Universal Mobile Telecommunications System (UMTS)

Transcript

1 Σ.Δ.Ι. ΚΑΒΑΛΑ ΥΟΛΗ ΣΔΥΝΟΛΟΓΙΚΧΝ ΔΦΑΡΜΟΓΧΝ ΣΜΗΜΑ ΗΛΔΚΣΡΟΛΟΓΙΑ ΠΣΤΥΙΑΚΗ ΔΡΓΑΙΑ Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) ΔΠΟΠΣΗ ΚΑΘΗΓΗΣΗ: Γξ. Αζαλάζηνο Ισάλλνπ Δ.Κ. ΦΟΙΣΗΣΗ: ΦΔΣΑ ΓΔΧΡΓΙΟ ΑΔΜ:3322 ΚΑΒΑΛΑ 2011

2 1 Δπραξηζηίεο Θα ήζεια λα επραξηζηήζσ φινπο φζνπο ζηήξημαλ ηελ πξνζπάζεηα κνπ λα νινθιεξψζσ ηελ πηπρηαθή κνπ εξγαζία, κε ζέκα ην Παγθφζκην χζηεκα Κηλεηήο Σειεθσλίαο (U.M.T.S.). Δπραξηζηψ ηδηαίηεξα, ηνλ θαζεγεηή κνπ ζην ΣΔΙ Καβαιάο θ. Ισάλλνπ Αζαλάζην, πνπ κνπ έδσζε ηελ επθαηξία λα δνπιέςσ πάλσ ζε απηήλ ηελ εξγαζία θαη γηα ηελ πνιχ ζεκαληηθή βνήζεηα πνπ κνπ παξείρε θαηά ηελ δηάξθεηα ηεο πινπνίεζεο ηεο. Δπίζεο, ζα ήζεια λα επραξηζηήζσ ηε βηβιηνζήθε ηνπ Δζληθνχ Μεηζφβηνπ Πνιπηερλείνπ πνπ κνπ επέηξεςε ηελ πξφζβαζε ζηελ επηζηεκνληθή βηβιηνγξαθία. Ο θνηηεηήο ηνπ ηκήκαηνο Ηιεθηξνινγίαο ηνπ ΣΔΙ Καβάιαο, θέηζαο Γεψξγηνο Α.Δ.Μ. :3322

3 2 ΚΕΥΑΛΑΙΟ 1ο 1.1 ΓΕΝΙΚΕ ΠΛΗΡΟΥΟΡΙΕ ΓΙΑ ΣΗΝ ΚΙΝΗΣΗ ΣΗΛΕΥΩΝΙΑ ΓΕΝΝΙΕ ΚΙΝΗΣΗ ΣΗΛΕΥΩΝΙΑ ΣΕΦΝΟΛΟΓΙΕ ΚΙΝΗΣΨΝ ΣΗΛΕΥΨΝΨΝ ΠΡΨΣΗ ΓΕΝΝΙΑ (1G) ΣΕΦΝΟΛΟΓΙΕ ΚΙΝΗΣΨΝ ΔΕΤΣΕΡΗ ΓΕΝΝΙΑ (2G) ΣΕΦΝΟΛΟΓΙΕ ΚΙΝΗΣΨΝ ΣΡΙΣΗ ΓΕΝΝΙΑ (3G) ΣΕΦΝΟΛΟΓΙΕ ΚΙΝΗΣΨΝ ΣΡΙΣΗ ΓΕΝΝΙΑ (4G) ΣΑ ΠΛΕΟΝΕΚΣΗΜΑΣΑ ΚΑΙ ΣΑ ΜΕΙΟΝΕΚΣΗΜΑΣΑ ΣΗ ΚΙΝΗΣΗ ΣΗΛΕΥΩΝΙΑ ΚΕΥΑΛΑΙΟ 2ο 2.ΠΑΓΚΟΜΙΟ ΤΣΗΜΑ ΚΙΝΗΣΗ ΣΗΛΕΥΩΝΙΑ (UMTS) ΓΕΝΙΚΑ ΓΕΝΙΚΑ ΦΑΡΑΚΣΗΡΙΣΙΚΑ ΣΟΤ ΔΙΚΣΤΟΤ U.M.T.S ΣΟ ΦΡΗΙΜΟΠΟΙΟΤΜΕΝΟ ΥΑΜΑ ΑΞΙΟΠΟΙΗΗ ΣΟΤ ΔΙΑΣΙΘΕΜΕΝΟΤ ΥΑΜΑΣΟ ΚΨΔΙΚΕ ΔΙΑΦΤΗ ΚΑΙ ΠΕΡΙΠΛΕΞΗ (Spreading and Scrambling Codes) ΙΕΡΑΡΦΙΚΗ ΔΟΜΗ ΚΤΧΕΛΨΝ ΑΡΦΙΣΕΚΣΟΝΙΚΗ ΣΟΤ ΔΙΚΣΤΟΤ UMTS Σο Δίκτυο Επίγειασ Ραδιοπρόςβαςησ (UTRAN) Σο Δίκτυο Κορμού (Core Network) Η ΡΑΔΙΟΕΠΑΥΗ ΑΕΡΑ W-CDMA Eιςαγωγή Σρόποι Αμφίδρομησ Λειτουργίασ με Επιμεριςμό υχνότητασ (FDD) και Φρόνου (TDD).44

4 Κύρια Λειτουργικά Φαρακτηριςτικά τησ Ραδιοεπαφήσ W-CDMA ΠΡΩΣΟΚΟΛΛΑ ΔΙΕΠΑΥΗ ΑΕΡΑ W-CDMA ΣΑ ΚΑΝΑΛΙΑ ΣΟ W-CDMA Λογικά Κανάλια Κανάλια υνοδού Υυςικά Κανάλια Δομή Επιπέδου Υυςικών Καναλιών Δομή των Frames των Dedicated Physical Channels (DPCCH) Φαρτογράφηςη Καναλιών ΣΕΦΝΙΚΕ ΔΙΑΦΤΗ ΥΑΜΑΣΟ Ωμεςησ Ακολουθίασ Πολλαπλήσ Πρόςβαςησ με Επιμεριςμό Κώδικα (DS CDMA) Κώδικεσ Διάχυςησ (Spreading Codes) Ορθογώνιοι Κώδικεσ Κώδικεσ Περίπλεξησ (Scrambling Codes) Κώδικεσ υγχρονιςμού ΈΛΕΓΦΟ ΙΦΤΟ (POWER CONTROL) Ϊλεγχοσ Ιςχύοσ Ανοιχτού Βρόγχου Ϊλεγχοσ Ιςχύοσ Κλειςτού Βρόχου Ϊλεγχοσ Ιςχύοσ Εςωτερικού Βρόγχου Ϊλεγχοσ Ιςχύοσ Εξωτερικού Βρόγχου Ο ΔΕΚΣΗ RAKE HANDOVERS Intra-Frequency Handover (Soft/Softer Handover) Inter-Frequency (Hard Handover) Inter-System Handover / Inter-RAT Handover CELL BREATHING

5 ΠΡΩΣΟΚΟΛΛΑ ΗΜΑΣΟΔΟΙΑ ΚΑΙ ΕΠΙΠΕΔΟΤ ΦΡΗΣΗ ΣΟ UMTS ΠΑΚΕΣΑ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΠΟΙΟΣΗΣΑ ΤΠΗΡΕΙΑ (QoS) ΣΑ ΔΙΚΣΤΑ 3G Ειςαγωγή ςτην Ϊννοια QoS ςτα 3G Δίκτυα Λειτουργίεσ Διαχείριςησ QoS Σάξεισ QoS ςτο UMTS QoS Παράμετροι για υγκεκριμένεσ Τπηρεςίεσ Υωνή (Conversational) Εφαρμογέσ Ροήσ Πολυμέςων (media streaming applications) Εφαρμογέσ Μεταφόρτωςησ Αρχείων (content download) Πρόςβαςη ςτο Internet και Πλοήγηςη (interactive)...97 ΚΕΥΑΛΑΙΟ 3ο 3. ΕΞΕΛΙΞΗ ΣΟΤ U.M.T.S Η εξέλιξη από το UMTS ςτο LTE Η εξέλιξη του 4G Απαιτήςεισ του LTE/SAE Καταναλωτικέσ απαιτήςεισ Η τυποποιημένη διαδικαςία του 3GPP ΑΝΑΥΟΡΕ 109

6 5

7 6 ΔΙΑΓΧΓΗ Ο ζρεδηαζκφο ηνπ δηθηχνπ UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) απνζθνπεί ζηνλ ζπγθεξαζκφ ησλ πιενλεθηεκάησλ ησλ λέσλ ηερλνινγηψλ θαη ησλ επθνιηψλ πνπ πξνζθέξεη ε θηλεηή ηειεθσλία, φπνπ δελ καο ελδηαθέξεη πιεφλ κφλν ην θνκκάηη ηεο ηειεθσλίαο (σο επηθνηλσλία θσλήο) αιιά θαη απηφ ησλ εθαξκνγψλ πνιπκέζσλ. Έηζη, γηα ηα ζπζηήκαηα ηειεπηθνηλσληψλ 3εο γεληάο έρεη ηεζεί σο πξσηαξρηθφο ζηφρνο ε αχμεζε ησλ δπλαηνηήησλ θαη ηεο ιεηηνπξγηθφηεηαο ησλ θηλεηψλ ηεξκαηηθψλ ηνπ ρξήζηε, απφ ηα νπνία ππάξρεη πιένλ ε απαίηεζε κεηαμχ άιισλ λα παξέρνπλ πινχζηεο ζε ήρν θαη εηθφλα εθαξκνγέο πνιπκέζσλ. Η ρξνληθή κεηάβαζε ζε απηή ηε γεληά ζπζηεκάησλ δε κπνξεί λα θαζνξηζηεί κε αθξίβεηα αθφκα θαη ζήκεξα θαζψο εμαξηάηαη απφ ηηο αλάγθεο θαη ηηο απαηηήζεηο ηεο αγνξάο, ε νπνία αληηκεησπίδεηαη μερσξηζηά γηα θάζε ήπεηξν αλ φρη θαη ρψξα. Πξντφληα θαη ππεξεζίεο 3G έθαλαλ ηελ εκθάληζή ηνπο ζηελ Διιεληθή αγνξά ηα ηειεπηαία 3 4 ρξφληα απφ ην ζχλνιν ζρεδφλ ησλ πάξνρσλ θηλεηήο ηειεθσλίαο, ε δηαζεζηκφηεηα φκσο ησλ ππεξεζηψλ είλαη αθφκα πεξηνξηζκέλε ζε ζπγθεθξηκέλεο πεξηνρέο ηεο ρψξαο. Μηιψληαο κε ηα έσο ηψξα δεδνκέλα, αλ θαη έρνπλ γίλεη ζεκαληηθά βήκαηα πξνφδνπ ζηνλ ηνκέα ησλ θηλεηψλ ηειεπηθνηλσληψλ, ππάξρνπλ εκθαλείο πεξηνξηζκνί ζηνπο εθηθηνχο ξπζκνχο κεηάδνζεο δεδνκέλσλ θαη πιεξνθνξίαο, θαζψο θαη ζηε δπλαηφηεηα παξνρήο πνιχπινθσλ ππεξεζηψλ. Μία απφ ηηο πιένλ θαηλνηφκεο πξνηάζεηο θαη παξνρέο ηνπ UMTS δηθηχνπ πξνο ηνπο ρξήζηεο ηνπ είλαη απηή ηνπ Ιδεαηνχ Οηθείνπ Πεξηβάιινληνο (Virtual Home Environment VHE). Πξφθεηηαη γηα κηα πιαηθφξκα ε νπνία πεξέρεη κία πιεηάδα δνκηθψλ ζηνηρείσλ θαη εξγαιείσλ γηα ηνλ νξηζκφ ππεξεζηψλ ζηνπο θνκηζηέο θαη ηνπο πάξνρνπο, έηζη ψζηε λα κπνξνχλ λα επεθηείλνπλ ηηο ήδε ππάξρνπζεο ππεξεζίεο γηα λα είλαη ζπκβαηέο ζην λέν πεξηβάιινλ αιιά θαη λα δεκηνπξγνχλ εληειψο θαηλνχξγηεο. Με ηνλ ηξφπν απηφ γίλεηαη πξνζπάζεηα λα παξέρεηαη ζην θηλεηφ ηεξκαηηθφ ηνπ ρξήζηε φιε ε ιεηηνπξγηθφηεηα θαη ε πξνζσπνπνίεζε ζηηο ππεξεζίεο πνπ απηφο απνιακβάλεη ζην ζπίηη ή ζην ρψξν ηεο εξγαζίαο ηνπ, παξάιιεια κε ηελ ηθαλφηεηα λα θηλείηαη. Γηα ηελ ζπλνιηθή δφκεζε ηνπ UMTS δηθηχνπ έρνπλ ρξεζηκνπνηεζεί αξθεηά ζηνηρεία απφ ην Γίθηπν Κνξκνχ (Core Network CN) ηνπ GSM Phase 2+, ηεο ζεκεξηλήο δειαδή κνξθήο πνπ απηφ έρεη πάξεη θαη ε νπνία ζεσξνχκε φηη αλήθεη ζην ζηάδην 2+ φπνπ παξέρνληαη ππεξεζίεο GPRS General Packet Radio Services. Με απηή ηε ζεψξεζε νη ζεκεξηλνί πάξνρνη θηλεηψλ επηθνηλσληψλ αθελφο πξνζηαηεχνπλ ηηο επελδχζεηο ηνπο ζηα ζπζηήκαηα 2εο γεληάο πνπ ζπλερίδνπλ λα ρξεζηκνπνηνχληαη θαη αθεηέξνπ είλαη ζε ζέζε λα αληεπεμέιζνπλ ζην θφζηνο ηεο κεηάβαζεο πξνο ηελ επφκελε γεληά ζπζηεκάησλ.

8 7 ΠΔΡΙΛΗΦΗ Σν θείκελν απηφ απνηειεί ηελ Πηπρηαθή Δξγαζία κε ηίηιν «Universal Mobile Telecommunications System (UMTS)», γηα ην ηκήκα ειεθηξνινγίαο ηνπ Σ.Δ.Ι. Καβάιαο. Σν πξψην θεθάιαην αλαθέξεηαη ζε γεληθέο πιεξνθνξίεο θαη ζηηο γεληέο ηεο θηλεηήο ηειεθσλίαο θαη απνηειεί νπζηαζηηθά κηα εηζαγσγή ζηηο βαζηθέο αξρέο ηεο θηλεηήο θπςεισηήο ηειεθσλίαο. Σν δεχηεξν θεθάιαην ηεο Δξγαζίαο αλαθέξεηαη ζην παγθφζκην ζχζηεκα θηλεηψλ επηθνηλσληψλ UMTS θαη απηφ ην θεθάιαην ζα ην αλαπηχμνπκε πεξηζζφηεξν. Σν UMTS είλαη ην ζχζηεκα θηλεηψλ επηθνηλσληψλ 3εο γεληάο, ην νπνίν νπζηαζηηθά έθαλε πξαγκαηηθφηεηα ηελ πάγηα απαίηεζε απφ ηελ πιεπξά ησλ ρξεζηψλ ζπλδξνκεηψλ γηα επηθνηλσλία νπνπδήπνηε, νπνηεδήπνηε, νηηδήπνηε. Σν ηξίην θεθάιαην,ηέινο, αλαθέξεηαη θπξίσο ζηελ εμέιημε ηνπ UMTS θαη νπζηαζηηθά καο πεξλά απφ ηελ ηξίηε γεληά ηεο θηλεηήο ηειεθσλίαο ζηελ ηέηαξηε. SUMMARY This text constitutes the Final Work titled "Universal Mobile Telecommunications System (UMTS)", for the Kavala Institute of Technology. The first chapter is reported in general information and in the generations of mobile telephony and constitutes substantially an import in the basic beginnings of mobile telephony. The second chapter of Work are reported in the world system of mobile communications UMTS and this chapter him will develop more. The UMTS is the system of mobile communications of 3rd generation, which substantially made reality the constant requirement from the side of virtuous subscribers for communication "anywhere, whenever, anything". The third chapter, finally, is reported mainly in the development of UMTS and substantially passes us from the third generation of mobile telephony in fourth.

9 8 ΚΔΦΑΛΑΙΟ 1ν 1.1 ΓΔΝΙΚΔ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΔ ΓΙΑ ΣΗΝ ΚΙΝΗΣΗ ΣΗΛΔΦΧΝΙΑ Η πεξηπέηεηα ηεο θηλεηήο ηειεθσλίαο μεθίλεζε ακέζσο κεηά ηνλ Β Παγθφζκην Πφιεκν, κε ηηο πξψηεο πξνζπάζεηεο ησλ νπεδψλ, Φηιαλδψλ θαη Ακεξηθαλψλ. Όκσο σο ιεμηαξρηθή πξάμε γέλλεζήο ηεο ζεσξείηαη ε 3ε Απξηιίνπ Ήηαλ έλα κνπληφ αλνημηάηηθν πξσηλφ ζηε Νέα Τφξθε. Ο δφθησξ Μάξηηλ Κνχπεξ ηεο Μνηνξφια, πεξπαηψληαο ζ έλα δξφκν ηεο ακεξηθάληθεο κεγαινχπνιεο ήμεξε φηη έγξαθε ηζηνξία. ηα δπν ηνπ ρέξηα θξαηνχζε κηα ζπζθεπή πνπ έκνηαδε κε θνξεηφ αζχξκαην. Δίρε χςνο 25 εθαηνζηά θαη βάξνο 900 γξακκάξηα. Ήηαλ ην πξψην ζχγρξνλν θηλεηφ ηειέθσλν κε ηνλ θσδηθφ MotorolaDynaTAC. ρεκάηηζε ηνλ αξηζκφ ηνπ βαζηθνχ αληαγσληζηή ηνπ, Σδφει Έλγθει, πνπ δνχιεπε γηα ινγαξηαζκφ ηεο Bell Labs. «Γεηά ζνπ Σδν, ζνπ κηιάσ απφ έλα αιεζηλφ θηλεηφ ηειέθσλν» ηνπ είπε. «Παξφηη δελ είρακε ηηο θαιχηεξεο ησλ ζρέζεσλ, κνπ ζπκπεξηθέξζεθε πνιχ επγεληθά», δήισζε αξγφηεξα ν Κνχπεξ ζε κηα ζπλέληεπμή ηνπ. Η Bell πήξε ηε ξεβάλο ην 1978, θαηαζθεπάδνληαο ην πξψην δνθηκαζηηθφ δίθηπν θηλεηήο ηειεθσλίαο, πνπ ήηαλ αλαγθαίν γηα ηελ εμέιημε θαη ηελ εκπνξηθή εθκεηάιιεπζε ηνπ θηλεηνχ. Σν πξψην απηνκαηνπνηεκέλν δίθηπν θηλεηήο ηειεθσλίαο ιεηηνχξγεζε ζηηο αξρέο ηεο δεθαεηίαο ηνπ 80 ζηε θαλδηλαβία. Μέρξη ηα ηέιε ηεο δεθαεηίαο ηνπ 80 ηα θηλεηά ηειέθσλα ήηαλ νγθψδε γηα λα κεηαθέξνληαη ζηελ ηζέπε θη έηζη ήηαλ εγθαηεζηεκέλα θπξίσο ζε απηνθίλεηα. Σν πξψην θηλεηφ πνπ έιαβε άδεηα έγθξηζεο ήηαλ ην κνληέιν ηεο Μνηνξφια DynaTAC8000X. Τπήξμε ε λαπαξρίδα ησλ ιεγφκελσλ θηλεηψλ πξψηεο γεληάο (1G). ηελ αξρή ηεο δεθαεηίαο ηνπ 90 άξρηζε ε απνγείσζε ησλ θηλεηψλ ηειεθψλσλ, κε ηελ ςεθηνπνίεζε δηθηχσλ (GSM) θαη ζπζθεπψλ. Σα θηλεηά έγηλαλ κηθξφηεξα ( γξακκάξηα), ρσξνχζαλ ζηελ παιάκε θαη έκπαηλαλ έζησ θαη κε δπζθνιία ζηελ ηζέπε ηνπ ρξήζηε ηνπο. Πεξάζακε έηζη ζηα θηλεηά ηεο δεχηεξεο γεληάο (2G) πνπ παξείραλ θαη άιιεο επθνιίεο, φπσο ηελ απνζηνιή ζχληνκσλ γξαπηψλ κελπκάησλ (SMS) θαη ηε ιήςε θσηνγξαθηψλ. ηηο αξρέο ηνπ 21 νπ αηψλα ήξζαλ ηα θηλεηά ηξίηεο γεληάο (3G), κε ηηο απεξηφξηζηεο δπλαηφηεηεο ησλ πνιπκέζσλ. ήκεξα ε δηείζδπζε ηνπ θηλεηνχ ηειεθψλνπ ζηνλ πιαλήηε μεπεξλά ην 30%, κε αικαηψδε άλνδν ζηηο θησρέο ρψξεο ηνπ πιαλήηε θαη θπξίσο ζηελ Αθξηθή. ηελ Διιάδα, ζπγθεθξηκέλα, ε θηλεηή ηειεθσλία έθαλε ηελ εκθάληζή ηεο ην 1992.

10 9 1.2 ΓΔΝΝΙΔ ΚΙΝΗΣΗ ΣΗΛΔΦΧΝΙΑ ΣΔΥΝΟΛΟΓΙΔ ΚΙΝΗΣΧΝ ΣΗΛΔΦΧΝΧΝ ΠΡΧΣΗ ΓΔΝΝΙΑ (1G) ΔΠΙΚΟΙΝΧΝΙΑ ΜΔ ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΗΜΑΣΑ Σν πξψην ζχζηεκα θηλεηήο ηειεθσλίαο εγθαηαζηάζεθε ην 1946 ζην ελη Λνπηο. Σν ζχζηεκα απηφ ρξεζηκνπνηνχζε έλα κφλν κεγάιν πνκπφ ζηελ θνξπθή ελφο ςεινχ θηηξίνπ θαη είρε έλα κφλν θαλάιη, ην νπνίν ρξεζηκνπνηείην ηφζν γηα απνζηνιή φζν θαη γηα ιήςε. Γηα λα κηιήζεη ν ρξήζηεο, έπξεπε λα παηήζεη έλα πιήθηξν ην νπνίν ελεξγνπνηνχζε ηνλ πνκπφ θαη απελεξγνπνηνχζε ην δέθηε. Σέηνηα ζπζηήκαηα, πνπ είλαη γλσζηά σο ζπζηήκαηα πίεζε γηα λα κηιήζεηο (push-to-talk systems), εγθαηαζηάζεθαλ ζε πνιιέο πφιεηο απφ ηα ηέιε ηεο δεθαεηίαο ηνπ Η ηερλνινγία απηή ρξεζηκνπνηείηαη ζπρλά ζηνπο αζπξκάηνπο CΒ, ζηα ξαδηνηαμί, θαζψο θαη ζηα πεξηπνιηθά ηεο αζηπλνκίαο ζηηο ηειενπηηθέο ζεηξέο. Σελ δεθαεηία ηνπ 1960 αθνινχζεζε ε εγθαηάζηαζε ηνπ Βειηησκέλνπ πζηήκαηνο Κηλεηήο Σειεθσλίαο γλσζηνχ σο ΙΜΣS(Improved Mobile Telephone System) ην νπνίν επίζεο ρξεζηκνπνηνχζε έλαλ πνκπφ πςειήο ηζρχνο (200 watt) ζηελ θνξπθή ελφο ιφθνπ. ε αληίζεζε κε ην πξνεγνχκελν ζχζηεκα είρε δχν ζπρλφηεηεο κία γηα απνζηνιή θαη κία γηα ιήςε έηζη δε ρξεηαδφηαλ πηα ην πιήθηξν push to talk Δπεηδή φιεο νη εηζεξρφκελεο επηθνηλσλίεο απφ ηα θηλεηά ρξεζηκνπνηνχζαλ δηαθνξεηηθφ θαλάιη απφ ηα εμεξρφκελα ζήκαηα, νη θηλεηνί ρξήζηεο δελ κπνξνχζαλ λα αθνχλ ν έλαο ηνλ άιινλ. Σν ΙΜΣS ππνζηήξηδε 23 θαλάιηα, ηα νπνία εθηείλνληαλ απφ ηα 150 ΜΗz έσο ηα 450 ΜΗz. Λφγσ ηνπ κηθξνχ πιήζνπο θαλαιηψλ, νη ρξήζηεο έπξεπε ζπρλά λα πεξηκέλνπλ πνιιή ψξα πξηλ αθνχζνπλ ηνλ ηφλν επηινγήο. Δπηπιένλ, ιφγσ ηεο πςειήο ηζρχνο ηνπ πνκπνχ ζηελ θνξπθή ηνπ ιφθνπ, ηπρφλ γεηηνληθά ζπζηήκαηα ζα έπξεπε λα βξίζθνληαη αξθεηέο εθαηνληάδεο ρηιηφκεηξα καθξηά ην έλα απφ ην άιιν, ψζηε λα απνθεχγνληαη νη παξεκβνιέο. Γεληθά, ε πεξηνξηζκέλε ρσξεηηθφηεηα έθαλε ην ζχζηεκα κε πξαθηηθφ. ΣΟ ΠΡΟΣΤΠΟ AMPS Σν πξνεγκέλν ζχζηεκα θηλεηήο ηειεθσλίαο (AMPS) είλαη ην πξφηππν αλαινγηθφ ζχζηεκα θηλεηήο ηειεθσλίαο πνπ αλαπηχρζεθε απφ ηα εξγαζηήξηα Bell, θαη πνπ εηζήρζε επίζεκα ζηελ Ακεξηθή ην Ήηαλ ην αξρηθφ αλαινγηθφ ζχζηεκα θηλεηήο ηειεθσλίαο ζηε Βφξεηα Ακεξηθή απφ ηε δεθαεηία ηνπ '80 κέρξη θαη ην 2000, θαη είλαη αθφκα επξέσο δηαζέζηκν ζήκεξα, αλ θαη ε ρξήζε έρεη κεησζεί αξθεηά κε ηελ εηζαγσγή ησλ δηάθνξσλ ςεθηαθψλ πξνηχπσλ.

11 10 Σν AMPS είλαη κηα πξψηεο γεληάο θπςεινεηδήο ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηεί μερσξηζηέο ζπρλφηεηεο, ή "θαλάιηα", γηα θάζε ζπλνκηιία. Δπνκέλσο απαηηεί ηδηαίηεξν εχξνο δψλεο γηα έλαλ κεγάιν αξηζκφ ρξεζηψλ. Γεληθά, ην AMPS είλαη πνιχ παξφκνην κε ηελ παιαηφηεξε Βειηησκέλε Τπεξεζία Κηλεηήο ηειεθσλίαο "0G", αιιά ρξεζηκνπνηεί πεξηζζφηεξε ππνινγηζηηθή ηζρχ πξνθεηκέλνπ λα επηιερζνχλ νη ζπρλφηεηεο, λα πεξάζεη ηηο ζπλνκηιίεο ζηηο γξακκέο ηνπ PSTN, θαη λα ρεηξηζηεί ηελ νξγάλσζε ηηκνιφγεζεο θαη θιήζεο. Απηφ πνπ ρσξίδεη πξαγκαηηθά ην AMPS απφ ηα παιαηφηεξα ζπζηήκαηα είλαη ε ιεηηνπξγία νξγάλσζεο θιήζεο "πίζσ ηειψλ". ην AMPS, ηα θέληξα θπςειψλ κπνξνχλ κε άλεζε λα νξίζνπλ ηα θαλάιηα ζηα ηειέθσλα βαζηζκέλα ζηε δχλακε ζήκαηνο, πνπ επηηξέπεη ζηελ ίδηα ζπρλφηεηα λα επαλαρξεζηκνπνηεζεί ζηηο δηάθνξεο ζέζεηο ρσξίο παξέκβαζε. Απηφ επέηξεςε ζε έλαλ κεγαιχηεξν αξηζκφ ηειεθψλσλ λα ππνζηεξηρζεί ζε κηα γεσγξαθηθή πεξηνρή. Οη πξσηνπφξνη ηνπ AMPS πηνζέηεζαλ ηνλ φξν "θπςεινεηδήο" ιφγσ ηεο ρξήζεο κηθξψλ εμαγσληθψλ "θπςειψλ" κέζα ζε έλα ζχζηεκα. Δκθάληδε αδπλακίεο φηαλ ζπγθξηλφηαλ κε ηηο ζεκεξηλέο ςεθηαθέο ηερλνινγίεο. Γεδνκέλνπ φηη είλαη αλαινγηθφ πξφηππν, είλαη πνιχ επαίζζεην ζην ζφξπβν θαη δελ έρεη θακία πξνζηαζία απφ ην λα ππνθιέςεη θάπνηνο ρξεζηκνπνηψληαο έλαλ αληρλεπηή. ηε δεθαεηία ηνπ '90, ε "αληηγξαθή" ήηαλ κηα επηδεκία πνπ θφζηηζε εθαηνκκχξηα δνιάξηα ζηηο βηνκεραλίεο. Έλαο αδίζηαθηνο "πεηξαηήο" κε εμεηδηθεπκέλν εμνπιηζκφ κπνξεί λα ππνθιέςεη ηνλ Ηιεθηξνληθφ εηξηαθφ Αξηζκφ (ESN) ελφο ηειεθψλνπ. Σν ESN είλαη έλα παθέην ζηνηρείσλ πνπ ζηέιλεηαη απφ ην κηθξνηειέθσλν ζην θπςεινεηδέο ζχζηεκα γηα ιφγνπο ηηκνιφγεζεο. Σν ζχζηεκα επηηξέπεη έπεηηα ή απαγνξεχεη ηηο θιήζεηο θαη ή ηα ραξαθηεξηζηηθά γλσξίζκαηα βαζηζκέλν ζην αξρείν ηνπ πειάηε ηνπ. Δάλ έλα ESN ππνθιέπηεηαη, ζα κπνξνχζε έπεηηα λα αληηγξαθεί ζε έλα δηαθνξεηηθφ ηειέθσλν θαη λα ρξεζηκνπνηεζεί ζε άιιεο πεξηνρέο γηα ηελ πξαγκαηνπνίεζε θιήζεσλ ρσξίο πιεξσκή. Σν πξφβιεκα έγηλε ηφζν κεγάιν πνπ κεξηθνί κεηαθνξείο απαίηεζαλ ηε ρξήζε ελφο PIN πξηλ θάλνπλ ηηο θιήζεηο. Αλ θαη ε αληηγξαθή είλαη αθφκα δπλαηή,αθφκε θαη κε ηηο ςεθηαθέο ηερλνινγίεο, ην θφζηνο ηεο αζχξκαηεο ππεξεζίαο είλαη ηφζν ρακειφ πνπ ην πξφβιεκα έρεη εμαθαληζηεί νπζηαζηηθά. To AMPS έρεη αληηθαηαζηαζεί απφ ηα λεψηεξα ςεθηαθά πξφηππα, φπσο ςεθηαθά AMPS, ην GSM, θαη CDMA2000 πνπ πξνζθέξνπλ κεγαιχηεξε αζθάιεηα θαη απμεκέλεο δπλαηφηεηεο. Η θπςεινεηδήο ππεξεζία AMPS ιεηηνπξγεί ζηελ θπςεινεηδή δψλε FM ησλ 800 MHz. Σν ζχζηεκα AMPS ρξεζηκνπνηεί 832 πιήξσο ακθίδξνκα θαλάιηα, κε θάζε θαλάιη λα απνηειείηαη απφ έλα δεχγνο κνλφδξνκσλ θαλαιηψλ. Σα 416 θαλάιηα βξίζθνληαη ζην εχξνο απφ ηα 824 έσο ηα 849 ΜΗz γηα κεηάδνζε απφ ηνπο θνξεηνχο ζηαζκνχο ζηηο βάζεηο θαη 416 θαλάιηα ζην εχξνο απφ ηα 869 έσο ηα 894 ΜΗz γηα κεηαδφζεηο απφ ηηο βάζεηο ζηνπο θηλεηνχο ζηαζκνχο. Σν θαζέλα απφ απηά ηα

12 11 κνλφδξνκα θαλάιηα έρεη εχξνο 30 khz. Έηζη, ην AMPS ρξεζηκνπνηεί Frequency Division Multiplex γηα ην δηαρσξηζκφ ησλ θαλαιηψλ. Κάζε πεξηνρή θπςειψλ ζα ρξεζηκνπνηήζεη έλα ππνζχλνιν απηψλ ησλ θαλαιηψλ, θαη πξέπεη λα ρξεζηκνπνηήζεη έλα δηαθνξεηηθφ ζχλνιν απφ ηηο γεηηνληθέο θπςέιεο γηα λα απνθχγεη ηελ παξεκβνιή. Απηφ κεηψλεη ζεκαληηθά ηνλ αξηζκφ θαλαιηψλ πνπ είλαη δηαζέζηκα ζε θάζε πεξηνρή ζηα πξαγκαηηθά ζπζηήκαηα. Κάζε θαλάιη AMPS έρεη εχξνο 30 khz. Κάζε θηλεηφ ηειέθσλν ζην AMPS έρεη έλαλ 32bit αξηζκφ ζεηξάο θαη έλα 10ςήθην αξηζκφ ηειεθψλνπ ζηε κλήκε PROM ηνπ. Ο αξηζκφο ηειεθψλνπ αλαπαξηζηάλεηαη σο έλαο ηξηςήθηνο ππεξαζηηθφο θσδηθφο κε 10 bit θαη έλαο επηαςήθηνο αξηζκφο ζπλδξνκεηή κε 24 bit. Όηαλ ελεξγνπνηείηαη ην ηειέθσλν, απηφ εξεπλά κηα εθ ησλ πξνηέξσλ πξνγξακκαηηζκέλε ιίζηα 21 θαλαιηψλ ειέγρνπ (control channels) γηα λα βξεη ην πην ηζρπξφ ζήκα. ηε ζπλέρεηα ην ηειέθσλν εθπέκπεη ηνλ 32bit αξηζκφ ζεηξάο ηνπ θαη ηνλ 34bit αξηζκφ ηειεθψλνπ ηνπ. Όπσο ζπκβαίλεη ζε φιεο ηηο πιεξνθνξίεο ειέγρνπ ζην AMPS, απηφ ην παθέην ζηέιλεηαη πνιιαπιέο θνξέο ζε ςεθηαθή κνξθή, καδί κε έλαλ θσδηθφ δηφξζσζεο ζθαικάησλ, παξά ην φηη ηα ίδηα ηα θαλάιηα θσλήο είλαη αλαινγηθά. Όηαλ ν ζηαζκφο βάζεο αθνχζεη απηή ηελ αλαθνίλσζε, ελεκεξψλεη ην MTSO, ην νπνίν θαηαγξάθεη ηελ χπαξμε ηνπ λένπ ηνπ πειάηε θαη ελεκεξψλεη επίζεο ηνλ νηθείν MTSO ηνπ πειάηε γηα ηελ ηξέρνπζα ζέζε ηνπ. Καηά ηε δηάξθεηα ηεο θαλνληθήο ιεηηνπξγίαο ηνπ, ην θηλεηφ ηειέθσλν επαλεγγξάθεηαη ζηελ θπςέιε θάζε 15 ιεπηά πεξίπνπ. Γηα λα θάλεη κηα θιήζε, ν θηλεηφο ρξήζηεο αλνίγεη ην ηειέθσλν ηνπ, γξάθεη κε ην πιεθηξνιφγην ηνπ ηειεθψλνπ ηνλ αξηζκφ πνπ ζα θιεζεί, θαη παηά ην πιήθηξν ΑΠΟΣΟΛΗ (SENT). Σν ηειέθσλν κεηαδίδεη ηφηε ζην θαλάιη πξφζβαζεο (access channel) ηνλ θαινχκελν αξηζκφ καδί κε ηελ ηαπηφηεηα ηνπ. Αλ ζπκβεί εθεί κηα δηέλεμε, ην ηειέθσλν πξνζπαζεί μαλά αξγφηεξα. Όηαλ ν ζηαζκφο βάζεο ιάβεη ηελ αίηεζε, ελεκεξψλεη ην MTSO. Αλ ν θαιψλ είλαη πειάηεο ηεο εηαηξείαο ηνπ MTSO (ή κηαο ζπλεξγαδφκελεο εηαηξείαο), ην MTSO αλαδεηεί έλα αδξαλέο θαλάιη γηα ηελ θιήζε. Αλ βξεζεί θαλάιη, ν αξηζκφο ηνπ θαλαιηνχ επηζηξέθεηαη ζην ηειέθσλν κέζσ ηνπ θαλαιηνχ ειέγρνπ. Σν θηλεηφ ηειέθσλν πεξλά ζηε ζπλέρεηα ζην επηιεγκέλν θαλάιη θσλήο θαη πεξηκέλεη κέρξη ν θαινχκελνο ζπλδξνκεηήο λα ζεθψζεη ην ηειέθσλν. Οη εηζεξρφκελεο θιήζεηο ιεηηνπξγνχλ δηαθνξεηηθά. Αξρηθά φια ηα αδξαλή ηειέθσλα παξαθνινπζνχλ ζπλερψο ην θαλάιη εηδνπνίεζεο (paging channel) γηα λα εληνπίζνπλ ηπρφλ κελχκαηα πνπ απεπζχλνληαη ζε απηά. Όηαλ γίλεηαη κηα θιήζε πξνο έλα θηλεηφ ηειέθσλν (είηε απφ έλα ζηαζεξφ ηειέθσλν, είηε απφ έλα άιιν θηλεηφ ηειέθσλν), ζηέιλεηαη έλα παθέην ζηνλ νηθείν MTSO ηνπ θαινχκελνπ γηα λα βξεζεί ε ζέζε ηνπ. ηε ζπλέρεηα ζηέιλεηαη έλα παθέην ζην ζηαζκφ βάζεο ηεο ηξέρνπζαο

13 12 θπςέιεο ηνπ θηλεηνχ, ν νπνίνο εθπέκπεη ζην θαλάιη εηδνπνίεζεο έλα κήλπκα ηεο κνξθήο "Μνλάδα 14, είζαη εθεί;" Σν θαινχκελν ηειέθσλν απαληά "Ναη" ζην θαλάιη πξφζβαζεο. Η βάζε ιέεη θάηη ηεο κνξθήο "Μνλάδα 14, θιήζε γηα ζέλα ζην θαλάιη 3". ην ζεκείν απηφ, ην θαινχκελν ηειέθσλν πεξλά ζην θαλάιη 3 θαη αξρίδεη λα παξάγεη ήρνπο θιήζεο ΣΔΥΝΟΛΟΓΙΔ ΚΙΝΗΣΧΝ ΓΔΤΣΔΡΗ ΓΔΝΝΙΑ (2G) Η θχξηα δηαθνξνπνίεζε απφ ηα πξνεγνχκελα ζπζηήκαηα θηλεηψλ ηειεθψλσλ, γλσζηά σο πξψηεο γεληάο 1G, είλαη φηη ηα ξαδηνζήκαηα πνπ ρξεζηκνπνηνχλ ηα δίθηπα πξψηεο γεληάο είλαη αλαινγηθά, ελψ ηα δεχηεξεο γεληάο δίθηπα ρξεζηκνπνηνχλ ςεθηαθά. Καη ηα δχν ζπζηήκαηα ρξεζηκνπνηνχλ ηελ ςεθηαθή ζεκαηνδφηεζε γηα λα ζπλδέζνπλ ηνπο ξαδηνπχξγνπο (πνπ επηθνηλσλνχλ κε ηα κηθξνηειέθσλα) κε ην ππφινηπν ηειεθσληθφ ζχζηεκα. Η ρξεζηκνπνίεζε ησλ ςεθηαθψλ ζεκάησλ κεηαμχ ησλ ηειεθψλσλ θαη ησλ πχξγσλ απμάλεη ηελ ηθαλφηεηα ησλ ζπζηεκάησλ κε δχν βαζηθνχο ηξφπνπο: Σα ςεθηαθά δεδνκέλα θσλήο κπνξνχλ λα ζπκπηεζηνχλ θαη πνιππιερζνχλ απνηειεζκαηηθφηεξα απφ ηηο αλαινγηθέο θσδηθνπνηήζεηο θσλήο κέζσ ηεο ρξήζεο δηάθνξσλ θσδηθνπνηεηψλ θαη έηζη επηηξέπεηαη ζε πεξηζζφηεξεο θιήζεηο λα ζπγθεληξψλνληαη ζην ίδην πνζφ εχξνπο δψλεο. Σα ςεθηαθά ζπζηήκαηα ζρεδηάζηεθαλ γηα λα εθπέκπνπλ ηα ηειέθσλα ιηγφηεξε ξαδηνδχλακε Απηφ ζήκαηλε φηη νη θπςέιεο ζα κπνξνχζαλ λα είλαη κηθξφηεξεο, έηζη πεξηζζφηεξεο ζα κπνξνχζαλ λα ηνπνζεηεζνχλ ζην ίδην δηάζηεκα. Απηφ επηηεχρζεθε επίζεο επεηδή νη πχξγνη θπςειψλ θαη ν ζρεηηθφο εμνπιηζκφο έγηλαλ θζελφηεξα. Πιενλεθηήκαηα Σα ςεθηαθά ζπζηήκαηα έγηλαλ θνηλψο απνδεθηά απφ ηνπο θαηαλαισηέο γηα αξθεηνχο ιφγνπο. Σα ξαδηνζήκαηα ρακειφηεξεο δχλακεο απαηηνχλ ιηγφηεξε δχλακε κπαηαξηψλ, έηζη ηα ηειέθσλα δηαξθνχλ πνιχ πεξηζζφηεξν κεηαμχ ησλ θνξηίζεσλ, θαη νη κπαηαξίεο κπνξνχλ λα είλαη κηθξφηεξεο. Η ςεθηαθή θσδηθνπνίεζε θσλήο επέηξεςε ηνλ ςεθηαθφ έιεγρν ιάζνπο φπνηνο κπφξεζε λα απμήζεη ηελ πνηφηεηα ήρνπ ην ρακειψλνληαο ην θαηψηεξν ζηξψκα ζνξχβνπ. Οη ρακειφηεξεο εθπνκπέο ηζρχνο βνήζεζαλ λα κεησζνχλ νη επηπηψζεηο ζηελ πγεία. Η νινθιεξσηηθά ςεθηαθή κεηάβαζε επέηξεςε ηελ εηζαγσγή ησλ ςεθηαθψλ ππεξεζηψλ, φπσο SMS θαη ην ειεθηξνληθφ ηαρπδξνκείν.

14 13 Έλα βαζηθφ ςεθηαθφ πιενλέθηεκα πνπ δελ αλαθέξεηαη ζπρλά είλαη φηη νη ςεθηαθέο θπςεινεηδείο θιήζεηο είλαη πνιχ πην δχζθνιεο λα ππνθιαπνχλ κε ρξήζε ξαδηναληρλεπηψλ. Δλψ νη αιγφξηζκνη αζθάιεηαο απνδεηρηήθαλ ιηγφηεξν αζθαιείο κε ηε ρξήζε ηνπο ζην πέξαζκα ηνπ ρξφλνπ απφ φηη αξρηθά δηαθεκίδνληαλ, εληνχηνηο ηα 2G ηειέθσλα πξνζθέξνπλ πεξηζζφηεξε πξνζηαζία ζπγθξηλφκελα κε ηα ηειέθσλα 1G ηα νπνία δελ έρνπλ θακία πξνζηαζία ελάληηα ζηελ ππνθινπή. Μεηνλεθηήκαηα Σα κεηνλεθηήκαηα ησλ ζπζηεκάησλ δεχηεξεο γεληάο, πνπ δελ θνηλνπνηνχληαη ζπρλά θαη επαξθψο είλαη: ηηο ιηγφηεξν ππθλνθαηνηθεκέλεο πεξηνρέο, ην πην αδχλαην ςεθηαθφ ζήκα δελ ζα είλαη επαξθψο ηζρπξφ γηα λα θζάζεη ζε κηα θεξαία θπςειψλ. Σν αλαινγηθφ ζήκα έρεη κηα νκαιή θακπχιε απνζχλζεζεο, ελψ ην ςεθηαθφ έρεη κηα νδνλησηή θακπχιε νδνλησηή steppy. Απηφ κπνξεί λα είλαη θαη έλα πιενλέθηεκα θαη έλα κεηνλέθηεκα. Τπφ θαιέο πξνυπνζέζεηο, ην ςεθηαθφ ζα πξνζθέξεη θαιχηεξε πνηφηεηα ήρνπ. Όζν νη πξνυπνζέζεηο ρεηξνηεξεχνπλ, ην ςεθηαθφ ζα αξρίζνπλ λα απνηπγράλεη εληειψο, καηαηψλνληαο θιήζεηο ή αδπλαηψληαο λα απνθαηαζηήζεη ζσζηή επηθνηλσλία, ελψ ην αλαινγηθφ εμαζζελεί πην αξγά, θξαηψληαο γεληθά κηα θιήζε πην καθξνρξφληα θαη επηηξέπνληαο ηνπιάρηζηνλ ζε κεξηθέο ιέμεηο λα κεηαδνζνχλ ζσζηά. Με ηα αλαινγηθά ζπζηήκαηα ήηαλ δπλαηφ λα ππάξμνπλ δχν ή πεξηζζφηεξα "θισλνπνηεκέλα" κηθξνηειέθσλα πνπ είραλ ηνλ ίδην ηειεθσληθφ αξηζκφ. Απηφ δελ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο γηα επλφεηνπο ιφγνπο παξαλνκίαο. Ήηαλ, εληνχηνηο, κεγάιν πιενλέθηεκα ζε πνιιέο λφκηκεο θαηαζηάζεηο. Κάπνηνο ζα κπνξνχζε λα έρεη έλα εθεδξηθφ κηθξνηειέθσλν ζε πεξίπησζε δεκίαο ή απψιεηαο, έλα κφληκα εγθαηεζηεκέλν κηθξνηειέθσλν ζε έλα απηνθίλεην ή ην καθξηλφ εξγαζηήξην, θαη ηα ινηπά. Με ηα ςεθηαθά ζπζηήκαηα, απηφ δελ είλαη πιένλ δπλαηφ. Δλψ νη ςεθηαθέο θιήζεηο ηείλνπλ λα είλαη ρσξίο παξαζηηηθφ ζφξπβν, ε ζπκπίεζε κε απψιεηεο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη απφ ηνπο θσδηθνπνηεηέο παξνπζηάδεη ην εμήο πξφβιεκα: ην εχξνο ηνπ ήρνπ πνπ κεηαβηβάδνπλ κεηψλεηαη. Θα αθνχγεηαη ιηγφηεξν ε ηνληθφηεηαο ηεο θσλήο θάπνηνπ πνπ κηιά ζε έλα ςεθηαθφ ηειέθσλν, αιιά ζα αθνχγεηαη πην θαζαξά. Σν πξόηππν GSM (Global System for Mobile communications) Tν Δπξσπατθφ Σειεπηθνηλσληαθφ πκβνχιην ην 1982, άξρηζε ηελ κειέηε γηα ηελ δεκηνπξγία ελφο θνηλνχ Δπξσπατθνχ ςεθηαθνχ ζπζηήκαηνο θηλεηήο ηειεθσλίαο δεχηεξεο γεληάο (2G) θαη ηφηε απηφ ην ζχζηεκα νλνκάζηεθε αξρηθά Group Special Mobile (GSM). Σν GSM είλαη έλα θπςεινεηδέο ςεθηαθφ ζχζηεκα θηλεηήο ηειεθσλίαο δεχηεξεο γεληάο (2G) θάλνληαο ρξήζε ειεθηξνκαγλεηηθψλ ζεκάησλ ρξεζηκνπνηψληαο ηελ ηερληθή πνιιαπιήο πξφζβαζεο κε δηαρσξηζκφ ηνπ δηαζέζηκνπ θάζκαηνο ζπρλνηήησλ

15 14 ζε έλα αξηζκφ θαλαιηψλ θαη ηελ δηαίξεζε απηψλ ζε ρξνλνζπξίδεο γηα ηελ κεηάδνζε ζεκάησλ. Σν 1989 ε επζχλε ηνπ GSM αλαηέζεθε ζην Δπξσπατθφ Σειεπηθνηλσληαθφ Ιλζηηηνχην Πξνηχπσλ (ETSI) θαη ην 1990 αλαθνηλψζεθε επίζεκα γηα πξψηε θφξα ην πξφηππν θαη ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ GSM. Σν 1991 ινηπφλ άξρηζε ε εκπνξηθή ηνπ δηάζεζε ζηελ Δπξψπε, ελψ ζηελ Διιάδα ην 1993 απφ ηελ WIND (πξψελ TIM ε πξψελ TELESTET). Tν πξφηππν GSM δελ ήηαλ κφλν έλα Δπξσπατθφ πξφηππν κφλν, αθνχ πηνζεηήζεθε απφ πνιιέο άιιεο ρψξεο ησλ άιισλ Ηπείξσλ, κεηαιιεχνληαο δηάθνξεο δψλεο ζπρλνηήησλ. Zώλεο πρλνηήησλ GSM 900 Σα πξψηα δίθηπα GSM ην 1990 άξρηζαλ λα ιεηηνπξγνχλ ζηε δψλε ζπρλνηήησλ ησλ 900MHz. Η Γηεζλήο Έλσζε Σειεπηθνηλσληψλ (ITU) παξαρψξεζε έλα δεχγνο ζπρλνηήησλ, απφ ηα 890 έσο ηα 915 MHz θαη απφ ηα 935 έσο ηα 960 MHz. Η πξψηε πεξηνρή ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ επηθνηλσλία ηνπ θηλεηνχ κε ηνλ ζηαζκφ βάζεο (Uplink), ελψ ε δεχηεξε γηα ηελ επηθνηλσλία ηνπ ζηαζκνχ βάζεο κε ην θηλεηφ (downlink). Οη πεξηνρέο (δψλεο) ησλ 25ΜΗz ππνδηαηξνχληαη ε θαζεκία ζε (1 ειεχζεξν) θαλάιηα ζπρλφηεηαο θαη θάζε θαλάιη έρεη εχξνο δψλεο 200 KHz. Όιν απηφ ην ζχζηεκα νλνκάζηεθε GSM 900 ή Standard GSM. GSM 1800 ηε ζπλέρεηα, ην 1991, αλαπηχρζεθε ην DCS 1800 ζχζηεκα, φπνπ δηαηεξείηαη ε δνκή ελφο GSM 900 δηθηχνπ αιιά ρξεζηκνπνηνχληαη δηαθνξεηηθά δεχγε ζπρλνηήησλ, απφ ηα 1710 έσο ηα 1785 MHz Uplink θαη απφ ηα 1805 έσο ηα 1880 MHz Downlink. Οη πεξηνρέο ησλ 75MHz ππνδηαηξνχληαη ε θαζεκία ζε 374+ (1 ειεχζεξν) θαλάιηα θαη θάζε θαλάιη έρεη εχξνο δψλεο 200KHz. Απηή ε αιιαγή ζηελ δψλε ζπρλνηήησλ έγηλε δηφηη νη δψλεο ηνπ GSM 900 ζηελ Δπξψπε ήηαλ πηαζκέλεο απφ άιινπο παξνρήο θηλεηήο ηειεθσλίαο. 'Όπσο θαη ζηελ ρψξα καο ζήκεξα φιεο νη εηαηξίεο θηλεηήο ηειεθσλίαο ρξεζηκνπνηνχλ θαη ηα δχν ζπζηήκαηα(gsm 900/GSM 1800) ζηα δίθηπα ηνπο απμάλνληαο αηζζεηά ηε ρσξεηηθφηεηά ζηα δίθηπα ηνπο. ηα ηέιε δεθαεηίαο ηνπ 1990 ην GSM World Association απνθάζηζε λα κεηνλνκάζεη ην DCS 1800 ζε GSM 1800 γηα λα θαλεί ε δπλακηθφηεηα θαη ε παγθνζκηφηεηα ηνπ GSM. GSM 1900 ην GSM 1900 ρξεζηκνπνηείηαη ζε αξθεηέο ρψξεο ηεο Ακεξηθήο, δηαηεξείηαη θαη πάιη ε δνκή ελφο GSM 900 δηθηχνπ, αιιά ρξεζηκνπνηνχληαη θαη εδψ δηαθνξεηηθά δεχγε ζπρλνηήησλ: Απφ ηα 1850 έσο ηα 1910 MHz γηα Uplink θαη απφ ηα 1930 έσο ηα 1990 MHz γηα Downlink. Οη πεξηνρέο ησλ 60MHz ππνδηαηξνχληαη ε θαζεκία ζε 299+ (1 ειεχζεξν) θαλάιηα ζπρλφηεηαο θαη θάζε θαλάιη έρεη εχξνο δψλεο 200KHz. ηα ηέιε δεθαεηίαο ηνπ 1990 ην GSM World Association απεθάζηζε λα κεηνλνκάζεη ην PCS 1900 πνπ ιεγφηαλε παιηφηεξα ζε GSM 1900 γηα λα θαλεί ε δπλακηθφηεηα θαη ε παγθνζκηφηεηα ηνπ GSM.

16 15 E-GSM Extended-GSM Δθηεηακέλε δώλε GSM Σν E-GSM θαζνξίζηεθε απφ ηελ Δπξσπατθή Δπηηξνπή Ράδην Δπηθνηλσληψλ ζηα ηέιε ηεο δεθαεηίαο ηνπ 1990 γηα λα «αληηθαηαζηήζεη» ην θιαζηθφ GSM 900 δηαηεξψληαο βέβαηα ηελ δνκή ηνπ απμάλνληαο φκσο ηηο πεξηνρέο ζπρλνηήησλ απφ 880 έσο 915 MHz γηα Uplink θαη 925 έσο 960 MHz Downlink. Έηζη επέηξεςε ζηα δίθηπα θηλεηήο ηειεθσλίαο λα απμήζνπλ ηε ρσξεηηθφηεηά ηνπο θαη λα θαιχςνπλ ηηο αλάγθεο απφ ηελ απμεκέλε θίλεζε ησλ πειαηψλ ηνπο. Κπςεινεηδήο Γνκή Γηθηύνπ Η εκβέιεηα ελφο δηθηχνπ GSM ζε κία γεσγξαθηθή πεξηνρή γηα λα γίλεη, ε πεξηνρή απηή δηακειίδεηαη ζε κηθξφηεξεο πεξηνρέο πνπ ιέγνληαη θπςέιεο, νη νπνίεο εθάπηνληαη κεηαμχ ηνπο κε θάζε θπςέιε λα έρεη θαη έλα ζηαζκφ βάζεο(base Station), ζπλζέηνληαο έηζη κηα δνκή θπςειψλ. Η δνκή απηή επαλαιακβάλεηαη φζεο θνξέο ρξεηάδεηαη γηα ηελ απαηηνχκελε θάιπςε ηεο κηαο πεξηνρήο θάλνληαο επαλαρξεζηκνπνίεζε ζπρλνηήησλ. Με ηελ κέζνδν απηή απμάλεηαη ε ρσξεηηθφηεηα ηνπ δηθηχνπ αιιά πξέπεη ε ηζρχο θάζε θπςέιεο λα είλαη φζε ρξεηάδεηαη ψζηε λα κελ μεπεξλάεη ηα φξηα ηεο θαη λα ππεξρεηιίδεη άιιεο θπςέιεο ηεο ίδηαο δνκήο ελψ γηα λα κελ δεκηνπξγείηαη ελδνθαλαιηθή παξεκβνιή ζε γεηηνληθέο θπςέιεο ε επαλαρξεζηκνπνίεζε ζπρλνηήησλ πξέπεη λα ζρεδηάδεηαη έηζη ψζηε λα απέρνπλ επαξθή απφζηαζε νη θπςέιεο κηαο δνκήο πνπ έρνπλ ηελ ίδηα ζπρλφηεηα κε ηηο θπςέιεο κηαο άιιεο δνκήο.η ελδνθαλαιηθή παξεκβνιή κεηψλεηαη φζν απμάλεη ν αξηζκφο ησλ θπςειψλ ηεο δνκήο. Η αθηίλα θάζε θπςέιεο ζε αξαηνθαηνηθεκέλεο πεξηνρέο είλαη έσο θαη 35Km ελψ ζε ππθλνθαηνηθεκέλεο πεξηνρέο δελ μεπεξλά ηα 300 κέηξα ε πεξηνρέο κε πνιχ κεγάιε δήηεζε ρσξεηηθφηεηαο δηθηχνπ φπσο ζε αζηηθά θέληξα, νη ζηαζκνί βάζεο ππεξθνξηψλνληαη θαη έηζη ππάξρεη αλάγθε γηα κεγαιχηεξε ρσξεηηθφηεηα ηνπ δηθηχνπ. Έηζη γηα λα επηηεπρζεί απηφο ν ζθνπφο γίλεηαη δηάζπαζε ησλ ππαξρφλησλ θπςειψλ ζε κηθξφηεξεο, ελψ γη απηέο ρξεζηκνπνηνχληαη θεξαίεο κηθξφηεξεο ηζρχνο (macro bs - micro- bs - pico bs) φπσο ζε θηίξηα, ζην κεηξφ, Γεκφζηνπο Οξγαληζκνχο, νδηθέο αξηεξίεο θηι.. Αξρηηεθηνληθή Έλα GSM δίθηπν ρσξίδεηαη ζε 3 βαζηθά κέξε: 1. Σνλ Κηλεηφ ηαζκφ (Mobile Station): Έρεη νπσζδήπνηε πνκπφ-δέθηε, θεξαία, νζφλε θαη ηελ θάξηα SIM. Η κέγηζηε επηηξεπφκελε ηζρχο εθπνκπήο ζηελ Δπξψπε κηαο θηλεηήο κνλάδαο είλαη ζηα 2 Watt ελψ ζε Απζηξαιία θαη Ακεξηθή είλαη 1,6W, νη ηηκέο απηέο θαζνξίζηεθαλ απν ηελ Γηεζλή Δπηηξνπή γηα ηελ πξνζηαζία απφ ηε κε ηνλίδνπζα αθηηλνβνιία. 2. Σν Βαζηθφ Τπνζχζηεκα ηαζκνχ (Base Station Subsystem): Σν BSS δηαρεηξίδεηαη ηηο θιήζεηο ζε κηα γεσγξαθηθή πεξηνρή φπνπ θαιχπηεηαη απφ έλα ζχλνιν θεξαηψλ δηαθφξσλ κεγεζψλ ζε ζεηξά ζαλ απηνχο πνπ βιέπνπκε ζε ιφθνπο, ηαξάηζεο πνιπθαηνηθηψλ-εηαηξηψλ-ζρνιείσλ-νξγαληζκψλ θηι. θαη θάζε ηέηνηα θεξαία εμππεξεηεί θαη απφ κηα θπςέιε. Σν BSS ρσξίδεηαη ζην

17 16 βαζηθφ ζηαζκφ πνκπφ-δέθηε Base Transceiver Station (ΒΣS) θαη ζην βαζηθφ ζηαζκφ ειέγρνπ Base Station Controller (ΒSC). Σν Βαζηθφ Τπνζχζηεκα ηαζκνχ (BTS) θξνληίδεη ηελ επηθνηλσλία κεηαμχ ηνπ δηθηχνπ GSM θαη ηνπ θηλεηνχ ζηαζκνχ. Έλα BTS κπνξεί λα ειέγρεη κηα ή πεξηζζφηεξεο θεξαίεο. Η ηζρχο ησλ θεξαηψλ ζε έλα BTS κπνξεί είλαη 40W έσο 500W. Όηαλ έλαο ρξήζηεο Α ζέιεη λα πξαγκαηνπνηήζεη κηα θιήζε ζε έλαλ άιιν ζπλδξνκεηή Β, ν ζηαζκφο βάζεο κεηαβηβάδεη ην ζήκα κε ην αίηεκά ηνπ Α γηα αλαδήηεζε θαη εληνπηζκφ ηνπ άιινπ ζπλδξνκεηή Β ζην ηειεπηθνηλσληαθφ θέληξν ηεο εηαηξείαο ηνπ Α. Σν θέληξν ηεο εηαηξείαο εληνπίδεη ηελ θπςέιε ζηελ νπνία βξίζθεηαη ν Β θαη ζηέιλεη ην ζήκα ζηνλ πιεζηέζηεξν ζηαζκφ βάζεο. Απφ εθεί, πάιη κε ηε ρξήζε ησλ δηαζέζηκσλ ζπρλνηήησλ, ζηέιλεηαη ην ζήκα ζην θηλεηφ ηνπ Β θη έηζη κπνξεί λα επηθνηλσλήζεη καδί ηνπ ν Α. Σν πεδίν κηαο GSM θεξαίαο ελφο ζηαζκνχ βάζεο ή θηλεηήο κνλάδαο, είλαη παικηθφ κε θαλάιηα δηάξθεηαο 4,616 ή 9,232 msec ην θαζέλα, πνπ είλαη ρσξηζκέλα ζε 8 ή 16 δηαζηήκαηα-ρξνλνζπξίδεο, δηάξθεηαο msec ε θαζεκία (8Υ0,577 ή 16Υ0,577 ). Κάζε ρξήζηεο ρξεζηκνπνηεί γηα κηα ηειεθσληθή θιήζε απφ κηα ρξνλνζπξίδα άξα έλα θαλάιη κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί κέρξη θαη απν 8 ή 16 ζπλδξνκεηέο. Οη 8 ή 16 ρξνλνζπξίδεο πνπ ρσξίδνληαη ζε έλα θαλάιη απνθαινχληαη πιαίζην TDMA ελψ θάζε ρξνλνζπξίδα αληηζηνηρεί ζε 156 bits. Σν ΒSC (βαζηθφο ζηαζκφο ειέγρνπ) ειέγρεη ηα ζήκαηα παίξλνληαο ηα απφ έλα ή πεξηζζφηεξα BTS ελψ εθρσξεί θαη απειεπζεξψλεη θαλάιηα. Σα ζήκαηα πνπ ιακβάλεη ηα θαηεπζχλεη ζην MSC- Mobile Switching Centre θαη φηαλ ρξεηάδεηαη κεηαηξέπεη ηα 16kbps θσλήο πνπ είλαη ζηελ θηλεηή ηειεθσλία ζε 64kbps πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ ζηαζεξή ηειεθσλία. 3. Σν Τπνζχζηεκα Γηθηχνπ κεηαγσγήο (NNS- Network Switching Subsystem) πνπ απνηειείηαη απφ: Σν Κέληξν Γηακνλήο (Mobile Switching Center), είλαη ππεχζπλν γηα ηελ δηαζχλδεζε, ηνλ έιεγρν θαη ηελ δξνκνιφγεζε εηζεξρφκελσλ/εμεξρφκελσλ θιήζεσλ κεηαμχ ηνπ δηθηχνπ θηλεηήο ηειεθσλίαο θαη ελφο άιινπ δηθηχνπ ή άιισλ. Όηαλ έλα MSC ζπλδέεηαη κε έλα δίθηπν ζηαζεξήο ηειεθσλίαο ζα πξέπεη λα δέρεηαη 64kbps θσλήο. Όηαλ φκσο ν MSC ζπλδέεηαη κε έλα δίθηπν θηλεηήο ηειεθσλίαο ηφηε ζα πξέπεη λα γλσξίδεη πνπ βξίζθεηαη εθείλε ηε δεδνκέλε ρξνληθή ζηηγκή ν ρξήζηεο, απηφ επηηπγράλεηαη κε ηελ βνήζεηα θαηαρσξεηψλ VLR (Visitor Locator Register), Home Locator Register (HLR). Ο πάηξηνο θαηαρσξεηήο ζέζεο αλαδήηεζεο ή ηνπηθά θέληξα εγγξαθήο-hlr έρεη κηα Βάζε Γεδνκέλσλ πνπ θξαηά ζηνηρεία πξνθίι ελφο ζπλδξνκεηή θαη πιεξνθνξίεο γηα ηελ ηξέρνπζα ζέζε ηνπ, θάζε ηέηνην θέληξν ε εκβέιεηα ηνπ είλαη ζε ηνπηθφ επίπεδν. Έηζη π.ρ. φηαλ έλαο ζπλδξνκεηήο απφ ην Πέξακα ην HLR ηνπ ρξήζηε είλαη ην "HLR Πέξακα", επίζεο ζε κηα πην ππθλνθαηνηθεκέλε πεξηνρή κπνξεί λα ππάξρνπλ πεξηζζφηεξα απφ έλα ηνπηθά θέληξα εγγξαθήο πρ. ην Πεξηζηέξη. Ο θαηαρσξεηήο ζέζεο αλαδήηεζεο

18 17 επηζθεπηψλ ή εηθνληθφ θέληξν εγγξαθήο ρξήζηε (VLR): Όηαλ ν ζπλδξνκεηήο βγεη απφ ηα φξηα ηεο ηνπηθήο πεξηνρήο πνπ θαιχπηεη ην HLR δειαδή είλαη πνιχ καθξηά απφ ην ζπίηη ηνπ ηφηε αλαιακβάλεη ηνλ ρξήζηε ν θαηαρσξεηήο ζέζεο αλαδήηεζεο ή εηθνληθφ θέληξν εγγξαθήο - VLR ν νπνίνο έρεη κηα βάζε δεδνκέλσλ, ν νπνίνο ζπγθξαηεί πξνζσξηλά δεδνκέλα θαζψο θαη ηελ ηξέρνπζα ζέζε ηνπ, αλαιακβάλνληαο ηηο θιήζεηο ηνπ θαιχηεξα θαηά ηηο ψξεο αηρκήο ζην θέληξν ηεο πφιεο. Σν θέληξν πηζηνπνίεζεο (Authentication Centre AuC) ν ξφινο ηνπ νπνίνπ έγθεηηαη ζηε δηαρείξηζε δεδνκέλσλ γηα ηελ πηζηνπνίεζε ηεο ηαπηφηεηαο ηνπ ρξήζηε. Η ΤΠΗΡΔΙΑ ΓΔΓΟΜΔΝΧΝ GPRS Σν General Packet Radio Service (GPRS) είλαη κηα θηλεηή ππεξεζία δεδνκέλσλ δηαζέζηκε ζηνπο ρξήζηεο ησλ θηλεηψλ ηειεθψλσλ GSM θαη IS-136. Παξέρεη ηαρχηεηα κεηαθνξάο δεδνκέλσλ απφ 56 κέρξη 114 Kbps. Η κεηαθνξά δεδνκέλσλ GPRS ρξεψλεηαη ηππηθά αλά kilobyte ησλ κεηαθεξφκελσλ δεδνκέλσλ, ελψ ε κεηάδνζε δεδνκέλσλ κέζσ ηνπ παξαδνζηαθνχ circuit switching ηηκνινγείηαη αλά ιεπηφ ηνπ ρξφλνπ ζχλδεζεο, αλεμάξηεηα απφ ην εάλ ν ρξήζηεο έρεη κεηαθέξεη πξαγκαηηθά ηα δεδνκέλα ή αλ βξηζθφηαλ ζε θαηάζηαζε αλακνλήο. Σν GPRS κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηηο ππεξεζίεο φπσο ην Wireless Application Protocol (WAP), ην Short Message Service (SMS), ην Multimedia Message Service (mms), θαη γηα ηηο ππεξεζίεο επηθνηλσλίαο Γηαδηθηχνπ φπσο ε πξφζβαζε ειεθηξνληθνχ ηαρπδξνκείνπ θαη World Wide Web. Σα θπςεινεηδή ζπζηήκαηα δεχηεξεο γεληάο πνπ ζπλδπάδνληαη κε GPRS πεξηγξάθνληαη ζπρλά σο "2.5G", δειαδή κηα ηερλνινγία κεηαμχ ηεο δεχηεξεο θαη ηξίηεο γεληάο ηεο θηλεηήο ηειεθσλίαο. Παξέρεη κέηξηα ηαρχηεηα κεηαθνξάο δεδνκέλσλ, κε ηε ρξεζηκνπνίεζε Time Division Multiple Access (TDMA) θαλαιηψλ, παξαδείγκαηνο ράξηλ ην ζχζηεκα GSM. Αξρηθά ππήξμε θάπνηα ζθέςε επέθηαζεο ηνπ GPRS γηα λα θαιχςεη άιια πξφηππα, αιιά αλη' απηνχ εθείλα ηα δίθηπα κεηαηξέπνληαη γηα λα ρξεζηκνπνηήζνπλ ην πξφηππα GSM, έηζη ψζηε ην GSM λα είλαη ην κφλν είδνο δηθηχνπ φπνπ ρξεζηκνπνηείηαη ην GPRS. Σν GPRS είλαη ελζσκαησκέλν ζην GSM Release 97 θαη ηηο λεψηεξεο εθδφζεηο. Σππνπνηήζεθε αξρηθά απφ ην European Telecommunications Standards Institute (ETSI), αιιά ηψξα είλαη ηππνπνηεκέλν απφ ην 3rd Generation Partnership Project (3GPP). Βαζηθά Σν WAP είλαη κφλν κηα πχιε πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα επηηπγράλεηαη πξφζβαζε ζην Γηαδίθηπν κέζσ ηνπ θηλεηνχ ηειεθψλνπ θαη αληίζηξνθα. πλήζσο, ηα δεδνκέλα GPRS ηηκνινγνχληαη αλά kilobyte ησλ πιεξνθνξηψλ, ελψ νη circuit-switched ζπλδέζεηο ζηνηρείσλ ηηκνινγνχληαη αλά δεπηεξφιεπην. Σν ηειεπηαίν είλαη κε απνδνηηθφ επεηδή αθφκα θαη φηαλ δελ κεηαθέξεηαη θαλέλα δεδνκέλν, ην εχξνο δψλεο είλαη κε δηαζέζηκν ζε άιινπο δπλεηηθνχο ρξήζηεο. Σν GPRS ππνζηήξημε αξρηθά (ζεσξεηηθά) ην πξσηφθνιιν Γηαδηθηχνπ (IP), ην Pointto-Point Protocol (PPP) θαη ηηο ζπλδέζεηο ηνπ X.25. Σν ηειεπηαίν έρεη ρξεζηκνπνηεζεί ραξαθηεξηζηηθά γηα ηηο εθαξκνγέο φπσο ηα αζχξκαηα ηεξκαηηθά πιεξσκήο, αλ θαη έρεη

19 18 αθαηξεζεί απφ ηα πξφηππα. Σν X.25 κπνξεί αθφκα λα βαζηζηεί ζην PPP, ή αθφκα θαη IP, αιιά γηα λα γίλεη απηφ απαηηεί είηε έλαλ δξνκνινγεηή γηα λα εθηειέζεη ηελ ελζπιάθσζε είηε εμνπιηζκφ θάπνηαο λνεκνζχλεο. ηελ πξάμε, φηαλ ρξεζηκνπνηείηαη ν ελζσκαησκέλνο mobile browser, ρξεζηκνπνηείηαη ην IPv4. ε απηφλ ηνλ ηξφπν ην PPP ζπρλά δελ ππνζηεξίδεηαη απφ ηνλ mobile operator, ελψ ην IPv6 δελ είλαη αθφκα δεκνθηιέο. Αιιά εάλ ην θηλεηφ ρξεζηκνπνηείηαη σο modem ζην ζπλδεδεκέλν ππνινγηζηή, ην PPP ρξεζηκνπνηείηαη ζηε γξακκή IP ζην ηειέθσλν. Απηφ επηηξέπεη ζην DHCP λα νξίζεη κηα δηεχζπλζε IP θαη έπεηηα ηε ρξήζε ηνπ IPv4 δεδνκέλνπ φηη νη δηεπζχλζεηο IP πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη απφ ηνλ θηλεηφ εμνπιηζκφ ηείλνπλ λα είλαη δπλακηθέο. Καηεγνξίεο ηθαλόηεηαο Class Α Μπνξεί λα ζπλδεζεί κε ηελ ππεξεζία GPRS θαη ηελ ππεξεζία GSM (θσλή, SMS), ρξεζηκνπνηψληαο θαη ηα δχν ζπγρξφλσο. Σέηνηεο ζπζθεπέο είλαη δηαζέζηκεο ζήκεξα. Class Β Μπνξεί λα ζπλδεζεί κε ηελ ππεξεζία GPRS θαη ηελ ππεξεζία GSM (θσλή, SMS), αιιά,κε ρξήζε κφλν ηνπ ελφο ή άιινπ θάζε θνξά. Καηά ηε δηάξθεηα ηεο ππεξεζίαο GSM (θιήζε θσλήο ή SMS), ε ππεξεζία GPRS αλαζηέιιεηαη, θαη επαλαιακβάλεηαη έπεηηα απηφκαηα αθφηνπ έρεη νινθιεξψζεη ε ππεξεζία GSM (θιήζε θσλήο ή SMS). Οη πεξηζζφηεξεο θηλεηέο ζπζθεπέο GPRS είλαη Class Β. Class C πλδέεηαη είηε κε ηελ ππεξεζία GPRS είηε κε ηελ ππεξεζία GSM (θσλή, SMS). Πξέπεη λα επηιέγεηαη ρεηξνθίλεηα κεηαμχ ηεο κηαο ή άιιεο ππεξεζίαο. Καηεγνξίεο Multislot Η ηαρχηεηα GPRS είλαη κηα άκεζε ιεηηνπξγία ηνπ αξηζκνχ ησλ TDMA time slots πνπ νξίδνληαη, ν νπνίνο είλαη κηθξφηεξνο απφ (α) ην πφζν ππνζηεξίδεη ε θπςέιε θαη (β) ηε κέγηζηε ηθαλφηεηα ηεο θηλεηήο ζπζθεπήο πνπ εθθξάδεηαη σο GPRS Multislot Class. Οη πην θνηλέο multislot θαηεγνξίεο GPRS είλαη: Multislot Class Downlink Slots Uplink Slots Active Slots

20 NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA

21 Class 2 Διάρηζηε εθαξκνγή GPRS Class 4 Η κέηξηα εθαξκνγή GPRS, 50% γξεγνξφηεξν download απφ ηελ Class 2 Class 6 Μέηξηα εθαξκνγή, αιιά κε θαιχηεξν uploading απφ ηελ Class 4 Class 8 Καιχηεξε εθαξκνγή, 33% γξεγνξφηεξν downloading απφ ηηο Classes 4 & 6 Class 10 Καιχηεξε εθαξκνγή, θαη κε θαιχηεξν uploading απφ ηελ Class 8, πνπ θαίλεηαη ζε θαιχηεξα θηλεηά ηειέθσλα θαη ζε θάξηεο PC Σν GPRS βαζίδεηαη ζε παθέηα. Όηαλ ην TCP/IP ρξεζηκνπνηείηαη, θάζε ηειέθσλν κπνξεί λα έρεη κηα ή πεξηζζφηεξεο δηεπζχλζεηο IP δηαζέζηκεο. Σν GPRS ζα απνζεθεχζεη θαη ζα δηαβηβάζεη ηα παθέηα IP ζην ηειέθσλν θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηαθίλεζεο απφ ηελ κηα θπςέιε ζηελ άιιε. Μηα κηθξή δηαθνπή ιφγσ ζνξχβνπ κπνξεί λα εξκελεπζεί απφ ην TCP σο απψιεηα παθέησλ, θαη λα πξνθαιέζεη πξνζσξηλφ throttling ζηελ ηαρχηεηα κεηάδνζεο ΣΔΥΝΟΛΟΓΙΔ ΚΙΝΗΣΧΝ ΣΡΙΣΗ ΓΔΝΝΙΑ (3G) Αζύξκαηεο ππεξεζίεο θσλήο θαη δεδνκέλσλ. Σα ηειεπηαία ρξφληα έρνπλ παξαηεξεζεί ξαγδαίεο εμειίμεηο ζηηο ηερλνινγίεο θηλεηήο θαη αζχξκαηεο επηθνηλσλίαο κε θνξπθαία απηή ηεο έλαξμεο ιεηηνπξγίαο ησλ δηθηχσλ 3εο γεληάο (3G). Η λέα ηερλνινγία UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) έξρεηαη λα ζπκπιεξψζεη, λα βειηηψζεη θαη λα επεθηείλεη ηηο δπλαηφηεηεο επηθνηλσλίαο

22 21 ησλ ζπλδξνκεηψλ θηλεηήο ηειεθσλίαο. Σα δίθηπα 3G αλακέλεηαη λα βειηηψζνπλ ηηο ήδε ππάξρνπζεο ππεξεζίεο θαη λα αιιάμνπλ ην ηνπίν ηεο λέαο ςεθηαθήο νηθνλνκίαο. Ήδε νη ππεξεζίεο θσλήο θαη δεδνκέλσλ πνπ πξνζθέξνληαη απφ ηα δίθηπα GSM/GPRS (2G/2.5G) επεθηείλνληαη κε λέεο ππεξεζίεο θαη εθαξκνγέο φπσο: εθαξκνγέο πνιπκέζσλ, πινήγεζε ζε ηζηνζειίδεο θαη κεηαθνξά δεδνκέλσλ. Απηέο νη αιιαγέο έρνπλ επηθέξεη κεγαιχηεξε θίλεζε δεδνκέλσλ γηα ηηο εηαηξίεο θηλεηήο ηειεθσλίαο, θαη ηθαλνπνηνχλ ηηο απαηηήζεηο γηα πιεξνθφξεζε ή δηαζθέδαζε πνιιψλ ρξεζηψλ ηνπ Γηαδηθηχνπ. Παξφια απηά ε ζπλερψο απμαλφκελε δήηεζε λέσλ ππεξεζηψλ θαζψο επίζεο θαη ραξαθηεξηζηηθά πνπ εθηηκνχλ νη ρξήζηεο νηη ηνπο πξνζθέξεη, επθνιία ρξήζεο θαη θφζηνο ρξήζεο θαζηζηά αλαγθαία ηε κεηάβαζε ζε έλα πην εμειηγκέλν δίθηπν ηθαλφ λα πξνζθέξεη λέεο ππεξεζίεο. Η εκθάληζε ηεο ηερλνινγίαο 3G παξνπζηάδεη κεγάιν εξεπλεηηθφ ελδηαθέξνλ αλαθνξηθά κε ηηο εθαξκνγέο πνπ κπνξνχλ λα εθκεηαιιεπηνχλ ηα πξνεγκέλα ραξαθηεξηζηηθά ηεο. Δθαξκνγέο φπσο ε επηθνηλσλία κε εηθφλα θαη ήρν ηαπηφρξνλα, ην ειεθηξνληθφ εκπφξην, ε απνζηνιή κελπκάησλ πνιπκέζσλ, ππεξεζίεο πινήγεζεο/εληνπηζκνχ ζέζεο, ε απνζηνιή θαη ιήςε αξρείσλ δεδνκέλσλ, κνπζηθψλ θνκκαηηψλ θιπ, ε πξνζθνξά πεξηερνκέλνπ πνπ πξνζαξκφδεηαη ζηα ελδηαθέξνληα ηνπ θάζε ρξήζηε, ε εθπνκπή ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν ςεθηνπνηεκέλσλ ηειενπηηθψλ πξνγξακκάησλ είλαη κεξηθά παξαδείγκαηα. ην ρψξν ησλ επηρεηξήζεσλ, ε ηερλνινγία 3G αλακέλεηαη λα επηθέξεη κεγάιεο αιιαγέο θαζψο πξνζθέξεη απμεκέλεο δπλαηφηεηεο δηαθήκηζεο θαη πξνζέιθπζεο πειαηψλ, αζθαιείο νηθνλνκηθέο ππεξεζίεο/ζπλδηαιιαγέο, αλαβαζκίδνληαο έηζη ηνλ ηξφπν πξνψζεζεο πξντφλησλ ζηνπο ηειηθνχο θαηαλαισηέο. Η ηαρχηεηα, ε ακεζφηεηα πνπ πξνζθέξεηαη κε ηελ αληαιιαγή εηθφλσλ ή video πξφζζεηα απφ ιεθηηθέο πεξηγξαθέο θαη ε δπλαηφηεηα απνζηνιήο ςεθηαθψλ δεδνκέλσλ θαη ππνγξαθψλ ζαθψο δίλνπλ λέεο δπλαηφηεηεο ζε ζρέζε κε ηα δίθηπα 2εο γεληάο. Παξαδείγκαηα επηρεηξεκαηηθψλ εθαξκνγψλ απνηεινχλ: Πξνζδηνξηζκφο ζέζεο Πινήγεζε Πξνζσπνπνηεκέλα κελχκαηα ήρνπ, βίληεν, εηθφλαο Σειεδηάζθεςε (Video Conferencing) Online Ηιεθηξνληθά Παηρλίδηα Σειεφξαζε & Ραδηφθσλν (Wireless Streaming Applications) Οκαδηθέο ζπλνκηιίεο (Chat & Dating) Μνπζηθή- Σξαγνχδηα (Music-Ringtones Downloads) Δηθνλνθιήζε (Video call) Απνζηνιή Μελπκάησλ εκπινπηηζκέλσλ κε εηθφλα θαη ήρν (Multimedia Messaging) Σα αλακελφκελα πιενλεθηήκαηα ηεο ηερλνινγίαο 3G γηα ηνλ θαηαλαισηή θαζψο επίζεο θαη γηα ηηο επηρεηξήζεηο πεξηιακβάλνπλ ηα εμήο: Μεγαιχηεξεο ηαρχηεηεο γηα ηελ απνζηνιή θαη ιήςε δεδνκέλσλ

23 22 Δκπινπηηζκφ ηεο επηθνηλσλίαο κε εηθφλα θαη ήρν ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν Πξνζσπνπνίεζεο θαη δηεπζέηεζε ηνπ πεξηερνκέλνπ ζχκθσλα κε ην πξνθίι ηνπ ρξήζηε Απμεκέλε αζθάιεηα ζπλαιιαγψλ Δλεκέξσζε θαη ζηνρεπφκελε πιεξνθφξεζε κε ηε βνήζεηα κεζφδσλ εληνπηζκνχ ζέζεο Ακεζφηεηα ζηε πξφζβαζε ζε πιεξνθνξία πινχζηνπ πεξηερνκέλνπ Με φιεο απηέο ηηο επθαηξίεο πνπ επηθέξεη ε ηερλνινγία 3G, πξνθχπηνπλ δηάθνξα ζέκαηα φπσο ε θαηαλφεζε ησλ αλαγθψλ ησλ ρξεζηψλ θαη ε δηεξεχλεζε ησλ δπλαηνηήησλ πνπ έρνπλ. UMTS: Η εμέιημε ηνπ GSM Σν UMTS, πνπ ρξεζηκνπνηεί ην W- CDMA, ππνζηεξίδεη ηαρχηεηα κεηαθνξάο δεδνκέλσλ έσο14,0 Mbit/s ζεσξεηηθά (κε HSDPA), αλ θαη πξνο ην παξφλ νη ρξήζηεο ζηα επεθηακέλα δίθηπα κπνξνχλ λα έρνπλ ηαρχηεηα κεηαθνξάο κέρξη 384 Kbit/s γηα R99 ηειέθσλα, θαη 3,6 Mbit/s γηα ηα ηειέθσλα HSDPA ζηε ζχλδεζε downlink. Απηφ είλαη αθφκα πνιχ κεγαιχηεξν απφ ηα 9,6 Kbit/s ελφο GSM θαλαιηνχ δεδνκέλσλ θαη επνκέλσο κπνξεί θαη πξνζθέξεη πξφζβαζε ζην World Wide Web θαη άιιεο ππεξεζίεο δεδνκέλσλ ζηηο θηλεηέο ζπζθεπέο. Πξφδξνκνη ηνπ 3G είλαη 2G ζπζηήκαηα θηλεηήο ηειεθσλίαο, φπσο ην GSM, IS- 95, PDC, PHS θαη άιιεο 2G ηερλνινγίεο πνπ επεθηείλνληαη ζε δηάθνξεο ρψξεο. ηελ πεξίπησζε ηνπ GSM, ππάξρεη κηα πνξεία εμέιημεο απφ ην 2G, απνθαινχκελε GPRS, επίζεο γλσζηή σο 2.5G. Σν GPRS ππνζηεξίδεη κία πνιχ θαιχηεξε ηαρχηεηα κεηάδνζεο δεδνκέλσλ (κέρξη έλα ζεσξεηηθφ κέγηζην 140,8 Kbit/s, αλ θαη ηα ραξαθηεξηζηηθά πνζνζηά είλαη πην ζηελά ζε 56 Kbit/s) θαη είλαη packet switched αληί γηα circuit switched. Δπεθηείλεηαη ζε πνιιέο πεξηνρέο φπνπ ην GSM ρξεζηκνπνηείηαη. Σν E-GPRS ή EDGE, είλαη κηα πεξαηηέξσ εμέιημε ηνπ GPRS θαη είλαη βαζηζκέλν ζε πην ζχγρξνλνπο ηξφπνπο θσδηθνπνίεζεο. Με ην EDGE νη πξαγκαηηθέο ηαρχηεηεο κεηαθνξάο παθέησλ θπκαίλνληαη ζηα 180 Kbit/s. Σα ζπζηήκαηα EDGE αλαθέξνληαη ζπρλά σο "ζπζηήκαηα 2.75G". Απφ ην 2006, ηα δίθηπα UMTS ζε πνιιέο ρψξεο ήηαλ ή είλαη ζην ζηάδην ηεο αλαβάζκηζεο κε ην High Speed Downlink Packet Access (HSDPA), κεξηθέο θνξέο γλσζηφ σο 3.5G. Απηήλ ηελ πεξίνδν, ην HSDPA επηηξέπεη ηαρχηεηεο κεηαθνξάο downlink κέρξη 7,2 Mbit/s. Οη εξγαζίεο πξνρσξνχλ επίζεο ζηε βειηίσζε ηεο uplink ηαρχηεηαο κεηαθνξάο κε ην High Speed Uplink Packet Access HSUPA. Μεγαιχηεξν ρξνληθφ δηάζηεκα, Μαθξνπξφζεζκα πξνβιέπεηαη ην UMTS λα απνθηήζεη ηαρχηεηεο 4G πνπ θηάλνπλ ηα 100 Mbit/s downlink θαη 50 Mbit/s uplink, ρξεζηκνπνηψληαο κηα ηερλνινγία δηεπαθψλ αέξα επφκελεο γελεάο πνπ βαζίδεηαη ζε OFDM. Σν UMTS ππνζηεξίδεη video θιήζεηο, download κνπζηθήο θαη video, θαζψο επίζεο θαη live-tv.

24 23 Σν UMTS ζπλδπάδεη ην W-CDMA, ην TD-CDMA, ή ηηο δηεπαθέο αέξα TD- SCDMA, ηνλ Mobile Application Part (MAP) core ηνπ GSM θαη ηελ νηθνγέλεηα θσδηθνπνηεηψλ νκηιίαο ηνπ GSM. ηε δεκνθηιέζηεξε έθδνζε UMTS ζηα θηλεηά ηειέθσλα, ρξεζηκνπνηείηαη ην W-CDMA ρξεζηκνπνηείηαη απηήλ ηελ πεξίνδν. εκεηψζηε φηη άιια αζχξκαηα πξφηππα ρξεζηκνπνηνχλ ην W-CDMA σο δηεπαθή αέξα, ζπκπεξηιακβάλνληαο θαη ην FOMA. Σν UMTS πέξα απφ ην W-CDMA ρξεζηκνπνηεί έλα δεπγάξη θαλαιηψλ 5 MHz. Αληίζεηα, ην αληαγσληζηηθφ ζχζηεκα CDMA2000 ρξεζηκνπνηεί έλα ή πεξηζζφηεξα απζαίξεηα θαλάιηα 1,25 MHz γηα θάζε θαηεχζπλζε ηεο επηθνηλσλίαο. Σν UMTS θαη άιια ζπζηήκαηα W- CDMA επηθξίλνληαη επξέσο γηα ηε κεγάιε ρξήζε θάζκαηφο ηνπο, ε νπνία έρεη θαζπζηεξήζεη ηελ επέθηαζε ζηηο ρψξεο πνπ ελέξγεζαλ ζρεηηθά αξγά λα δηαζέζνπλ λέεο ζπρλφηεηα ζπγθεθξηκέλα γηα 3G ππεξεζίεο (φπσο νη Ηλσκέλεο Πνιηηείεο). Οη ζπγθεθξηκέλεο δψλεο ζπρλφηεηαο πνπ θαζνξίδνληαη αξρηθά απφ ηα πξφηππα UMTS είλαη MHz γηα ην uplink θαη MHz γηα ην downlink. ηηο ΗΠΑ, MHz θαη MHz ζα ρξεζηκνπνηεζνχλ αλη' απηνχ, δεδνκέλνπ φηη ε δψλε ησλ 1900 MHz ήηαλ ήδε ρξεζηκνπνηεκέλε. Πξφζζεηα, ζε κεξηθέο ρψξεο ρεηξηζηέο UMTS ρξεζηκνπνηνχλ ηα 850 MHz θαη ηα 1900 MHz (αλεμάξηεηα, ελλνψληαο φηη uplink θαη downlink είλαη κέζα ζηελ ίδηα δψλε). Γηα ηνπο ππάξρνληεο ρεηξηζηέο GSM, είλαη κηα απιή αιιά δαπαλεξή πνξεία κεηαβίβαζεο ζην UMTS: έλα κεγάιν κέξνο ηεο ππνδνκήο κνηξάδεηαη κε ην GSM, αιιά ην θφζηνο ηεο απφθηεζεο λέσλ αδεηψλ θάζκαηνο θαη ππεξθάιπςεο ηνπ UMTS ζηνπο ππάξρνπζεο θεξαίεο κπνξεί λα είλαη απαγνξεπηηθά αθξηβφ. Σν πξσηόθνιιν CDMA2000 Σν CDMA2000 είλαη έλα πβξηδηθφ 2.5G/3G πξσηφθνιιν ησλ θηλεηψλ πξνηχπσλ ηειεπηθνηλσληψλ πνπ ρξεζηκνπνηνχλ CDMA, έλα πνιιαπιφ ζρέδην πξφζβαζεο γηα ηα ςεθηαθά ξαδηνθχκαηα, γηα ηελ απνζηνιή θσλήο, θαη δεδνκέλσλ κεηαμχ ησλ θηλεηψλ ηειεθψλσλ. Σν CDMA2000 ζεσξείηαη πξσηφθνιιν 2.5G ζε 1xRTT θαη έλα 3G πξσηφθνιιν ζε EVDO. Σν Code Division Multiple Access (CDMA) είλαη κηα θηλεηή ςεθηαθή ξαδην ηερλνινγία φπνπ ηα θαλάιηα θαζνξίδνληαη κε θψδηθεο (αθνινπζίεο PN). To CDMA επηηξέπεη πνιιέο ηαπηφρξνλεο ζπζθεπέο απνζηνιήο ζεκάησλ ζην ίδην θαλάιη ζπρλφηεηαο, ζε αληίζεζε κε ην Time Division Multiple Access (TDMA), πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζην GSM θαη ην D-AMPS, θαη ην FDMA, πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζε AMPS. Γεδνκέλνπ φηη πεξηζζφηεξα ηειέθσλα κπνξνχλ λα εμππεξεηεζνχλ απφ ιηγφηεξεο πεξηνρέο θπςειψλ, ηα πξφηππα πνπ βαζίδνληαη ζην CDMA έρνπλ έλα ζεκαληηθφ νηθνλνκηθφ πιενλέθηεκα ζπγθξηηηθά κε απηά πνπ βαζίδνληαη ζε TDMA ή FDMA. Σν CDMA2000 έρεη κηα ζρεηηθά καθξνρξφληα ηερληθή ηζηνξία, θαη παξακέλεη ζπκβαηφ κε ηηο παιαηφηεξεο κεζφδνπο ηειεθσλίαο CDMA (φπσο cdmaone) πνπ αλαπηχρζεθαλ πξψηα απφ Qualcomm, κηα εκπνξηθή επηρείξεζε, θαη θάηνρν αξθεηψλ βαζηθψλ δηεζλψλ δηπισκάησλ επξεζηηερλίαο ζηελ ηερλνινγία.

25 24 Σα CDMA2000 πξφηππα CDMA2000 1xRTT, CDMA2000 EV-DO, θαη CDMA2000 ΔV-DV είλαη εγθεθξηκέλεο ξαδην δηεπαθέο γηα ηελ ηππνπνίεζε ηνπ ITU, IMT-2000 θαη έλαο άκεζνο δηάδνρνο ηνπ 2G CDMA, IS-95 (cdmaone). Σν CDMA2000 ηππνπνηείηαη απφ ην 3GPP2. Σα θύξηα ραξαθηεξηζηηθά CDMA2000 είλαη: Μέγηζηε απόδνζε: Η απφδνζε ηνπ CDMA2000 απφ ηελ άπνςε ησλ δεδνκέλσλ-ηαρπηήησλ, ηθαλφηεηα θσλήο θαη θαζπζηεξήζεηο ζπλερίδνπλ λα μεπεξλνχλ ζηηο εκπνξηθέο επεθηάζεηο άιιεο ζπγθξίζηκεο ηερλνινγίεο Απνδνηηθή ρξήζε ηνπ θάζκαηνο: Οη ηερλνινγίεο CDMA2000 πξνζθέξνπλ ηελ πςειφηεξε απφδνζε ζηε κεηάδνζε θσλήο θαη δεδνκέλσλ ρξεζηκνπνηψληαο ηε κηθξφηεξε πνζφηεηα θάζκαηνο, ρακειψλνληαο ην θφζηνο ηεο παξάδνζεο γηα ηνπο ρεηξηζηέο θαη παξαδίδνληαο αμηφπηζηεο ππεξεζίεο γηα ηνπο ηειηθνχο ρξήζηεο Τπνζηεξίδεη ηηο πξνεγκέλεο ππεξεζίεο θηλεηήο ηειεθσλίαο: Σν CDMA2000 1xEV-DO επηηξέπεη ηελ παξάδνζε κηαο επξείαο ζεηξάο πξνεγκέλσλ ππεξεζηψλ, φπσο πςειήο απφδνζεο VoIP, video-θιεζεηο, κελχκαηα πνιπκέζσλ, online παηρλίδηα κε πινπζηνπάξνρα ηξηζδηάζηαηα γξαθηθά Οη All-IP - CDMA2000 ηερλνινγίεο είλαη ζπκβαηέο κε ηo IP θαη έηνηκεο λα ππνζηεξίμνπλ ηε ζχγθιηζε δηθηχσλ. ήκεξα, νη ρεηξηζηέο CDMA2000 πνπ έρνπλ επεθηείλεη ηηο IP-based ππεξεζίεο απνιακβάλνπλ πεξηζζφηεξε επειημία θαη πςειφηεξεο απνδνηηθφηεηεο εχξνπο δψλεο, νη νπνίεο κεηαθξάδoληαη ζε κεγαιχηεξν έιεγρν θαη ηε ζεκαληηθή κείσζε θφζηνπο Δπηινγή ζπζθεπώλ: Σν CDMA2000 πξνζθέξεη ηελ επξχηεξε επηινγή ησλ ζπζθεπψλ θαη έρεη έλα ζεκαληηθφ πιενλέθηεκα δαπαλψλ έλαληη άιισλ 3G ηερλνινγηψλ γηα λα ηθαλνπνηήζεη ηηο δηαθνξεηηθέο αλάγθεο αγνξάο ζε φιν ηνλ θφζκν πλερήο πνξεία εμέιημεο: Σν CDMA2000 έρεη κηα ζηαζεξή θαη καθξνπξφζεζκε πνξεία εμέιημεο πνπ ζηεξίδεηαη ζηελ αξρή ηεο backward and forward ζπκβαηφηεηαο, ηεο in-band κεηάβαζεο, θαη ηεο ππνζηήξημεο ησλ δηακνξθψζεσλ πβξηδηθψλ δηθηχσλ Δπειημία: Σα CDMA2000 ζπζηήκαηα έρνπλ ζρεδηαζηεί γηα ηηο αζηηθέο θαζψο επίζεο θαη απνκαθξπζκέλεο αγξνηηθέο πεξηνρέο, γηα ην ζηαζεξφ αζχξκαην, αζχξκαην ηνπηθφ βξφρν (WLL), ηελ πεξηνξηζκέλε θηλεηηθφηεηα θαη πιήξεηο εθαξκνγέο mobility ζηηο πνιιαπιάζηεο δψλεο θάζκαηνο, ζπκπεξηιακβαλνκέλσλ 450 MHz, 800 MHz, 1700 MHz, 1900MHz θαη 2100 MHz.

26 ΣΔΥΝΟΛΟΓΙΔ ΚΙΝΗΣΧΝ ΣΡΙΣΗ ΓΔΝΝΙΑ (4G) Τπεξεζίεο θσλήο, δεδνκέλσλ, πνιπκέζσλ Οη ηερλνινγίεο 4G απνηεινχλ ηηο λεφηεξεο ηερλνινγίεο θηλεηήο επηθνηλσλίαο, πνπ αλακέλνληαη εκπνξηθά γχξσ ζην 2010 θαη ζα παξέρνπλ ηε δπλαηφηεηα αζθαιψλ θαη αμηφπηζησλ «νηθνπκεληθψλ» (ubiquitous, δει. παληνχ θαη πάληα δηαζέζηκσλ) ππεξεζηψλ ζε ρξήζηεο πεξηνξηζκέλεο ή θαη κεγάιεο θηλεηηθφηεηαο. Οη ηερλνινγίεο απηέο έρνπλ δχν βαζηθέο ζπληζηψζεο: ηηο «ξαδην-ηερλνινγίεο B3G» (ή ηερλνινγίεο κεηάδνζεο ζήκαηνο) θαη ηηο «ππεξεζίεο B3G», δει. ηηο εθαξκνγέο πνπ παξέρνληαη ζηνλ ηειηθφ ρξήζηε (ζην πιαίζην ηνπ παξφληνο άξζξνπ δελ ζα αλαθεξζνχκε ζηα ραξαθηεξηζηηθά ησλ ζπζθεπψλ απφ πιεπξάο user interface). Οη «Ραδην-ηερλνινγίεο B3G» αλακέλεηαη λα έρνπλ ηα εμήο ραξαθηεξηζηηθά: Τςειφηεξνπο ξπζκνχο κεηάδνζεο απφ ηελ 3G, κε θνξχθσζε (peak) ηα Mbps. Καιχηεξε αμηνπνίεζε ηνπ δηαζέζηκνπ θάζκαηνο θαη κηθξφηεξν θφζηνο αλά bit. Πξνζαξκνγή θπζηθήο θαη ινγηθήο πξφζβαζεο (physical & MAC interface) πνπ ειέγρεηαη απφ ινγηζκηθφ (software controlled radios) θαη βειηηζηνπνηείηαη γηα IP θπθινθνξία, κε ρξήζε ηνπ πξσηνθφιινπ IPv6 (all IPv6 δίθηπα κεηαθνξάο) θαη εγγπήζεηο πνηφηεηαο ππεξεζηψλ (QoS), πνπ ζρεηίδνληαη κε βέιηηζηε ρξήζε ηνπ θάζκαηνο θαη ηεο κπαηαξίαο, αλάινγα κε ηα δεδνκέλα ηνπ δηθηχνπ θαη ηηο απαηηήζεηο ηνπ ρξήζηε. Μηθξφηεξεο θπςέιεο (cells), γηα ηελ επίηεπμε ησλ δεηνχκελσλ κεγαιχηεξσλ ξπζκψλ κεηάδνζεο, γηα ηνλ ίδην πιεζπζκφ. Τςειφηεξεο ρξεζηκνπνηνχκελεο ζπρλφηεηεο (κέρξη 5 GHz), κε εχξνο δψλεο ξαδηνζπρλνηήησλ (RF) αλά θαλάιη 20~100 MHz. Υξεζηκνπνίεζε πνιιαπιψλ θεξαηψλ, ηφζν ζηνπο ζηαζκνχο βάζεο φζν θαη ζηηο θηλεηέο ζπζθεπέο, κε ρξήζε ηνπ πξσηνθφιινπ νξζνγψληαο πνιππιεμίαο ζπρλφηεηαο, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), αιιά θαη άιισλ κεζφδσλ. Δλαξκνληζκφο ηνπ ρξεζηκνπνηνχκελνπ θάζκαηνο ζε παγθφζκηα βάζε (επηζπκεηφ). Οη «Τπεξεζίεο B3G» ζρεδηάδνληαη κε ηα εμήο επηζπκεηά ραξαθηεξηζηηθά: Τπνζηήξημε επξπδσληθφηεηαο θαη πνιπκεζηθφηεηαο (broadband, multimedia services). Τςειή αζθάιεηα (security) θαη ζθαικαηαλνρή (fault-tolerance) ζηηο επηθνηλσλίεο, πξνζαξκνδφκελε δπλακηθά ζηηο απαηηήζεηο ηνπ θάζε δηθηχνπ θαη ηνπ εθάζηνηε

27 26 ρξήζηε θαη ζε ζπλδπαζκφ κε ηε βέιηηζηε ρξήζε ησλ πφξσλ (θάζκα, κπαηαξία, QoS) ηεο θηλεηήο ζπζθεπήο. πγθεθξηκέλα, εμαηνκηθεπκέλα ραξαθηεξηζηηθά αζθάιεηαο θαη πηζηνπνηεηηθά αζθάιεηαο (security certificates) γηα θάζε παξερφκελε ππεξεζία B3G θαη γηα θάζε θηλεηή ζπζθεπή. Οπνηαδήπνηε πξφζβαζε ζα γίλεηαη κφλν εθφζνλ ηα πηζηνπνηεηηθά πξφζβαζεο θαη ησλ δχν πιεπξψλ είλαη ακνηβαία απνδεθηά (απφ ηνλ πάξνρν ηεο ππεξεζίαο θαη απφ ηνλ ρξήζηε). Γηαζπλδεζηκφηεηα παληνχ, κε πιήζνο δηθηχσλ (ζηαζεξά, θηλεηά, ad-hoc) θαη δηαθφξσλ παξφρσλ (ubiquitous connectivity), κε ηξφπν δηαθαλή γηα ην ρξήζηε. Γει. θαζψο ν ρξήζηεο κεηαθηλείηαη, ελψ π.ρ. είλαη ζπλδεδεκέλνο κε ην Internet ή ζπκκεηέρεη ζε video-ηειεδηάζθεςε, ζα κπνξεί λα αιιάδεη δίθηπα (UMTS, WiFi, Bluetooth, θ.ιπ.) θαη παξφρνπο, κε ηξφπν απηφκαην, ρσξίο λα δηαθφπηεηαη ε ζχλδεζή ηνπ (seamless handoffs) θαη ηζνξξνπψληαο βέιηηζηα κεηαμχ αζθάιεηαο, πνηφηεηαο ζχλδεζεο (QoS) θαη θφζηνπο ηεο παξερφκελεο ππεξεζίαο. Απηφκαηε, έμππλε θαη δπλακηθή δηαπξαγκάηεπζε φξσλ, θξηηεξίσλ θαη ζπλζεθψλ πξφζβαζεο ζε δηάθνξεο ππεξεζίεο θαη δίθηπα (service level agreements, SLA), κέζσ «ινγηζκηθψλ πξαθηφξσλ» (software agents). Αλνηρηέο αξρηηεθηνληθέο αλάπηπμεο ινγηζκηθνχ κε επηζπκεηή ηελ παγθφζκηα ζχγθιηζε ζε θνηλά standards (πξσηφθνιια θαη πιαηθφξκεο αλάπηπμεο). Δλδεηθηηθά αλαθέξνπκε νξηζκέλεο ηέηνηεο κειινληηθέο ππεξεζίεο B3G: πκκεηνρή ζε e-ςεθνθνξίεο θαη e-εθινγέο κε ην θηλεηφ ηειέθσλν (κε αζθάιεηα, αμηνπηζηία θαη εκπηζηεπηηθφηεηα). πκκεηνρή ζε e-δεκνζθνπήζεηο θαη e-αμηνινγήζεηο (κε ηξφπν δηαθξηηηθφ θαη επηιεθηηθφ). Ιαηξηθή ηειε-παξαθνινχζεζε αζζελψλ θαη ειηθησκέλσλ (κε έκθαζε ζηελ εκπηζηεπηηθφηεηα θαη αμηφπηζηε κεηάδνζε ησλ πξνζσπηθψλ δεδνκέλσλ). Αλνηθηή θαη εμ απνζηάζεσο ηειε-εθπαίδεπζε θαη ηειε-θαηάξηηζε (κε δηαρείξηζε πνιπκεζηθνχ πιηθνχ απφ θηλνχκελνπο ρξήζηεο (ζπνπδαζηέο, ζπκβνχινπο θαζεγεηέο, δεκηνπξγνχο) θαη ζπλδξνκεηηθφ θαη ASP (Application Service Provider) κνληέιν παξνρήο ησλ ππεξεζηψλ. Σειε-εξγαζία θαη online ηειε-βνήζεηα ζηελ εξγαζία, κε ρξήζε θνξεηψλ πνιπκεζηθψλ ζπζθεπψλ. Γηθηπαθά, πνιπκεζηθά, επξπδσληθά ηειε-παηρλίδηα κε παγθφζκηα θαηαλεκεκέλνπο θηλνχκελνπο ρξήζηεο. Γηαδξαζηηθή, επηιεθηηθή, θηλεηή ηειεφξαζε θαη video, φπνπ, ην θαζεκεξηλφ πξφγξακκα πνπ ζα παξαθνινπζεί ν ρξήζηεο ζα δηακνξθψλεηαη αλάινγα κε ην πξνθίι ηνπ θαη ηηο επηζπκίεο ηνπ, ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν.

28 27 Όκσο, γηα λα γίλνπλ φζν ην δπλαηφλ ζπληνκφηεξα δσληαλή πξαγκαηηθφηεηα ηα παξαπάλσ, είλαη απαξαίηεην νη ζεκεξηλέο πνιπκεζηθέο, επξπδσληθέο ππεξεζίεο 3G λα παξέρνληαη ζην ρξήζηε κε ρακειφ, ζηαζεξφ κεληαίν θφζηνο (flat rate) θαη φρη κε νγθνρξέσζε ή ρξνλνρξέσζε πςεινχ θφζηνπο. ε νξηζκέλεο ρψξεο ηεο Δπξψπεο απηφ έρεη ήδε αξρίζεη λα γίλεηαη θαη ε Διιάδα νθείιεη ζχληνκα λα αθνινπζήζεη, γηα λα κε ράζεη θαη απηφ ην «ηξέλν» ηεο ζχγρξνλεο ηερλνινγίαο. Η ηερλνινγία UMB Σν UMB πξννξίδεηαη λα είλαη κηα ηέηαξηεο γεληάο ηερλνινγία. Απηέο νη ηερλνινγίεο ρξεζηκνπνηνχλ έλα πςειφ εχξνο δψλεο, ρακειή ιαλζάλνπζα θαηάζηαζε θαη ηερλνινγίεο δηθηχνπ TCP/IP κε ππεξεζίεο πςεινχ επηπέδνπ. Δλψ θαλέλα 4G δίθηπν δελ έρεη επεθηαζεί αθφκα, ην πνιχ κεγαιχηεξν εχξνο δψλεο, θαη νη πνιχ ιηγφηεξεο θαζπζηεξήζεηο, επηηξέπνπλ ηε ρξήζε ησλ δηάθνξσλ ηχπσλ εθαξκνγψλ πνπ ήηαλ αδχλαηεο πξηλ, ζπλερίδνληαο λα παξαδίδνπλ πςειήο πνηφηεηαο (ή πςειφηεξεο πνηφηεηαο) ππεξεζίεο θσλήο. Σα βειηησκέλα εχξε δψλεο ηνπ δηθηχνπ πνπ παξέρνληαη απφ απνδνηηθφηεξεο ηερλνινγίεο κπνξνχλ επίζεο λα νδεγήζνπλ ζε δίθηπα κε πεξηζζφηεξεο δπλαηφηεηεο. Πην ζπγθεθξηκέλα, ην Ultra Mobile Broadband (UMB) είλαη ην εκπνξηθφ φλνκα γηα ην πξφγξακκα ηνπ 3GPP2 γηα λα βειηησζεί ην πξφηππν θηλεηήο ηειεθσλίαο CDMA2000 γηα ηηο εθαξκνγέο θαη ηηο απαηηήζεηο ηεο επφκελεο γεληάο ηειεθψλσλ. Σν ζχζηεκα είλαη βαζηζκέλν ζηηο ηερλνινγίεο δηθηχσζεο ηνπ Internet (TCP/IP) πνπ πινπνηνχληαη ζε έλα ξαδηνζχζηεκα επφκελεο γεληάο, κε ηηο κέγηζηεο ηαρχηεηεο λα θηάλνπλ κέρξη 280 Mbit/s. Οη ζρεδηαζηέο ηνπ ζθνπεχνπλ λα θάλνπλ ην ζχζηεκα πην απνδνηηθφ θαη ηθαλφ λα πξνζθέξεη πεξηζζφηεξεο ππεξεζίεο απφ ηηο ηερλνινγίεο πνπ αληηθαζηζηά. Η ηππνπνίεζε UMB αλακέλεηαη λα νινθιεξσζεί ζχληνκα, κε ηελ εκπνξεπκαηνπνίεζε ηνπ λα πξαγκαηνπνηείηαη γχξσ απφ ηα κέζα ηνπ Σν UMB ζα έρεη air interface βαζηζκέλν ζην OFDMA, δηπιή δηαίξεζε ζπρλφηεηαο, εμειηθηηθφ εχξνο δψλεο κεηαμχ 1,25-20 MHz, ζα ππνζηεξίδεη κηθηά κεγέζε θπςειψλ γηα παξάδεηγκα macro-cellular, micro-cellular, θαη pico-cellular. Δπίζεο ζα έρεη αξρηηεθηνληθή δηθηχνπ IP, ζα ππνζηεξίδεη επίπεδεο, ζπγθεληξσκέλεο θαη κηθηέο ηξνπνινγίεο θαη ζα πξνζθέξεη ηαρχηεηεο πάλσ απφ 275 Mbit/s downstream θαη πάλσ απφ 75 Mbit/s upstream. Η ρξήζε ηνπ OFDMA απφ ην UMB απαιείθεη πνιιά απφ ηα κεηνλεθηήκαηα ηεο ηερλνινγίαο CDMA πνπ ρξεζηκνπνηνχηαλ απφ ηνλ πξνθάηνρφ ηνπ, ζπκπεξηιακβαλνκέλνπ ηνπ θαηλνκέλνπ "breathing", ηε δπζθνιία πξφζζεζεο δπλαηνηήησλ κέζσ ησλ κηθξνθπςέισλ, θαη ησλ ζηαζεξψλ κεγεζψλ εχξνπο δψλεο πνπ πεξηνξίδνπλ ην ζπλνιηθφ εχξνο δψλεο. 1.3 ΣΑ ΠΛΔΟΝΔΚΣΗΜΑΣΑ ΚΑΙ ΣΑ ΜΔΙΟΝΔΚΣΗΜΑΣΑ ΣΗ ΚΙΝΗΣΗ ΣΗΛΔΦΧΝΙΑ Σα θηλεηά ηειέθσλα έρνπλ γίλεη κηα αλάγθε ζε φιν ηνλ θφζκν. Δίλαη ν θαιχηεξνο ηξφπνο γηα λα είκαζηε ζε ζπλερή ζχλδεζε κε ηελ νηθνγέλεηα, ζπλεξγάηεο, θίινπο, θαη πξφζβαζε ζην δηαδίθηπν, λα ζηέιλνπκε κελχκαηα θαη πνιιά άιια. Αιιά έλα γεγνλφο είλαη φηη θάζε λφκηζκα έρεη δχν φςεηο. Όληαο έλα πνιχ ρξήζηκνο έμππλνο θίινο, έλα

29 28 θηλεηφ ηειέθσλν έρεη κεξηθά κεηνλεθηήκαηα επίζεο. Γηα λα μεθηλήζνπκε, αο κηιήζνπκε γηα ηα πιενλεθηήκαηα ηνπο. Σν θαιχηεξν είλαη φηη κπνξνχκε λα είκαζηε ζε ζπλερή ζχλδεζε, θαη λα έρνπκε αξηζκνχο κέζα ζε απηφ. Αθφκα θαη αλ ηαμηδεχεηε, είκαζηε κε φινπο πνιχ θνληά. Όληαο έλα πνιχ ραξαθηεξηζηηθφ gadget, κπνξεί θαλείο λα ζηείιεη ή λα ιάβεη κελχκαηα, λα ζηείιεηε ραηξεηηζκνχο, MMS, λα πάξεη πιεξνθνξίεο, φπσο εηδήζεηο, πιεξνθνξίεο ζηδεξνδξφκσλ, ρξφλνπο πηήζεο θαη πνιιά άιια. Σψξα νη πεξηζζφηεξνη απφ απηνχο έρνπλ GPRS ή έδσζαλ ηε δπλαηφηεηα ζην δίθηπν. Κάπνηνο κπνξεί λα ρξεζηκνπνηήζεη ζην internet νπνηαδήπνηε ζηηγκή θαη νπνπδήπνηε. Έιεγρνο κελπκάησλ, απνζηνιή θαη ιήςε κελπκάησλ ειεθηξνληθνχ ηαρπδξνκείνπ, ηνλ έιεγρν ηπρφλ πιεξνθνξίεο γηα θάζε ηκήκα. Αο πνχκε φηη ηα θηλεηά ηειέθσλα καο είλαη Pocket PC. Σν θαιχηεξν είλαη φηη πνπ κπνξνχκε λα ην κεηαθέξνπκε παληνχ, ψζηε λα κελ ράζνπκε ζεκαληηθέο θιήζεηο. Δπίζεο έρνπκε πξφζβαζε ζε φιεο ηηο θαηαζηάζεηο έθηαθηεο αλάγθεο, φπνπ κπνξνχκε λα δεηήζνπκε αθφκα θαη ηελ ζσζηή θαηεχζπλζε αλ ραζνχκε. Μπνξνχκε λα θαιέζνπκε αζζελνθφξν ή ηελ αζηπλνκία, αλ είκαζηε θνληά ζε αηχρεκα θαη αλ ην θηλεηφ ηειέθσλν έρεη κηα θσηνγξαθηθή κεραλή, κπνξνχκε λα πάξνπκε εηθφλεο ηνπ νηηδήπνηε ζπκβαίλεη. Δάλ έρνπκε mp3, κπνξνχκε λα αθνχζνπκε κνπζηθή, λα παίμνπκε αθφκα θαη παηρλίδηα. Τπάξρνπλ πνιιά άιια ραξαθηεξηζηηθά, φπσο ην blue-tooth, ππέξπζξεο, αξηζκνκεραλή, ηειεθσληθφο θαηάινγνο, μππλεηήξη, ρξνλφκεηξν, εκεξνιφγηα, ππελζπκίζεηο εξγαζηψλ, θαζψο θαη πνιιέο άιιεο εθαξκνγέο γηα λα ρξεζηκνπνηήζνπκε. Μπνξνχκε λα ην ρξεζηκνπνηνχκε ζρεδφλ παληνχ ρσξίο θαιψδηα ή ειεθηξηθή ελέξγεηα. Πξαγκαηηθά, είλαη νπζηαζηηθά έλαο βνεζφο έθηαθηεο αλάγθεο. Δθηφο απφ ηα πξναλαθεξζέληα πιενλεθηήκαηα, ππάξρνπλ αθφκε πνιιά κεηνλεθηήκαηα επίζεο. Σν ζεκαληηθφηεξν είλαη φηη είκαζηε <<πάληα ζπλδεδεκέλνη>>. Καηά θαηξνχο, ζα κπνξνχζε θαλείο λα αηζζάλεηαη 24 ψξεο ζηελά ζπλδεδεκέλε θαη ζπζθεπάδνληαη κε ην αθεληηθφ ηνπ, ή ζπλεξγάηεο. Δίλαη ήζπρν πηζαλφ λα δηαηαξάμεη ηελ πξνζσπηθή δσή θάζε ηψξα θαη ηφηε, αλ είζηε ζε νηθνγελεηαθά γεχκαηα, δηαθνπέο, νηθνγελεηαθέο γηνξηέο ή νπνπδήπνηε δειαδή ράλνπκε ηελ πξνζηαζία ηεο ηδησηηθήο δσήο καο. Έλα αθφκα κεηνλέθηεκα πνπ ζα αλαθέξνπκε είλαη θπξίσο ν θίλδπλνο ηεο πγείαο καο. Υξεζηκνπνηψληαο ηα ηειέθσλα γηα έλα αξθεηά κεγάιν ρξνληθφ δηάζηεκα κπνξεί ζίγνπξα λα είλαη θαθφ γηα ηελ πγεία. Οη εκπεηξνγλψκνλεο έρνπλ ήδε δηαπηζηψζεη φηη ε εθπεκπφκελε αθηηλνβνιία απφ ηα θηλεηά ηειέθσλα είλαη επηβιαβή γηα ηελ πγεία. Δπίζεο, κπνξνχλ λα βιάςνπλ αθφκα θαη ην αθνπζηηθφ καο ζχζηεκα. Πνιιά πεξηζζφηεξα κεηνλεθηήκαηα πνπ πξέπεη λα αλαθέξνληαη είλαη: κεγάιε δηάζπαζε ηεο πξνζνρήο θαηά ηελ νδήγεζε, ην νπνίν ζα κπνξνχζε κεξηθέο θνξέο λα νδεγήζεη αθφκα θαη ζε ζάλαην.

30 29 ΚΔΦΑΛΑΙΟ 2o 2.ΠΑΓΚΟΜΙΟ ΤΣΗΜΑ ΚΙΝΗΣΗ ΣΗΛΔΦΧΝΙΑ (UMTS) Σν Παγθφζκην χζηεκα Κπςεισηψλ Κηλεηψλ Δπηθνηλσληψλ UMTS απνηειεί ζήκεξα ην πην δηαδεδνκέλν ζχζηεκα θηλεηψλ επηθνηλσληψλ 3εο γεληάο. Η ηδέα γηα ηελ γέλεζή ηνπ, ν ζρεδηαζκφο θαη ε πινπνίεζή ηνπ πξνήιζαλ απφ ηελ απαίηεζε γηα αλαβάζκηζε ησλ ήδε ππαξρφλησλ ηειεπηθνηλσληαθψλ ππεξεζηψλ θαη ηελ αλάγθε γηα ηελ «ζπλέρεηα» ησλ επηθνηλσληψλ ζε πεξηβάιινλ εηεξνγελψλ ζπζηεκάησλ. Σν θεθάιαην απηφ μεθηλάεη κε κηα ζχληνκε αλαθνξά ζηα γεληθά ραξαθηεξηζηηθά ηνπ δηθηχνπ UMTS θαη ζηε ζπλέρεηα αθνινπζεί κηα εθηελήο πεξηγξαθή ηεο αξρηηεθηνληθήο ηνπ δηθηχνπ απηνχ. Η ξαδηνεπαθή W-CDMA απνηειεί έλα απφ ηα θχξηα αληηθείκελα κειέηεο απηνχ ηνπ θεθαιαίνπ θαη επνκέλσο δίλεηαη ηδηαίηεξε βαξχηεηα. Δλ ζπλερεία εμεηάδνληαη ηα πξσηφθνιια θαη ηα θαλάιηα πνπ απαληψληαη ζηε ξαδηνεπαθή W-CDMA θαζψο θαη νη ηερληθέο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ δηάρπζε ηνπ θάζκαηνο ησλ ζεκάησλ πιεξνθνξίαο. Σέινο, εμεηάδνληαη θάπνηα ιεηηνπξγηθά ραξαθηεξηζηηθά φπσο είλαη π.ρ. ν έιεγρνο ηζρχνο, ηα handovers, ην cell breathing θ.α. θαη ηα νπνία καθιζηούν αποδοηική ηην λειηουργία ηου δικηύου UMTS. 2.1 ΓΔΝΙΚΑ Ο ζρεδηαζκφο ηνπ δηθηχνπ UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) απνζθνπεί ζηνλ ζπγθεξαζκφ ησλ πιενλεθηεκάησλ ησλ λέσλ ηερλνινγηψλ θαη ησλ επθνιηψλ πνπ πξνζθέξεη ε θηλεηή ηειεθσλία, φπνπ δελ καο ελδηαθέξεη πιένλ κφλν ην θνκκάηη ηεο ηειεθσλίαο (σο επηθνηλσλία θσλήο) αιιά θαη απηφ ησλ εθαξκνγψλ πνιπκέζσλ. Έηζη, γηα ηα ζπζηήκαηα ηειεπηθνηλσληψλ 3εο γεληάο έρεη ηεζεί σο πξσηαξρηθφο ζηφρνο ε αχμεζε ησλ δπλαηνηήησλ θαη ηεο ιεηηνπξγηθφηεηαο ησλ θηλεηψλ ηεξκαηηθψλ ηνπ ρξήζηε, απφ ηα νπνία ππάξρεη πιένλ ε απαίηεζε κεηαμχ άιισλ λα παξέρνπλ πινχζηεο ζε ήρν θαη εηθφλα εθαξκνγέο πνιπκέζσλ. Η ρξνληθή κεηάβαζε ζε απηή ηε γεληά ζπζηεκάησλ δε κπνξεί λα θαζνξηζηεί κε αθξίβεηα αθφκα θαη ζήκεξα θαζψο εμαξηάηαη απφ ηηο αλάγθεο θαη ηηο απαηηήζεηο ηεο αγνξάο, ε νπνία αληηκεησπίδεηαη μερσξηζηά γηα θάζε ήπεηξν αλ φρη θαη ρψξα. Πξντφληα θαη ππεξεζίεο 3G έθαλαλ ηελ εκθάληζή ηνπο ζηελ Διιεληθή αγνξά ηα ηειεπηαία 3 4 ρξφληα απφ ην ζχλνιν ζρεδφλ ησλ παξνρψλ θηλεηήο ηειεθσλίαο, ε δηαζεζηκφηεηα φκσο ησλ ππεξεζηψλ είλαη αθφκα πεξηνξηζκέλε ζε ζπγθεθξηκέλεο πεξηνρέο ηεο ρψξαο.

31 30 Μηιψληαο κε ηα έσο ηψξα δεδνκέλα, αλ θαη έρνπλ γίλεη ζεκαληηθά βήκαηα πξνφδνπ ζηνλ ηνκέα ησλ θηλεηψλ ηειεπηθνηλσληψλ, ππάξρνπλ εκθαλείο πεξηνξηζκνί ζηνπο εθηθηνχο ξπζκνχο κεηάδνζεο δεδνκέλσλ θαη πιεξνθνξίαο, θαζψο θαη ζηε δπλαηφηεηα παξνρήο πνιχπινθσλ ππεξεζηψλ. Μία απφ ηηο πιένλ θαηλνηφκεο πξνηάζεηο θαη παξνρέο ηνπ UMTS δηθηχνπ πξνο ηνπο ρξήζηεο ηνπ είλαη απηή ηνπ Ιδεαηνχ Οηθείνπ Πεξηβάιινληνο (Virtual Home Environment VHE). Πξφθεηηαη γηα κηα πιαηθφξκα ε νπνία παξέρεη κία πιεηάδα δνκηθψλ ζηνηρείσλ θαη εξγαιείσλ γηα ηνλ νξηζκφ ππεξεζηψλ ζηνπο θνκηζηέο θαη ηνπο πάξνρνπο, έηζη ψζηε λα κπνξνχλ λα επεθηείλνπλ ηηο ήδε ππάξρνπζεο ππεξεζίεο γηα λα είλαη ζπκβαηέο ζην λέν πεξηβάιινλ αιιά θαη λα δεκηνπξγνχλ εληειψο θαηλνχξγηεο. Με ηνλ ηξφπν απηφ γίλεηαη πξνζπάζεηα λα παξέρεηαη ζην θηλεηφ ηεξκαηηθφ ηνπ ρξήζηε φιε ε ιεηηνπξγηθφηεηα θαη ε πξνζσπνπνίεζε ζηηο ππεξεζίεο πνπ απηφο απνιακβάλεη ζην ζπίηη ή ζην ρψξν ηεο εξγαζίαο ηνπ, παξάιιεια κε ηελ ηθαλφηεηα λα θηλείηαη. Για τθν ςυνολικι δόμθςθ του UMTS δικτφου ζχουν χρθςιμοποιθκεί αρκετά ςτοιχεία από το Δίκτυο Κορμοφ (Core Network CN) του GSM Phase 2+, τθσ ςθμερινισ δθλαδι μορφισ που αυτό ζχει πάρει και θ οποία κεωροφμε ότι ανικει ςτο ςτάδιο 2+ όπου παρζχονται υπθρεςίεσ GPRS General Packet Radio Services. Με αυτι τθ κεϊρθςθ οι ςθμερινοί πάροχοι κινθτϊν επικοινωνιϊν αφενόσ προςτατεφουν τισ επενδφςεισ τουσ ςτα ςυςτιματα 2θσ γενιάσ που ςυνεχίηουν να χρθςιμοποιοφνται και αφετζρου είναι ςε κζςθ να αντεπεξζλκουν ςτο κόςτοσ τθσ μετάβαςθσ προσ τθν επόμενθ γενιά ςυςτθμάτων. 2.2 ΓΔΝΙΚΑ ΥΑΡΑΚΣΗΡΙΣΙΚΑ ΣΟΤ ΓΙΚΣΤΟΤ U.M.T.S ΣΟ ΥΡΗΙΜΟΠΟΙΟΤΜΔΝΟ ΦΑΜΑ Η ρξήζε ηνπ θάζκαηνο απφ ηνπο πάξνρνπο ππεξεζηψλ θηλεηήο ηειεθσλίαο είλαη έλαο πνιχ ζεκαληηθφο παξάγνληαο γηα ηελ πεξαηηέξσ εμέιημε ηνπ UMTS. Πξέπεη λα δηαηίζεηαη αξθεηφ θάζκα ψζηε λα θαιχπηνληαη νη απμεκέλεο απαηηήζεηο ζε εχξνο δψλεο γηα ηελ θίλεζε πνπ ζα πξνθαιέζεη ε αλάπηπμε πνιχπινθσλ εθαξκνγψλ ελψ ε ρξήζε δεπγψλ ζπρλνηήησλ γηα ιεηηνπξγία Frequency Division Duplex (FDD) ζεσξείηαη επηβεβιεκέλε. Σν εχξνο ηνπ θάζε θαλαιηνχ πξνζδηνξίδεηαη ζηα 5 MHz. Απηφ ζεκαίλεη φηη κπνξεί θάπνηνο θνκηζηήο λα επηιέμεη: 1) 2*5 MHz: επηινγή πνπ ζπλεπάγεηαη έλα θαη κφλν επίπεδν δηαζηξσκάησζεο ζηε ζπγθεθξηκέλε πεξηνρή. 2) 2*10 MHz: επηινγή πνπ ζπλεπάγεηαη δπλαηφηεηα γηα δχν επίπεδα δηαζηξσκάησζεο, παξαδείγκαηνο ράξηλ, έλα θαλάιη γηα ηε macro θπςέιε θαη έλα γηα ηε micro ή pico θπςέιε πνπ κπνξεί λα ηνπνζεηεζεί ζηελ ίδηα πεξηνρή, αλάινγα κε ηηο ηδηαίηεξεο αλάγθεο. 3) 2*15 MHz: επηινγή πνπ επηηξέπεη πιήξε δηαζηξσκάησζε ηξηψλ επηπέδσλ, ε νπνία επηδέρεηαη ηε ζπλχπαξμε macro, micro θαη pico θπςειψλ ή κεηθηψλ ζρεκάησλ κε κία macro θαη δχν micro θπςέιεο ζηελ ίδηα πεξηνρή. 4) 2*20 MHz: επηινγή πνπ ελδείθλπηαη γηα ζπλζήθεο απμεκέλεο δήηεζεο θαζψο πξνζθέξεη πνιιαπιέο επηινγέο.

32 31 Σαπηφρξνλα κε ηα δεχγε ζπρλνηήησλ θάπνηνο θνκηζηήο κπνξεί λα επηιέμεη θαη ηε ιεηηνπξγία Time Division Duplex (TDD) εηδηθά γηα πεξηπηψζεηο φπνπ έρνπκε πεξηνξηζκέλε θηλεηηθφηεηα ησλ ρξεζηψλ, φπσο γηα παξάδεηγκα ζε εζσηεξηθνχο ρψξνπο. Καη πάιη ππάξρνπλ αλάινγεο δπλαηφηεηεο επηινγήο: 1) 1*5 MHz: επηινγή πνπ κπνξεί λα πξνζθέξεη επηπιένλ ιχζεηο εηδηθά ζε πεξηπηψζεηο αζχκκεηξεο θίλεζεο. 2) 1*10 MHz : επηινγή πνπ ελδείθλπηαη θαη πάιη γηα αζχκκεηξε θίλεζε αιιά ζε αθφκα πην απαηηεηηθέο ζπλζήθεο. Όπωσ βλζπουμε ςτθν περίπτωςθ τθσ TDD δεν υπάρχει ανάγκθ για δεφτερο κανάλι. Η επιλογι τθσ λειτουργίασ αυτισ ζχει να κάνει κυρίωσ με τθν αποτελεςματικότερθ διαχείριςθ τθσ αςφμμετρθσ κίνθςθσ (uplink και downlink), θ οποία οφτωσ ι άλλωσ κεωρείται δεδομζνο ότι κα είναι θ ςυνικθσ περίπτωςθ. Με βάςθ λοιπόν τισ προβλζψεισ και τισ υποκζςεισ για τισ ανάγκεσ τθσ αγοράσ, το UMTS Forum προτείνει τθ χριςθ ενόσ ηεφγουσ 2*15 MHz και ενόσ μονοφ 5 MHz καναλιοφ, ωσ ελάχιςτο προςφερόμενο φάςμα από τουσ πάροχουσ για τθν πρϊτθ φάςθ του δικτφου. Ανάλογα βζβαια με τισ ιδιαίτερεσ ςυνκικεσ για κάκε χϊρα, αυτό πρζπει να τροποποιείται κατάλλθλα. Οι περιοχζσ του φάςματοσ που είναι διακζςιμο για τουσ τθλεπικοινωνιακοφσ πάροχουσ κάκε χϊρασ κακορίηεται από τθν IMT και τουσ διεκνείσ κανονιςμοφσ τθσ ITU. Για τισ περιοχζσ όπου αναμζνεται θ μεγαλφτερθ απιχθςθ του εν λόγω δικτφου, θ κατανομι του φάςματοσ φαίνεται ςτο παρακάτω Σχιμα 2.1 ρήκα 2.1: Καηαλνκή θάζκαηνο γηα ηηο θπξηφηεξεο πεξηνρέο ηνπ πιαλήηε. (πεγή: Swiss Federal Institute of Technology)

33 32 Όπσο κπνξνχκε λα δηαθξίλνπκε απφ ην παξαπάλσ ρήκα, ηφζν ε Δπξψπε φζν θαη ε Ιαπσλία έρνπλ επηιέμεη λα αθηεξψζνπλ γηα ην επίγεην θνκκάηη ηνπ UMTS δηθηχνπ (UMTS Terrestrial Radio Access Network UTRAN): γηα ηελ ιεηηνπξγία FDD: α) ηελ πεξηνρή ζπρλνηήησλ απφ MHz γηα ηελ άλσ δεχμε (uplink) β) ηελ πεξηνρή ζπρλνηήησλ απφ MHz γηα ηελ θάησ δεχμε (dowhlink) γηα ηελ ιεηηνπξγία TDD: α) ηελ πεξηνρή ζπρλνηήησλ απφ MHz γηα ηελ άλσ θαη θάησ δεχμε (uplink θαη downlink) β) ηελ πεξηνρή ζπρλνηήησλ απφ MHz γηα ηελ άλσ θαη θάησ δεχμε (uplink θαη downlink) Γίλεηαη σζηφζν πξνζπάζεηα απφ θνξείο θαη θαηαζθεπαζηέο παγθνζκίσο λα ρξεζηκνπνηείηαη ηνπιάρηζηνλ απφ θνηλνχ θάπνην βαζηθφ εχξνο ηεο δψλεο ηνπ θάζκαηνο θαη ηδηαίηεξα ε πεξηνρή MHz (γηα επίγεην δνξπθνξηθφ δίθηπν) θαζψο θαη ε πεξηνρή MHz (γηα επίγεην θαη δνξπθνξηθφ δίθηπν πάιη) ΑΞΙΟΠΟΙΗΗ ΣΟΤ ΓΙΑΣΙΘΔΜΔΝΟΤ ΦΑΜΑΣΟ Σν Δπίγεην Γίθηπν Ραδηνπξφζβαζεο UMTS (UTRAN UMTS) 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 δηάρπηνπ θάζκαηνο (spread spectrum), ιφγσ ηνπ δηαθνξηζκνχ ζηε ζπρλφηεηα (frequency diversity) πνπ εηζάγεη ην επξχ θάζκα. Σέηνην ζχζηεκα είλαη θαη ην CDMA (Code Division Multiple Access) φπνπ ρξεζηκνπνηείηαη φιν ην δηαηηζέκελν θάζκα γηα θάζε ζπλδηάιεμε, ζε αληίζεζε κε ηα ζπζηήκαηα TDMA θαη ηα FDMA, φπνπ ην δηαηηζέκελν εχξνο δψλεο ζπρλνηήησλ δηαηξείηαη ζε ζηελέο πεξηνρέο ζπρλνηήησλ θαη θάζε θαλάιη ρξεζηκνπνηείηαη απφ κία ή πεξηζζφηεξεο ζπλδηαιέμεηο. ηα ζπζηήκαηα Πνιιαπιήο Πξφζβαζεο κε Δπηκεξηζκφ Κψδηθα (CDMA), 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 αθνξά ηνλ ίδην απφ ηηο ππφινηπεο. Θέινληαο λα δψζνπκε κία πην παξαζηαηηθή αλαπαξάζηαζε ηνπ ηη αθξηβψο ζπκβαίλεη ζην πεδίν ηνπ ρξφλνπ θαη ηεο ζπρλφηεηαο γηα ηα ηξία είδε Πνιιαπιήο Πξφζβαζεο πνπ αλαθέξακε, παξαηίζεηαη ην αθφινπζν ρήκα 2.2.

34 33 Σχήμα 2.2: Κατανομι των καναλιϊν ςτα πεδία Συχνοτιτων και Χρόνου για τισ τεχνικζσ πολλαπλισ πρόςβαςθσ FDMA, TDMA και CDMA. 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 θσδηθψλ (Channelisation Codes ή Spreading 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. 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. Οη δχν απηέο ηερληθέο ακθηδξφκεζεο ζην UMTS θαίλνληαη ζην ρήκα 2.3. χήμα 2.3: Τεχνικζσ αμφιδρόμθςθσ ςτο UMTS (πθγι: Swiss Federal Institute of Technology)

35 ΚΧΓΙΚΔ ΓΙΑΥΤΗ ΚΑΙ ΠΔΡΙΠΛΔΞΗ (Spreading and Scrambling Codes) ε έλα πνκπφ DS- CDMA, ην ζήκα ηεο πιεξνθνξίαο δηακνξθψλεηαη απφ έλαλ θψδηθα δηάρπζεο (spreading code) (γηα λα κεηαηξαπεί ζε επξείαο δψλεο ζήκα) θαη ζην δέθηε ζπζρεηίδεηαη κε έλα αληίγξαθν ηνπ ίδηνπ θψδηθα. Η δηαδηθαζία ηνπ spreading απνηειείηαη απφ δχν θάζεηο, ην spreading θαη ην scrambling, θαη νη δχν ρξεζηκνπνηνχλ δηαθνξεηηθνχο ηχπνπο θσδηθψλ κε δηαθνξεηηθά ραξαθηεξηζηηθά ν θαζέλαο (ρήκα 2.4). ρήκα 2.4: Οη θψδηθεο δηάρπζεο θαη πεξίπιεμεο θαηά ηελ εθπνκπή θαη ιήςε κηαο ξνήο δεδνκέλσλ Η θάζε ηνπ spreading είλαη επίζεο γλσζηή σο channelization. Σν Channelization απμάλεη ην εχξνο δψλεο ηνπ ζήκαηνο θαη νη θψδηθεο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζε απηήλ ηελ θάζε είλαη νξζνγψληνη. Σν UTRAN ρξεζηκνπνηεί νξζνγψληνπο θψδηθεο κεηαβιεηνχ παξάγνληα δηάρπζεο (spreading factor) (Orthogonal Variable Spreading Factor OVSF). ε έλα ηδαληθφ νξζνγψλην ζχζηεκα, ε δηαζηαπξνχκελε-ζπζρέηηζε (crosscorrelation) κεηαμχ ησλ ζεκάησλ πιεξνθνξίαο θαη ησλ ζεκάησλ παξεκβνιήο είλαη κεδέλ. Δληνχηνηο, ζε έλα πξαγκαηηθφ ζχζηεκα ππάξρνπλ πάληα ζπληζηψζεο πνιπφδεπζεο ηνπ ίδηνπ ζήκαηνο, νη νπνίεο δηαηαξάζζνπλ ηελ νξζνγσληφηεηα. Δπηπιένλ, ν αξηζκφο ησλ θσδηθψλ απηψλ είλαη πεπεξαζκέλνο θαη έηζη απηνί επαλαρξεζηκνπνηνχληαη ζε θάζε θπςέιε. Δπνκέλσο, ν ίδηνο θψδηθαο κπνξεί λα δηαηεζεί ζε δηαθνξεηηθνχο ρξήζηεο ζε γεηηνληθέο θπςέιεο. Έλαο Κ δελ κπνξεί θαλνληθά λα γλσξίδεη πνην απφ ηα DL ζήκαηα πξννξίδεηαη γηα απηφλ ρσξίο θάπνηνπ είδνπο βνήζεηα. Δπίζεο, επεηδή νη Κ δελ είλαη ζπγρξνληζκέλνη ρξνληθά, νη uplink κεηαδφζεηο είλαη αζχγρξνλεο θαη κε νξζνγψληεο. Απφ ηα παξαπάλσ, ζπλάγεηαη ην ζπκπέξαζκα φηη επηπιένλ κε ην channelization ρξεηάδεηαη θαη θάπνηνπ άιινπ είδνπο ηερληθή γηα λα εμαζθαιίζεη ηελ επηθνηλσλία κεηαμχ ησλ Κ θαη ησλ Β. Η ιχζε ιέγεηαη θψδηθεο πεξίπιεμεο (scrambling θψδηθεο). Σν scrambling πινπνηείηαη ζηνλ πνκπφ κεηά ην spreading. Καηά ηε δηαδηθαζία ηνπ scrambling, ε αθνινπζία ηνπ θψδηθα (chip code) πνιιαπιαζηάδεηαη κε κηα ςεπδνηπραία αθνινπζία απφ bits (δει. ηνλ θψδηθα scrambling ). ηελ DL

36 35 θαηεχζπλζε θάζε ζηαζκφο βάζεο έρεη έλαλ κνλαδηθφ θψδηθα scrambling ελψ ζην uplink απηφο είλαη δηαθνξεηηθφο γηα θάζε Κ. Οη scrambling θψδηθεο είλαη θψδηθεο πνπ παξάγνληαη κε θαιέο ηδηφηεηεο απην-ζπζρέηηζεο (autocorrelation). Οη ιεηηνπξγίεο απην-ζπζρέηηζεο θαη δηαζηαπξνχκελε- ζπζρέηηζεο ζπλδένληαη θαηά ηέηνην ηξφπν ψζηε δελ είλαη γεληθά δπλαηφ λα επηηεπρζνχλ θαιέο ηηκέο απην-ζπζρέηηζεο θαη δηαζηαπξνχκελε-ζπζρέηηζεο ζπγρξφλσο. Έλαο θψδηθαο scrambling κπνξεί λα είλαη είηε κηα βξαρεία είηε κηα εθηελήο αθνινπζία απφ bits. Οη βξαρείο θψδηθεο scrambling εθηείλνληαη πάλσ απφ κηα πεξίνδν ζπκβφινπ, ελψ νη καθξηνί θψδηθεο εθηείλνληαη θαηά ηε δηάξθεηα αξθεηψλ πεξηφδσλ ζπκβφινπ ΙΔΡΑΡΥΙΚΗ ΓΟΜΗ ΚΤΦΔΛΧΝ Έλα απφ ηα θχξηα ραξαθηεξηζηηθά ησλ ζπζηεκάησλ 3εο γεληάο είλαη φηη βαζίδνληαη ζρεδφλ απνθιεηζηηθά ζε κηθξνθπηηαξηθή (micro-cellular) θαη πηθνθπηηαξηθή (picocellular) δνκή. Μάιηζηα, ηα ζπζηήκαηα απηά ρξεζηκνπνηνχλ πνιινχο ηχπνπο θπηηάξσλ αλάινγα κε ηελ ζηηγκηαία ηνπο ζέζε. Η ζχλδεζή ηνπο είλαη δπζδηάζηαηε ζηηο πεξηζζφηεξεο πεξηνρέο (π.ρ. εζληθέο νδνί, ππθλνθαηνηθεκέλεο, θιπ.) αιιά θαη ηξηζδηάζηαηε (π.ρ. εληφο θηηξίσλ). ην UMTS ππάξρνπλ ηέζζεξηο δηαθνξεηηθέο ηεξαξρηθέο δνκέο θπςειψλ πνπ ζπλνιηθά πεξηιακβάλνπλ: 1) ην picocell, ην νπνίν θαιχπηεη κφλν κηθξέο πεξηνρέο φπσο έλα δσκάηην γξαθείνπ. 2) ην microcell, ην νπνίν έρεη αθηίλα θάιπςεο κε ειάρηζηε ηηκή 100 m θαη κέγηζηε ηηκή 1 Km. Η δνκή απηή ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ θάιπςε ησλ επηθνηλσληαθψλ αλαγθψλ ησλ θηλεηψλ κνλάδσλ πνπ βξίζθνληαη θαη θηλνχληαη ζηηο θεληξηθέο πεξηνρέο ησλ πφιεσλ. 3) ην macrocell, ην νπνίν κπνξεί λα θαιχςεη κηα πεξηνρή αθηίλαο αξθεηψλ ρηιηνκέηξσλ θαη ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ επηθνηλσληαθή θάιπςε θηλεηψλ κνλάδσλ πνπ θηλνχληαη ζε νδνχο εθηφο πφιεσλ θαζψο θαη ζε ππθλνθαηνηθεκέλεο πεξηνρέο. 4)ην global cell (ή overlay cell), ην νπνίν θαιχπηεηαη απφ ηνπο δνξπθφξνπο θαη είλαη δηαζέζηκν ζε νπνηαδήπνηε ηνπνζεζία ζε φιν ηνλ θφζκν. Κάησ απφ κηα ηέηνηα ηεξαξρηθή δνκή θπςειψλ, ην UMTS κπνξεί λα παξέρεη ηηο ππεξεζίεο ηνπ ζηνπο ρξήζηεο πνπ βξίζθνληαη ζε δηάθνξεο γεσγξαθηθέο πεξηνρέο πάλσ ζηνλ πιαλήηε. Ωο ινγηθή ζπλέρεηα ησλ παξαπάλσ, ην 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 θαη πξνεθηείλεηαη κε ρξήζε ηφζν macro θπςειψλ 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 ηηο φπνηεο αιιαγέο ζην δίθηπν πνπ ρξεζηκνπνηεί κηαο θαη ζα ην βιέπεη ζαλ έλα εληαίν ζχλνιν. Παξαθάησ θαίλεηαη ην πεξηβάιινλ ηεο ξαδηνθάιπςεο ζε παγθφζκην επίπεδν.

37 36 ρήκα 2.5: Σν πεξηβάιινλ ηεο παγθφζκηαο αζχξκαηεο πξφζβαζεο ζην UMTS (πεγή: Wikipedia) Πξνθεηκέλνπ λα εμαζθαιηζηεί ε επηηπρία θαη ε γξήγνξε απνδνρή ηνπ UMTS δηθηχνπ, πξέπεη λα παξέρεηαη φζν ην δπλαηφλ θηιηθφηεξν πξνο ην ρξήζηε πεξηβάιινλ εξγαζίαο θαη εθαξκνγψλ, κία ηδέα πνπ νλνκάδεηαη Ιδεαηφ Οηθηαθφ Πεξηβάιινλ (VHE), ζην νπνίν λα ελζσκαηψλνληαη νη ηερλνινγηθέο θαηλνηνκίεο ηεο Κνηλσλίαο ηεο Πιεξνθνξίαο. Γηα απηφ ην ιφγν πξέπεη ην δηαηηζέκελν θάζκα λα αμηνπνηείηαη φζν ην δπλαηφλ πεξηζζφηεξν. Ιδηαίηεξε πξνζνρή πξέπεη λα δνζεί θαηά ην ζρεδηαζκφ φζνλ αθνξά πνηεο ιεηηνπξγίεο θαη ηερληθέο (FDD ή TDD) ζα ρξεζηκνπνηεζνχλ ζε θάζε θπςέιε. Τςειέο απαηηήζεηο θίλεζεο κπνξεί λα απαηηνχλ δηαζηξσκάησζε ηξηψλ επηπέδσλ, γηα αζηηθέο πεξηνρέο παξαδείγκαηνο ράξηλ, θάηη πνπ πηζαλψο δελ είλαη απαξαίηεην έμσ απφ απηέο. Με ην ζθεπηηθφ απηφ, ε εμππεξέηεζε φιεο ηεο θίλεζεο κεηαγσγήο θπθιψκαηνο πςειψλ ξπζκψλ κπνξεί λα αλαηίζεηαη ζηηο pico θπςέιεο, ε θίλεζε πςειψλ ξπζκψλ (φρη ηφζν φζν ζηελ πξνεγνχκελε πεξίπησζε) γηα ρξήζηεο θηλνχκελνπο κε ρακειέο ηαρχηεηεο (πεδνί) κπνξεί λα αλαηεζεί ζηηο micro θπςέιεο, ελψ ε θίλεζε πςειψλ ξπζκψλ (αθφκε ρακειφηεξσλ φκσο ζε ζχγθξηζε κε ηελ πξνεγνχκελε πεξίπησζε) γηα ρξήζηεο θηλνχκελνπο κε νρήκαηα κπνξεί λα αλαηεζεί ζηηο macro θπςέιεο. Παξάδεηγκα απηήο ηεο ζρεδίαζεο δίλεηαη ζην αθφινπζν ζρήκα. Οη micro θπςέιεο επεηδή αθξηβψο πξννξίδνληαη γηα λα θαιχςνπλ εμσηεξηθνχο ρψξνπο φπνπ φκσο νη απαηηήζεηο ζε ξπζκνχο κεηαθνξάο δεδνκέλσλ ζα είλαη απμεκέλνη, εηδηθά ζε αζηηθά πεξηβάιινληα, ελδέρεηαη λα κελ έρνπλ εμαγσληθή κνξθή έηζη φπσο ηελ μέξνπκε, αιιά αληίζεηα λα έρνπλ κνξθή θαξαγγηνχ (canyon-like), ψζηε λα πξνζαξκφδνληαη ζηελ ηνπνινγία ησλ δξφκσλ θαη λα θαιχπηνπλ απφζηαζε κέρξη θαη κηζνχ ρηιηνκέηξνπ.

38 37 ρήκα 2.6: Ιεξαξρηθή θπςεισηή δνκή ηνπ UMTS (πεγή: UMTS Forum-Qualcomm) 2.3 ΑΡΥΙΣΔΚΣΟΝΙΚΗ ΣΟΤ ΓΙΚΣΤΟΤ UMTS Σν ζχζηεκα UMTS απνηειείηαη απφ δηάθνξα δνκηθά ζηνηρεία, θάζε έλα απφ ηα νπνία επηηειεί κηα θαζνξηζκέλε ιεηηνπξγία. Απηά ηα ζηνηρεία κπνξνχλ λα θαηεγνξηνπνηεζνχλ ζε ππνδίθηπα, φπσο είλαη γηα παξάδεηγκα ην UMTS επίγεην δίθηπν ξαδηνπξφζβαζεο (UTRAN) πνπ ρεηξίδεηαη φιε ηε ξαδηνιεηηνπξγία ηνπ ζπζηήκαηνο, ην δίθηπν θνξκνχ (CN) πνπ πινπνηεί ηελ κεηαγσγή - δξνκνιφγεζε ησλ θιήζεσλ θαη ηελ δηαζχλδεζε κε άιια εμσηεξηθά δίθηπα θαη ν εμνπιηζκφο ηνπ ρξήζηε (UE) πνπ απνηειεί ην θπζηθφ κέζν δηαζχλδεζεο ηνπ ρξήζηε κε ην δίθηπν. Η γεληθή αξρηηεθηνληθή ηνπ δηθηχνπ UMTS ζε δηάγξακκα κπινθ θαίλεηαη ζην παξαθάησ ρήκα 2.7. ρήκα 2.7: Αξρηηεθηνληθή ηνπ δηθηχνπ UMTS ζε δηάγξακκα κπινθ (πεγή: UMTS Forum-Qualcomm)

39 38 ην παξαπάλσ ρήκα δηαθξίλεηαη ε δηαξζξσηηθή δνκή ηνπ δηθηχνπ UMTS. Απηή ζπγθξνηείηαη απφ ην ππνδίθηπν ρξεζηψλ (user sub-network) ην νπνίν απνηειείηαη απφ δχν ζηνηρεία, ηελ USIM (UMTS Subscriber Identity Module) δειαδή ηελ κνλάδα πηζηνπνίεζεο ηνπ ζπλδξνκεηή ζην UMTS θαη ηνλ θηλεηφ εμνπιηζκφ ME (Mobile Equipment) (ρήκα 2.8 ). Η USIM πεξηέρεη κηα έμππλε θάξηα πνπ θπιάζζεη ζηνηρεία γηα ηελ ηαπηφηεηα ησλ ζπλδξνκεηψλ θαη απνζεθεχεη ηα θιεηδηά επηθχξσζεο θαη θξππηνγξάθεζεο, θαη αλαινγία κε ηελ SIM ζηα ζπζηήκαηα GSM. Η δηεπαθή cu παξέρεη ηελ απαξαίηεηε ειεθηξηθή δηαζχλδεζε κεηαμχ ηεο έμππλεο θάξηαο (USIM) θαη ηνπ θηλεηνχ εμνπιηζκνχ (ME) ηνπ ζπλδξνκεηή ελψ ε αλνηθηή δηεπαθή Uu απνηειεί ηελ δηεπαθή αέξα ζην UMTS (θαη αληηζηνηρία κε ηελ Um ζην GSM) δειαδή επηηξέπεη ηελ ξαδηνπξφζβαζε ησλ UE ζηε ζηαζεξή ππνδνκή ηνπ δηθηχνπ UMTS. ρήκα 2.8: Γνκή ηνπ ππνδηθηχνπ ρξεζηψλ (πεγή: UMTS Forum-Qualcomm) Η δνκή ηνπ UMTS ζπκπιεξψλεηαη απφ ην ππνδίθηπν ξαδηνπξφζβαζεο UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) θαη ην ππνδίθηπν θνξκνχ CN (Core Network), ηα νπνία απνηεινχλ αληηθείκελα ζπδήηεζεο ζηε ζπλέρεηα ηνπ θεθαιαίνπ. ην ζεκείν απηφ ζα πξέπεη λα αλαθεξζεί φηη ην δίθηπν UMTS είλαη ζρεδηαζκέλν κε ηέηνην ηξφπν ψζηε ηα επηκέξνπο ππνδίθηπα λα κπνξνχλ λα ιεηηνπξγήζνπλ αλεμάξηεηα. Σν γεγνλφο απηφ απνηειεί απαξαίηεην ζηνηρείν γηα ηελ δηαιεηηνπξγηθφηεηα κε ηα ππφινηπα δίθηπα 3 εο γεληάο θαζψο θαη γηα ηελ εμαζθάιηζε ηεο ζπκβαηφηεηαο αλάκεζα ζε εηεξνγελή δίθηπα θηλεηήο ηειεθσλίαο (π.ρ. δηαζχλδεζε κεηαμχ UMTS θαη GSM). Μία ξεαιηζηηθή απεηθφληζε ηεο αξρηηεθηνληθήο ηνπ δηθηχνπ UMTS ζε επίπεδν ζπζηήκαηνο, φπνπ δηαθξίλνληαη ηα δνκηθά ζηνηρεία θάζε ππνδηθηχνπ, δίλεηαη ζην ρήκα πνπ αθνινπζεί. ρήκα 2.9: Αξρηηεθηνληθή ηνπ δηθηχνπ UMTS (πεγή: google)

40 Σν Γίθηπν Δπίγεηαο Ραδηνπξόζβαζεο (UTRAN) Σν UTRAN ή δίθηπν ξαδηνπξφζβαζεο WCDMA (WCDMA RAN) απνηειείηαη απφ έλα ζχλνιν ππνζπζηεκάησλ αζχξκαηεο πξφζβαζεο RNS (Radio Network Subsystem), θαη αλαινγία κε ηα BSS ζηα ζπζηήκαηα GSM. Πξφθεηηαη γηα ηα ζεκεία πξφζβαζεο ησλ ηειηθψλ ρξεζηψλ πξνο ην δίθηπν θαη είλαη ππεχζπλα γηα ηελ εγθαηάζηαζε θαη ηνλ ηεξκαηηζκφ ησλ δηαχισλ ηνπο νπνίνπο ρξεζηκνπνηνχλ ηα θηλεηά ηεξκαηηθά γηα λα αιιειεπηδξάζνπλ κε ην δίθηπν. Γηαρεηξίδνληαη δειαδή ηνπο αζχξκαηνπο πφξνπο ηνπ δηθηχνπ θαη ζπλδένληαη κε ην Γίθηπν Κνξκνχ κέζσ ηεο δηεπαθήο Iu (ρήκα 2.10). Πεξηιακβάλνπλ δε φιν ηνλ απαξαίηεην εμνπιηζκφ γηα ηηο κεηαδφζεηο θαη ηηο ζπλδέζεηο φπσο είλαη νη αλακεηαδφηεο, ειεγθηέο θ.ν.θ. ρήκα 2.10: Γνκή ηνπ ππνδηθηχνπ UTRAN (πεγή: : Qualcomm) Η ζρέζε πνπ έρεη θάζε ρξήζηεο πνπ ζπλδέεηαη ζην δίθηπν κε ην ππνζχζηεκα RNS πνπ ηνλ εμππεξεηεί είλαη έλα πξνο έλα, θαη ν ζρεηηθφο RNS νλνκάδεηαη Serving RNS (SRNS). Απηφο είλαη ν κφλνο αξκφδηνο γηα ηελ εγθαηάζηαζε θαη ηνλ ηεξκαηηζκφ ησλ ζπλδέζεσλ ηνπ ρξήζηε. Ωζηφζν, ζπρλά είλαη δπλαηφλ θάπνην άιιν RNS λα πξνζθέξεη ηνπο πφξνπο πνπ δηαρεηξίδεηαη ζην θηλεηφ ηεξκαηηθφ ηνπ ρξήζηε, ζε πεξίπησζε πνπ απηφο εηζέιζεη ζε θπςέιε πνπ εμππεξεηείηαη απφ ην ζπγθεθξηκέλν ππνζχζηεκα, ην νπνίν ζηελ πεξίπησζε απηή νλνκάδεηαη Drift RNS (DRNS). Σα θχξηα δνκηθά ζηνηρεία ηνπ UTRAN είλαη ν ειεγθηήο ηνπ δηθηχνπ ξαδηνπξφζβαζεο RNC (Radio Network Controller) θαη ν θφκβνο Β (Node B) ή RBS (Radio Base Station). Ο RNC αζθεί ηνλ θεληξηθφ έιεγρν ζηα ζηνηρεία RNS, δηαρεηξίδεηαη ηελ αληαιιαγή ησλ πξσηνθφιισλ θαη είλαη ππεχζπλν γηα ηε δηαηήξεζε θαη ιεηηνπξγία νιφθιεξνπ ηνπ δηθηχνπ RNS. Δπίζεο, είλαη επηθνξηηζκέλνο κε ηηο δηαδηθαζίεο γηα ηελ κεηαγσγή ησλ θιήζεσλ (handover) κε ηελ απαηηνχκελε ζεκαηνδνζία απφ ηνλ εμνπιηζκφ ηνπ ρξήζηε UE θαη ππνζηεξίδεη ηελ macro diversity κεηαμχ δηαθνξεηηθψλ θφκβσλ Β. Οη RNC ζπλδένληαη κεηαμχ ηνπο δηακέζνπ ηεο ινγηθήο δηεπαθήο Iur θαη ν ηειηθφο απφ απηνχο απνηειεί ην έλα άθξν κηαο θπζηθήο

41 40 πξφζβαζεο ή ελφο δηθηχνπ κεηαθνξάο πνπ θαηαιήγεη ζην δίθηπν θνξκνχ. πλνςίδνληαο, ζα κπνξνχζακε λα πνχκε φηη ν RNC ειέγρεη ηνπο ξαδηνπφξνπο ηνπ ζπζηήκαηνο θαη απνηειεί ην ζεκείν εμππεξέηεζεο φινπ ηνπ WCDMA RAN πνπ πξνσζεί ηηο ππεξεζίεο πξνο ην δίθηπν θνξκνχ (ρήκα 2.11). ρήκα 2.11: ρεκαηηθή αλαπαξάζηαζε ηνπ ππνδηθηχνπ UTRAN ζε επίπεδν ζπζηήκαηνο (πεγή: Qualcomm) ρήκα 2.12: Γνκή θφκβνπ Β (πεγή: : Qualcomm)

42 41 Ο RBS εξαςφαλίηει και διαχειρίηεται τουσ φυςικοφσ πόρουσ του δικτφου και κάνει τισ απαραίτθτεσ μετατροπζσ για τθν επικοινωνία των διεπαφϊν Iub και Uu (Σχιμα 2.12). Από αυτά που γνωρίηουμε από το GSM, ο RNC είναι παρόμοιοσ με τον BSC και ο Β κόμβοσ με το γνωςτό BTS. Η επόμενθ εικόνα αποτελεί μια ςχθματικι αναπαράςταςθ τθσ προςπάκειασ που καταβλικθκε από τθν Ericsson να ςυνδυάςει ζνα GSM και ζνα WCDMA δίκτυο (Σχιμα 2.13). Από το Σχιμα είναι ευκρινισ θ ομοιότθτα που παρουςιάηουν τα δίκτυα ραδιοπρόςβαςθσ GSM και WCDMA. ρήκα 2.13: Γηαζχλδεζε ησλ δηθηχσλ ξαδηνπξφζβαζεο GSM θαη W-CDMA κε ην δίθηπν θνξκνχ (πεγή: : Qualcomm) Σο Δίκτυο Κορμού (Core Network) Σν Γίθηπν Κνξκνχ πεξηιακβάλεη ηηο νληφηεηεο εθείλεο πνπ ππνζηεξίδνπλ θαη δηαζπλδένπλ ηα δνκηθά ζηνηρεία πνπ παξνπζηάζηεθαλ κέρξη απηφ ην ζεκείν. ην παξαθάησ ζρήκα (ρήκα 2.14), πεξηέρνληαη φια ηα βαζηθά δνκηθά ζηνηρεία ηνπ UMTS καδί κε ηηο δηεπαθέο ηνπο (interfaces), θαηαδεηθλχνληαο ηηο ζπλεξγαζίεο πνπ ιακβάλνπλ ρψξα κεηαμχ ησλ νληνηήησλ. ην ζρήκα απηφ, κε ηηο έληνλεο γξακκέο παξνπζηάδνληαη νη δηεπαθέο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα λα εμππεξεηήζνπλ ηελ θίλεζε ησλ δεδνκέλσλ ησλ ρξεζηψλ ελψ κε ηηο ακπδξέο γξακκέο ζεκεηψλνληαη νη ζπλδέζεηο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ζεκαηνδνζία. Δπίζεο, ζε απηφ ην ζεκείν πξέπεη λα επηζεκάλνπκε φηη αλ θαη παξνπζηάδνληαη φινη νη θφκβνη λα είλαη απεπζείαο ζπλδεδεκέλνη, είλαη πηζαλφ γηα ηε δηαζχλδεζε απηή λα ρξεζηκνπνηείηαη θάπνην άιιν δίθηπν, φπσο γηα παξάδεηγκα ην IP. Οη νληφηεηεο ηνπ δηθηχνπ θνξκνχ ρσξίδνληαη ζε δχν θαηεγνξίεο αλάινγα κε ην είδνο ηεο θίλεζεο πνπ εμππεξεηνχλ θαη δηαθξίλνληαη ζηα ζηνηρεία ηνπ ηκήκαηνο Μεηαγσγήο Κπθιψκαηνο (CS) θαη ηνπ ηκήκαηνο Μεηαγσγήο Παθέηνπ (PS). Τπάξρνπλ βέβαηα θαη θάπνηεο νληφηεηεο θνηλέο, αλεμαξηήησο ηκήκαηνο. Σν ηκήκα CS πεξηιακβάλεη ηηο νληφηεηεο πνπ ππνζηεξίδνπλ ππεξεζίεο πξνζαλαηνιηζκέλεο ζε

43 42 ζχλδεζε, θάηη πνπ ζεκαίλεη φηη νη πφξνη ηνπ δηθηχνπ δεζκεχνληαη θαηά ηελ εθθίλεζε ηεο ζχλδεζεο θαη ηεο ππεξεζίαο θαη απειεπζεξψλνληαη κε ην πέξαο απηήο. Σέηνηεο νληφηεηεο είλαη νη θφκβνη MSC, GMSC θαη VLR. Αληίζεηα, ην ηκήκα PS πεξηιακβάλεη ηηο νληφηεηεο πνπ ππνζηεξίδνπλ ππεξεζίεο πνπ ρξεζηκνπνηνχλ PS ηχπν ζχλδεζεο, πνπ δελ είλαη δειαδή πξνζαλαηνιηζκέλεο ζε ζχλδεζε. Απηφ ζεκαίλεη φηη αλεμάξηεηα παθέηα κεηαθέξνπλ ηκεκαηηθά ηηο πιεξνθνξίεο θαη ηα δεδνκέλα ηνπ ρξήζηε. Κάζε παθέην κπνξεί λα δξνκνινγεζεί αλεμάξηεηα απφ ην άιιν θαη λα ρξεζηκνπνηήζεη δηαθνξεηηθνχο πφξνπο ηνπ ζπζηήκαηνο, αλάινγα κε ηελ θίλεζε ζε θάζε θφκβν θ.ν.θ. Σέηνηνη θφκβνη είλαη νη GGSN θαη SGSN, ή γεληθφηεξα νληφηεηεο πνπ ππνζηεξίδνπλ ην GPRS. Πέξαλ ησλ πξναλαθεξζέλησλ θφκβσλ ππάξρνπλ φπσο είπακε θαη νη θνηλέο νληφηεηεο, φπσο είλαη νη θφκβνη HSS (Home Subscriber Server), HLR (Home Location Register) θαη AuC (Authentication Centre). ρήκα 2.14: Γνκή θαη δηαζχλδεζε ησλ θφκβσλ ηνπ δηθηχνπ UMTS (πεγή: umtsforum)

44 Η ΡΑΓΙΟΔΠΑΦΗ ΑΔΡΑ W-CDMA Eηζαγσγή Η W-CDMA πεξηιακβάλεη φιεο ηηο απαξαίηεηεο ηερληθέο γηα πξφζβαζε ζην ξαδηνδίθηπν θαη ρξεζηκνπνηείηαη ζηα θπςεινεηδή ζπζηήκαηα ηξίηεο γεληάο. Σα 3G ζπζηήκαηα γηα λα ππνζηεξίμνπλ ηηο επξείαο δψλεο ππεξεζίεο, επηζπκνχλ ηελ ηειενπηηθήο θαη πςειήο πνηφηεηαο κεηάδνζε, εθάκηιιε κε απηήλ πνπ εθαξκφδεηαη ζηα ζηαζεξά δίθηπα. ηα ζπζηήκαηα W-CDMA, ε δνκή ησλ πξσηνθφιισλ δηθηχσλ είλαη παξφκνηα κε απηή ηνπ GSM θαη έηζη ε ηερλνινγία GSM κπνξεί εχθνια λα πξνζαξκνζηεί ζε W-CDMA ηερλνινγία 3εο γεληάο ζχκθσλα κε ηελ πινπνίεζε EDGE. Με ηε βνήζεηα ηεο W-CDMA έγηλε εθηθηή ε ππνζηήξημε πνιιαπιψλ ρξεζηψλ κε έλα θαη κφλν ζεκείν πξφζβαζεο (π.ρ. θεξαία θηλεηήο ηειεθσλίαο). Σν θχξην πιενλέθηεκα ηεο WCDMA είλαη φηη ειαρηζηνπνηεί ηηο παξεκβνιέο πνπ αλαπφθεπθηα δεκηνπξγνχληαη κεηαμχ ησλ ηαπηφρξνλσλ εθπνκπψλ. Γηα ηελ θαηαλφεζε ηεο θηινζνθίαο ηεο W-CDMA αο αλαινγηζηνχκε έλα απιφ παξάδεηγκα: Έζησ φηη νη ρξήζηεο είλαη κηα νκάδα εθήβσλ ζε έλα δσκάηην θαη ν ζθνπφο είλαη ε δηαβίβαζε ελφο κελχκαηνο απφ θάζε έθεβν ζε έλαλ κνλαδηθφ ελήιηθα πνπ παξεπξίζθεηαη ζην ίδην δσκάηην. Μηα απιντθή ιχζε ζα ήηαλ λα πείζνπκε ηνπο εθήβνπο λα κηιήζνπλ έλαο έλαο αιιά απηή ε δηαδηθαζία ζα καο θφζηηδε ζε ρξφλν, ν νπνίνο σο γλσζηφλ είλαη πνιχηηκνο. Απηφ πνπ θάλεη ην WCDMA είλαη φηη αλαζέηεη ζηνλ θάζε έθεβν λα κηιά κε κηα δηαθνξεηηθή γιψζζα. Ο παξαιήπηεο ελφο ζπγθεθξηκέλνπ κελχκαηνο αξθεί λα εζηηάζεη ζηελ πξνζνρή ηνπ ζηελ αληίζηνηρε γιψζζα θαη νη νκηιίεο ησλ ππνινίπσλ εθήβσλ δελ ζα ελνρινχλ αθνχ ζα είλαη ζε άιιε γιψζζα θαη ζα ερνχλ σο αζπλαξηεζίεο. Η W-CDMA ρξεζηκνπνηεί ηελ επξείαο δψλεο, άκεζεο-αθνινπζίαο ηερληθή πνιιαπιήο πξφζβαζεο κε επηκεξηζκφ θσδηθνχ (DS CDMA). Απηφ ζεκαίλεη φηη ηα bits πιεξνθνξίαο ηνπ ρξήζηε δηαρένληαη θαηά κήθνο κίαο επξείαο δψλεο ζπρλνηήησλ. Η δηαδηθαζία απηή πινπνηείηαη κε πνιιαπιαζηαζκφ ησλ δεδνκέλσλ ηνπ ρξήζηε κε κηα αθνινπζία απφ ζρεδφλ ηπραία bits (γλσζηά σο chips), ηα νπνία πξνέξρνληαη απφ ηνπο CDMA θψδηθεο δηάρπζεο (spreading codes). Η ηερληθή απηή βαζίδεηαη ζην CDMA, κφλν πνπ ζε αληίζεζε κε απηφ, ρξεζηκνπνηεί πεξηζζφηεξεο απφ κηα ζπρλφηεηεο γηα ηε δηαρείξηζε ηεο ζπλνιηθήο θίλεζεο. Μνινλφηη απαηηείηαη κεγαιχηεξν εχξνο ζπρλνηήησλ γηα ηε ιεηηνπξγία ηνπ, θαζηζηά εθηθηή, κε ηηο ηερληθέο πνπ ρξεζηκνπνηεί, ηε κεηάδνζε πιεξνθνξηψλ ζε ηαρχηεηεο πνπ θζάλνπλ ζεσξεηηθά ηα 2 Mbps. Γηα λα ππνζηεξηρζεί απηφο ν πνιχ πςειφο ξπζκφο δεδνκέλσλ, είλαη επηβεβιεκέλε ε ρξήζε κεηαβιεηψλ spreading factors θαη multicode ζπλδέζεσλ. Δπίζεο, ε W-CDMA ππνζηεξίδεη έλα ηδηαίηεξα κεηαβιεηφ ξπζκφ δεδνκέλσλ ρξεζηψλ, κε άιια ιφγηα ππνζηεξίδεηαη ε έλλνηα ηεο απφθηεζεο εχξνπο δψλεο θαη απαίηεζε (Bandwidth on Demand - BoD). Ο ξπζκφο δεδνκέλσλ ρξεζηψλ δηαηεξείηαη ζηαζεξφο θαηά ηε δηάξθεηα θάζε πιαηζίνπ ησλ 10 msec, σζηφζν ε ρσξεηηθφηεηα ησλ δεδνκέλσλ κεηαμχ ησλ δηαθφξσλ ρξεζηψλ κπνξεί λα αιιάμεη απφ πιαίζην ζε πιαίζην. Το Σχιμα 2.15 αποτελεί μια ςχθματικι αναπαράςταςθ των βαςικϊν αρχϊν λειτουργίασ τθσ W-CDMA ραδιοεπαφισ.

45 44 ρήκα 2.15 Γηαλνκή εχξνπο δψλεο ζην W-CDMA ζην πεδίν ηνπ ρξφλνπ/ζπρλφηεηαο/θψδηθα (πεγε : umts-forum) Η W-CDMA ππνζηεξίδεη δχν βαζηθνχο ηξφπνπο ιεηηνπξγίαο: ηνλ FDD (Frequency Division Duplex) θαη ηνλ TDD (Time Division Duplex). ηνλ ηξφπν FDD, δχν μερσξηζηέο ζπρλφηεηεο θέξνληνο ησλ 5 MHz ρξεζηκνπνηνχληαη, ε κία ζην uplink θαη ε άιιε ζην downlink, ελψ ζηνλ TDD κία κφλν θέξνπζα ησλ 5 MHz ρξεζηκνπνηείηαη θαη γηα ην uplink θαη γηα ην downlink. Σα πξφηππα πνπ βαζίδνληαη ζηελ W-CDMA εμειίρζεθαλ κέζσ ηνπ πξνγξάκκαηνο ζπλεξγαζίαο ηξίηεο γελεάο (3GPP) ην νπνίν ζηνρεχεη ζηελ εμαζθάιηζε ηεο ζπκβαηφηεηαο κεηαμχ δηαθνξεηηθψλ 3G δηθηχσλ. Σα πξφηππα πνπ έρνπλ πξνθχςεη κέζσ απηνχ ηνπ πξνγξάκκαηνο ζπλεξγαζίαο είλαη βαζηζκέλα ζην θαζνιηθφ θηλεηφ ζχζηεκα θηλεηψλ ηειεπηθνηλσληψλ ηνπ ETSI (UMTS) θαη είλαη ζπλήζσο γλσζηά σο επίγεηα ξαδηνπξφζβαζε UMTS (UTRAN UMTS) Σξόπνη Ακθίδξνκεο Λεηηνπξγίαο κε Δπηκεξηζκό πρλόηεηαο (FDD) θαη Υξόλνπ (TDD) Σξεηο δηαθνξεηηθέο κέζνδνη ακθίδξνκεο κεηάδνζεο ρξεζηκνπνηνχληαη ζηηο θηλεηέο ηειεπηθνηλσλίεο: ε FDD (Frequency Division Duplex), ε TDD (Time Division Duplex) θαη ε SDD (Space Division Duplex). Απφ απηέο, νη δχν βαζηθφηεξεο θαη πην ζπρλά ρξεζηκνπνηνχκελεο είλαη ε FDD θαη ε TDD θαη γηα ηνλ ιφγν απηφ απνηεινχλ αληηθείκελν κειέηεο απηήο ηεο παξαγξάθνπ. Η FDD είλαη ε πην θνηλή κέζνδνο ακθίδξνκεο κεηάδνζεο ζηα θπςεινεηδή ζπζηήκαηα. Υξεζηκνπνηείηαη, γηα παξάδεηγκα, ζην GSM, θαζψο επίζεο θαη ζε ηεξκαηηθά WCDMA πνπ ιεηηνπξγνχλ ζηηο δψλεο ζπρλνηήησλ UMTS. Η βαζηθή αξρή ιεηηνπξγίαο ηεο FDD είλαη φηη δηαηίζεληαη δχν μερσξηζηέο δψλεο ζπρλνηήησλ γηα κεηαδφζεηο κία γηα ηελ άλσ δεχμε θαη κία γηα ηελ θάησ δεχμε. ην FDD ε πξφζβαζε ζηνπο ξαδηνπφξνπο ηνπ ζπζηήκαηνο επηηπγράλεηαη κε έλα πβξηδηθφ κνληέιν φπνπ γίλεηαη ζπλδπαζκφο ηερληθψλ επηκεξηζκνχ θψδηθα CDMA θαη επηκεξηζκνχ

46 45 ζπρλφηεηαο FDMA (ρήκα 2.16). Σα επηκέξνπο ζήκαηα ησλ ζπλδξνκεηψλ, δηαρσξίδνληαη κε δηαθνξεηηθνχο spreading θψδηθεο. Ο ξπζκφο κεηαθνξάο, πξνζδηνξίδεηαη απφ ηνλ spreading factor, φπσο ζα δνχκε αλαιπηηθά ζηελ ζπλέρεηα, θαη απφ ηηο multicode κεηαδφζεηο. ην TDD ηξφπν ιεηηνπξγίαο ε ίδηα θέξνπζα ρξεζηκνπνηείηαη θαη γηα ηελ άλσ δεχμε θαη γηα ηελ θάησ δεχμε, σζηφζν ε θαηεχζπλζε ηεο κεηάδνζεο ελαιιάζζεηαη ζην ρξφλν. ρήκα 2.16 Βαζηθέο αξρέο ιεηηνπξγίαο ησλ FDD θαη TDD(πεγε: :UMTS Forum- Qualcomm) ηνλ TDD mode ε πξφζβαζε ζηνπο πφξνπο ηνπ ζπζηήκαηνο πινπνηείηαη κέζα απφ έλα ζπλδπαζκφ ηερληθψλ πνιιαπιήο πξφζβαζεο CDMA θαη TDMA. Σν TDMA frame έρεη δηάξθεηα 10 ms θαη επηκεξίδεηαη ζε 15 ρξνλνζπξίδεο (time slotes) (ρήκα 2.17) θάζε κία απφ ηηο νπνίεο κπνξεί λα πινπνηεζεί κε 16 CDMA θαλάιηα θαη επνκέλσο κέρξη 16 ρξήζηεο κπνξνχλ λα έρνπλ πξφζβαζε ζηελ ίδηα ρξνλνζπξίδα ζε αληίζεζε π.ρ. κε ην GSM φπνπ κφλν έλαο ρξήζηεο έρεη πξφζβαζε ζε κία ρξνλνζπξίδα. Απηφ είλαη δπλαηφλ αθνχ θάζε ρξήζηεο δηαρσξίδεηαη κε έλα κνλαδηθφ νξζνγψλην channelization θψδηθα. Ο ξπζκφο δεδνκέλσλ ελφο ρξήζηε εμαξηάηαη απφ ηνλ spreading factor πνπ εθρσξείηαη. Όηαλ ην spreading factor είλαη 1, ην ζχζηεκα δίλεη ζην ρξήζηε φινπο ηνπο πφξνπο κηαο ρξνλνζπξίδαο, έλα spreading factor ίζν κε 2 δίλεη ην κηζφ ησλ πφξσλ ηεο θ.νθ. Παξφια απηά, ζην DL επηηξέπνληαη κφλν spreading factors 1 θαη 16. Να ζεκεησζεί επίζεο φηη έλαο ρξήζηεο κπνξεί λα δηαζέηεη δηαθνξεηηθφ spreading factor γηα ην DL θαη δηαθνξεηηθφ γηα ην UL, φηαλ ππάξρεη απαίηεζε γηα αζχκκεηξε κεηάδνζε δεδνκέλσλ. Ο ξπζκφο δεδνκέλσλ ζηηο ρξνλνζπξίδεο κπνξεί λα κεηαβιεζεί αλεμάξηεηα ζην upstream θαη ζην downstream. Οη ηδηφηεηεο ηεο βέιηηζηεο ππνδηαίξεζεο ησλ ξαδηνπφξσλ εμππεξεηνχλ ζε πεξηπηψζεηο αζπκκεηξίαο θνξηίνπ. Η κεηαβνιή ζηνπο ξπζκνχο κεηαθνξάο, κπνξεί λα επηηεπρζεί ζην TDD mode είηε κε κεηαβιεηφ θψδηθα (multicode, multislot) ή κε αιιαγή ηνπ spreading factor.

47 46 ρήκα 2.17: Γνκή TDD πιαηζίνπ (πεγή: :UMTS Forum-Qualcomm) Τπάξρνπλ αξθεηνί ιφγνη γηα ηελ ρξεζηκνπνίεζε TDD ηξφπσλ ιεηηνπξγίαο ζην UMTS. Ο πξψηνο έγθεηηαη ζηελ δηάζεζε ηνπ ξαδηνθάζκαηνο. Σν ξαδηνθάζκα, ζχκθσλα κε ηηο ζπζηάζεηο ηεο IMT 2000 είλαη αζχκκεηξν θάηη ην νπνίν ζεκαίλεη φηη ν FDD δελ κπνξεί λα ρξεζηκνπνηήζεη νιφθιεξν ην θάζκα. Δπνκέλσο, ην ζπκκεηξηθφ θνκκάηη δεζκεχεηαη γηα ηα FDD ζπζηήκαηα πνπ ιεηηνπξγνχλ κε ζπκκεηξηθέο δψλεο ζπρλνηήησλ γηα ηηο DL θαη UL κεηαδφζεηο, ελψ ην αζχκκεηξν ηκήκα ηνπ θάζκαηνο ρξεζηκνπνηείηαη απφ ηα TDD ζπζηήκαηα. Γεχηεξνλ, πνιιέο απφ ηηο ππεξεζίεο πνπ παξέρνπλ ηα 3G δίθηπα απαηηνχλ αζχκκεηξε κεηαθνξά δεδνκέλσλ κεηαμχ DL θαη UL, φπνπ ζρεδφλ πάληα, ην DL απαηηεί κεγαιχηεξν εχξνο δψλεο απφ ην UL. ην UL ζηέιλνληαη κφλν εληνιέο ειέγρνπ ελψ ην DL κεηαθέξεη εθαηνληάδεο kilo bits απφ δεδνκέλα ρξεζηψλ αλά δεπηεξφιεπην πξνο ηνλ ζπλδξνκεηή. Κιαζηθφ παξάδεηγκα απηήο ηεο πεξίπησζεο είλαη ην Web Surfing. Ο ηξίηνο ιφγνο είλαη ε επθνιία ζηνλ έιεγρν ηεο ηζρχνο. Όπσο είδακε, θαη γηα ηηο DL θαη ηηο UL κεηαδφζεηο ρξεζηκνπνηείηαη ε ίδηα ζπρλφηεηα θαη επνκέλσο ηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο ηαρείαο δηάιεηςεο είλαη ηα ίδηα θαη πξνο ηηο δχν θαηεπζχλζεηο. Ο TDD πνκπφο κπνξεί λα πξνβιέςεη ηηο ζπλζήθεο δηάιεηςεο κε βάζε ηα ιακβαλφκελα ζήκαηα θαη επνκέλσο δελ ρξεζηκνπνηείηαη έιεγρνο θιεηζηνχ βξφρνπ αιιά έιεγρνο ηζρχνο αλνηρηνχ βξφρνπ πνπ απνηειεί θαη απινχζηεξε πεξίπησζε. Δπεηδή ην TDD mode είλαη νπζηαζηηθά έλα ζχζηεκα TDMA, έλαο Κ πξέπεη κφλν λα είλαη ελεξγφο (ιήςε ή κεηάδνζε) ζε κεξηθέο κφλν ρξνλνζπξίδεο, φρη ζε φιεο. Τπάξρνπλ πάληα κεξηθέο αδξαλείο ρξνλνζπξίδεο θαηά ηε δηάξθεηα ελφο TDD πιαηζίνπ θαη νη νπνίεο κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ γηα ηε κέηξεζε άιισλ ζηαζκψλ βάζεο θαη ζπζηεκάησλ. Ωζηφζν ππάξρνπλ θαη πξνβιήκαηα ζην TDD mode. Σν θπξηφηεξν πξφβιεκα είλαη ε παξεκβνιή απφ ηνπο TDD παικνχο ηζρχνο. Όζν κεγαιχηεξε είλαη ε ηαρχηεηα ηνπ Κ, ηφζν κηθξφηεξν είλαη ην TDD πιαίζην έηζη ψζηε λα κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί ηαρχο έιεγρνο ηζρχνο αλνηρηνχ βξφρνπ. Απηφο ν βξαρχο ρξφλνο κεηάδνζεο έρεη σο επαθφινπζν ηελ αθνπζηηθή παξεκβνιή. Δπίζεο, νη ρξνληθέο απαηηήζεηο γηα αξθεηέο δνκηθέο ιεηηνπξγίεο ηνπ TDD mode είλαη πεξηζζφηεξν απζηεξέο. Καη ηα δχν απηά πξνβιήκαηα κπνξνχλ λα ιπζνχλ, αιιά νη ιχζεηο ελδερνκέλσο απαηηνχλ αθξηβφηεξα δνκηθά ζηνηρεία. Σν εχξνο δψλεο ηεο θέξνπζαο ζπρλφηεηαο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζε UTRAN TDD είλαη 5 MHz, θαη ην chip rate είλαη 3.84 Mcps. Η δνκή TDD πιαηζίσλ, φπσο είδακε παξαπάλσ (ρήκα 2.17), είλαη παξφκνηα κε ηνλ ηξφπν FDD δεδνκέλνπ φηη ην κήθνο ελφο πιαηζίνπ είλαη 10 msec, θαη απνηειείηαη απφ 15 ρξνλνζπξίδεο. ε γεληθέο

48 47 γξακκέο, ην δίθηπν κπνξεί λα δηαζέζεη απηέο ηηο ρξνλνζπξίδεο ειεχζεξα γηα uplink θαη downlink κεηάδνζε. Δληνχηνηο, κία ηνπιάρηζηνλ ρξνλνζπξίδα πξέπεη λα δηαηίζεηαη πάληα γηα ην uplink θαη κία γηα ην downlink, θαζψο ε επηθνηλσλία κεηαμχ ελφο Κ θαη ηνπ δηθηχνπ ρξεηάδεηαη πάληα έλα θαλάιη επηζηξνθήο. Σα ιεηηνπξγηθά ραξαθηεξηζηηθά ηνπ TDD mode ζπλνςίδνληαη ζηα αθόινπζα: Υξήζε αζχδεπθηεο δψλεο ζπρλνηήησλ: Ο TDD mode κπνξεί λα πινπνηεζεί κε κία κνλή δψλε ζπρλνηήησλ πνπ λα εμππεξεηεί ηαπηφρξνλα θαη ην UL θαη ην DL, ελψ o FDD mode απαηηεί πάληνηε δεχγνο απφ δψλεο ζπρλνηήησλ. Αζπλερήο κεηάδνζε: Η ελαιιαγή κεηαμχ ησλ θαηεπζχλζεσλ κεηάδνζεο απαηηεί ρξφλν ψζηε λα απνθεπρζεί ην ελδερφκελν ηεο ιαλζαζκέλεο κεηάδνζεο. Γηα ηνλ ιφγν απηφ, δηαηίζεηαη έλα κηθξφ ρξνληθφ δηάζηεκα αλάκεζα ζηηο ρξνλνζπξίδεο ην νπνίν επηηξέπεη ηελ αλεπεξέαζηε κεηάδνζε αλάκεζα ζην DL θαη ην UL. Παξεκβνιή αλάκεζα ζην DL θαη ην UL: Λφγσ φηη θαη νη δχν θαηεπζχλζεηο κεηάδνζεο ρξεζηκνπνηνχλ ηελ ίδηα θέξνπζα ζπρλφηεηα, ηα ζήκαηα ζα παξεκβάιινληαη ην έλα ζην άιιν. Γηα ηνλ ιφγν απηφ, νη επηκέξνπο ζηαζκνί βάζεο είλαη ζπγρξνληζκέλνη ν έλαο κε ηνλ άιιν ζε επίπεδν πιαηζίνπ γηα λα απνθεπρζεί ε παξεκβνιή. Αληίζηξνθν θαλάιη:. Η ηαρεία δηάιεηςε εμαξηάηαη απφ ηελ ζπρλφηεηα θαη επνκέλσο ζηα FDD ζπζηήκαηα είλαη αζπζρέηηζηε αλάκεζα ζην UL θαη ην DL. Λφγσ φκσο φηη ζηνλ TDD ηξφπν ιεηηνπξγίαο ρξεζηκνπνηείηαη ε ίδηα θέξνπζα ζπρλφηεηα, ε ηαρεία δηάιεηςε είλαη ίδηα θαη ζην DL θαη ην UL. Αλάινγα κε ην ιακβαλφκελν ζήκα, ν πνκπνδέθηεο TDD κπνξεί λα εθηηκήζεη ηελ ηαρεία δηάιεηςε ε νπνία ζα επεξεάζεη ηελ κεηάδνζε. Λακβάλνληαο ππφςε ηα παξαπάλσ, θαηαιήγεη θάπνηνο εχθνια ζην ζπκπέξαζκα φηη ν FDD ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα παξέρεη θάιπςε ζε κηα επξεία πεξηνρή, ελψ ε ρξήζε ηνπ TDD πεξηνξίδεηαη κφλν ζην λα ζπκπιεξψλεη ηνλ FDD εληφο εζσηεξηθψλθιεηζηψλ ρψξσλ. Οη TDD θπςέιεο απνηεινχλ ραξαθηεξηζηηθφ ησλ θιεηζηψλ ρψξσλ, φπνπ κπνξνχλ λα παξέρνπλ πςεινχο ξπζκνχο δεδνκέλσλ ζην DL. Κνηλέο ηδηόηεηεο ζηα UTRAΝ TDD / FDD Δχξνο δψλεο B = 5 MHz (καδί κε ηα δηαζηήκαηα αζθαιείαο) Ρπζκφο ησλ chips = 3.84 Mchip/s Μέζνδνο δηακφξθσζεο: QPSK Δπαλαρξεζηκνπνίεζε πρλνηήησλ= 1 (πρ. Η ίδηα ζπρλφηεηα ζε γεηηνληθά cells) Γνκή ρξφλνπ (πιαίζην & ρξνλνζπξίδεο) Spreading θψδηθεο: Μεηαβιεηνχ ξπζκνχ νξζνγψληνη θψδηθεο, βαζίδνληαη ζηνλ OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor) Γηαθνξέο ζηα UTRAΝ TDD / FDD Μεξηθέο απφ ηηο ζεκαληηθφηεξεο δηαθνξέο κεηαμχ ησλ UTRAN FDD θαη UTRAN TDD είλαη νη αθφινπζεο: Σν FDD ρξεζηκνπνηεί θαζαξφ W-CDMA (DS-CDMA) γηα ηελ πνιχπιεμε. Η πιεξνθνξία πνπ κεηαθέξεηαη είλαη ζπλερψο δηαζθνξπηζκέλε ζην bandwidth. Η κηθξφηεξε δηάξθεηα κεηάδνζεο εμαξηάηαη απφ ην πιαίζην (10 msec). Σν TDD ρξεζηκνπνηεί έλαλ πβξηδηθφ ζπλδπαζκφ ηνπ TDMA θαη ηνπ W-CDMA (DS-CDMA) ζαλ πνιιαπιή πξφζβαζε. Όπσο ζπκβαίλεη θαη ζην GSM, ε κεηάδνζε γίλεηαη κε απιά bursts. Σν TDMA πιαίζην (10 msec) πεξηιακβάλεη 15 ρξνλνζπξίδεο πνπ πεξηέρνπλ bursts απφ δηαθνξεηηθνχο ρξήζηεο (CDMA components).

49 48 Σν FDD ρξεζηκνπνηεί spreading factors κε ηηκέο απφ 4 έσο 256 ζην UL θαη απφ 4 έσο 512 ζην DL. Σν TDD ρξεζηκνπνηεί spreading factors κε ηηκέο 1 θαη 16. Σν FDD ζπρλά ρξεζηκνπνηεί soft handover ελψ ην TDD hard handover. Σα φζα έρνπλ αλαθεξζεί κέρξη ζηηγκήο γηα ηνπο δχν ηξφπνπο ιεηηνπξγίαο FDD θαη TDD πεξηγξάθνληαη ζρεκαηηθά παξαθάησ. ρήκα 2.18: Σξφπνη ιεηηνπξγίαο FDD θαη TDD (πεγή: :UMTS Forum) ρήκα 2.19: Παξνπζίαζε δηπιήο κεηάδνζεο FDD θαη TDD (πεγή: :UMTS Forum) Κύξηα Λεηηνπξγηθά Υαξαθηεξηζηηθά ηεο Ραδηνεπαθήο W- CDMA Σα βαζηθά ιεηηνπξγηθά ραξαθηεξηζηηθά ηεο ξαδηνδηεπαθήο WCDMA παξαηίζεληαη θαησηέξσ: 1. Τπνζηήξημε κεηάδνζεο πςεινχ ξπζκνχ δεδνκέλσλ, 384 Kbps γηα θάιπςε ζε επξεία πεξηνρή ελψ γηα ηνπηθή θάιπςε έσο 2 Mbps. 2. Δπειημία ζηελ παξνρή ππεξεζηψλ: ππνζηήξημε κεηαβιεηνχ ξπζκνχ ππεξεζηψλ ζε θάζε ζχλδεζε. 3. Μέζνδνη ιεηηνπξγίαο κε ηερληθέο ακθηδξφκεζεο ηεο ζπρλφηεηαο (FDD) θαη ηνπ ρξφλνπ (TDD).

50 49 4. Γπλαηφηεηα πξνζαξκνγήο ζε κειινληηθά αλαβαζκηζκέλεο ηερλνινγίεο (π.ρ. πξνζαξκνδφκελεο θεξαίεο, πξνεγκέλεο δνκέο δεθηψλ θαη πνηθηιία ζπζθεπψλ απνζηνιήο ζεκάησλ) γηα ηελ βειηίσζε ηεο ξαδηνθάιπςεο, φπσο. 5. Η ππνζηήξημε δηαζπρλνηηθήο κεηαγσγήο (inter-frequency handover) κεηαμχ δηαθνξεηηθψλ ζπζηεκάησλ (inter-system) θαη επνκέλσο ζπκβαηφηεηα κε πξνγελέζηεξα ζπζηήκαηα θηλεηήο ηειεθσλίαο, π.ρ. GSM. 6. Απνδνηηθή πξφζβαζε παθέησλ. Όπσο έρνπκε εμεγήζεη πξνεγνπκέλσο, ην WCDMA έρεη θαζηεξσζεί ζαλ ε βαζηθή ηερλνινγία ζηελ 3ε γεληά ζπζηεκάησλ θηλεηψλ επηθνηλσληψλ παγθνζκίσο. Υξεζηκνπνηεί πιαίζηα πνιιαπιήο πξφζβαζεο (Frames Multiple Access -FMA) πνπ είλαη ε θχξηα ηερλνινγία γηα ηελ επίγεηα ξαδηνπξφζβαζε UMTS Terrestrial Radio Access (UTRA). Σν επίγεην δίθηπν ζα πξέπεη λα ηεξεί ηηο αθφινπζεο πξνυπνζέζεηο, πνπ ηεξεί ην WCDMA, δειαδή: Τπνζηήξημε πςεινχ ξπζκνχ κεηάδνζεο δεδνκέλσλ, 384 kbps γηα αλνηθηή θάιπςε θαη 2 Mbps γηα ηνπηθή εκβέιεηα. Απηφ κπνξεί λα επηηεπρζεί κε ζπλνιηθφ εχξνο δψλεο 5 MHz. Τςειή ηθαλφηεηα εμππεξέηεζεο πεξηζζφηεξσλ ηεο κηαο ζπρλνηήησλ θέξνληνο θαη δηαθνξεηηθψλ ξπζκψλ κεηάδνζεο ζε θάζε ζχλδεζε. Απνδνηηθή δηαρείξηζε ηζρχνο πνπ πεξηνξίδεη ηηο παξεκβνιέο ζην δίθηπν, ειαρηζηνπνηεί ηελ ηζρχ κεηάδνζεο ησλ θηλεηψλ θαη εμαζθαιίδεη κεγαιχηεξε δηάξθεηα ζηελ κπαηαξία ησλ Κ. Απνδνηηθή θαη γξήγνξε δηαρείξηζε παθέησλ. Καηαζθεπαζκέλν ψζηε λα ππνζηεξίδεη εκπινπηηζκέλεο ηερλνινγίεο ρσξεηηθφηεηαοθάιπςεο, φπσο πξνζαξκνδφκελεο θεξαίεο, εμειηγκέλεο δνκέο δεθηψλ, πνηθηιία ζπζηεκάησλ εθπνκπήο. Τπνζηήξημε δηαζπρλνηηθήο κεηαγσγήο κεηαμχ δηαθνξεηηθψλ ηεξαξρηθά θπςειψλ θαζψο θαη κεηαμχ εηεξνγελψλ ζπζηεκάησλ. Τπνζηήξημε ρξνληθά αζχγρξνλσλ ζηαζκψλ βάζεο. Σν W-CDMA, φπσο είδακε παξαπάλσ είλαη έλα DS-CDMA ζχζηεκα. Δθφζνλ έρνπκε πςειφ bit rate, 384 kbps ζε αλνηθηέο πεξηνρέο θαη 2 Mbps ηνπηθά, ε ξαδηνεπαθή WCDMA πξνζθέξεη πνιχ ζεκαληηθή βειηίσζε ελ ζπγθξίζεη κε ην 2G ζηελνχ εχξνπο CDMA. πλνπηηθά, ην W-CMDA κπνξεί λα πξνζθέξεη: Βειηίσζε ζηελ θάιπςε θαη ηελ ρσξεηηθφηεηα, δηεχξπλζε ηνπ θάζκαηνο θαη ζαθή αλίρλεπζε ηεο άλσ δεχμεο (uplink detection κε 5MHz bandwidth). Τπνζηήξημε γηα δηαζπρλνηηθή κεηαγσγή (inter-frequency handover), πνπ είλαη απαξαίηεηε γηα κεγάιεο ρσξεηηθφηεηαο, ηεξαξρηθέο δνκέο (large-capacity hierarchical cell structures - HCS). Τπνζηήξημε ηερλνινγηψλ επαχμεζεο ηεο ρσξεηηθφηεηαο, φπσο πξνζαξκνδφκελεο θεξαίεο θαη multi-user detection. Σν Wideband CDMA απνηειεί κηα ζεκαληηθή πξφνδν ησλ ηερλνινγηψλ TDMA θαη FDMA πνπ ιεηηνπξγνχλ ζην GSM. Πξνζθέξεη κεηαθνξά δεδνκέλσλ ηεο ηάμεο ησλ 384kbits/s γηα θάιπςε επξείαο πεξηνρήο θαη 2Mbit/s γηα ηνπηθή. Όπσο θαη ζην CDMA, θάζε ζήκα ηνπ ρξήζηε θσδηθνπνηείηαη μερσξηζηά. Οη ρξήζηεο κπνξνχλ λα

51 50 ρξεζηκνπνηνχλ ηαπηφρξνλα έλα θαη κφλν θαλάιη ζπρλφηεηαο ρσξίο λα παξεκβάιιεηαη ν έλαο ζηνλ άιιν. Έηζη, πξνζθέξεηαη πεξίπνπ 25 θνξέο κεγαιχηεξν εχξνο δψλεο, ζπγθξηηηθά κε ην GSM. ην πιήξσο ςεθηαθφ ζχζηεκα CDMA θαη W-CDMA ηα δεδνκέλα πνπ πξφθεηηαη λα απνζηαινχλ «ζπάλε» ζε πνιχ κηθξά «παθέηα», ζε θαζέλα απφ ηα νπνία πξνζδίδεηαη έλαο θσδηθφο. Απφ πιεπξάο νξνινγίαο, ππάξρεη ν φξνο chip. Σν chip είλαη ε κηθξφηεξε κνλάδα πςεινχ πνζνζηνχ θσδηθνπνηεκέλεο αθνινπζίαο. Όηαλ ινηπφλ ζηέιλεηαη έλα ζήκα, έρεη πξνεγνπκέλσο ρσξηζηεί ζε κηθξφηεξα θνκκάηηα ζηα νπνία ηνπο έρεη δνζεί έλαο κνλαδηθφο θσδηθφο, θη χζηεξα ζηέιλνληαη ζηηο ξαδηνζπρλφηεηεο ηνπ δηθηχνπ. Όζν κεγαιχηεξν είλαη ην πνζνζηφ δηαθίλεζεο ησλ chips, ηφζν κεγαιχηεξν ην εχξνο ηνπ ζήκαηνο πνπ θαηαιήγεη. Σν εχξνο ζε θάζε ζπρλφηεηα κπνξεί λα θηάζεη ηα 3,84Mchips/s θαη έηζη ην εχξνο δψλεο ηεο θάζε ζπρλφηεηαο κπνξεί λα επεθηαζεί κέρξη ηα 5 MHz ζην W-CDMA, ζπγθξηηηθά κε ηα 200 KHz ζηα ζπζηήκαηα 2εο γεληάο. Όζν κεγαιχηεξν είλαη ινηπφλ ην εχξνο δψλεο, ηφζν πην πνιιά νθέιε απφδνζεο έρεη θαη ηφζν κεγαιχηεξν πνζνζηφ δεδνκέλσλ κπνξεί λα ππνζηεξίμεη. 2.5 ΠΡΧΣΟΚΟΛΛΑ ΓΙΔΠΑΦΗ ΑΔΡΑ W-CDMA ηελ παξάγξαθν απηή ζα κηιήζνπκε, ζε γεληθέο γξακκέο, γηα ηελ δνκή θαη ηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο ξαδηνεπαθήο WCDMA. χκθσλα κε ην κνληέιν ησλ πξσηνθφιισλ OSI, ηα πξσηφθνιια ηεο ξαδηνεπαθήο ζην UTRAN κπνξνχλ λα πεξηγξαθνχλ ρξεζηκνπνηψληαο έλα δηαζηξσκαησκέλν κνληέιν ηξηψλ επηπέδσλ. Σν ρακειφηεξν επίπεδν απηήο ηεο δηεπαθήο είλαη ην θπζηθφ επίπεδν ή θπζηθφ ππφζηξσκα (PHY).Σν επίπεδν 2 απνηειείηαη απφ ηα αθφινπζα ππνζηξψκαηα: Medium Access Control (MAC), Radio Link Control (RLC), Broadcast Multicast Control (BMC) θαη Packet Data Convergence Protocol (PDCP). Σέινο, ην επίπεδν 3 πεξηιακβάλεη ηα εμήο ππνζηξψκαηα: RRC, Mobility Management (MM), GPRS Mobility Management (GMM), Call Control (CC), Supplementary Services (SS), Short Message Service (SMS), Session Management (SM) θαη GPRS Short Message Service Support (GSMS). Σα πξσηφθνιια απηά απεηθνλίδνληαη ζε δηάγξακκα κπινθ ζην αθφινπζν ρήκα Όπωσ αναφζρκθκε παραπάνω, το φυςικό επίπεδο είναι το χαμθλότερο ςτο μοντζλο πρωτοκόλλων τθσ W-CDMA ραδιοεπαφισ και αρμοδιότθτά του είναι να χειρίηεται τισ ελαφρϊσ διαφορετικζσ διεργαςίεσ, ανάλογα εάν αυτό είναι ςτον ΚΣ ι ςτον κόμβο Β. Ωςτόςο, οι βαςικζσ αρχζσ παραμζνουν οι ίδιεσ ανεξάρτθτα από τθν τοποκεςία. Το φυςικό επίπεδο διαςυνδζεται με τα υποςτρϊματα MAC και RRC μζςω λογικϊν διεπαφϊν (Σχιμα 2.21).

52 51 ρήκα 2.20: Μνληέιν πξσηνθφιισλ δηεπαθήο αέξα (πεγή: Wikipedia) ρήκα 2.21: Γηεπαθέο δηαζχλδεζεο ηνπ θπζηθνχ ππνζηξψκαηνο κε ην MAC θαη ην RRC (πεγή: Wikipedia) Η δηεπαθή πνπ δηαζπλδέεη ην θπζηθφ ππφζηξσκα κε ην ππφζηξσκα MAC θαιείηαη PHY θαη ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα κεηαθέξεη δεδνκέλα (θαλάιηα ζπλνδνχ). Η δηεπαθή Control PHY (CPHY) δηαζπλδέεη ην θπζηθφ επίπεδν κε ην ππφζηξσκα RRC θαη ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ κεηαθνξά πιεξνθνξηψλ πνπ ζρεηίδνληαη κε δηαδηθαζίεο ειέγρνπ θαη κεηξήζεσλ. Σν UTRAN κπνξεί λα ιεηηνπξγήζεη ζε δχν ηξφπνπο, ηνλ FDD θαη ηνλ TDD, νη νπνίνη ζέηνπλ ειαθξψο δηαθνξεηηθέο απαηηήζεηο γηα ηελ ιεηηνπξγηθφηεηα ηνπ επηπέδνπ 1. Όπσο έρνπκε αλαιχζεη εθηελψο ζε απηφ ην θεθάιαην, ζηνλ FDD ηξφπν,

53 52 νη uplink θαη downlink κεηαδφζεηο ρξεζηκνπνηνχλ δηαθνξεηηθέο δψλεο ζπρλνηήησλ. ηνλ TDD ηξφπν, νη uplink θαη downlink κεηαδφζεηο είλαη ζηελ ίδηα ζπρλφηεηα αιιά ζε δηαθνξεηηθέο ρξνλνζπξίδεο. Καηά ζπλέπεηα, έλα WCDMA/TDD ζχζηεκα πξνθχπηεη απφ ζπλδπαζκφ ζπζηεκάησλ CDMA/TDMA. Έλα θπζηθφ θαλάιη ζηνλ FDD ηξφπν ιεηηνπξγίαο νξίδεηαη σο κηα ζπρλφηεηα θαη έλαο θψδηθαο, ελψ ζηνλ ηξφπν TDD νξίδεηαη κηα σο αθνινπζία απφ ρξνλνζπξίδεο. Ο ξπζκφο ησλ chips ζε κηα ηππηθή δηεπαθή αέξα ζην UTRAN είλαη 3.84 Mcps. Έλα ξαδηνπιαίζην ησλ 10 msec επηκεξίδεηαη ζε 15 ρξνλνζπξίδεο, ην νπνίν πεξηιακβάλεη chips αλά ρξνλνζπξίδα. Απηφ ζεκαίλεη φηη κία ρξνλνζπξίδα κπνξεί, ζεσξεηηθά, λα κεηαθέξεη έσο ζχκβνια. Ωζηφζν φκσο, απηφο είλαη ν ζπλνιηθφο ξπζκφο δεδνκέλσλ πνπ είλαη δηαζέζηκνο, ελψ ν ξπζκφο πνπ ιακβάλεη έλαο ρξήζηεο εμαξηάηαη απφ ην παξάγνληα δηάρπζεο (Spreading Factor - SF) πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζην θαλάιη. ηνλ FDD ηξφπν ιεηηνπξγίαο ν spreading factor είλαη απφ 4 έσο 256 γηα ηελ uplink θαη απφ 4 έσο 512 γηα ηελ downlink ζχλδεζε. ηνλ TDD είλαη απφ 1 έσο 16 θαη ζηηο δχν θαηεπζχλζεηο. Απηφ δίλεη ξπζκνχο θαλαιηψλ απφ symbols/sec έσο 960 ksymbols/sec ζηνλ FDD θαη απφ 240 ksymbols/sec έσο 3.84 Msymbols/sec ζηνλ TDD. 2.6 ΣΑ ΚΑΝΑΛΙΑ ΣΟ W-CDMA Τπάξρνπλ ηξεηο αλεμάξηεηεο θαηεγνξίεο θαλαιηψλ ζην UTRAN: ηα λογικά κανάλια, ηα κανάλια ζυνοδού, θαη ηα θυζικά κανάλια (ρήκα 2.22). Σχήμα 2.22: Οι κατθγορίεσ των καναλιϊν και θ ςυςχζτιςι τουσ με τα επίπεδα πρωτοκόλλων του W-CDMA. (πθγθ:umts-forum) Σα ινγηθά θαλάιηα θαζνξίδνπλ πνηνο ηχπνο δεδνκέλσλ κεηαθέξεηαη. Δπίζεο, νξίδνπλ ηηο ππεξεζίεο κεηαθνξάο δεδνκέλσλ πνπ πξνζθέξνληαη απφ ην ππφζηξσκα MAC, επνκέλσο ε έλλνηα ησλ ινγηθψλ θαλαιηψλ πθίζηαηαη ζηηο δηεπαθέο ηνπ επηπέδνπ 2, πάλσ απφ ην ππφζηξσκα MAC. Σα θαλάιηα ζπλνδνχ θαζνξίδνπλ πψο θαη κε πνηα ραξαθηεξηζηηθά ηα δεδνκέλα κεηαθέξνληαη απφ ην θπζηθφ ζηξψκα. Απηά ηα θαλάιηα ρξεζηκνπνηνχληαη ζηε δηεπαθή κεηαμχ ηνπ ππνζηξψκαηνο MAC θαη ηνπ θπζηθνχ ππνζηξψκαηνο. Σν θαλάιη

54 53 ζπλνδνχ είλαη κηα θαηλνχξγηα έλλνηα πνπ εηζάγεηαη ζην WCDMA, ελ αληηζέζεη κε ην GSM φπνπ δελ πθίζηαηαη ε έλλνηα ησλ θαλαιηψλ ζπλνδνχ. Σα θπζηθά θαλάιηα θαζνξίδνπλ ηα αθξηβή θπζηθά ραξαθηεξηζηηθά ησλ ξαδηνδηαχισλ. Απηά είλαη ηα θαλάιηα πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη θάησ απφ ην θπζηθφ ππφζηξσκα, δειαδή ζηε ξαδηνδηεπαθή Λνγηθά Καλάιηα Απφ ηελ αξρή ηεο παξαγξάθνπ απηήο πξέπεη λα επηζεκαλζεί φηη ηα ινγηθά θαλάιηα δελ απνηεινχλ λνεηέο νληφηεηεο ηνπ θπζηθνχ ππνζηξψκαηνο (επίπεδν 1), αιιά απνηεινχλ ιεηηνπξγηθφ δνκηθφ ζηνηρείν ηεο δηεπαθήο πνπ δηαζπλδέεη ηα ππνζηξψκαηα MAC θαη RLC. Γειαδή, ηα ινγηθά θαλάιηα μεθάζαξα αλήθνπλ ζην επίπεδν 2. Δληνχηνηο, πεξηγξάθνληαη ζε απηφ ην ζεκείν γηα ιφγνπο ζαθήλεηαο. Σα ινγηθά θαλάιηα δηαθξίλνληαη ζε θαλάιηα ειέγρνπ (control channels) θαη ζε θαλάιηα θίλεζεο (traffic channels). Έλα θαλάιη ειέγρνπ κπνξεί λα είλαη είηε θνηλφ (common) είηε αθνζησκέλν (dedicated). Έλα θνηλφ θαλάιη είλαη point-to-multipoint δειαδή θνηλφ γηα φινπο ηνπο ρξήζηεο ζε κία θπςέιε, θαη έλα αθνζησκέλν θαλάιη είλαη έλα απφ ζεκείν ζε ζεκείν θαλάιη δειαδή ρξεζηκνπνηείηαη απφ έλα κφλν ρξήζηε. Σα θαλάιηα ειέγρνπ κεηαθέξνπλ πιεξνθνξίεο επηπέδνπ ειέγρνπ θαη ηα αθνζησκέλα θαλάιηα πιεξνθνξίεο επηπέδνπ ρξεζηψλ. Σα ινγηθά θαλάιηα ειέγρνπ είλαη: Broadcast Control Channel (BCCH) Κνηλφ θαλάιη θάησ δεχμεο. Μεηαδίδεη πιεξνθνξίεο ηνπ ζπζηήκαηνο θαζψο θαη πιεξνθνξίεο πνπ ζρεηίδνληαη κε ηελ ζπγθεθξηκέλε θπςέιε. Paging Control Channel (PCCH) Καλάιη θάησ δεχμεο. Μεηαθέξεη πιεξνθνξίεο ζειηδνπνίεζεο θαζψο θαη άιιεο εηδνπνηήζεηο. Dedicated Control Channel (DCCH) Γηπιήο θαηεχζπλζεο, ζεκείν πξνο ζεκείν θαλάιη. Μεηαθέξεη πιεξνθνξίεο πνπ ζπλδένληαη κε ηνλ έιεγρν ησλ αθηεξσκέλσλ θαλαιηψλ γηα ηελ ιεηηνπξγία ηνπ ζπζηήκαηνο ζε αθνζησκέλν ηξφπν. Common Control Channel (CCCH) Γηπιήο θαηεχζπλζεο, ζεκείν πξνο πνιιά ζεκεία θαλάιη. Μεηαθέξεη πιεξνθνξίεο ειέγρνπ. Shared Channel Control Channel (SHCCH) Γηπιήο θαηεχζπλζεο θαλάιη. Μεηαθέξεη πιεξνθνξίεο ειέγρνπ θαη γηα ηηο δχν θαηεπζχλζεηο ησλ shared θαλαιηψλ, Μφλν ζηνλ TDD ηξφπν ιεηηνπξγίαο. Τα λογικά κανάλια κίνθςθσ που χρθςιμοποιοφνται είναι: Dedicated Traffic Channel (DTCH) Διπλισ κατεφκυνςθσ, ςθμείο προσ ςθμείο κανάλι. Μεταφζρει πλθροφορίεσ χρθςτϊν. Common Traffic Channel (CTCH) Κάτω ηεφξθσ, ςθμείο προσ πολλά ςθμεία κανάλι. Μεταφζρει πλθροφορίεσ αφοςιωμζνου τρόπου λειτουργίασ για ζνα ςφνολο χρθςτϊν.

55 Καλάιηα πλνδνύ Σα θαλάιηα ζπλνδνχ θαζνξίδνπλ πψο θαη κε πνηα ραξαθηεξηζηηθά κεηαθέξνληαη ηα δεδνκέλα απφ ην θπζηθφ ππφζηξσκα. Σα θαλάιηα ζπλνδνχ δηαθξίλνληαη ζε θνηλά θαλάιηα θαη αθνζησκέλα θαλάιηα. Δίλαη φια κνλήο θαηεχζπλζεο. Σα θαλάιηα θνηλνχ ζπλνδνχ είλαη: Broadcast Channel (BCH) Καλάιη θάησ δεχμεο, ην νπνίν κεηαδίδεη πιεξνθνξίεο ηνπ ζπζηήκαηνο θαζψο πιεξνθνξίεο πνπ ζρεηίδνληαη κε ηελ ζπγθεθξηκέλε θπςέιε. Paging Channel (PCH) Καλάιη θάησ δεχμεο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ κεηάδνζε κελπκάησλ ζειηδνπνίεζεο θαζψο θαη άιισλ εηδνπνηήζεσλ. Η κεηάδνζε ζρεηίδεηαη κε ηελ κεηάδνζε ηνπ δείθηε ζειηδνπνίεζεο ζην PICH θπζηθφ θαλάιη. Random Access Channel (RACH) Άλσ δεχμεο θαλάιη ζπλαγσληζκνχ. Υξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ αξρηθή πξφζβαζε ή ηα φρη ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν δεδνκέλα αθηεξσκέλνπ ειέγρνπ ή θίλεζεο. Πεδίν δεδνκέλσλ πεξηνξηζκέλνπ εχξνπο Common Packet Channel (CPCH) Kαλάιη πνπ βαζίδεηαη ζην ζπλαγσληζκφ: θαη ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ κεηάδνζε ησλ δεδνκέλσλ θίλεζεο πνπ έρνπλ ηελ δνκή ησλ bursts Καλάιη άλσ δεχμεο Μφλν ζηνλ FDD ηξφπν ιεηηνπξγίαο. Forward Access Channel (FACH) Κνηλφ θαλάιη θάησ δεχμεο. Γχλαηαη λα κεηαθέξεη κηθξά πνζά δεδνκέλσλ ρξεζηψλ Downlink Shared Channel (DSCH) Καλάιη θάησ δεχμεο πνπ κνηξάδεηαη απφ πνιινχο Κ. Υξεζηκνπνηείηαη γηα δεδνκέλα αθηεξσκέλνπ ειέγρνπ θαη γηα δεδνκέλα θίλεζεο. ρεηίδεηαη κε έλα DCH (δελ ππάξρεη απφ κφλν ηνπ). High-Speed Downlink Shared Channel (HS-DSCH) Καλάιη θάησ δεχμεο πνπ κνηξάδεηαη απφ πνιινχο Κ. Βειηηζηνπνηεκέλν γηα πνιχ πςειή ηαρχηεηα κεηαθνξάο δεδνκέλσλ. Υξεζηκνπνηεί ζρέδην πξνζαξκνγήο απνδνηηθήο δεχμεο. Πνιχ γξήγνξνη ξπζκνί αιιαγήο (ην πιαίζην HSDPA είλαη κφλν 2 ms αληίζεηα κε ηα 10 ms ησλ άιισλ θαλαιηψλ). ρεηίδεηαη κε έλα DCH θαη κέρξη 4 HS-SCCHs (δελ ππάξρεη απφ κφλν ηνπ). Γηαζέζηκν απφ ηελ έθδνζε 5 θαη άλσ. Uplink Shared Channel (USCH) Καλάιη άλσ δεχμεο πνπ κνηξάδεηαη απφ πνιινχο Κ. Μεηαθέξεη δεδνκέλα αθηεξσκέλνπ ειέγρνπ θαη δεδνκέλα θίλεζεο. Μφλν ζηνλ TDD ηξφπν ιεηηνπξγίαο. Σν κφλν θαλάιη αθνζησκέλνπ ζπλνδνχ είλαη ην: Dedicated Channel (DCH) Γηα έλαλ Κ κφλν. Υξεζηκνπνηείηαη είηε ζηελ άλσ δεχμε είηε ζηελ θάησ δεχμε Φπζηθά Καλάιηα Τπάξρνπλ δχν ηξφπνη λα ρξεζηκνπνηεζεί ην εθρσξνχκελν θάζκα ζην UTRAN. ηνλ ακθίδξνκν ηξφπν ιεηηνπξγίαο κε επηκεξηζκφ ζπρλφηεηαο (FDD), θαη νη uplink θαη νη downlink δψλεο έρνπλ ηα δηθά ηνπο θαλάιηα ζπρλνηήησλ. ηνλ ακθίδξνκν ηξφπν ιεηηνπξγίαο κε επηκεξηζκφ ρξφλνπ (TDD), ππάξρεη κφλν έλα θαλάιη

56 55 ζπρλνηήησλ, ην νπνίν εθρσξείηαη θαηά έλα δπλακηθφ ηξφπν θαη γηα ηηο uplink θαη downlink ρξνλνζπξίδεο. Δπίζεο, ζηνλ TDD δηαηίζεληαη νη κηθξφηεξεο ζπρλνηηθέο δψλεο. ηελ πξάμε, ζηνλ FDD εθρσξείηαη ην ζπκκεηξηθφ κέξνο ηεο θαηαλνκήο ηνπ θάζκαηνο ζην UMTS, ελψ ν TDD πεξηνξίδεηαη ζην αζπκκεηξηθφ ηκήκα ηνπ θάζκαηνο. Αλάινγα κε ηνλ ηξφπν ιεηηνπξγίαο, ηα θπζηθά θαλάιηα δηαθέξνπλ ειάρηζηα. Φπζηθά θαλάιηα ζηνλ FDD ηξόπν ιεηηνπξγίαο Σα θπζηθά θαλάιηα ζηνλ FDD ηξφπν ιεηηνπξγίαο πεξηγξάθνληαη σο αθνινχζσο. Downlink Synchronization Channel (SCH) Υξεζηκνπνηείηαη γηα αλαδήηεζε θπςέιεο. Γχν ππνθαλάιηα, ην πξσηεχνλ θαη ην δεπηεξεχνλ θαλάιη ζπγρξνληζκνχ. Μεηαδίδεηαη κφλν θαηά ηε δηάξθεηα ησλ πξψησλ 256 chips (δει. ην έλα δέθαην θάζε ρξνλνζπξίδαο). Common Pilot Channel (CPICH) ηαζεξφο ξπζκφο ζηα 30 Kbps Μεηαθέξεη έλα πξνθαζνξηζκέλν bit αθνινπζίαο. Γχν ηχπνη, ην πξσηεχνλ θαη ην δεπηεξεχνλ CPICH: 1)Primary Common Control Physical Channel (P-CCPCH) ηαζεξφο ξπζκφο ζηα 30 Kbps. Μεηαθέξεη ην BCH. Γελ κεηαδίδεηαη θαηά ηε δηάξθεηα ησλ πξψησλ 256 chips θάζε ρξνλνζπξίδαο 2)Secondary Common Control Physical Channel (S-CCPCH) Μεηαβιεηφο ξπζκφο. Μεηαθέξεη ην FACH θαη ην PCH. Σα FACH θαη PCH κπνξνχλ λα ραξηνγξαθεζνχλ ζηα ίδηα ή μερσξηζηά θαλάιηα. Μεηαδίδεηαη κφλν φηαλ ππάξρνπλ δηαζέζηκα δεδνκέλα. Physical Downlink Shared Channel (PDSCH) Μεηαθέξεη ην DSCH (downlink shared channel). Πάληνηε ζρεηίδεηαη κε έλα downlink DPCH, ην νπνίν κεηαθέξεη πιεξνθνξίεο ειέγρνπ. Paging Indicator Channel (PICH) Μεηαθέξεη πιεξνθνξίεο ζειίδαο γηα λα δειψζεη ηελ παξνπζία ελφο κελχκαηνο ζειίδαο ζην PCH. Acquisition Indicator Channel (AICH) Μεηαθέξεη δείθηεο θηήζεο CPCH Access Preamble Acquisition Indicator Channel (AP-AICH) Μεηαθέξεη εηζαγσγηθνχο δείθηεο θηήζεο ηνπ ζρεηηθνχ CPCH. CPCH Status Indicator Channel (CSICH) Μεηαθέξεη πιεξνθνξίεο θαηάζηαζεο γηα ην CPCH CPCH Collision-Detection/Channel-Assignment Indicator Channel (CD/CA- ICH) Μεηαθέξεη δείθηεο CD (collision detection) κφλν εάλ ην CA (channel assignment) είλαη αλελεξγφ, ή δείθηεο CD θαη CA καδί ηελ ίδηα ρξνληθή ζηηγκή εάλ ην είλαη ελεξγφ. High-Speed Physical Downlink Shared Channel (HS-PDSCH) Μεηαθέξεη ην HS-DSCH. Μπνξεί λα ρξεζηκνπνηήζεη είηε QPSK ή 16 QAM δηακφξθσζε. Έλα HS-PDSCH πιαίζην έρεη δηάξθεηα 2 ms θαη απνηειείηαη απφ 3 ρξνλνζπξίδεο. Υξεζηκνπνηεί πάληα spreading factor κε ηηκή 16. Έλαο Κ κπνξεί λα ιακβάλεη πνιιά HS-PDSCH ηαπηφρξνλα. Shared Control Channel for HS-DSCH (HS-SCCH) Μεηαθέξεη downlink ζεκαηνδνζία πνπ ζρεηίδεηαη κε ηελ HS-DSCH κεηάδνζε. Γειψλεη πφηε ππάξρνπλ δεδνκέλα γηα λα ιεθζνχλ ζην HS-DSCH γηα έλα

57 56 ζπγθεθξηκέλν Κ. Καλάιη ζηαζεξνχ ξπζκνχ (SF = 128, δει. 60 kbps). Έλαο Κ κπνξεί λα ειέγρεη κέρξη 4 HS-SCCHs. Downlink and Uplink Dedicated physical data channel (DPDCH) Μεηαθέξεη ην αθνζησκέλν θαλάιη DCH. Μεηαθέξεη δεδνκέλα πνπ παξάγνληαη ζην επίπεδν 2 θαη άλσ. Dedicated physical control channel (DPCCH) Μεηαθέξεη πιεξνθνξίεο ειέγρνπ πνπ παξάγνληαη ζην επίπεδν 1. Να ζεκεησζεί φηη ζην uplink απηά ηα δχν θαλάιηα είλαη I/Q πνιππιεγκέλα κε θψδηθα, αιιά ζην downlink είλαη ρξνληθά πνιππιεγκέλα. Κάπνηεο θνξέο ην DPDCH θαη ην DPCCH απνηεινχλ απφ θνηλνχ κία νληφηεηα πνπ είλαη γλσζηή σο αθνζησκέλν θπζηθφ θαλάιη (Dedicated Physical Channel - DPCH). Uplink Physical Random Access Channel (PRACH) Μεηαθέξεη ην RACH. Physical Common Packet Channel (PCPCH) Μεηαθέξεη ην CPCH (common packet channel). Υξεζηκνπνηεί DSMA-CD ηερληθή κε γξήγνξεο ελδείμεηο θηήζεο. Uplink Dedicated Control Channel for HS-DSCH (HS-DPCCH) Μεηαθέξεη HSDPA πιεξνθνξίεο αλάδξαζεο. Πνιππιεγκέλν κε έλα DPCCH. Υξεζηκνπνηεί SF=256. TDD Physical Channels Σα θπζηθά θαλάιηα ζηνλ TDD ηξφπν ιεηηνπξγίαο είλαη ηα αθφινπζα: Downlink Primary Common Control Physical Channel (P-CCPCH) Μεηαθέξεη ην BCH. Secondary Common Control Physical Channel (S-CCPCH) Μεηαθέξεη ην PCH θαη ην FACH. Μία ή πεξηζζφηεξεο θνξέο αλά θπςέιε. Synchronization Channel (SCH) Γίλεη ηελ νκάδα θσδηθψλ κηαο θπςέιεο. Γειψλεη ηελ ζέζε (ρξνλνζπξίδα θαη θψδηθαο) ελφο P-CCPCH. Paging Indicator Channel (PICH) Μεηαθέξεη δείθηεο ζειίδαο γηα λα δειψζεη ηελ παξνπζία ελφο κελχκαηνο ζειίδαο ζην PCH. Physical Downlink Shared Channel (PDSCH) Μεηαθέξεη ην DSCH. Physical Node B Synchronization Channel (PNBSCH) Μεηαθέξεη ξηπέο ζπγρξνληζκνχ ζηνλ θφκβνπ B. Υξεζηκνπνηείηαη απφ ην δίθηπν γηα λα θεξδίζεη ρξφλν γηα ηνλ ζπγρξνληζκφ κεηαμχ ησλ θφκβσλ Β. Γελ έρεη θάπνηα ζεκαζία γηα ηνλ Κ, θαη επνκέλσο κε ηελ έλλνηα απηή ην θαλάιη απηφ δελ έρεη νχηε uplink νχηε downlink θαηεχζπλζε, θαζψο ρξεζηκνπνηείηαη κφλν κεηαμχ ησλ θφκβσλ Β.

58 57 High Speed Physical Downlink Shared Channel (HS-PDSCH) Μεηαθέξεη ην HS-DSCH. Μπνξεί λα ρξεζηκνπνηήζεη είηε QPSK ή 16 QAM δηακφξθσζε. Έλαο Κ κπνξεί λα ιακβάλεη πνιιά HS-PDSCH ηαπηφρξνλα. Shared Control Channel for HS-DSCH (HS-SCCH) Μεηαθέξεη downlink ζεκαηνδνζία πνπ ζρεηίδεηαη κε ηελ HS-DSCH κεηάδνζε. Γειψλεη ηελ παξνπζία δεδνκέλσλ πνπ πξέπεη λα ιεθζνχλ ζην HS-DSCH γηα έλα ζπγθεθξηκέλν Κ. Έλαο Κ κπνξεί λα ειέγμεη κέρξη 4 HS-SCCHs. Downlink and Uplink Dedicated Physical Channel (DPCH) Μεηαθέξεη ην DCH. Uplink Physical Random Access Channel (PRACH) Μεηαθέξεη ην RACH. Μία ή πεξηζζφηεξεο θνξέο αλά θπςέιε. Physical Uplink Shared Channel (PUSCH) Μεηαθέξεη ην USCH. Shared Information Channel for HS-DSCH (HS-SICH) Μεηαθέξεη κέζσ ηνπ HSDPA πιεξνθνξίεο αλάδξαζεο ζηνλ θφκβν Β. Όια ηα θπζηθά θαλάιηα πνπ πηνζεηνχληαη ζην TDD ηξφπν ιεηηνπξγίαο ζηε downlink θαηεχζπλζε ρξεζηκνπνηνχλ SF=16 ή, ζε εηδηθέο πεξηπηψζεηο, SF=1. ηελ uplink θαηεχζπλζε ν spreading factor πνηθίιεη κεηαμχ 1 θαη Δομή Επιπέδου Φυσικών Καναλιών Σν θπζηθφ θαλάιη απνηειείηαη απφ κία δνκή ηξηψλ επηπέδσλ, δειαδή απφ super frames, radio frames, θαη time slots. Αλάινγα κε ηνλ ξπζκφ ζπκβφισλ ηνπ θπζηθνχ θαλαιηνχ, γίλεηαη ε δηακφξθσζε ησλ radio frames ή ησλ time slots. 1. Super frame: Απηφ έρεη δηάξθεηα 720 ms θαη απνηειείηαη απφ 72 radio frames. Σα φξηα ηνπ super frame πξνζδηνξίδνληαη απφ ηνλ System Frame Number (SFN). 2. Radio frame: Απηφ είλαη κία κνλάδα επεμεξγαζίαο εχξνπο 10 ms ε νπνία ζπκπεξηιακβάλεη 15 time slots. 3. Time slot: Απηφ είλαη κηα κνλάδα πνπ πεξηιακβάλεη 2560 chips, ηα νπνία αλαπαξηζηνχλ ηα ζχκβνια ηεο πιεξνθνξίαο. Ο αξηζκφο ησλ ζπκβφισλ αλά time slot εμαξηάηαη απφ ην θπζηθφ θαλάιη. 4. Symbol: Έλα ζχκβνιν απνηειείηαη απφ έλαλ αξηζκφ απφ chips. Ο αξηζκφο απηφο ησλ chips αλά ζχκβνιν είλαη ηζνδχλακνο κε ηνλ spreading factor ηνπ θπζηθνχ θαλαιηνχ Γνκή ησλ Frames ησλ Dedicated Physical Channels (DPCCH) Όπσο βιέπνπκε ζηελ αθφινπζε εηθφλα, θάζε 10 ms έλα radio frame ρσξίδεηαη ζε 15 slots, κε Tslot = ms εχξνο, πνπ αληαπνθξίλεηαη ζε κία πεξίνδν ειέγρνπ ηζρχνο. Έλα super frame αληαπνθξίλεηαη ζε 72 ζπλερφκελα frames, θαη ην κήθνο ηνπ super-frame είλαη 720 ms.

59 58 ρήκα 2.23 Γνκή ησλ frames ησλ Dedicated Physical Channels (πεγή: K. Wesolowski, Mobile Communication Systems) Υαξηνγξάθεζε Καλαιηώλ Σα αθφινπζα δηαγξάκκαηα (ηα ρήκαηα ) απεηθνλίδνπλ ηε ραξηνγξάθεζε ησλ ηχπσλ θαλαιηψλ ην έλα ζην άιιν. Τπάξρνπλ πνιιά θπζηθά θαλάιηα, εηδηθά ζην δηάγξακκα ηνπ FDD ηξφπνπ ιεηηνπξγίαο, ηα νπνία δελ ραξηνγξαθνχληαη ζε θαλέλα πάλσ θαλάιη ζπλνδνχ. Οη πιεξνθνξίεο απηέο δελ παξνπζηάδνπλ θαλέλα ελδηαθέξνλ γηα ηα πςειφηεξα επίπεδα, θαη έηζη δελ είλαη απαξαίηεην λα ραξηνγξαθεζνχλ απηά ηα θαλάιηα ζε νπνηνδήπνηε είδνο θαλαιηψλ ζπλνδνχ.σα αξθηηθφιεμα πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζηα δηαγξάκκαηα θαλαιηψλ εμεγνχληαη ζηνλ Πίλαθα 2.1. ρήκα 2.24: Καλάιηα ζηε downlink θαηεχζπλζε ηνπ FDD ηξφπνπ ιεηηνπξγίαο (πεγε: Schiller, Mobile Communication)

60 59 ρήκα 2.25: Καλάιηα ζηε uplink θαηεχζπλζε ηνπ FDD ηξφπνπ ιεηηνπξγίαο (πεγή: Schiller, Mobile Communication) ρήκα 2.26: Καλάιηα ζηε downlink θαηεχζπλζε ηνπ TDD ηξφπνπ ιεηηνπξγίαο (πεγή: Schiller, Mobile Communication) ρήκα 2.27: Καλάιηα ζηε uplink θαηεχζπλζε ηνπ TDD ηξφπνπ ιεηηνπξγίαο (πεγή: Schiller, Mobile Communication)

61 60 Πίλαθαο 2.1: Ολφκαηα θαλαιηψλ θαη αθξσλχκηα (πεγε: Schiller, Mobile Communication) 2.7 ΣΔΥΝΙΚΔ ΓΙΑΥΤΗ ΦΑΜΑΣΟ Τπάξρνπλ δηάθνξεο ηερληθέο πνπ εθαξκφδνληαη γηα ηελ δηάρπζε ηνπ θάζκαηνο ηνπ ζήκαηνο πιεξνθνξίαο. Οη πην ζεκαληηθέο είλαη απηέο πνπ αλαθέξνληαη παξαθάησ, αλ θαη δελ είλαη νη κνλαδηθέο, θαη νη νπνίεο κπνξνχλ λα ζπλδπαζηνχλ γηα ηνλ ζρεκαηηζκφ πβξηδηθψλ ηερληθψλ. DS CDMA Frequency Hopping CDMA Time Hopping CDMA Multicarrier CDMA Ωζηφζν, ιφγσ φηη ην UTRAN ρξεζηκνπνηεί ηελ Direct-Sequence CDMA (DS- CDMA) ηερληθή δηάρπζεο θάζκαηνο, ε ελφηεηα απηή είλαη αθηεξσκέλε απνθιεηζηηθά ζηελ DSCDMA ηερληθή.

62 Άκεζεο Αθνινπζίαο Πνιιαπιήο Πξόζβαζεο κε Δπηκεξηζκό Κώδηθα (DS CDMA) Η κεηάδνζε δεδνκέλσλ δηάρπηνπ θάζκαηνο είλαη κηα ηερληθή ζηελ νπνία ην αξρηθφ ζήκα ηνπ ρξήζηε κεηαζρεκαηίδεηαη ζε κηα άιιε κνξθή ε νπνία θαηαιακβάλεη κεγαιχηεξν εχξνο δψλεο απφ φηη ζα ρξεηαδφηαλ θαλνληθά ην αξρηθφ ζήκα. Απηφο ν κεηαζρεκαηηζκφο είλαη γλσζηφο σο δηάρπζε θάζκαηνο. Η αθνινπζία ησλ αξρηθψλ δεδνκέλσλ πνιιαπιαζηάδεηαη δπαδηθά κε έλαλ θψδηθα δηάρπζεο (spreading code) ν νπνίνο έρεη, ηππηθά, έλα πνιχ κεγαιχηεξν εχξνο δψλεο απφ ην αξρηθφ ζήκα. Απηή ε δηαδηθαζία απεηθνλίδεηαη ζην ρήκα Σα bits ηνπ spreading code θαινχληαη chips γηα λα μερσξίδνπλ απφ ηα bits ηεο αθνινπζίαο δεδνκέλσλ, ηα νπνία θαινχληαη ζχκβνια (symbols). Ο φξνο "chip" πεξηγξάθεη πψο ε ιεηηνπξγία ηεο δηάρπζεο ηεκαρίδεη ηελ ξνή ησλ αξρηθψλ δεδνκέλσλ ζε κηθξφηεξα ηκήκαηα, ή chips. ρήκα 2.28: Γηάρπζε θάζκαηνο δεδνκέλσλ (πεγή: Harri Holma, Antti Toskala, WCDMA for UMTS) Κάζε ρξήζηεο έρεη ηνλ δηθφ ηνπ spreading code. Ο ίδηνο αθξηβψο θψδηθαο ρξεζηκνπνηείηαη θαη ζηνπο δχν κεηαζρεκαηηζκνχο ζε θάζε άθξν ηεο ξαδηνδεχμεο, δηαρένληαο ην αξρηθφ ζήκα γηα λα παξαρζεί έλα επξείαο δψλεο ζήκα θαη απνδηαρένληαο ζηελ ζπλέρεηα ην ζήκα απηφ γηα ηελ αλαπαξαγσγή ηνπ αξρηθνχ ζήκαηνο ζηελήο δψλεο (ρήκα 2.29). Ο ιφγνο ηνπ εχξνπο δψλεο κεηάδνζεο πξνο ην εχξνο δψλεο ηνπ αξρηθνχ ζήκαηνο θαιείηαη θέξδνο επεμεξγαζίαο (processing gain) ή παξάγνληαο δηάρπζεο (spreading factor). Γηαηζζεηηθά, ν ιφγνο απηφο εθθξάδεη ηνλ αξηζκφ ησλ chips πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ δηάρπζε ελφο ζπκβφινπ δεδνκέλσλ. ην UTRAN, νη ηηκέο ηνπ spreading factor (SF) θπκαίλνληαη κεηαμχ 4 θαη 512 (σζηφζν φκσο, ζηνλ TDD ηξφπν ιεηηνπξγίαο κφλν SF=1 θαη SF=16 επηηξέπνληαη). Όζν ρακειφηεξνο είλαη ν spreading factor, ηφζν πεξηζζφηεξα δεδνκέλα σθέιηκνπ θνξηίνπ κπνξεί λα κεηαθέξεη έλα ζήκα ζηε ξαδηνεπαθή. Οη spreading codes είλαη κνλαδηθνί, ηνπιάρηζηνλ ζε επίπεδν θπςέιεο. Απηφ ζεκαίλεη φηη φηαλ έλαο ρξήζηεο απν-δηαρέεη ην ιακβαλφκελν ζήκα επξείαο δψλεο, ε κνλαδηθή ζπληζηψζα πνπ ρξεηάδεηαη είλαη ν ίδηνο θψδηθαο πνπ έρεη ρξεζηκνπνηεζεί

63 62 γηα ηελ δηάρπζε ησλ δεδνκέλσλ ζηε ζπζθεπή απνζηνιήο ζεκάησλ. Γχν ηχπνη spreading codes ρξεζηκνπνηνχληαη ζην UTRAN: νη νξζνγψληνη θψδηθεο (orthogonal codes) θαη νη ςεπδν-ζνξχβνπ θψδηθεο (pseudo-noise codes PN codes). Απηνί κειεηψληαη εθηελψο ζηε ζπλέρεηα ηεο ελφηεηαο απηήο. ρήκα 2.29: Απφ - δηάρπζε δεδνκέλσλ επξείαο δψλεο (πεγή: Harri Holma, Antti Toskala, WCDMA for UMTS) Οη spreading codes έρνπλ ρακειή δηαζηαπξνχκελε-ζπζρέηηζε (cross-correlation) κε άιινπο spreading codes. ηελ πεξίπησζε ησλ πιήξσο ζπγρξνληζκέλσλ νξζνγψλησλ θσδηθψλ, ε απην-ζπζρέηηζε (auto-correlation) είλαη πξαγκαηηθά κεδέλ. Απηφ ζεκαίλεη πξαθηηθά φηη δηάθνξα ζήκαηα επξείαο δψλεο κπνξνχλ λα ζπλππάξρνπλ ζηελ ίδηα ζπρλφηεηα ρσξίο απζηεξή ακνηβαία παξεκβνιή. Η ελέξγεηα ελφο επξείαο δψλεο ζήκαηνο είλαη δηαζθνξπηζκέλε ζε έλα ηφζν κεγάιν εχξνο δψλεο, ην νπνίν είλαη αθξηβψο φπσο ν ζφξπβνο ππνβάζξνπ ζπγθξηλφκελν κε ην αξρηθφ ζήκα. Γειαδή, ε θαζκαηηθή ππθλφηεηα ηζρχνο ηεο ελέξγεηαο ελφο ζήκαηνο επξείαο δψλεο είλαη κηθξή. Όηαλ ην ζχλζεην ζήκα επξείαο δψλεο ζπζρεηίδεηαη κε έλαλ δεδνκέλν θψδηθα απν-δηάρπζεο (de-spreading code), κφλν ην αξρηθφ εθείλν ζήκα κε ηνλ αληίζηνηρν spreading code απν-δηαρέεηαη ελψ φιεο νη άιιεο ζπληζηψζεο ηνπ αξρηθνχ ζήκαηνο παξακέλνπλ δηαζθνξπηζκέλεο (ρήκα 2.30). Καηά ζπλέπεηα, ην αξρηθφ ζήκα κπνξεί λα αλαθηεζεί ζην δέθηε εθ' φζνλ ε ηζρχο ηνπ ζήκαηνο απν-δηάρπζεο είλαη κεξηθά decibels κεγαιχηεξε απφ ηελ ηζρχ ηνπ ζνξχβνπ παξεκβνιήο. δειαδή ν ιφγνο ηνπ θέξνληνο πξνο ηελ παξεκβνιή (C/I) πξέπεη λα είλαη αξθεηά κεγάινο. Τπάξρνπλ πεξηπηψζεηο φπνπ ε ππθλφηεηα ηζρχνο ελφο δηάρπηνπ ζήκαηνο κπνξεί λα είλαη πνιχ ρακειφηεξε απφ ηελ ππθλφηεηα ηζρχνο ηνπ ζχλζεηνπ - επξείαο δψλεο ζήκαηνο, νπφηε ζε απηήλ ηελ πεξίπησζε ε απνθαηάζηαζε ηνπ αξρηθνχ ζήκαηνο είλαη εθηθηή εάλ ν spreading factor είλαη αξθεηά πςειφο. Όκσο εάλ ππάξρνπλ πάξα πνιινί ρξήζηεο νπφηε θαζέλαο απφ απηνχο ζπκβάιιεη ζηε ζπλνιηθή παξεκβνιή, ηφηε ην ζήκα πνπ καο ελδηαθέξεη επηζθηάδεηαη απφ ην νιηθφ ζχλζεην ζήκα θαη ε επηθνηλσλία θαζίζηαηαη αδχλαηε, φπσο απεηθνλίδεηαη ζην ζρήκα 2.31.

64 63 ρήκα 2.30: Αλάθηεζε ηνπ αξρηθνχ ζήκαηνο πιεξνθνξίαο (πεγή: Harri Holma, Antti Toskala, WCDMA for UMTS) ρήκα 2.31: Αδπλακία αλάθηεζεο ηνπ αξρηθνχ ζήκαηνο πιεξνθνξίαο (πεγή: Harri Holma, Antti Toskala, WCDMA for UMTS) ε απηφ ην ζεκείν πξέπεη λα γίλεη ζαθέο φηη έλαο κεηαθνξέαο επξείαο δψλεο δελ απμάλεη ηελ ρσξεηηθφηεηα ηνπ δηαζέζηκνπ εχξνπο δψλεο. ε γεληθέο γξακκέο, έλα ζχλνιν απφ κεηαθνξείο ζηελήο δψλεο πνπ θαηαιακβάλνπλ ην ίδην εχξνο δψλεο ζα ήηαλ ζε ζέζε λα κεηαβηβάζνπλ ηφζα δεδνκέλα φζν ην επξείαο δψλεο ζήκα. Δληνχηνηο, ζε έλα επξείαο δψλεο ζχζηεκα, ηα ζήκαηα είλαη αλζεθηηθφηεξα ζηελ δηαθπςεισηή παξεκβνιή θαη έηζη είλαη δπλαηφ λα επαλαρξεζηκνπνηεζεί ε ίδηα

65 64 ζπρλφηεηα ζε παξαθείκελεο θπςέιεο. Απηφ ζεκαίλεη φηη ν παξάγνληαο επαλαρξεζηκνπνίεζεο ζπρλφηεηαο είλαη έλα, ελψ π.ρ. ζηα ζπζηήκαηα GSM ν παξάγνληαο επαλαρξεζηκνπνίεζεο ζπρλφηεηαο είλαη ηνπιάρηζηνλ ηέζζεξα. Σν γεγνλφο απηφ απφ κφλν ηνπ παξέρεη έλα νπζηαζηηθφ θέξδνο, φζνλ αθνξά ηε ρσξεηηθφηεηα, ζπγθξηηηθά κε ηα ζπζηήκαηα ζηελήο δψλεο, αλ θαη ε αχμεζε ηεο ρσξεηηθφηεηαο δελ εμαξηάηαη κφλν απφ ηνλ παξάγνληα επαλαρξεζηκνπνίεζεο ζπρλνηήησλ Κώδηθεο Γηάρπζεο (Spreading Codes) Η δηαδηθαζία ηεο δηάρπζεο ζην UTRAN απνηειείηαη απφ δχν μερσξηζηέο ιεηηνπξγίεο, ηελ θαλαινπνίεζε θαη ηελ πεξίπιεμε. Η θαλαινπνίεζε ρξεζηκνπνηεί νξζνγψληνπο θψδηθεο ελψ ε πεξίπιεμε ρξεζηκνπνηεί θψδηθεο ςεπδν-ζνξχβνπ. Η θαλαινπνίεζε ιακβάλεη ρψξα πξηλ απφ ηελ πεξίπιεμε θαηά ηελ εθπνκπή ελψ έπεηαη απφ ηελ πεξίπιεμε θαηά ηελ ιήςε θαη ζηηο δχν θαηεπζχλζεηο, downlink θαη uplink. Δίλαη ζεκαληηθφ λα ηνληζηεί, φηη ν ίδηνο θψδηθαο ρξεζηκνπνηείηαη πάληα θαη γηα ηελ δηάρπζε θαη ηελ απν δηάρπζε ελφο ζήκαηνο πιεξνθνξίαο. Οη θψδηθεο δηάρπζεο είλαη επίζεο γλσζηνί σο αθνινπζίεο δηάρπζεο Οξζνγώληνη Κώδηθεο ηελ παξάγξαθν απηή εμεηάδνπκε κε πεξηζζφηεξε ιεπηνκέξεηα ηνπο θψδηθεο θαλαινπνίεζεο (channelization codes) ή νξζνγψληνπο θψδηθεο (orthogonal codes). Όπσο αλαιχζεθε παξαπάλσ, νη νξζνγψληνη θψδηθεο κεηαηξέπνπλ ηα ζχκβνια δεδνκέλσλ θάζε ρξήζηε ζε πνιιαπιά chips κε έλαλ παξάγνληα δηάρπζεο (spreading factor), ν νπνίνο ιακβάλεη ηηκέο απφ 4 έσο 512. ηελ νπζία, κε ηελ δηαδηθαζία απηή θαηνξζψλνπκε λα δηεπξχλνπκε ην εχξνο δψλεο ηνπ ζήκαηνο. Σα ζχκβνια δεδνκέλσλ ζηνπο θιάδνπο I θαη Q ζπλδπάδνληαη κε ηνπο channelization θψδηθεο, νη νπνίνη είλαη νξζνγψληνη θψδηθεο θάηη ην νπνίν πξαθηηθά ζεκαίλεη φηη ζε έλα ηδαληθφ πεξηβάιινλ δελ παξεκβάιιεηαη ν έλαο ζηνλ άιιν. Όκσο, ε νξζνγσληφηεηα απαηηεί νη θψδηθεο λα είλαη ρξνληθά ζπγρξνληζκέλνη. Δπνκέλσο, νη θψδηθεο θαλαινπνίεζεο ρξεζηκνπνηνχληαη ζηε DL γηα λα δηαρσξίζνπλ ηνπο ρξήζηεο κέζα ζηελ θπςέιε, ελψ ζηε UL ρξεζηκνπνηνχληαη γηα λα δηαρσξίζνπλ ηα δηαθνξεηηθά δεδνκέλα/ππεξεζίεο ηνπ ίδηνπ ρξήζηε. Γελ κπνξνχλ λα δηαθξίλνπλ κεηαμχ δηαθνξεηηθψλ ρξεζηψλ ζηε UL αθνχ δελ είλαη ζπγρξνληζκέλνη θαη επνκέλσο δελ είλαη νξζνγψληνη. Ωζηφζν, ζηε DL ππάξρεη ν πεξηνξηζηηθφο παξάγνληαο φηη νη channelization θψδηθεο δελ κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ κεηαμχ δηαθνξεηηθψλ ζηαζκψλ βάζεο δηφηη ν αξηζκφο ηνπο είλαη δεδνκέλνο. Αληίζεηα, πξέπεη λα επαλαρξεζηκνπνηνχληαη ζε θάζε θπςέιε θαη επνκέλσο είλαη αξθεηά πηζαλφ έλαο Κ πνπ βξίζθεηαη ζηε ζπλνξηαθή πεξηνρή δχν θπςειψλ λα ιακβάλεη ηνλ ίδην νξζνγψλην θψδηθα απφ δχν ζηαζκνχο βάζεο, κε απνηέιεζκα ην θαηλφκελν ηεο παξεκβνιήο λα είλαη πνιχ έληνλν. Δληνχηνηο, νη κεηαδφζεηο απφ έλαλ ρξήζηε ζηε UL είλαη ρξνληθά ζπγρξνληζκέλεο θαη επνκέλσο νη νξζνγψληνη θψδηθεο κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ γηα λα δηαρσξίζνπλ ηα δηαθνξεηηθά θαλάιηα ελφο ρξήζηε.

66 65 Ο κεραληζκφο παξαγσγήο γηα ηνπο channelization θψδηθεο απεηθνλίδεηαη ζην ρήκα ρήκα 2.32: Αιγφξηζκνο γέλεζεο ησλ θσδηθψλ θαλαινπνίεζεο (πεγε: Juha Korhonen, Introduction to 3G Mobile Communications) Απηφο ν αιγφξηζκνο παξάγεη έλα δέληξν απφ θψδηθεο φπσο θαίλεηαη ζην ρήκα Σν παξάδεηγκα ηνπ ρήκαηνο 2.33 παξνπζηάδεη κφλν ηε ξίδα ηνπ δέληξνπ ησλ νξζνγψλησλ θσδηθψλ. Σν UTRAN ρξεζηκνπηεί spreading factors (SF) απφ 4 κέρξη 512, φπνπ 4 έσο 256 εκθαλίδνληαη ζην uplink, θαη ν SF 512 ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ downlink θαηεχζπλζε. Απηφ ην δέληξν επεμεγεί επίζεο πψο κπνξνχλ λα εθρσξεζνχλ νη θψδηθεο. Δάλ, παξαδείγκαηνο ράξηλ, εθρσξείηαη ν θψδηθαο C8.2, ηφηε θαλέλαο θψδηθαο απφ ηα παξαθιάδηα (subtree codes) ηνπ δελ κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί (δει., C16.4, C16,5, C32,8). γηα ηνλ ιφγν φηη δελ ζα ήηαλ νξζνγψληνο κε ηνλ γνληθφ ηνπ θψδηθα.

67 66 ρήκα 2.33: Γέληξν νξζνγψλησλ θσδηθψλ Αιγφξηζκνο γέλεζεο ησλ θσδηθψλ θαλαινπνίεζεο (πεγή: Juha Korhonen, Introduction to 3G Mobile Communications) Η εθαξκνγή ησλ νξζνγψλησλ θσδίθσλ απεηθνλίδεηαη ζην παξάδεηγκα ηνπ ρήκα Μηα αθνινπζία δεδνκέλσλ (1001) ζπλδπάδεηαη κε έλα spreading code, ηνλ C CH, 4, 1 (1.1, 1, 1). Απηφο ν θψδηθαο έρεη spreading code 4, ην νπνίν ζεκαίλεη φηη γηα θάζε bit δεδνκέλσλ αληηζηνηρνχλ ηέζζεξα chips ζην spreading code θαη επνκέλσο ην εχξνο δψλεο ηνπ ζήκαηνο πνπ πξνθχπηεη είλαη ηέζζεξηο θνξέο κεγαιχηεξν απφ ην εχξνο δψλεο ηνπ αξρηθνχ ζήκαηνο. Αο εμεηάζνπκε φκσο ηη ζπκβαίλεη φηαλ ην επξείαο δψλεο ζήκα απφ- δηαρέεηαη κε δχν θψδηθεο, Cch,4,1 and Cch,4,2. Η απν - δηάρπζε κε ηνλ ζσζηφ θψδηθα ν θψδηθαο πνπ δηαρέεη ην ζήκα ζηε ζπζθεπή εθπνκπήο παξάγεη ην αξρηθφ ζήκα (1001) ζηνλ νινθιεξσηή, ελψ αλ ρξεζηκνπνηεζεί θάπνηνο απφ ηνπο ιαλζαζκέλνπο θψδηθεο, ηφηε ην απνηέιεζκα πνπ πξνθχπηεη είλαη ζφξπβνο. Να ζεκεησζεί φηη ν SF 4 είλαη πνιχ ρακειφο, γηα ηελ αθξίβεηα, ν ρακειφηεξνο δπλαηφο ζην UTRAN. ηε uplink θαηεχζπλζε, νη νξζνγψληνη θψδηθεο νξίδνληαη αλά Κ, θαη έηζη ε δηαρείξηζε ηνπ θψδηθα είλαη αξθεηά απιή. Όκσο, ζηελ downlink θαηεχζπλζε, ην ίδην δέληξν θψδηθα ρξεζηκνπνηείηαη απφ ηνλ ζηαζκφ βάζεο γηα φινπο ηνπο Κ πνπ βξίζθνληαη ζηελ πεξηνρή ππεξεζηψλ ηνπ. Καηά ζπλέπεηα, απαηηείηαη πξνζεθηηθή

68 67 δηαρείξηζε απφ ηελ πιεπξά ηνπ ζηαζκνχ βάζεο έηζη ψζηε λα κελ εμαληιεζνχλ νη downlink channelization θψδηθεο πνπ έρεη ζηε δηάζεζή ηνπ. Όπωσ φαίνεται ςτο Σχιμα 2.34, όταν το ςιμα από-διαχζεται με ζναν λανκαςμζνο κϊδικα, το αποτζλεςμα ςτον ολοκλθρωτι είναι μθδζν κάκε φορά. Αυτό δείχνει ότι ςε ζνα πλιρωσ ορκογϊνιο ςφςτθμα, ο κόρυβοσ δεν υπάρχει. Θεωρθτικά, λοιπόν, ο ζλεγχοσ ιςχφοσ κα ιταν περιττόσ ςε ζνα τζτοιο, πλιρωσ ορκογϊνιο ςφςτθμα. Ωςτόςο, πλιρθσ ορκογωνιότθτα δεν μπορεί να επιτευχκεί ςτθν πράξθ, υπάρχει δθλαδι πάντα κόρυβοσ ςτο ςφςτθμα, και ο ζλεγχοσ ιςχφοσ είναι επιβεβλθμζνοσ για να τον ελαχιςτοποιιςει. ρήκα 2.34: Υξήζε ησλ νξζνγψλησλ θσδηθψλ Αιγφξηζκνο γέλεζεο ησλ θσδηθψλ θαλαινπνίεζεο (πεγε: Juha Korhonen, Introduction to 3G Mobile Communications) ην πξνεγνχκελν παξάδεηγκα πεξηγξάθεθε ε ιεηηνπξγία ηεο δηάρπζεο ησλ δεδνκέλσλ ελφο ρξήζηε. Ωζηφζν, ε ζπλήζεο πξαθηηθή ζηελ downlink θαηεχζπλζε είλαη λα ρξεζηκνπνηνχληαη ηαπηφρξνλα δηάθνξνη νξζνγψληνη θψδηθεο (έλαο γηα θάζε ρξήζηε) γηα ηελ απφ δηάρπζε ελφο ζχλζεηνπ ζήκαηνο επξείαο δψλεο (ρήκα 2.35). Να ζεκεησζεί φηη νη θψδηθεο δηάρπζεο πξέπεη λα είλαη ρξνληθά επζπγξακκηζκέλνη, δηαθνξεηηθά ε νξζνγσληφηεηα απαιείθεηαη. Απηφ ην παξάδεηγκα επεμεγεί πψο κπνξεί λα γίλεη αλάθηεζε ησλ αξρηθψλ δεδνκέλσλ κέζα απφ έλα ζχλζεην ζήκα δηάρπηνπ θάζκαηνο.

69 68 ρήκα 2.35: Γηάρπζε θαη απν δηάρπζε δεδνκέλσλ πνιιψλ ρξεζηψλ Αιγφξηζκνο γέλεζεο ησλ θσδηθψλ θαλαινπνίεζεο (πεγε: Juha Korhonen, Introduction to 3G Mobile Communications) Οη downlink κεηαδφζεηο απφ δηαθνξεηηθνχο ζηαζκνχο βάζεο δελ είλαη νξζνγψληεο. Έλαο Κ πξέπεη πξψηα λα αλαγλσξίζεη ηελ κεηάδνζε απφ ηνλ ζσζηφ ζηαζκφ βάζεο ζχκθσλα κε ηνλ θψδηθα πεξίπιεμεο (scrambling code) θαη έπεηηα λα ιεθζεί ην αξρηθφ ζήκα δεδνκέλσλ ρξεζηκνπνηψληαο ηνπο channelization θψδηθεο. Καηά ζπλέπεηα, ην downlink πεξηβάιινλ δελ είλαη πνηέ εληειψο νξζνγψλην θαη απαιιαγκέλν απφ παξεκβνιέο. Η ελδν-θπςεισηή παξεκβνιή ππάξρεη ιφγσ ησλ αληαλαθιάζεσλ θαηά ηελ πνιπφδεπζε θαη ε δηα-θπςεισηή παξεκβνιή ιφγσ ηνπ φηη νη ζηαζκνί βάζεο δελ είλαη πνηέ ζπγρξνληζκέλνη κεηαμχ ηνπο. Παξφια απηά, ε δηαθπςεισηή παξεκβνιή δελ απνηειεί ζνβαξφ πξφβιεκα, φπσο θαίλεηαη απφ κηα πξψηε καηηά, επεηδή ν έιεγρνο ηζρχνο θαη ηα soft handovers (SHOs) έρνπλ σο ζηφρν λα θξαηήζνπλ ηα επίπεδα παξεκβνιήο πνιχ ρακειά ζε κία downlink ζχλδεζε.

70 Κώδηθεο Πεξίπιεμεο (Scrambling Codes) Οη νξζνγψληνη θψδηθεο απφ κφλνη ηνπο δελ κπνξνχλ λα ρεηξηζηνχλ εμνινθιήξνπ ηελ ιεηηνπξγία ηεο δηάρπζεο ηνπ θάζκαηνο ζηε δηεπαθή αέξα ηνπ UTRAN. Όπσο αλαιχζεθε παξαπάλσ, νη θψδηθεο απηνί κπνξνχλ λα εθαξκνζηνχλ κφλν φηαλ νη ξαδηνκεηαδφζεηο είλαη ζπγρξνληζκέλεο ζην ρξφλν. ηελ uplink θαηεχζπλζε, νη νξζνγψληνη θψδηθεο δελ κπνξνχλ λα εθαξκνζηνχλ δηφηη νη κεηαδφζεηο ησλ δηαθφξσλ Κ δελ είλαη ζπγρξνληζκέλεο κεηαμχ ηνπο. Δάλ νη θψδηθεο απηνί ρξεζηκνπνηνχληαλ γηα ηηο uplink κεηαδφζεηο, ζα κπνξνχζαλ εχθνια λα αθπξψζνπλ ν έλαο ηνλ άιινλ. Ωζηφζν, έρνπλ δηαηππσζεί πξνηάζεηο γηα ηελ εηζαγσγή ηεο νξζνγσληφηεηαο ζηελ uplink θαηεχζπλζε ζε κεηαγελέζηεξεο πξνδηαγξαθέο ηεο 3GPP. Η κειέηε πνπ έγηλε γηα ηνλ ζθνπφ απηφ είλαη γλσζηή σο Uplink Synchronous Transmission Scheme (USTS). Ο ζπγρξνληζκφο ζην ρξφλν θαη ηα νξζνγψληα ζήκαηα κεηψλνπλ ηελ παξεκβνιή ζηελ uplink θαηεχζπλζε γηα ηνλ ιφγν φηη ε πιήξεο νξζνγσληφηεηα ησλ ζεκάησλ δελ πξνθαιεί παξεκβνιή ην έλα ζην άιιν. ηελ downlink θαηεχζπλζε, κφλν ηα ζήκαηα πνπ εθπέκπνληαη απφ ηνλ ίδην ζηαζκφ βάζεο είλαη κεηαμχ ηνπο νξζνγψληα, αιιά αθφκα θαη ζε απηή ηελ πεξίπησζε, ε νξζνγσληφηεηα εμαιείθεηαη κεξηθψο απφ ηηο δηαηαξαρέο πνπ παξνπζηάδνπλ νη ξαδηνδεχμεηο. Απφ ηελ κέρξη ηψξα αλάιπζε ινηπφλ, γίλεηαη ζαθέο φηη θάηη επηπιένλ, εθηφο απφ ηνπο channelization codes, απαηηείηαη πξνθεηκέλνπ λα γίλεη απνδνηηθή δηαρείξηζε ηνπ δηάρπηνπ θάζκαηνο. Γηα λα ιχζεη απηά ηα πξνβιήκαηα, ην UTRAN πηνζεηεί ηνπο ιεγφκελνπο ςεπδνηπραίνπο θψδηθεο. Απηνί ρξεζηκνπνηνχληαη ζηε δεχηεξε θάζε θαηά ηελ δηαδηθαζία ηεο δηάρπζεο ηνπ θάζκαηνο, ε νπνία θαιείηαη ζηάδην πεξίπιεμεο (scrambling stage) (ρήκα 2.36). ηε δηαδηθαζία ηεο πεξίπιεμεο, ην ζήκα, ην νπνίν είλαη ήδε δηεζπαξκέλν κε έλαλ νξζνγψλην θψδηθα δηάρπζεο ζε νιφθιεξν ην εχξνο δψλεο πνπ ηνπ δηαηίζεηαη, ζπλδπάδεηαη πεξαηηέξσ κε έλαλ ςεπδνηπραίν θψδηθα πεξίπιεμεο. Απηφο ν θψδηθαο πεξίπιεμεο δχλαηαη λα είλαη είηε κηα ζχληνκε αθνινπζία απφ bits είηε κία αξθεηά εθηελήο αθνινπζία απφ bits (έλαο ρξπζφο θψδηθαο κε πεξίνδν 10 msec). Οη ςεπδνηπραίνη θψδηθεο έρνπλ θαιέο ηδηφηεηεο απηνζπζρέηηζεο, ελψ ππάξρνπλ εθαηνκκχξηα ηέηνησλ θσδηθψλ δηαζέζηκνη ζηελ uplink θαηεχζπλζε, θαη έηζη θακία εηδηθή ηερληθή δελ απαηηείηαη γηα ηελ δηαρείξηζή ηνπο. Έλαο θψδηθαο δηάρπζεο πξνζδηνξίδεη ηνλ ζπγθεθξηκέλν Κ ζην ζηαζκφ βάζεο θαη ελ ζπλερεία, κφιηο επηηεπρζεί ζπγρξνληζκφο ζηελ uplink, δηάθνξεο ππεξεζίεο απηνχ ηνπ Κ κπνξνχλ λα ρσξηζηνχλ ρξεζηκνπνηψληαο νξζνγψληνπο θψδηθεο.

71 70 ηελ downlink θαηεχζπλζε, νη ςεπδνηπραίνη θψδηθεο πεξίπιεμεο ρξεζηκνπνηνχληαη γηα λα κεηψζνπλ ηελ παξεκβνιή κεηαμχ ησλ ζηαζκψλ βάζεο. Κάζε θφκβνο B έρεη κφλν έλαλ πξσηεχνληα θψδηθα πεξίπιεμεο, θαη νη Κ ρξεζηκνπνηνχλ απηή ηελ πιεξνθνξία γηα λα μερσξίζνπλ ηνπο ζηαζκνχο βάζεο. Τπάξρνπλ 512 δηαθνξεηηθνί πξσηεχνληεο θψδηθεο πεξίπιεμεο ζηε downlink θαηεχζπλζε. Απηφο ν αξηζκφο είλαη επαξθήο γηα ηνλ ζρεδηαζκφ θπςειψλ, θαη δελ ζα κπνξνχζε λα είλαη κεγαιχηεξνο δηφηη ζα πξνθαινχζε πξνβιήκαηα θαηά ηε δηαδηθαζία αλαδήηεζεο θπςέιεο. Οη πξσηεχνληεο θψδηθεο πεξίπιεμεο δηαηξνχληαη ζε 64 νκάδεο θσδηθψλ, θάζε κηα απφ ηηο νπνίεο απνηειείηαη απφ 8 θψδηθεο, επηηαρχλνληαο κε ηνλ ηξφπν απηφ ηελ δηαδηθαζία ζπγρξνληζκνχ. Κάζε πξσηεχσλ θψδηθαο πεξίπιεμεο πεξηιακβάλεη έλα ζχλνιν απφ 16 δεπηεξεχνληεο θψδηθεο πεξίπιεμεο. Απηνί κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ ελψ κεηαδίδνληαη ηα θαλάιηα πνπ δελ ρξεηάδεηαη λα ιεθζνχλ απφ θαλέλαλ ζηελ θπςέιε. Δληνχηνηο, πξέπεη λα ρξεζηκνπνηεζνχλ κε θεηδψ επεηδή ηα θαλάιηα πνπ κεηαδίδνληαη κε ηνπο δεπηεξεχνληεο θψδηθεο πεξίπιεμεο δελ είλαη νξζνγψληα ζηα θαλάιηα πνπ ρξεζηκνπνηνχλ ηνλ πξσηεχνληα θψδηθα πεξίπιεμεο. Μηα πηζαλή εθαξκνγή ζα κπνξνχζε λα είλαη κέζα ζε ηκεκαηνπνηεκέλεο θπςέιεο, φπνπ νη δηαθξηηνί ηνκείο δελ είλαη απαξαίηεην λα είλαη νξζνγψληνη ν έλαο ζηνλ άιιν. ρήκα 2.36: Σχπνη θσδηθψλ ζηε δηεπαθή αέξα W-CDMA(πεγή: Harri Holma, Antti Toskala, WCDMA for UMTS) Κώδηθεο πγρξνληζκνύ Τπάξρεη κηα εμαίξεζε ζην γεληθφ θαλφλα φηη φια ηα θπζηθά θαλάιηα ζηε downlink θαηεχζπλζε ζπλδπάδνληαη αξρηθά κε έλαλ channelization θψδηθα θαη έπεηηα κε έλαλ θψδηθα πεξίπιεμεο. Σα θαλάιηα ζπγρξνληζκνχ (θαη ηα πξσηεχνληα θαη ηα δεπηεξεχνληα) δελ ππφθεηληαη ζε απηφλ ηνλ θαλφλα. Αληί γηα απηφ, απηά ζπλδπάδνληαη κε θψδηθεο ζπγρξνληζκνχ.

72 71 Τπάξρνπλ δχν ηχπνη θσδηθψλ ζπγρξνληζκνχ, ν πξσηεχσλ θαη ν δεπηεξεχσλ. Οη πξσηεχνληεο θψδηθεο ρξεζηκνπνηνχληαη απφ ηα πξσηεχνληα θαλάιηα ζπγρξνληζκνχ (P SCH), θαη νη δεπηεξεχνληεο θψδηθεο απφ ηα δεπηεξεχνληα θαλάιηα ζπγρξνληζκνχ (S SCH). Ο πξσηεχσλ θψδηθαο ζπγρξνληζκνχ είλαη ίδηνο ζε φιεο ηηο θπςέιεο. Απηφ είλαη έλα ρξήζηκν ραξαθηεξηζηηθφ ηδίσκα, δεδνκέλνπ φηη κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ην ζπγρξνληζκφ ησλ ρξνλνζπξίδσλ ζηηο downlink ζπλδέζεηο θαηά ηελ δηαδηθαζία αλαδήηεζεο θπςέιεο απφ ηνλ Κ. Απηή ε ζηαζεξή αθνινπζία απφ bits ζηέιλεηαη κφλν θαηά ηε δηάξθεηα ησλ πξψησλ 256 chips θάζε ρξνλνζπξίδαο (ππάξρνπλ chips ζε νιφθιεξε ηελ ρξνλνζπξίδα). Τπάξρνπλ 16 δηαθνξεηηθνί δεπηεξεχνληεο θψδηθεο ζπγρξνληζκνχ. Απηνί ζηέιλνληαη κέζσ ησλ S SCHs, αιιά κφλν θαηά ηε δηάξθεηα ησλ πξψησλ 256 chips θάζε ρξνλνζπξίδαο. Απηνί νη θψδηθεο είλαη ζηαζεξνί θαη γλσζηνί ζε φινπο ηνπο Κ, ελψ ζρεκαηίδνπλ έλα αιθάβεην 16 ζπκβφισλ. Ο ζηαζκφο βάζεο αιιάδεη ηνλ δηαβηβαζζέληα θψδηθα απφ ρξνλνζπξίδα ζε ρξνλνζπξίδα. Τπάξρνπλ επνκέλσο 64 δηαθνξεηηθνί θψδηθεο ζπγρξνληζκνχ πνπ κεηαδίδνπλ αθνινπζίεο. Ο Κ θαζνξίδεη πνηνο απφ ηνπο 64 εθαξκφδεηαη ζε έλα ζηαζκφ βάζεο κε ηελ αλάγλσζε φισλ ησλ δεπηεξεπφλησλ θσδηθψλ ζπγρξνληζκνχ πνπ εκθαλίδνληαη ζε έλα ξαδηνπιαίζην ησλ 10 msec. Η ζπγθεθξηκέλε αθνινπζία θψδηθα θαηαδεηθλχεη ζηνλ Κ πνηα απφ ηηο 64 νκάδεο ησλ θσδηθψλ πεξίπιεμεο λα αλαδεηήζεη πξνθεηκέλνπ λα βξεζεί ν θψδηθαο PN γηα ηνλ θφκβν Β ζε κία θπςέιε. Δξεπλψληαο αλάκεζα ζε 8 θψδηθεο πεξίπιεμεο είλαη πνιχ ηαρχηεξν απφ ηελ αλαδήηεζε κεηαμχ θαη ησλ 512 δπλαηψλ θσδίθσλ πεξίπιεμεο. Πιενλεθηήκαηα ηνπ δηάρπηνπ θάζκαηνο Σα ζήκαηα δηάρπηνπ θάζκαηνο παξνπζηάδνπλ θάπνηεο πνιχ ζπνπδαίεο ηδηφηεηεο, νη νπνίεο δηθαηνινγνχλ ηελ δέζκεπζε ελφο κεγάινπ πνζνζηνχ απφ ην πνιχηηκν αγαζφ ησλ ηειεπηθνηλσληψλ πνπ είλαη ην θάζκα. Απηέο νη ηδηφηεηεο είλαη: - Η επξείαο δψλε δηάδνζε είλαη ιηγφηεξν επηξξεπήο ζηελ παξεκβνιή θαη ηελ ζθίαζε (ρήκα 2.37). - Η ππθλφηεηα ηζρχνο ηνπ θάζκαηνο είλαη ρακειή θαη ε κεηάδνζε δελ επεξεάδεηαη απφ ηνλ ζφξπβν ππνβάζξνπ (background noise). - Αλζεθηηθφηεηα ζε ζηελήο δψλεο παξεκβνιή (ρήκα 2.38). - Σν CDMA είλαη πνιχ απνδνηηθφ ζηελ δηαρείξηζε ηνπ θάζκαηνο, εθφζνλ επαλαρξεζηκνπνηείηαη ζε θάζε θπςέιε ν ίδηνο θνξέαο. - Θεσξεηηθά δελ ππάξρεη αλψηαην φξην γηα ηνπο ρξήζηεο πνπ κπνξεί λα εμππεξεηήζεη ην ζχζηεκα θάζε ζηηγκή. Βέβαηα, ην φξην ηίζεηαη απφ ηηο παξεκβνιέο ησλ ρξεζηψλ πνπ θάπνηα ζηηγκή ζα γίλνπλ απαγνξεπηηθέο. - Σέινο, ππάξρεη δπλαηφηεηα γηα soft handover.

73 72 ρήκα 2.37: Η επαηζζεζία ζηηο παξεκβνιέο θαη ηελ ζθίαζε είλαη κηθξφηεξε ζηελ επξείαο δψλε δηάδνζε (πεγή: Harri Holma, Antti Toskala, WCDMA for UMTS) Σχήμα 2.38: Ανκεκτικότθτα ςε ςτενισ ηϊνθσ παρεμβολι (πεγή: Harri Holma, Antti Toskala, WCDMA for UMTS) 2.8 ΈΛΔΓΥΟ ΙΥΤΟ (POWER CONTROL) Ο έιεγρνο ηζρχνο είλαη θαζνξηζηηθήο ζεκαζίαο γηα ηελ απφδνζε ηνπ W-CDMA δηθηχνπ, εηδηθά γηα ηελ άλσ δεχμε (uplink-ul). Δίλαη απαξαίηεηνο γηα ηελ ειαρηζηνπνίεζε ηεο παξεκβνιήο ζην ζχζηεκα θαη ρξεζηκνπνηείηαη ηφζν γηα ηελ άλσ δεχμε φζν θαη γηα ηελ θάησ δεχμε, αλ θαη γηα δηαθνξεηηθνχο ιφγνπο ζηελ θάζε πεξίπησζε. ηελ άλσ δεχμε, φια ηα ζήκαηα ζα πξέπεη λα θζάλνπλ ζην Β κε ηελ ίδηα ηζρχ. Όκσο νη Κ δελ ιεηηνπξγνχλ εθπέκπνληαο ζηαζεξή ζηάζκε ηζρχνο δηφηη δηαθνξεηηθά νη θπςέιεο ζα επηζθηάδνληαλ απφ ηηο εθπνκπέο ρξεζηψλ πνπ βξίζθνληαη θνληά ζηνπο Β, ελψ νη απνκαθξπζκέλνη ρξήζηεο δελ ζα αθνχγνληαλ απφ ηνπο Β. Σν θαηλφκελν είλαη γλσζηφ σο θαηλφκελν θνληηλνχ-καθξηλνχ πεδίνπ. (near-far effect) (ρήκα 2.39). Γηα ηνλ ιφγν απηφ, απαηηείηαη έιεγρνο ηζρχνο ζηελ άλσ δεχμε, φπνπ νη Κ πνπ είλαη απνκαθξπζκέλνη απν ηνλ Β ζα πξέπεη λα εθπέκπνπλ ζε ζεκαληηθά πςειφηεξα επίπεδα ηζρχνο.

74 73 ρήκα 2.39: Φαηλφκελν θνληηλνχ καθξηλνχ πεδίνπ ζηελ UL (πεγή: Harri Holma, Antti Toskala, WCDMA for UMTS) Η θαηάζηαζε είλαη δηαθνξεηηθή ζηελ θαηεχζπλζε ηεο θάησ δεχμεο (downlink- DL). ηελ ηδαληθή πεξίπησζε, ηα ζήκαηα πνπ εθπέκπνληαη απφ ηνπο Β είλαη νξζνγψληα θαη σο εθ ηνχηνπ δελ παξεκβάιινληαη ην έλα κε ην άιιν. Ωζηφζν φκσο, είλαη αδχλαηνλ λα επηηχρνπκε πιήξε νξζνγσληφηεηα ζε ηππηθά πεξηβάιινληα θηλεηψλ επηθνηλσληψλ. Οη αλαθιάζεηο πνπ πθίζηαληαη ηα ζήκαηα θαηά ηελ δηάδνζή ηνπο αιιά θαη ε εθπνκπή ζεκάησλ απφ γεηηνληθνχο Β έρεη ζαλ απνηέιεζκα ηελ κενξζγσληφηεηα θαη επνκέλσο ηελ αχμεζε ηεο ζηάζκε ησλ παξεκβνιψλ. Πξέπεη επίζεο λα έρνπκε ππφςε φηη ην CDMA ζχζηεκα είλαη έηζη δνκεκέλν ψζηε γεηηνληθέο θπςέιεο λα ρξεζηκνπνηνχλ ηηο ίδηεο ξαδηνζπρλφηεηεο θέξνληνο ζην DL. Δπνκέλσο ν έιεγρνο ηζρχνο ζην DL είλαη επηβεβιεκέλνο. Σα ζήκαηα ζην DL ζα πξέπεη λα κεηαδίδνληαη κε ηελ ειάρηζηε απαηηνχκελε ηζρχ ψζηε λα δηαηεξείηαη έλα δεδνκέλν επίπεδν ζηελ πνηφηεηα ππεξεζηψλ. ην UMTS ππάξρνπλ δχν βαζηθνχ κεραληζκνί ειέγρνπ ηζρχνο: - Ο έιεγρνο ηζρχνο αλνηρηνχ βξφγρνπ (Open-Loop Power Control) θαη - Ο έιεγρνο ηζρχνο θιεηζηνχ βξφγρνπ (Closed-Loop Power Control) ηελ θαηεγνξία ηνπ ειέγρνπ ηζρχνο θιεηζηνχ βξφρνπ δηαθξίλνληαη νη αθφινπζεο δχν πεξηπηψζεηο: - Ο έιεγρνο ηζρχνο εζσηεξηθνχ βξφγρνπ ή ηαρχο έιεγρνο ηζρχνο (Inner-Loop ή Fast Power Control) - Ο έιεγρνο ηζρχνο εζσηεξηθνχ βξφγρνπ ή αξγφο έιεγρνο ηζρχνο (Outer-Loop ή Slow Power Control)

75 Έιεγρνο Ιζρύνο Αλνηρηνύ Βξόγρνπ Η ηερληθή ειέγρνπ ηζρχνο αλνηρηνχ βξφρνπ απαηηεί απφ ηνλ κεραληζκφ εθπνκπήο λα κεηξά ηελ ζηάζκε ηεο παξεκβνιήο ησλ θαλαιηψλ θαη ξπζκίδεη ηελ ηζρχ εθπνκπήο ηνπ αλαιφγσο. Απηφ κπνξεί λα γίλεη γξήγνξα, αιιά ην πξφβιεκα είλαη φηη ε εθηίκεζε ηεο παξεκβνιήο γίλεηαη ζην ιακβαλφκελν ζήκα, φηαλ ην κεηαδηδφκελν ζήκα ρξεζηκνπνηεί πηζαλψο κηα δηαθνξεηηθή ζπρλφηεηα, ε νπνία δηαθέξεη απφ απηή ηνπ ιακβαλφκελνπ ζήκαηνο ιφγσ ηεο ακθίδξνκεο ιεηηνπξγίαο (duplex mode) ηνπ ζπζηήκαηνο. Γεδνκέλνπ φηη νη γξήγνξεο δηαιείςεηο πνπ ιακβάλνπλ ρψξα ζην DL θαη ζην UP είλαη αζπζρέηηζηεο, απηή ε κέζνδνο δίλεη ηηο ζσζηέο ηηκέο γηα ηελ ηζρχ κφλν θαηά κέζνλ φξν. Δληνχηνηο, εάλ έρνπκε έλα UTRAN - UMTS TDD ζχζηεκα, ηφηε θαη ην DL θαη ην UL ρξεζηκνπνηνχλ ηελ ίδηα ζπρλφηεηα θαη έηζη νη δηαδηθαζίεο εμαζζέλεζεο ηεο ηζρχνο θαη πξνο ηηο δχν θαηεπζχλζεηο είλαη έληνλα ζπζρεηηζκέλεο. Απηφ ζεκαίλεη φηη ν open-loop έιεγρνο ηζρχνο δίλεη αξθεηά θαιά απνηειέζκαηα ζε ζπζηήκαηα πνπ ιεηηνπξγνχλ κε ηελ TDD ηερληθή. Δάλ ε κεηάδνζεο ηζρχνο ζην DL είλαη ζηαζεξή θαη γλσζηή, ηφηε ν Κ κπνξεί απιά λα κεηξήζεη ην ιακβαλφκελν επίπεδν ηζρχνο θαη λα ξπζκίζεη ηελ δηθή ηνπ ζηάζκε εθπνκπήο αλαιφγσο. Όζν πην πςειφ είλαη ην επίπεδν ηεο ιακβαλφκελεο ηζρχνο, ηφζν ρακειφηεξε πξέπεη λα είλαη ε ζηάζκε ηζρχνο θαηά ηελ εθπνκπή. Σν άζξνηζκα ησλ επηπέδσλ ηζρχνο ιήςεο θαη εθπνκπήο λα είλαη κηα ζηαζεξή ηηκή (ρήκα 2.40). Δάλ ε ηζρχο εθπνκπήο ηνπ Β δελ είλαη ζηαζεξή γηα έλα δεδνκέλν θαλάιη, θαηφπηλ ν Κ πξέπεη είηε λα ειέγρεη - παξαθνινπζεί θάπνην άιιν θαλάιη (έλα θαλάιη ειέγρνπ ζην DL κπνξεί λα ιεηηνπξγήζεη γηα απηήλ ηελ ηερληθή) είηε ζα πξέπεη λα ιάβεη ηελ απαηηνχκελε ηζρχ κεηάδνζεο απφ ηνλ Β κε θάπνην ηξφπν (π.ρ. ζα κπνξνχζε λα ζηαιζεί έλα θαλάιη ζπγρξνληζκνχ). Δίλαη θνηλή πξαθηηθή λα ρξεζηκνπνηείηαη ε ιακβαλφκελε ηηκή ηεο κεηάδνζεο γηα ηελ εθηίκεζε ηεο ηξέρνπζαο απψιεηα δηάδνζεο. Τπνζέηνπκε φηη ηα θαλάιηα ξαδηνθσληθήο κεηάδνζεο δελ ρξεζηκνπνηνχλ ηνλ κεραληζκφ ειέγρνπ ηζρχνο, δειαδή ζηέιλνληαη ρξεζηκνπνηψληαο έλα ζηαζεξφ επίπεδν ηζρχνο, ζε αληίζεζε κε ηα αθνζησκέλα θαλάιηα φπνπ ρξεζηκνπνηείηαη ν κεραληζκφ ειέγρνπ ηζρχνο.

76 75 ρήκα 2.40: Έιεγρνο ηζρχνο αλνηρηνχ βξφρνπ ζηελ UL TDD ζπζηήκαηνο (πεγή: Harri Holma, Antti Toskala, WCDMA for UMTS) Έιεγρνο Ιζρύνο Κιεηζηνύ Βξόρνπ ηελ ηερληθή ειέγρνπ ηζρχνο θιεηζηνχ βξφρνπ, νη κεηξήζεηο πνηφηεηαο γίλνληαη ζην άιιν άθξν ηεο ζχλδεζεο, δει. ζην ζηαζκφ βάζεο, θαη ηα απνηειέζκαηα ζηέιλνληαη θαηφπηλ πίζσ ζηε ζπζθεπή εθπνκπήο ηνπ Κ έηζη ψζηε λα κπνξεί απηφο λα ξπζκίζεη ηελ ηζρχ εθπνκπήο ηνπ. Απηή ε κέζνδνο δίλεη πνιχ θαιχηεξα απνηειέζκαηα απφ ηε κέζνδν αλνηρηνχ βξφρνπ, αιιά δελ κπνξεί λα αληηδξάζεη ζηηο γξήγνξεο αιιαγέο πνπ ιακβάλνπλ ρψξα ζηηο ζπλζήθεο ησλ ξαδηνδεχμεσλ. Απηή ε ηερληθή κπνξεί επίζεο λα εθαξκνζηεί κε ηελ αληίζεηε έλλνηα, φπνπ νη ξφινη ηνπ ζηαζκνχ βάζεο θαη ηνπ Κ αληηζηξέθνληαη Έλεγσορ Ιζσύορ Δζωηεπικού Βπόγσος Όπσο αλαθέξζεθε παξαπάλσ, ν έιεγρνο ζηελ ηζρχ εθπνκπήο είλαη απαξαίηεηνο γηα λα κεησζνχλ νη παξεκβνιέο. Απηφ ζεκαίλεη φηη ν inner-loop power control έρεη έλα δπλακηθφ εχξνο θαη πξέπεη λα είλαη ηαρχηαηνο γηα λα εμνπδεηεξψλεη θαηλφκελα φπσο νη δηαιείςεηο Rayleigh θαη ε ζθίαζε, φπνπ ε ζηάζκε ηζρχνο ηνπ ιακβαλφκελνπ ζήκαηνο παξνπζηάδεη απφηνκα βπζίζκαηα αλάινγα κε ηελ ζπρλφηεηα θαη ηελ ηαρχηεηα ηνπ αληηθεηκέλνπ (ρήκα 2.41). Απηή ε ζθίαζε πξνθχπηεη απφ ηηο πνιιέο αλαθιάζεηο πνπ δέρεηαη ην ζήκα απφ ηα αληηθείκελα ηνπ πεξηβάιινληνο. Ο έιεγρνο ηζρχνο εζσηεξηθνχ βξφγρνπ ζηελ uplink νξίδεηαη σο ε δπλαηφηεηα ηνπ θηλεηνχ εμνπιηζκνχ ηνπ ρξήζηε λα ξπζκίζεη ηελ εθπεκπφκελε ηζρχ απφ ηε ζπζθεπή ζχκθσλα κε κία ή πεξηζζφηεξεο εληνιέο TPC (Transmit Power Control) πνπ παξαιακβάλνληαη ζηε downlink, έηζη ψζηε λα κελ μεπεξληέηαη έλα ζπγθεθξηκέλν επίπεδν ζην ιφγν ηνπ ζήκαηνο πξνο παξεκβνιή (Signal-to-Interference Ration - SIR).

77 76 Σχήμα 2.41: Έλεγχοσ ιςχφοσ ςε ζνα κανάλι με διαλείψεισ Rayleigh (πθγι: K. Wesolowski, Mobile Communication Systems) Έιεγρνο Ιζρύνο Δμσηεξηθνύ Βξόγρνπ Σέινο, ν έιεγρνο ηζρχνο εμσηεξηθνχ βξφρνπ απαηηείηαη γηα λα δηαηεξεζεί ε πνηφηεηα ηεο επηθνηλσλίαο ζην απαηηνχκελν επίπεδν, φπνπ ρξεζηκνπνηείηαη ν ιφγνο SIR (Signal-to- Interference Ratio) γηα ηνλ γξήγνξν έιεγρν ηζρχνο. Απηφο ν ιφγνο θαζνξίδεηαη απφ ηνλ RNC θαη βαζίδεηαη ζην Bit Error Rate (BER) ή ζην Block Error Rate (BLER). Ο εμσηεξηθφο βξφρνο ζπληειεί ζηελ εμαζθάιηζε ηεο απαηηνχκελεο πνηφηεηαο ζην κέγηζην βαζκφ πνπ επηηξέπεη ε ρσξεηηθφηεηα ηνπ ζπζηήκαηνο. Δάλ ε ιακβαλφκελε πνηφηεηα ζηνλ UL είλαη θαιχηεξε απφ ηελ απαηηνχκελε, ν SIR κεηψλεηαη. Αλ φρη, ν SIR, απμάλεηαη. 2.9 Ο ΓΔΚΣΗ RAKE ε έλα πνιιαπιψλ δηαδξνκψλ θαλάιη, ην αξρηθφ κεηαδηδφκελν ζήκα αλαθιάηαη απφ ηα εκπφδηα θαηά ηελ πνξεία ηνπ πξνο ηνλ δέθηε, θαη ν δέθηεο ιακβάλεη δηάθνξα αληίγξαθα ηνπ αξρηθνχ ζήκαηνο κε δηαθνξεηηθέο ρξνληθέο θαζπζηεξήζεηο. Απηά ηα ζήκαηα πνιπφδεπζεο κπνξνχλ λα ιεθζνχλ θαη λα ζπλδπαζηνχλ ρξεζηκνπνηψληαο ηνλ δέθηε RAKE. Ο δέθηεο rake ζρεκαηίδεηαη απφ ηνπο correlators, πνπ είλαη επίζεο γλσζηνί σο RAKE fingers, θαη θάζε έλαο απφ απηνχο ιακβάλεη έλα αληίγξαθν απφ ην ζήκα πνιπφδεπζεο. Μεηά ηελ απν-δηάρπζε ησλ ιεθζέλησλ ζεκάησλ απφ ηνπο correlators νη νπνίνη ρξεζηκνπνηνχλ έλα ηνπηθφ αληίγξαθν ηεο θαηάιιειεο νιηζζεκέλεο ρξνληθά έθδνζεο ηνπ spreading θψδηθα πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζηνλ πνκπφ, ηα ζήκαηα ζπλδπάδνληαη ζχκθσλα κε κηα δηαδηθαζία πνπ είλαη γλσζηή σο Maximum Ratio Combining. Καζψο ηα ιακβαλφκελα ζήκαηα πθίζηαληαη δηαθνξεηηθφ βαζκφ εμαζζέλεζεο αλεμάξηεηα θαηά ηελ δηάδνζή ηνπο, απηή ε κέζνδνο βειηηψλεη ηελ ζπλνιηθή πνηφηεηα θαη απφδνζε ηνπ ζπλδπαζκέλνπ ζήκαηνο. Καιείηαη δέθηεο RAKE δηφηη ην δηάγξακκα κπινθ ηεο ζπζθεπήο ηνπ νκνηάδεη κε ηελ ηζνπγθξάλα πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ θεπνπξηθή (garden rake), ην θάζε «δφληη» απφ ηελ ηζνπγθξάλα αληηπξνζσπεχεη έλα απφ ηα fingers ηνπ δέθηε RAKE (ρήκα 2.42). Έλα κεκνλσκέλν ζήκα πνπ ιακβάλεηαη απφ έλα finger ηνπ RAKE δέθηε κπνξεί λα είλαη αξθεηά αζζελέο γηα λα παξαγάγεη ην ζσζηφ απνηέιεζκα. Δληνχηνηο, ν ζπλδπαζκφο δηάθνξσλ ζχλζεησλ ζεκάησλ ζε έλαλ δέθηε RAKE απμάλεη ηελ πηζαλφηεηα αλαπαξαγσγήο ηνπ ζσζηνχ ζήκαηνο. Ο δέθηεο RAKE θαηνρπξψζεθε κε δίπισκα επξεζηηερλίαο ην 1956.

78 77 ρήκα 2.42: Ο δέθηεο RAKE νκνηάδεη κε ηελ ηζνπγθξάλα πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ θεπνπξηθή (πεγή: Juha Korhonen, Introduction to 3G Mobile Communications) Αλ έλαο δέθηεο έρεη 5 fingers, ηα 4 κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ γηα ηελ θαηαγξαθή ησλ αληηγξάθσλ ηνπ ζήκαηνο πνιπφδεπζεο θαη ην 5ν γηα αλαγλψξηζε άιισλ ζηαζκψλ βάζεο. Απηφ ην finger νλνκάδεηαη searcher finger φπσο βιέπνπκε ζην επφκελν ρήκα.

79 78 ρήκα 2.43: Αξρή ιεηηνπξγίαο ηνπ δέθηε RAKE ((πεγή: Juha Korhonen, Introduction to 3G Mobile Communications) Έζησ φηη έλαο Κ είλαη εμνπιηζκέλνο κε δέθηε RAKE ησλ 5 fingers θαη πξνζπαζεί λα ζπλδεζεί ζε πεξηζζφηεξνπο απφ έλα ζηαζκνχο βάζεο ελψ ηελ ίδηα ρξνληθή ζηηγκή έρεη ήδε κία εγθαηαζηαζείζα θιήζε ζηελ θπςέιε #1. Δάλ κεηαθηλείηαη πξνο κία άιιε θπςέιε, ηελ θπςέιε #2, απφ θάπνην ζεκείν θαη έπεηηα έλα απφ ηα fingers ηνπ δέθηε ζα μεθηλήζεη λα ηρλειαηεί ηελ θπςέιε #2. Απηφ έρεη σο απνηέιεζκα έλα απφ fingers λα παξαθνινπζεί ηελ θπςέιε #1 θαη άιιν λα παξαθνινπζεί ηελ θπςέιε #2. Σφηε ιέκε φηη ε θιήζε είλαη ζε soft handover κε ηελ θπςέιε #2. Δάλ φκσο θαη νη δχν θπςέιεο εμππεξεηνχληαη απφ ηνλ ίδην ζηαζκφ βάζεο, ηφηε ιέκε φηη ε θιήζε είλαη ζε softer handover HANDOVERS Οη θπξηφηεξνη ιφγνη γηα ηελ κεηαγσγή ησλ ζπλδέζεσλ (handovers) είλαη ε θπζηθή ζπλέρεηα κηαο θιήζεο θαη νη επηινγέο ιεηηνπξγίαο ησλ ρξεζηψλ. Η κεηαγσγή πνπ θαζνξίδεηαη ζηα πξφηππα UMTS, ζρεηίδεηαη πάληα κε ηε δηαδηθαζία επαλεπηινγήο λέαο θπςέιεο, ε νπνία εκθαλίδεηαη φηαλ έλαο UE απνκαθξχλεηαη απφ κία θπςέιε θαη πεξηέξρεηαη ππφ ηνλ έιεγρν ελφο άιινπ θφκβνπ - B. Τπάξρνπλ ηξεηο ηχπνη handovers ζην UMTS: 1) Intra-frequency handover (soft/softer handover),

80 79 2) Inter-frequency handover (hard handover) και 3) Inter-system / Inter-RAT handover (hard handover) Intra-Frequency Handover (Soft/Softer Handover) ηελ θαηεγνξία απηή ππάξρνπλ δχν ηχπνη handovers, ην softer handover θαη ην soft handover. ηελ πξψηε πεξίπησζε, ν MS βξίζθεηαη ζηελ επηθαιππηφκελε πεξηνρή δχν ηνκέσλ ηνπ ίδηνπ ζηαζκνχ βάζεο (BS). Ο MS κεηξάεη ηαπηφρξνλα ηελ ηζρχ ησλ ζεκάησλ ζε θάζε ηνκέα κέζσ δχν downlink θαλαιηψλ ρσξίο λα δηαθφςεη ηελ ζχλδεζε κε ηελ ηξέρνπζα θπςέιε. Δθφζνλ είλαη απαξαίηεην ν rake receiver ηνπ MS ιακβάλεη θαη ππνινγίδεη ηνπο θψδηθεο απφ δηάρπζεο θαη πεξίπιεμεο ηνπ θάζε ηνκέα. ηελ uplink, ν BS ιακβάλεη ηηο ηζρχεηο ησλ δχν ζεκάησλ θαη απφ ηνπο δχν ηνκείο θαη ηηο δξνκνινγεί ζηνλ ίδην rake receiver γηα ηνλ ππνινγηζκφ ηνπ κέγηζηνπ ιφγνπ θάησ απφ έλαλ ελεξγφ βξφρν ειέγρνπ ηζρχνο αλά ζχλδεζε. ηελ πεξίπησζε ηψξα ηνπ soft handover, ν MS βξίζθεηαη ζηελ επηθαιππηφκελε πεξηνρή δχν ηνκέσλ πνπ εμππεξεηνχληαη απφ δηαθνξεηηθφ BS ν θαζέλαο. Οη επηθνηλσλίεο κεηαμχ ηνπ MS θαη ηνπ BS ζπκβαίλνπλ ηαπηφρξνλα δηακέζνπ ησλ δχν θαλαιηψλ, έλα γηα θάζε BS. ην DL, ν MS ιακβάλεη θαη ηα δχν ζήκαηα πνπ πξνέξρνληαη απφ ηνπο δχν BS γηα ηνλ ππνινγηζκφ ηνπ κέγηζηνπ ιφγνπ. ην UL, ην MS code channel θζάλεη θαη ζηνπο δχν BS θαη δξνκνινγείηαη ζηνλ RNC γηα ηνλ ππνινγηζκφ φηαλ επηηξέπεηαη ηνπ ίδην δείθηε αμηνπηζηίαο ηνπ frame πνπ παξέρεηαη απφ ηνλ εμσηεξηθφ βξφρν ειέγρνπ ηζρχνο φηαλ επηιέγεηαη ην θαιχηεξν frame. Οη δχν ελεξγνί βξφρνη ειέγρνπ ηζρχνο ζπκκεηέρνπλ ζην soft handover, έλαο γηα θάζε BS. Δλψ ην softer handover κπνξεί λα ζπκβεί κφλν ζην 10 % ησλ πεξηπηψζεσλ, ην soft handover ζπκβαίλεη γχξσ ζην 30 % ησλ ζπλδέζεσλ. Έλα απφ ηα πιενλεθηήκαηα ηνπ soft θαη softer handover είλαη ε ρξήζε macro diversity, πνπ είλαη κία δπλακηθή κέζνδνο πνπ ζπζρεηίδεη ηελ απψιεηα δηάδνζεο κε ηελ θηλεηηθφηεηα ηνπ MS.. ην ελεξγφ mode, ην θηλεηφ αλαδεηά ζπλέρεηα λένπο ζηαζκνχο βάζεο (searcher finger ζηνλ RAKE receiver) ζε δεδνκέλε ζπρλφηεηα θέξνληνο. Θα πξέπεη λα γίλεη ζαθέο φηη θαη ζηηο δχν πεξηπηψζεηο ην handover γίλεηαη κεηαμχ ηνκέσλ πνπ ρξεζηκνπνηνχλ ηηο ίδηεο ζπρλφηεηεο θέξνληνο ζην UMTS. ην κελ soft handover ν MS είλαη ζπλδεδεκέλνο ζε δχν ή πεξηζζφηεξνπο BS ζηνλ ίδην ρξφλν ελψ ζην δε softer handover ν MS βξίζθεηαη ζε δχν ή πεξηζζφηεξνπο ηνκείο πνπ έρνπλ ηνλ ίδην BS. Σν softer handover είλαη κία εηδηθή πεξίπησζε ηνπ soft handover. ην επφκελν ρήκα βιέπνπκε πψο γίλεηαη κηα ιήςε απφθαζεο γηα handover ζχκθσλα κε ηηο ηηκέο ησλ θαησθιίσλ πνπ έρνπλ δνζεί.

81 80 ρήκα 2.44 Handover κε θξηηήξην ηηο ηηκέο θαησθιίνπ (πεγή: Juha Korhonen, Introduction to 3G Mobile Communications) Η αλαδήηεζε ηνπ αξρηθνχ cell απφ ηνλ ελεξγφ θηλεηφ ζηαζκφ γίλεηαη κέζσ κηαο ιίζηαο πνπ ιακβάλεη απφ γεηηνληθά cells. Απηή ε ιίζηα πεξηγξάθεη downlink θψδηθαο πεξίπιεμεο (scrambling code) πξέπεη λα αλαδεηεζεί. Η ιίζηα ελεκεξψλεηαη ζπλέρεηα, θαηαγξάθνληαο ηηο πεξηπηψζεηο φηαλ αιιάδνπκε ζηαζκφ βάζεο. Καηά ηελ δηάξθεηα ηεο αλαδήηεζεο ν θηλεηφο ζηαζκφο κεηξάεη ηηο ζηάζκεο ησλ ζεκάησλ πνπ εθπέκπνληαη απφ ηα γεηηνληθά pilot base θαλάιηα θαη ηηο ζπγθξίλεη κε ην αληίζηνηρν θαηψθιη. Βάζε απηνχ γίλεηαη ε επηινγή ηεο πξναλαθεξζείζαο ελεξγνχο ιίζηαο. Σν soft/softer handover είλαη απαξαίηεην γηα ηνλ απνηειεζκαηηθφ έιεγρν ηζρχνο. Υσξίο ηα soft/softer handover ζα ππήξραλ δηάθνξεο πεξηπηψζεηο γηα ηνλ θηλεηφ ζηαζκφ ζηηο νπνίεο ζα κπνξνχζε λα δηέιζεη απφ έλα cell ζε άιιν ρσξίο έιεγρν ηζρχνο απφ ην ηειεπηαίν. Έηζη φπσο κε ην fast power έιεγρν, ηα soft/softer handovers είλαη έλα πνιχ ρξήζηκν εξγαιείν γηα πεξηνξηζκφ ησλ παξεκβνιψλ ζην WCDMA Inter-Frequency (Hard Handover) Ο θχξηνο ιφγνο γηα ην inter-frequency είλαη ε θίλεζε ηνπ MS απφ ηε κηα θπςέιε ζηελ άιιε εθφζνλ απηέο αλήθνπλ ζε δηαθνξεηηθά επίπεδα ηεο ηεξαξρηθήο δνκήο ησλ θπςειψλ (π.ρ. πηθν-θπςέιε, κηθξν-θπςέιε ή καθξν-θπςέιε). Σν inter-frequency handover ηππηθά κπνξνχκε λα ην ζπλαληήζνπκε ζηηο αθφινπζεο πεξηπηψζεηο :

82 81 - Handover κεηαμχ θπςειψλ πνπ ρξεζηκνπνηνχλ δηαθνξεηηθέο δψλεο ζπρλνηήησλ θέξνληνο. - Handover κεηαμχ TDD θαη FDD UMTS ζπζηήκαηα εθφζνλ ν Κ κπνξεί λα ιεηηνπξγήζεη ζε dual mode. Οη δχν παξαπάλσ πεξηπηψζεηο απνηεινχλ κνξθή hard handover. Γηα λα κεηξήζεη ηελ ηζρχ ησλ ζεκάησλ κίαο γεηηνληθήο θπςέιεο, ν Κ πξέπεη λα απνζπληνληζηεί απφ ηε ζπρλφηεηα ηεο ηξέρνπζαο θπςέιεο θαη λα ζπληνληζηεί ζηε ζπρλφηεηα ηεο γεηηνληθήο θπςέιεο ρσξίο θπζηθά απψιεηα ησλ δεδνκέλσλ. ην WCDMA ε κεγάιε πιεηνςεθία ησλ handovers γίλεηαη κε ζπρλφηεηεο δηαθνξεηηθνχ θέξνληνο Inter-System Handover / Inter-RAT Handover Μία εηδηθή πεξίπησζε ηνπ inter-frequency handover είλαη φηαλ έλαο Κ κπνξεί λα πεξηάγεηε κεηαμχ εηεξνγελψλ ζπζηεκάησλ θηλεηήο ηειεθσλίαο (π.ρ. απφ GSM ζε UMTS θαη αληηζηξφθσο). Απηή ε πεξίπησζε θαιείηαη inter-system handover ή Inter- RAT handover (Inter Radio Access Technology). Καη απηνχ ηνπ είδνπο επίζεο ην handover είλαη απνηειεί νπζηαζηηθά πεξίπησζε hard handover. ην παξαθάησ ρήκα απνηππψλνληαη γξαθηθά φιεο νη πεξηπηψζεηο ηνπ inter-frequency handover πνπ απαληψληαη ζην UMTS. ρήκα 2.45: Inter-frequency handover ζην UMTS θαη inter RAT handover κεηαμχ GSM θαη UMTS (πεγή: S. Redl, M. Weber, M. Oliphant, An Introduction to GSM) Σν RNC δηαδξακαηίδεη θεληξηθφ ξφιν ζην soft handover αθνχ παξέρεη ηε ζχλδεζε κεηαμχ ησλ ζηαζκψλ βάζεσλ πνπ ιακβάλνπλ κέξνο ζηε δηαδηθαζία ηνπ soft handover. Ο RNC εμππεξέηεζεο S-RNC ζπζρεηίδεη ηα ιακβαλφκελα ζήκαηα θαη ηα ζηέιλεη ζην κεηαγσγηθφ θέληξν MSC. Σν RNC, ζε απηήλ ηελ πεξίπησζε, είλαη

83 82 αξκφδην γηα ηνλ έιεγρν ησλ ξαδηνπφξσλ (Radio Resource Control RRC) κεηαμχ ηνπ ηεξκαηηθνχ θαη ηνπ ζπζηήκαηνο UTRAN. Καζψο ν πεξηαγφκελνο ρξήζηεο θηλείηαη πξνο κηα λέα πεξηνρή εληνπηζκνχ (LA), ην ηεξκαηηθφ δηαηεξεί ηε ζχλδεζε κε έλαλ ηνπιάρηζηνλ απφ ηνπο ζηαζκνχο βάζεο θαη εθθηλεί κηα λέα ζχλδεζε κε λένπο ζηαζκνχο βάζεο πνπ αλήθνπλ ζε έλα δηαθνξεηηθφ RNC, γλσζηφ σο D-RNC (Drift RNC), σζηφζν φκσο ν ζπζρεηηζκφο ησλ ιακβαλφκελσλ ζεκάησλ πινπνηείηαη απφ ην S-RNC (Serving RNC). Δάλ ν ρξήζηεο απνκαθξχλεηαη απφ φιεο ηηο θπςέιεο πνπ ειέγρνληαη απφ ην S-RNC, κηα δηαδηθαζία επαλεληνπηζκνχ ιακβάλεη ρψξα ζην UTRAN γηα λα αιιάμεη ηελ ηδηφηεηα ηνπ λένπ RNC θαη λα ιάβεη ην ξφιν ηνπ S-RNC, έηζη ψζηε φινο ν ηειεπηθνηλσληαθφο θφξηνο κεηαμχ ηνπ δηθηχνπ θνξκνχ θαη ηνπ ηεξκαηηθνχ λα κεηαθέξεηαη κέζσ ηνπ λένπ S- RNC CELL BREATHING ρήκα 2.46 Cell Breathing (πεγή: Harri Holma, Antti Toskala, WCDMA for UMTS) ε ζχγθξηζε κε ην παξαδνζηαθφ TDMA ζχζηεκα, ε θάιπςε ηνπ W-CDMA εμαξηάηαη απφ ην θνξηίν ζηηο θπςέιεο. Καζψο απμάλεηαη ε ηειεπηθνηλσληαθή θίλεζε, απμάλεη ε ζηάζκε ηεο παξεκβνιήο ελψ ε απφζηαζε κεηαμχ Κ θαη Β γηα ηθαλνπνηεηηθή επηθνηλσλία κηθξαίλεη. ην W-CDMA ε θπθινθνξία επηθέξεη αιιαγέο ζηελ έθηαζε πνπ θαιχπηνπλ νη θπςέιεο, νη νπνίεο αλαπηχζζνληαη θαη κηθξαίλνπλ κε ηελ πάξνδν ηνπ ρξφλνπ. Σν θαηλφκελν απηφ είλαη γλσζηφ ζηε βηβιηνγξαθία σο cell breathing (ζρήκα 2.46).

84 83 ηελ downlink θαηεχζπλζε φιεο νη ζπλδέζεηο ρξεζηκνπνηνχλ απφ θνηλνχ ηνλ ίδην εληζρπηή ηζρχνο. Αλ γηα έλα κηθξφ ρξνληθφ δηάζηεκα, ν ηειεπηθνηλσληαθφο θφξηνο κεησζεί, είλαη ζηαηηζηηθά βέβαην φηη θάπνηνο Κ ζα βξεη ηελ επθαηξία λα ζπλδεζεί ζηνλ Β εθηφο θαη αλ φινη νη Κ είλαη πνιχ καθξηά απφ ηνλ Β. Αλ αληίζεηα ε θπθινθνξία είλαη πςειή, ν Κ δελ κπνξεί λα ζπλδεζεί, εθηφο αλ είλαη πνιχ θνληά ζηνλ BS, κε απνηέιεζκα λα δπζρεξαίλεη ηελ ξαδηνθάιπςε ζηε downlink θαηεχζπλζε. Απηφ νθείιεηαη ζηελ επαηζζεζία ηνπ δέθηε, πνπ εμαξηάηαη απφ ηνλ ιφγν Φνξέαο πξνο Θφξπβνο (Carrier to Noise C/N ratio). Αλ θαη ε ιακβαλφκελε ηζρχο ηνπ θνξέα (C) πξέπεη λα είλαη αξθεηά κεγαιχηεξε απφ ηνλ Noise (N) θαη ηελ παξεκβνιή ( I ), ν ιφγνο C/(N+I) ζα πξέπεη κφιηο λα ππεξβαίλεη ηελ ηηκή θαησθιίνπ ηνπ δέθηε. Η θπςέιε είλαη ζρεδηαζκέλε γηα κηα δεδνκέλε ρσξεηηθφηεηα. Η δηαρείξηζε ηεο πεγήο πιεξνθνξηψλ κε έιεγρν ηεο ζηάζκεο παξεκβνιήο θαη ηνπ ηειεπηθνηλσληαθνχ θφξηνπ κπνξεί λα εγγπεζεί ηελ ζπλνιηθή πνηφηεηα ππεξεζηψλ ηνπ ζπζηήκαηνο (QoS) επηηξέπνληαο ηελ είζνδν ή εκπνδίδνληαο λένπο ρξήζηεο λα εηζέιζνπλ ζην ζχζηεκα ΠΡΧΣΟΚΟΛΛΑ ΗΜΑΣΟΓΟΙΑ ΚΑΙ ΔΠΙΠΔΓΟΤ ΥΡΗΣΗ ΣΟ UMTS ε ελφηεηα απηή ζα παξνπζηαζηνχλ πεξηιεπηηθά ηα πξσηφθνιια ζεκαηνδνζίαο θαη επηπέδνπ ρξήζηε πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ εγθαηάζηαζε ζπλδέζεσλ κεηαμχ ησλ θφκβσλ ηνπ δηθηχνπ UMTS. ε απηφ ην ζεκείν πξέπεη λα αλαθεξζεί φηη ην δίθηπν UMTS ρξεζηκνπνηεί κία απφ ηηο ήδε αλεπηπγκέλεο ηερλνινγίεο ATM ή IP γηα ηε κεηάδνζε ησλ παθέησλ ειέγρνπ θαη δεδνκέλσλ (control θαη data plane αληίζηνηρα) ζην ελζχξκαην (ζηαζεξφ) θνκκάηη ηνπ δηθηχνπ. Ωζηφζν, ε κειέηε πνπ αθνινπζεί δελ πεξηιακβάλεη ηνλ ηξφπν πνπ κεηαδίδνληαη ηα παθέηα θαη αιιά εζηηάδεη θπξίσο ζηα επίπεδα δηθηχνπ θαη πάλσ. ην επίπεδν δηθηχνπ δηαθξίλνληαη δχν θαηεγνξίεο, ην επίπεδν ρξήζηε θαη ην επίπεδν ειέγρνπ. Σν επίπεδν ρξήζηε είλαη απηφ πνπ αλαιακβάλεη ηε κεηαθνξά ησλ δεδνκέλσλ απφ ην θηλεηφ ηεξκαηηθφ ζηνλ θφκβν GGSΝ θαη απφ εθεί πξνο φιν ην δίθηπν. Απνηειείηαη απφ κηα ζεηξά απφ πξσηφθνιια πνπ παξέρνπλ ηε κεηαθνξά ηεο πιεξνθνξίαο καδί κε κηα ζεηξά απφ άιιεο ιεηηνπξγίεο ειέγρνπ, φπσο ν έιεγρνο ξνήο, ε αλίρλεπζε θαη ε δηφξζσζε ιαζψλ. Σν ρήκα πνπ αθνινπζεί παξνπζηάδεη ηελ αξρηηεθηνληθή ησλ πξσηνθφιισλ ζε επίπεδν ρξήζηε γηα ζχλδεζε κεηαγσγήο παθέησλ.

85 84 ρήκα 2.47: Αξρηηεθηνληθή πξσηνθφιισλ ζε επίπεδν ρξήζηε γηα ην ηκήκα PS ην ρήκα πνπ πξνεγείηαη φπσο θαη ζην ρήκα πνπ αθνινπζεί θαίλνληαη κε βέιε νη ζπλδέζεηο πνπ εγθαζίζηαληαη. Γηα ηηο ππεξεζίεο πνπ καο ελδηαθέξνπλ θαη αθνξνχλ ζπλδέζεηο κεηαγσγήο παθέηνπ, απηφ πνπ έρεη ζεκαζία είλαη λα εγθαηαζηαζνχλ νη ζπλδέζεηο απφ άθξν ζε άθξν, φπσο θαίλνληαη κε κεγάια βέιε ζην πάλσ κέξνο ηνπ θάζε ρήκαηνο. Οη ζπλδέζεηο απηέο ζηελ πξάμε απνηεινχληαη απφ επηκέξνπο κεηαμχ ησλ θφκβσλ ηνπ ζπζηήκαηνο, πνπ ζεκεηψλνληαη κε κηθξφηεξα βέιε. Σν επίπεδν ειέγρνπ είλαη ππεχζπλν γηα ηνλ έιεγρν θαη ηελ ππνζηήξημε ησλ ιεηηνπξγηψλ ηνπ επηπέδνπ ρξήζηε. πλνπηηθά, ειέγρεη ηηο ιεηηνπξγίεο attach θαη detach, ειέγρεη ηα ραξαθηεξηζηηθά ήδε ππαξρνπζψλ ζπλδέζεσλ, εμαζθαιίδεη ηελ θηλεηηθφηεηα ηνπ ρξήζηε θαη εθρσξεί πφξνπο αλάινγα κε ηελ θαηάζηαζε ηνπ δηθηχνπ. Σν ρήκα πνπ αθνινπζεί δείρλεη ηελ αξρηηεθηνληθή ησλ πξσηνθφιισλ κεηαμχ ηνπ θηλεηνχ ζηαζκνχ θαη ηνπ SGSN θαζψο απηνί νη δχν θφκβνη θάλνπλ φιε ηε ζεκαηνδνζία γηα ηε δηαρείξηζε ηεο θηλεηηθφηεηαο ηνπ ρξήζηε (mobility management) θαη ηεο ζπλφδνπ (session management). ρήκα 2.48: Αξρηηεθηνληθή πξσηνθφιισλ ζε επίπεδν ειέγρνπ γηα ην ηκήκα PS

86 85 ηελ αλάιπζε πνπ αθνινπζεί ε ζεηξά πνπ πηνζεηείηαη είλαη απφ θάησ πξνο ηα πάλσ φζνλ αθνξά ηα επίπεδα ηνπ δηθηχνπ θαη ηα ρξεζηκνπνηνχκελα πξσηφθνιια. ην ζεκείν απηφ είλαη απαξαίηεην λα επηζεκαλζεί φηη θάζε θνξά πνπ ην θηλεηφ ηεξκαηηθφ ζέιεη λα αληαιιάμεη κελχκαηα ζεκαηνδνζίαο κε ην δίθηπν γηα κεηαγσγή παθέηνπ πξέπεη λα κεηαβεί ζε θαηάζηαζε PMM CONNECTED (απφ πιεπξάο Γηαρείξηζεο Κηλεηηθφηεηαο Mobility Management). Όηαλ ε ζχλδεζε ζεκαηνδνζίαο κε ην δίθηπν δηαθνπεί ην θηλεηφ κεηαβαίλεη ζε θαηάζηαζε PMM IDLE απφ φπνπ δχλαηαη πεξηνδηθά λα εθηειεί ηε δηαδηθαζία ηεο ελεκέξσζεο ηεο πεξηνρήο δξνκνιφγεζεο (routing area update). ε επίπεδν ειέγρνπ (επίπεδν ζεκαηνδνζίαο) ινηπφλ αιιά θαη ζην επίπεδν ρξήζηε ρξεζηκνπνηείηαη ην πξσηφθνιιν RLC (Radio Link Control) ηφζν απφ ηελ πιεπξά ηνπ θηλεηνχ ηεξκαηηθνχ φζν θαη απφ ηελ πιεπξά ηνπ θφκβνπ RNC ην νπνίν θαη πινπνηείηαη θαηά θαλφλα πάλσ απφ ην ζηξψκα δεχμεο γηα λα πξνζδψζεη ηελ απαηηνχκελε ιεηηνπξγηθφηεηα ζε απηφ (πνπ γηα ην UMTS είλαη ην W-CDMA). ε επίπεδν ζεκαηνδνζίαο ην RLC ρξεζηκνπνηείηαη απφ ην πξσηφθνιιν RRC ελψ ζε επίπεδν ρξήζηε απφ ην PDCP. Οη ιεηηνπξγίεο πνπ αλαιακβάλεη θαηά πεξίπησζε θαη πάληα αλάινγα κε ηηο «ππνδείμεηο ηνπ ακέζσο αλψηεξνπ πξσηνθφιινπ είλαη αξθεηέο θαη νη ζεκαληηθφηεξεο απφ απηέο είλαη ε θαηάηκεζε θαη ε επαλέλσζε ησλ παθέησλ, ε δηφξζσζε ιαζψλ, ε παξάδνζε θαηά ζεηξά ησλ παθέησλ, ν εληνπηζκφο δηπιψλ αληηηχπσλ, ν έιεγρνο ξνήο, θ.α. Σν παξαθάησ ρήκα απεηθνλίδεη ηελ ηεξαξρηθή δνκή ησλ πξσηνθφιισλ ζηελ δηεπαθή αέξα ηνπ UTRAN. Σχήμα 2.49: Ιεραρχικι δομι των πρωτοκόλλων ςτθν διεπαφι αζρα του UTRAN (πεγή: Harri Holma, Antti Toskala, WCDMA for UMTS) Γηα ην επίπεδν ζεκαηνδνζίαο ην πξσηφθνιιν θιεηδί γηα ηε δηαρείξηζε ησλ πφξσλ, είλαη ην RRC (Radio Resource Control), γηα ην UTRAN. Απηφ πινπνηείηαη κεηαμχ

87 86 ησλ θηλεηψλ ηεξκαηηθψλ θαη ησλ RNC θφκβσλ θαη ρξεζηκνπνηεί φπσο έρνπκε αλαθέξεη ηηο ζπλδέζεηο θαη ηα κελχκαηα πνπ ηνπ παξέρνληαη απφ ην RLC. Γηα ηε ζπλέρηζε ηεο ζεκαηνδνζίαο κεηαμχ RNC θαη SGSN ή αιιηψο κεηαμχ ηνπ UTRAN θαη ηνπ Γηθηχνπ Κνξκνχ (CN), ρξεζηκνπνηείηαη ην RANAP (Radio Access Network Application Protocol) κε ηέηνην ηξφπν ψζηε ε εμέιημε ησλ δχν ηκεκάησλ ηνπ δηθηχνπ λα είλαη νπζηαζηηθά αλεμάξηεηε αιιά ε επηθνηλσλία λα παξακέλεη ηθαλνπνηεηηθή. Σν RΑΝΑΡ είλαη ην πξσηφθνιιν ζεκαηνδνζίαο πνπ αλαιακβάλεη λα θάλεη κηα ζεηξά απφ ελέξγεηεο ειέγρνπ πνπ είλαη απαξαίηεηεο γηα ηελ νκαιή θαη αδηάιεηπηε ιεηηνπξγία ηνπ δηθηχνπ. Σέηνηεο είλαη: δηαρείξηζε RΑΒ (Radio Αccess Bearer), απειεπζέξσζε πφξσλ, κεηαθνξά πιεξνθνξίαο ΝΑS κεηαμχ ρξήζηε θαη δηθηχνπ θνξκνχ, αιιαγή ηνπ ήδε επππεξεηνχληνο RΝC (serving RNC relocation). Σν πξσηφθνιιν απηφ είλαη θνηλφ ηφζν γηα ην ηκήκα PS φζν θαη γηα ην CS. Η ζπλεξγαζία ηνπ δε κε ην RRC είλαη ηέηνηα πνπ επηηξέπεη νπζηαζηηθά ηε ζχλδεζε ηνπ θηλεηνχ ηεξκαηηθνχ κε ην CN. Πξνυπνζέηνπκε σζηφζν φηη ππάξρεη εγθαηεζηεκέλε ε ζχλδεζε ζεκαηνδνζίαο ζην παξαθάησ επίπεδν, γεγνλφο γηα ην νπνίν θξνληίδεη ην SCCP. Αλ θάηη δε ιεηηνπξγεί θαιά ζην θάησ επίπεδν, ην SCCP νθείιεη λα ελεκεξψζεη ην RANAP. Σέινο, γηα ηηο ζπλδέζεηο ζεκαηνδνζίαο, ε επηθνηλσλία ησλ θφκβσλ SGSN κε ηνπο GGSN επηηπγράλεηαη κέζσ ηνπ πξσηνθφιινπ GTP C (GPRS Tunnelling Protocol for Control Plane). Απηφ επηηξέπεη ζηνλ SGSN λα ζπλδεζεί κε ηνλ GGSN θαη λα πξνσζήζεη ηα παθέηα δεδνκέλσλ πξνο ηνπο ρξήζηεο. Δπίζεο, ην πξσηφθνιιν GTP C ρξεζηκνπνηείηαη θαη γηα ηελ επηθνηλσλία κεηαμχ δχν SGSN πξνθεηκέλνπ λα αληαιιάμνπλ πιεξνθνξίεο ζρεηηθά κε θάπνην ρξήζηε φηαλ απηφο απνθαζίδεη λα αιιάμεη πεξηνρή δξνκνιφγεζεο θαη λα εηζέιζεη ζηε δηθαηνδνζία θάπνηνπ άιινπ SGSN. Απφ ηελ άιιε ζην επίπεδν ρξήζηε, ην πξσηφθνιιν πνπ ρξεζηκνπνηεί ην RLC είλαη ην PDCP, ην νπνίν είλαη ζρεδηαζκέλν λα θάλεη ηα πξσηφθνιια ηνπ W-CDMA θαηάιιεια γηα κεηαθνξά ησλ πην θνηλψλ ηχπσλ παθέησλ πξσηνθφιισλ δεδνκέλσλ ησλ ρξεζηψλ, φπσο είλαη ην TCP/IP. Με ηνλ ηξφπν απηφ επηηπγράλεηαη ε ζχλδεζε ησλ θηλεηψλ ηεξκαηηθψλ κε ηνπο θφκβνπο RNC. Η θχξηα ιεηηνπξγία ηνπ είλαη λα ζπκπηέδεη ηα πεξηερφκελα ησλ επηθεθαιίδσλ ησλ παθέησλ, ηα νπνία αζπκπίεζηα ζα ζπαηαινχζαλ πνιχηηκνπο πφξνπο ηνπ δηθηχνπ. Σέινο, γηα ηε ζχλδεζε ηνπ θηλεηνχ (ηνπ θφκβνπ RNC ζηελ πξαγκαηηθφηεηα) κε ην δίθηπν θνξκνχ θαη ηνπο θφκβνπο SGSN θαη GGSN, δεδνκέλνπ φηη κεγάιν κέξνο ηεο θίλεζεο παθέησλ ρξεζηψλ κέζσ ηνπ δηθηχνπ έρεη λα θάλεη κε ην IP πξσηφθνιιν,

88 87 ρξεζηκνπνηείηαη ην GTP-U. Απηφ παξέρεη κεηαθνξά δεδνκέλσλ ρσξίο ζχλδεζε θαη ζπλεξγάδεηαη πνιχ θαιά κε ην UDP πξσηφθνιιν. Κιείλνληαο ην θνκκάηη ησλ πξσηνθφιισλ πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζην UMTS, ζε επίπεδν ζεκαηνδνζίαο θαη ρξήζηε θξίλεηαη ζθφπηκν γηα ιφγνπο πιεξφηεηαο λα παξαζέζνπκε ην ρήκα 2.50 ην νπνίν παξνπζηάδεη ηηο δπλαηέο θαηαζηάζεηο κηαο πλφδνπ θαη ησλ δηαδηθαζηψλ πνπ ππαγνξεχεη ε Γηαρείξηζε πλνδψλ ζην UMTS. Η θαηάζηαζε πνπ παξνπζηάδεη ελδηαθέξνλ είλαη απηή ηνπ PDP Active νπφηε θαη έρνπκε ελεξγνπνηεκέλεο ζπλδέζεηο γηα θάπνηα ππεξεζία. Η αληίζηνηρε δηαδηθαζία ηεο ελεξγνπνίεζεο κπνξεί λα εθθηλήζεη είηε απφ ην θηλεηφ ηεξκαηηθφ είηε λα ηελ αηηεζεί ην δίθηπν. ρήκα 2.50: Γπλαηέο θαηαζηάζεηο θαηά ηελ δηαρείξηζε ζπλφδσλ (πεγή: Harri Holma, Antti Toskala, WCDMA for UMTS) 2.13 ΠΑΚΔΣΑ ΓΔΓΟΜΔΝΧΝ ηα ζπζηήκαηα W-CDMA ηνπ δηθηχνπ UMTS, νη εθαξκνγέο πνπ βαζίδνληαη ζηε κεηαθνξά δεδνκέλσλ αλακέλνληαη λα θπξηαξρήζνπλ θαη λα θαηαιάβνπλ ην κεγαιχηεξν φγθν ηεο δηαθηλνχκελεο θπθινθνξίαο. Σν θχξην ραξαθηεξηζηηθφ γλψξηζκα ηεο 3G ηερλνινγίαο είλαη ε ηθαλφηεηά ηεο λα ππνζηεξίμεη ηελ PS (packet-

89 88 switched) θπθινθνξία ησλ δεδνκέλσλ ζε ζχγθξηζε κε ηα ζπζηήκαηα δεχηεξεο γεληάο πνπ δελ ππνζηήξηδαλ απηνχ ηνπ είδνπο ηε ιεηηνπξγία. Η αλάγθε γηα αζχξκαηεο ππεξεζίεο πνπ ζα βαζίδνληαη φιεο ζην πξσηφθνιιν IP θαζηζηά απηφ ην ραξαθηεξηζηηθφ γλψξηζκα ηνπ ζπζηήκαηνο UMTS W-CDMA αθφκα ζεκαληηθφηεξν ηνλ PS ηξφπν κεηάδνζεο ησλ δεδνκέλσλ ην θνξηίν ηνπ δηθηχνπ πνπ πξνέξρεηαη απφ εθαξκνγέο δεδνκέλσλ είλαη απφ ηε θχζε ηνπ αζπκκεηξηθφ, κε πςειφηεξεο ξνέο δεδνκέλσλ ζηε downlink ζχλδεζε παξά ζηε uplink ζχλδεζε. Δπηπιένλ, νη αληίζηξνθεο κεηαδφζεηο φισλ ησλ ρξεζηψλ ζε κία θπςέιε κνηξάδνληαη ην ίδην ζχλνιν νξζνγψλησλ θσδηθψλ OVSF. Δπνκέλσο, ε βέιηηζηε ρξεζηκνπνίεζε ησλ πφξσλ απνθηά ηδηαίηεξν ελδηαθέξνλ ζηε downlink ζχλδεζε ΠΟΙΟΣΗΣΑ ΤΠΗΡΔΙΑ (QoS) ΣΑ ΓΙΚΣΤΑ 3G Με ηνλ φξν Πνηφηεηα Τπεξεζίαο (Quality of Service) αλαθεξφκαζηε γεληθά ζηε δπλαηφηεηα ηνπ δηθηχνπ λα πξνζθέξεη θαιχηεξεο ππεξεζίεο πξνο ηνπο ρξήζηεο, δειαδή ππεξεζίεο κε εγγπεκέλν ξπζκφ κεηάδνζεο ησλ δεδνκέλσλ, απμεκέλα ραξαθηεξηζηηθά γηα ηελ ειαρηζηνπνίεζε ηεο απψιεηαο ησλ δεδνκέλσλ, κηθξή δηαθχκαλζε θαζπζηέξεζεο (jitter) θαη ειεγρφκελε θαζπζηέξεζε. Η Πνηφηεηα Τπεξεζίαο παίδεη πνιχ ζεκαληηθφ ξφιν ζε θάζε ζχγρξνλν δίθηπν. Απφ ηελ νπηηθή γσλία ηνπ ρξήζηε, είλαη πξνθαλέο φηη απηφο επηζπκεί απφ ην δίθηπν φρη απιά λα ηνλ εμππεξεηεί, αιιά λα ηνλ εμππεξεηεί αλάινγα κε ηηο δηθέο ηνπ απαηηήζεηο Δηζαγσγή ζηελ Έλλνηα QoS ζηα 3G Γίθηπα ε αληίζεζε κε ηα δίθηπα 2G φπνπ ε κεηαθνξά θσλήο ήηαλ ν θχξηνο ιφγνο γηα ηε δεκηνπξγία θαη ηελ χπαξμή ηνπο, ηα δίθηπα 3G έρνπλ σο βαζηθφ ξφιν ηελ παξνρή ππεξεζηψλ 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 (Circuit Switched) θνκκάηη, to ην νπνίν ππάξρεη θαη ζηα δίθηπα παιαηφηεξεο γεληάο, θαη απφ ην PS (Circuit Switched) θνκκάηη. Η ρξεζηκνπνίεζε ηνπ CS παξέρεη εγγπεκέλε Πνηφηεηα Τπεξεζίαο αιιά έρεη σο κεγάιν κεηνλέθηεκα ηε δέζκεπζε κεγάινπ κέξνπο απφ ηνπο πφξνπο ηνπ ζπζηήκαηνο. Καηά ηε δηάξθεηα κηαο ππεξεζίαο πνπ ηξέρεη ζην θνκκάηη απηφ, δεκηνπξγείηαη κία κφληκε ζχλδεζε κέζα ζην δίθηπν θαη έηζη ε ρσξεηηθφηεηα ηνπ δηθηχνπ κεηψλεηαη δξαζηηθά, παξφιν πνπ κπνξεί ε ζχλδεζε απηή λα κε ρξεζηκνπνηείηαη πιήξσο. Με άιια ιφγηα κία κφληκε ζχλδεζε δεκηνπξγείηαη θαη παξακέλεη ελεξγή θαζ φιε ηε δηάξθεηα ηεο επηιεγκέλεο ππεξεζίαο. Απηφ επηηξέπεη πςεινχο ξπζκνχο κεηάδνζεο αιιά φηαλ ε εθαξκνγή παξακέλεη ζε θαηάζηαζε αλακνλήο θαη δε κεηαθέξνληαη δεδνκέλα, ε ζχλδεζε απηή παξακέλεη ελεξγή θαη δελ επηηξέπεηαη ε ρξήζε ηεο απφ θάπνηα άιιε ππεξεζία. Έηζη έρνπκε κία ζεκαληηθή

90 89 ζπαηάιε πφξσλ θαζψο δελ ππάξρεη ε δπλαηφηεηα επέιηθηεο δηαρείξηζήο ηνπο. Απηή ε ζπαηάιε πφξσλ αληηκεησπίδεηαη κε ηε ρξεζηκνπνίεζε ηνπ ηκήκαηνο ηνπ δηθηχνπ πνπ βαζίδεηαη ζηε κεηαγσγή παθέησλ, ε νπνία πξνζθέξεη επέιηθηε δηαρείξηζε πφξσλ. Δάλ κία πεγή δελ εθπέκπεη παθέηα γηα θάπνην ρξνληθφ δηάζηεκα, απηφ δελ επεξεάδεη ην δίθηπν, θαζψο νη γξακκέο κεηαθνξάο κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ απφ άιιεο πεγέο θαη έηζη ε ρξεζηκνπνίεζε δηθηχνπ παξακέλεη πςειή. Ο θχξηνο ζθνπφο ελφο δηαρεηξηζηή δηθηχνπ UMTS είλαη ε επίηεπμε ηνπ απ άθξε ζε άθξε (end-to-end) QoS, έηζη ψζηε 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, 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 απφδνζεο. Γηα ην ιφγν απηφ είλαη αλαγθαία ε χπαξμε κηαο ζπλνιηθήο πιαηθφξκαο, ε νπνία ζα ππνζηεξίδεη θαη ζα ζπλδπάδεη φιεο απηέο ηηο ηερλνινγίεο. Με ηε ρξήζε κηαο ηέηνηαο πιαηθφξκαο ζα θαηαζηεί δπλαηή ε δηαζχλδεζε θαη ε δηαιεηηνπξγηθφηεηα εηεξνγελψλ δηθηχσλ ζε κία δηάηαμε πνπ ζα απνθέξεη ην κέγηζην δπλαηφ απνηέιεζκα. Σν ζεκαληηθφηεξν πξφβιεκα γηα ηηο επηδφζεηο ελφο ηέηνηνπ δηθηχνπ είλαη ην αζχξκαην θνκκάηη. Η εχξεζε ιχζεσλ γηα απηφ απνηειεί έλα αξθεηά πνιχπινθν ζέκα πάλσ ζην νπνίν γίλνληαη φιν θαη πεξηζζφηεξεο επηζηεκνληθέο έξεπλεο ηα ηειεπηαία ρξφληα. Οινθιεξψλνληαο ηελ παξάγξαθν απηή, γίλεηαη κηα ζχληνκε αλαθνξά ζην πψο βιέπεη ν απιφο ρξήζηεο ηελ πνηφηεηα ησλ ππεξεζηψλ πνπ ηνχ παξέρνληαη. Ο ρξήζηεο ινηπφλ δελ είλαη αλεθηηθφο ζε ρακεινχο ξπζκνχο κεηάδνζεο ή ζηελ απψιεηα παθέησλ πιεξνθνξίαο εάλ ην δίθηπν ηνπ έρεη εγγπεζεί πςεινχο ξπζκνχο κεηάδνζεο θαη αθεξαηφηεηα δεδνκέλσλ. Η 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 δε ζα πξέπεη λα είλαη κεγαιχηεξνο απφ κεξηθά δεπηεξφιεπηα. Μία δεχηεξε απαίηεζε είλαη ην δίθηπν ηθαλφ λα δηαηεξεί ελεξγή ηε ζχλδεζε θαζ φιε ηε δηάξθεηα ηεο θιήζεο θαη λα κελ έρνπκε θαηλφκελα δηαθνπήο ηεο 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. Η πνηφηεηα ηεο θιήζεο απνηειεί αθφκα κία απαίηεζε ηνπ ρξήζηε, θαζψο επηζπκεί ε πνηφηεηα 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 φρη κφλν ζε θσλεηηθέο ππεξεζίεο αιιά θαη ζηηο ππεξεζίεο δεδνκέλσλ. Η ζεκαληηθφηεξε απαίηεζε είλαη ζπλήζσο ε κεγάιε ηαρχηεηα,

91 90 ελψ αθνινπζνχλ νη απαηηήζεηο γηα ιίγα ιάζε θαη γηα κε απψιεηα ηεο πιεξνθνξίαο. Βέβαηα, αλάινγα κε ηελ ππεξεζία ηίζεληαη θαη δηαθνξεηηθέο απαηηήζεηο, γηα παξάδεηγκα ζηε κεηαθνξά αξρείσλ ζέινπκε αθεξαηφηεηα δεδνκέλσλ, ελψ ζηελ παξνρή δεδνκέλσλ βίληεν επηδεηνχκε ηε κεγάιε ηαρχηεηα κεηαθνξάο. πλνςίδνληαο, ηέινο, θαηαιήγνπκε ζηε δηαπίζησζε φηη ππάξρνπλ έμη δηαζηάζεηο, νη νπνίεο έρνπλ ζπκκεηνρή ζην πψο αληηιακβάλεηαη ν ηειηθφο ρξήζηεο ηελ πξνζθεξφκελε Πνηφηεηα Τπεξεζίαο. Απηέο είλαη - ε δηαζεζηκφηεηα ησλ ππεξεζηψλ, - ε ηθαλνπνηεηηθή δηέιεπζε ησλ δεδνκέλσλ, - ε θαζπζηέξεζε, - ην θαηλφκελν jitter, - ν ξπζκφο απσιεηψλ παθέησλ θαη - ην πνζνζηφ ιαζψλ Λεηηνπξγίεο Γηαρείξηζεο QoS Οη ιεηηνπξγίεο δηαρείξηζεο ηνπ QoS είλαη απηέο πνπ επηηξέπνπλ ζε έλα δίθηπν λα πξνζθέξεη δηαθνξεηηθά επίπεδα QoS έηζη ψζηε λα είλαη δπλαηή ε δεκηνπξγία, ε αιιαγή θαη ε δηαηήξεζε ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ ηνπ QoS ζε έλα δίαπιν. Απηέο νη ιεηηνπξγίεο δελ είλαη φκνηεο γηα ην Δπίπεδν Γηαρείξηζεο Υξήζηε θαη ην Δπίπεδν Γηαρείξηζεο Διέγρνπ. Γηα ην Δπίπεδν Γηαρείξηζεο Διέγρνπ, απηέο είλαη: α) ο διασειπιζηήρ ςπηπεζιών (Service Manager), β) η λειηοςπγία μεηάθπαζηρ (Translation Function), γ) ο έλεγσορ αποδοσήρ/δςναηοηήηων (Admission/Capability Control) και δ) ο έλεγσορ ζςνδπομήρ (Subscription Control). Ο Γηαρεηξηζηήο Τπεξεζηψλ είλαη ππεχζπλνο γηα λα παξέρεη φιεο ηηο ιεηηνπξγίεο δηαρείξηζεο ηνπ QoS ζην επίπεδν δηαρείξηζεο ρξήζηε κε ηηο απαξαίηεηεο παξακέηξνπο θαη βξίζθεηαη ζηνλ UE. Η Λεηηνπξγία Μεηάθξαζεο βξίζθεηαη ζηνλ UE θαζψο θαη ζην gateway. Ο βαζηθφο ζθνπφο ηεο είλαη ε κεηαηξνπή ησλ παξακέηξσλ QoS εμσηεξηθψλ δηθηχσλ ζε κία κνξθή, ε νπνία λα γίλεηαη θαηαλνεηή απφ ην δίθηπν UMTS θαη ην αληίζηξνθν. Ο ζθνπφο ηνπ Διέγρνπ Απνδνρήο/Γπλαηνηήησλ 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 δέζκεπζή ηνπο. Απηφ γίλεηαη κε ην λα παξαθνινπζεί ζπλερψο ηνλ ηειεπηθνηλσληαθφ 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

92 91 SGSN έρεη ηελ επζχλε γηα ηελ απνδνρή θαη ηελ απφξξηςε ησλ κελπκάησλ ελεξγνπνίεζεο PDP θαη ησλ δεηνχκελσλ παξακέηξσλ QoS. Σν GGSN θαη ην UTRAN ειέγρνπλ ηνπηθά εάλ είλαη δπλαηή ε ππνζηήξημε απηψλ ησλ παξακέηξσλ. Σέινο, ε ιεηηνπξγία ηνπ Διέγρνπ πλδξνκήο βξίζθεηαη ζην SGSN θαη ειέγρεη εάλ έλαο ρξήζηεο έρεη ηε δπλαηφηεηα λα αηηεζεί ηα ραξαθηεξηζηηθά QoS πνπ δήηεζε ή φρη, κε βάζε ην ζπλδξνκεηηθφ παθέην ζην νπνίν είλαη εγγεγξακκέλνο. Γηα ην Δπίπεδν Γηαρείξηζεο Υξήζηε νη αληίζηνηρεο ιεηηνπξγίεο είλαη νη εμήο : α) Λειηοςπγία Ανηιζηοίσηζηρ (Mapping Function), β) Λειηοςπγία Ταξινόμηζηρ (Classification Function), γ) Γιασειπιζηήρ Πόπων (Resource Manager), και δ) Χειπιζηήρ Κίνηζηρ (Traffic Conditioner). Η Λεηηνπξγία Αληηζηνίρεζεο αληηζηνηρεί ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ QoS θάζε ππεξεζίαο ζηα δηαθνξεηηθά ραξαθηεξηζηηθά ησλ δηαχισλ. Η Λεηηνπξγία Σαμηλφκεζεο πνπ ππάξρεη ζην gateway θαη ζηνλ UE, ζέηεη ηηο πιεξνθνξίεο πνπ πξνέξρνληαη απφ εμσηεξηθά δίθηπα ή απφ ηνπηθνχο δηαχινπο ζηνπο θαηάιιεινπο δηαχινπο ππεξεζηψλ UMTS, ζχκθσλα κε ηηο απαηηήζεηο QoS ηεο θάζε πιεξνθνξίαο. Ο Γηαρεηξηζηήο Πφξσλ εμεηάδεη εάλ νη παξάκεηξνη QoS πνπ έρνπλ δεηεζεί απφ έλα πεξηερφκελν PDP κπνξνχλ λα ηθαλνπνηεζνχλ θαη δεζκεχεη ηνπο αλάινγνπο πφξνπο ηνπ δηθηχνπ. Ο ηνπηθφο έιεγρνο ησλ πφξσλ ζπκβαίλεη ζε θάζε ζηνηρείν ηνπ δηθηχνπ, αιιά ην RNC είλαη ππεχζπλν γηα λα δηαρεηξίδεηαη ηνπο αζχξκαηνπο πφξνπο ηνπ δηθηχνπ. Σέινο, ν 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 ζηνλ UE, ζηε gateway θαη ζην RNC Σάμεηο QoS ζην UMTS Γηα λα επηηεπρζεί κία επέιηθηε θαηεγνξηνπνίεζε εθαξκνγψλ θαη ππεξεζηψλ, έρνπλ δεκηνπξγεζεί νξηζκέλεο θιάζεηο QoS, νη νπνίεο βαζίδνληαη ζηα ραξαθηεξηζηηθά ησλ εθαξκνγψλ θαη ησλ ππεξεζηψλ απηψλ. ην UMTS νη ππεξεζίεο δηαρσξίδνληαη ζε ηέζζεξηο ηάμεηο, νη νπνίεο είλαη νη εμήο : conversational streaming interactive background.

93 92 Κάζε θαηεγνξία νξίδεη πφζν επαίζζεηε ζηελ θαζπζηέξεζε είλαη ε θάζε εθαξκνγή πνπ αλήθεη ζε θάπνηα ηάμε. 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 ηε κεηαθνξά realtime πιεξνθνξίαο, αιιά πην επαίζζεηε ζηελ θαζπζηέξεζε είλαη ε Conversational. Αληίζεηα, νη ηάμεηο Interactive θαη Background έρνπλ σο θχξην ζθνπφ ηελ αθεξαηφηεηα ησλ δεδνκέλσλ. Ωο ιηγφηεξν επαίζζεηεο ζηελ θαζπζηέξεζε, θαηέρνπλ έλα θαιχηεξν BER (Bit Error Rate) θαη ρξεζηκνπνηνχληαη θπξίσο γηα εθαξκνγέο Internet, φπσο είλαη ε πινήγεζε ζην Web, ην , ην FTP θ.α Απηέο πνπ έρνπλ πςειφηεξε πξνηεξαηφηεηα είλαη νη εθαξκνγέο ηεο ηάμεο Interactive. Οη ηάμεηο απηέο κπνξνχλ λα θαηεγνξηνπνηεζνχλ ζε δχν θαηεγνξίεο εθαξκνγψλ, νη νπνίεο είλαη: α) εθαπμογέρ ππαγμαηικού σπόνος (Conversational & Streaming) β) εθαπμογέρ μη ππαγμαηικού σπόνος (Interactive & Background) Σάμε Conversational : Η ηάμε απηή εληνπίδεηαη ζήκεξα ζηελ απιή ηειεθσλία. Καζψο φκσο νδεγνχκαζηε ζε έλα πεξηβάιινλ κε έλα κφλν πξσηφθνιιν, αθφκα θαη ε ηειεθσλία ζα δηεμάγεηαη κε ηε ρξήζε απηνχ θαη ζα έρεη ηε κνξθή ηνπ Voice over IP (VoIP) ή αθφκα ηεο βηληεν-ζπλδηάζθεςεο. Λφγσ φηη απφ ηε θχζε ηνπο ηέηνηεο εθαξκνγέο είλαη εθαξκνγέο πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ, νη ρξφλνη κεηάδνζεο ζα πξέπεη λα είλαη κηθξνί. Δάλ δε ζπκβαίλεη απηφ δε ζα είκαζηε ζε ζέζε λα έρνπκε κία πξαγκαηηθή ζπλνκηιία. Δπίζεο, νη δηάθνξεο ξνέο δεδνκέλσλ ζα πξέπεη λα είλαη ρξνληθά ζπζρεηηζκέλεο θαη ζπγρξνληζκέλεο. Οη κεγάινη ρξφλνη θαζπζηέξεζεο δελ είλαη απνδεθηνί ζε απηήλ ηελ ηάμε, θαζψο θάηη ηέηνην ζα ζήκαηλε δξακαηηθή ππνβάζκηζε ηεο πνηφηεηαο, ε νπνία δελ είλαη απνδεθηή απφ ηνπο ηειηθνχο ρξήζηεο. πλνςίδνληαο, νη θχξηνη ζηφρνη ηεο ηάμεο απηήο είλαη ε δηαζθάιηζε ηνπ ρξνληθνχ ζπζρεηηζκνχ κεηαμχ ησλ ξνψλ δεδνκέλσλ θαη ε εγγχεζε ηεο ρακειήο θαζπζηέξεζεο. Σάμε Streaming : Η ηάμε απηή αληηζηνηρεί ζε ξνέο δεδνκέλσλ πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ, φπσο είλαη νη ξνέο ήρνπ θαη βίληεν. Γηα παξάδεηγκα αλαθέξεηαη ζε εθαξκνγέο φπσο ε αθξφαζε κνπζηθήο κέζσ δηθηχνπ ή ε παξαθνινχζεζε ηαηλίαο. Η ξνή ησλ δεδνκέλσλ έρεη θαηεχζπλζε απφ ηνλ εμππεξεηεηή πξνο ηνλ 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 πάγσκά ηεο (pause) θαη ε αλαπαξαγσγή ηεο. Έηζη δελ έρνπκε κεγάιε δήηεζε γηα ρακειή θαζπζηέξεζε, παξφιν πνπ απηή είλαη πάληνηε επηζπκεηή. Γηα κία εθαξκνγή φπσο είλαη ε παξαθνινχζεζε κίαο ηαηλίαο, κία ξνή κπνξεί λα ζπκπεξηιακβάλεη δηάθνξα ζηνηρεία, θαζψο είλαη δπλαηή ε ρξήζε δηαθνξεηηθψλ ππνξνψλ 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

94 93 αλάγθε γηα ρξνληθή ζπζρέηηζε κεηαμχ ησλ ξνψλ. πκπεξαζκαηηθά ινηπφλ, κπνξνχκε λα πνχκε φηη ν θχξηνο ζθνπφο κίαο ηέηνηαο ηάμεο είλαη ε εμαζθάιηζε ηεο ρξνληθήο ζπζρέηηζεο κεηαμχ ησλ νληνηήησλ κίαο ξνήο. Σάμε Interactive : ηελ ηάμε απηή αλήθνπλ φιεο εθείλεο νη εθαξκνγέο πνπ απαηηνχλ αιιειεπίδξαζε 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 ηε βάζε δεδνκέλσλ ελφο άιινπ κεραλήκαηνο. Οη θχξηεο ελέξγεηεο βαζίδνληαη ζηηο εξσηαπνθξίζεηο θαη έηζη νη ρξφλνη κεηάδνζεο ζα πξέπεη λα είλαη ζχληνκνη. Όηαλ γίλεηαη κία 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. πλνςίδνληαο, ηα θχξηα ραξαθηεξηζηηθά QoS ηεο ηάμεο απηήο είλαη ε εγγχεζε κηθξψλ ρξφλσλ κεηαμχ ηεο εξψηεζεο θαη ηεο απφθξηζεο θαη ε δηαζθάιηζε ηεο αθεξαηφηεηαο ησλ δεδνκέλσλ. Σάμε Background : ε απηήλ ηελ ηάμε αλήθνπλ εθαξκνγέο κεηαθνξάο δεδνκέλσλ φπσο είλαη ην , ην FTP, ην SMS, ην MMS θιπ. Η κνλαδηθή απαίηεζε ηεο ηάμεο απηήο είλαη ε δηαζθάιηζε ηεο αθεξαηφηεηαο ησλ δεδνκέλσλ, θαζψο φιεο νη άιιεο παξάκεηξνη έξρνληαη ζε δεχηεξε κνίξα QoS Παξάκεηξνη γηα πγθεθξηκέλεο Τπεξεζίεο Γηα λα κειεηήζνπκε ηηο παξακέηξνπο πνπ παξέρνπλ Πνηφηεηα Τπεξεζίαο ζε έλα δίθηπν UMTS ζα πξέπεη λα επηθεληξψζνπκε ην ελδηαθέξνλ καο ζε ζπγθεθξηκέλεο ππεξεζίεο, νη νπνίεο ζεσξνχληαη ζεκειηψδεηο. ηε ζπλέρεηα ηεο παξαγξάθνπ απηήο επηρεηξείηαη κία ζχληνκε αλάιπζε ησλ απαηηνχκελσλ παξακέηξσλ γηα ηηο ππεξεζίεο απηέο. Μπνξνχκε λα πνχκε φηη ν θαζνξηζκφο ησλ παξακέηξσλ RAB είλαη κία ζεκαληηθή πξάμε γηα ην δίθηπν, θαζψο είλαη έλα ρξήζηκν εξγαιείν πνπ παξέρεη ηηο απαξαίηεηεο γξακκέο πάλσ ζηηο νπνίεο κπνξεί λα θηλεζεί ην δίθηπν γηα ηνλ θαζνξηζκφ ησλ παξακέηξσλ ησλ ππεξεζηψλ. Οη ηέζζεξηο ππεξεζίεο πνπ παξνπζηάδνληαη αθνινχζσο είλαη νη εμήο: 1. Φσλή (Voice), 2. Δθαξκνγέο Ρνήο Πνιπκέζσλ (Media Streaming Applications), 3. Δθαξκνγέο κεηαθόξησζεο αξρείσλ (Content Download) θαη 4. Πξόζβαζε ζην Internet θαη Πινήγεζε.

95 Φωνή (Conversational) Η θσλή ζηα δίθηπα δεχηεξεο γεληάο κεηαθέξεηαη κε ηε ρξήζε ηεο κεηαγσγήο θπθιψκαηνο. Απηφ κπνξεί λα ζπλερηζηεί θαη ζηα δίθηπα 3G, αιιά θαζψο κεηαβαίλνπκε ζηελ επνρή ηνπ θαζνιηθνχ IP (all-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 παξφρνπο φζν θαη γηα ηνπο ρξήζηεο, φκσο κέρξη ζήκεξα ππάξρνπλ αξθεηά αθφκε πξνβιήκαηα ηα νπνία ζρεηίδνληαη θπξίσο κε ηελ πνηφηεηα ηεο θσλήο θαη ηελ θαζπζηέξεζε ζηε κεηάδνζε ησλ θσλεηηθψλ παθέησλ. Πνιιά απφ απηά ηα πξνβιήκαηα ιχλνληαη ήδε κε ηε ρξεζηκνπνίεζε ηνπ IPv6. Η θσλεηηθή ππεξεζία αλήθεη φπσο είλαη θπζηθφ ζηελ ηάμε Conversational θαη ζα πξέπεη λα ηθαλνπνηεί ηηο απαηηήζεηο πνπ ζέηεη ε ηάμε απηή θαη νη νπνίεο είλαη ε ρακειή θαζπζηέξεζε θαη ε ειάρηζηε έσο κεδακηλή εκθάληζε ηνπ θαηλνκέλνπ 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 kbps, ν νπνίνο είλαη ν ξπζκφο ηνπ GSM-EFR. Η ππνζηήξημε πνιιαπιψλ ξπζκψλ ηνλ ραξαθηεξίδεη σο multirate AMR. Ο θσδηθνπνηεηήο απηφο ιεηηνπξγεί κε frames ησλ 20 ms ζηε ζπρλφηεηα δεηγκαηνιεςίαο ησλ 8 khz θαη είλαη ήδε ηδηαίηεξα δεκνθηιήο ζηηο εθαξκνγέο VoIP. ε κία απφ ηηο ηειεπηαίεο εθδφζεηο ηεο 3GPP εηζάγεηαη 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 kbps. Γηα ηελ εμαζθάιηζε ρακειήο θαζπζηέξεζεο, ηα PDU (Packet Data Units) πνπ έρνπλ θσλεηηθά δεδνκέλα ιακβάλνπλ κία πςειφηεξε πξνηεξαηφηεηα. Σν επηζπκεηφ φξην θαζπζηέξεζεο γηα ηε θσλή είλαη ηα 150 ms. Παξφια απηά θαζπζηεξήζεηο κέρξη ηα 400 ms ζεσξνχληαη απνδεθηέο παξά ην ζρεηηθά κεγάιν ππνβηβαζκφ ηεο πνηφηεηαο. Σν jitter ζα πξέπεη λα είλαη ιηγφηεξν απφ 1 ms θαη ε ρξήζε ελφο buffer είλαη απαξαίηεηε. Η απψιεηα πιεξνθνξίαο ζα πξέπεη λα είλαη ιηγφηεξε απφ 3%. Μία ηππηθή ηηκή BER (Bit Error Rate) γηα ηε θσλή είλαη ην Ο παξαθάησ πίλαθαο (Πίλαθαο 2.2) δίλεη ηηο δηάθνξεο παξακέηξνπο γηα ηελ ππεξεζία θσλήο.

96 95 Πίλαθαο 2.2: Καζνξηζκφο παξακέηξσλ θσλήο (πεγή: Schiller, Mobile Communication) Δθαξκνγέο Ρνήο Πνιπκέζσλ (media streaming applications) Τπφ ηνλ φξν εθαξκνγή ξνήο πνιπκέζσλ ελλννχκε εθαξκνγέο φπσο βίληεν, ήρνο θαη κνπζηθή, ηηο νπνίεο κπνξεί λα ηηο επηιέμεη έλαο ρξήζηεο ψζηε λα ηηο απνιαχζεη κε ηε ρξήζε ηνπ ηεξκαηηθνχ ηνπ. Όιεο απηέο αλήθνπλ ζηελ ηάμε Streaming θαη ε αιιειεπίδξαζε είλαη πεξηνξηζκέλε, θαζψο ν ρξήζηεο κπνξεί λα επηιέμεη ιηγνζηέο εληνιέο, νη νπνίεο είλαη απαξαίηεηεο κφλν γηα ηελ αλαπαξαγσγή ηεο ππεξεζίαο. Έλα βαζηθφ ραξαθηεξηζηηθφ είλαη φηη ε θάζε εθαξκνγή έρεη ηηο δηθέο ηεο παξακέηξνπο. Οη θπξηφηεξεο νκνηφηεηεο εληνπίδνληαη ζηνπο πςεινχο ξπζκνχο κεηάδνζεο, ηε κηθξή θαζπζηέξεζε θαη ην ειάρηζην jitter, ην νπνίν απαηηνχλ απηέο νη εθαξκνγέο. Η θαζπζηέξεζε εμαξηάηαη απφ ην ζπλνιηθφ κέγεζνο κηαο εθαξκνγήο θαη ζα πξέπεη λα ρξεζηκνπνηνχληαη πςεινί ξπζκνί κεηάδνζεο ψζηε λα ειαρηζηνπνηείηαη. Δπίζεο, ην jitter κπνξεί λα ειεγρζεί κε ηελ πξνζσξηλή απνζήθεπζε ησλ δεδνκέλσλ ζηνπο buffers. Όζνλ αθνξά ηελ απψιεηα πιεξνθνξίαο, απηή είλαη απνδεθηή αιιά ζε κηθξφ βαζκφ. Απηφ ζπκβαίλεη επεηδή νη αλζξψπηλεο αηζζήζεηο, φπσο ε φξαζε θαη ε αθνή δελ είλαη ζε ζέζε λα αληηιεθζνχλ κηθξά ιάζε θαη έηζη επηηξέπεηαη ε ειάρηζηε απψιεηα πιεξνθνξίαο. Σν πξνθίι QoS ηνπ θάζε ρξήζηε παίδεη πνιχ ζεκαληηθφ ξφιν, θαζψο νη ρξήζηεο κε πεξηζζφηεξα πξνλφκηα ζα κπνξνχλ λα θάλνπλ ρξήζε ηέηνησλ ππεξεζηψλ ζε πνιχ κεγαιχηεξνπο ξπζκνχο κεηάδνζεο.

97 96 Έηζη ινηπφλ ππάξρνπλ πνιινί ζπλδπαζκνί παξακέηξσλ, θαζψο απηνί δελ εμαξηψληαη κφλν απφ ηελ εθάζηνηε εθαξκνγή, αιιά θαη απφ ην QoS πξνθίι ηνπ θάζε ρξήζηε. ηνλ παξαθάησ πίλαθα (Πίλαθαο 2.3) δίλεηαη έλα ηππηθφ παξάδεηγκα ησλ παξακέηξσλ κηαο ηέηνηαο ππεξεζίαο. Πίλαθαο 2.3: Καζνξηζκφο παξακέηξσλ εθαξκνγήο streaming(πεγή: Schiller, Mobile Communication) Δθαξκνγέο Μεηαθόξησζεο Αξρείσλ (content download) Ο φξνο Content Download αλαθέξεηαη ζε ππεξεζίεο ξνήο αιιά ε θχξηα δηαθνξά έγθεηηαη ζην φηη πθίζηαηαη ε δπλαηφηεηα γηα απνζήθεπζε ηεο ππεξεζίαο, έηζη ψζηε απηή λα κπνξεί λα αλαπαξαρζεί ζηε ζπλέρεηα θαηά βνχιεζε ζε ηνπηθφ επίπεδν. Έηζη ινηπφλ απηή ε ππεξεζία μεθεχγεη απφ ηα φξηα ηεο ηάμεο Streaming θαη αλήθεη ζηελ ηάμε Background. Σν θχξην κέιεκα είλαη ε αθεξαηφηεηα ηεο πιεξνθνξίαο θαη φρη ε θαζπζηέξεζε θαη έηζη είλαη δπλαηή ε ζπζία πεξηζζφηεξνπ ρξφλνπ κεηαθνξάο πξνο φθεινο ηεο πνηφηεηαο. Απηέο νη εθαξκνγέο κπνξνχλ λα γίλνπλ κε ρξήζε ηνπ πξσηνθφιινπ FTP. Έηζη ινηπφλ ν ρξήζηεο κπνξεί λα επηιέμεη ηελ επηζπκεηή πνηφηεηα θαη ζχκθσλα κε ην QoS πξνθίι ηνπ ζα αξρίζεη ε κεηαθνξά, ε νπνία κπνξεί λα είλαη είηε αξγή είηε γξήγνξε. Γηα κία ηέηνηα ππεξεζία, ν εγγπεκέλνο ξπζκφο κεηάδνζεο είλαη ηα 64 Kbps, δειαδή ε ηαρχηεηα ηνπ ISDN. Με βάζε φκσο ηνπο ππάξρνληεο πφξνπο ηνπ δηθηχνπ

98 97 θαη θπζηθά ην QoS πξνθίι ηνπ θάζε ζπλδξνκεηή, απηφο κπνξεί λα θζάζεη ηα 2 Mbps ή αθφκα πεξηζζφηεξν. ηνλ αθφινπζν πίλαθα (Πίλαθαο 2.4) δίλνληαη επηγξακκαηηθά νη δηάθνξεο παξάκεηξνη γηα απηνχ ηνπ είδνπο ηηο ππεξεζίεο. Πίλαθαο 2.4: Καζνξηζκφο παξακέηξσλ ηεο εθαξκνγήο Content Download (πεγή: Schiller, Mobile Communication) Πξόζβαζε ζην Internet θαη Πινήγεζε (interactive) Καζψο ε δήηεζε γηα πξφζβαζε ζην Internet απμάλεη κε γεσκεηξηθή πξφνδν, απηή ε ππεξεζία δε ζα κπνξνχζε λα απνπζηάδεη απφ ην UMTS. Η πινήγεζε ζην Web αλήθεη ζηελ ηάμε Interactive, θαζψο ε χπαξμε αιιειεπίδξαζεο είλαη αλαγθαία. Γηα ηελ παξνπζίαζε ησλ δηαθφξσλ ηζηνζειίδσλ είλαη απαξαίηεηε ε κεδεληθή απψιεηα πιεξνθνξίαο θαη ν ρξφλνο θαζπζηέξεζεο δε ζα πξέπεη λα ππεξβαίλεη ηα 4-5 sec γηα θάζε ζειίδα πνπ ζα έρεη ζπλνιηθφ κέγεζνο 10 KB. Δμαηηίαο ηεο κεγάιεο δήηεζεο απηήο ηεο ππεξεζίαο έρνπλ θαζνξηζηεί δχν δηαθνξεηηθνί ηχπνη ππεξεζηψλ. Ο έλαο είλαη ε βαζηθή ππεξεζία (basic service) θαη ν άιινο είλαη ε premium ππεξεζία. Απηνί νη δχν ηχπνη κπνξνχλ λα ζπλππάξρνπλ κε ηα ππάξρνληα πξνθίι QoS, ρσξίο λα ηα παξαθάκπηνπλ φζνλ αθνξά ηηο άιιεο ππεξεζίεο. Η βαζηθή ππεξεζία θάλεη ρξήζε ξπζκψλ κεηάδνζεο πνπ δελ είλαη ρακειφηεξνη απφ απηνχο ηνπ ISDN, πνπ ιεηηνπξγεί ζηα 64 Kbps. Η ηαρχηεηα απηή θξίλεηαη ζρεηηθά ρακειή κε ηα ζεκεξηλά δεδνκέλα, αιιά είλαη απνδεθηή σο ην θαηψηεξν

99 98 εγγπεκέλν φξην. Οη κέγηζηνη ξπζκνί κεηάδνζεο εμαξηψληαη απνθιεηζηηθά απφ ηνλ πάξνρν θαη ζήκεξα θηάλνπλ ή θαη μεπεξλνχλ αθφκα ηα 256 Kbps. Η ππεξεζία Premium Internet Access & Browsing εγγπάηαη πςειφηεξνπο ξπζκνχο κεηάδνζεο, αθνχ άιισζηε απηφ απνηειεί ηελ θχξηα δηαθνξά κε ηε βαζηθή ππεξεζία. Οη ηαρχηεηεο απηέο αξρίδνπλ απφ ηα 512 Kbps θαη θηάλνπλ ζήκεξα ηα 2 Mbps, ηαρχηεηεο δειαδή πνπ είλαη εθάκηιιεο κε ηηο πςειέο ηαρχηεηεο πνπ επηηπγράλνληαη απφ ζηαζεξά δίθηπα κε ρξήζε ηερλνινγηψλ φπσο ην DSL. Παξφια απηά δελ πξέπεη λα παξαβιέπνπκε ην γεγνλφο φηη νη πςεινί απηνί ξπζκνί δε κπνξνχλ λα πθίζηαληαη πάληα εμαηηίαο πνιιψλ ιφγσλ, φπσο ε χπαξμε θαλαιηψλ κε ζφξπβν, ε εμάληιεζε πφξσλ θ.ν.θ. ηνλ παξαθάησ πίλαθα (Πίλαθαο 2.5) παξαζέηνπκε επηγξακκαηηθά ηηο δηάθνξεο παξακέηξνπο κφλν γηα ηελ premium ππεξεζία. Πίλαθαο 2.5: Καζνξηζκφο παξακέηξσλ γηα ηελ ππεξεζία Premium Level Internet Access (πεγή: Schiller, Mobile Communication)