδηθέο ζπγθεθξηκέλεο ηνπνζεζίεο (π.ρ ζε επαγγεικαηηθέο ζηέγεο, ζηηο ηαξάηζεο ησλ πνιπθαηνηθηψλ, ζε containers, θηι). Έλα BTS ηνπνζεηείηαη ζπλήζσο ζην θέληξν ελφο θπηηάξνπ. Ζ δηαβηβαζζείο ηζρχο ηνπ BTS θαζνξίδεη ην κέγεζνο ελφο θπηηάξνπ. Κάζε BTS έρεη 91