Mobil Informatika Államvizsga tételek 2011

Átírás

1 Mobil Informatika Államvizsga tételek

2 Mobil Informatika: MoI1. A mobil informatikai rendszerek közös tulajdonságai, távközlési alapfogalmak Vivőfrekvencia, hullámhossz, terjedés, jel/zaj viszony, moduláció típusok, analóg-digitális átvitel,cella mintázatok. Időbeli jelváltozás, kapcsolatvesztés. Kapcsolási módok (vonalkapcsolás, csomagkapcsolás), események időzítése. 1. Vivőfrekvencia: 900 MHz környéke, újabban 1800MHz és 1900MHz is Downlink: MHz Uplink: MHz Hullámhossz: λ = C * T λ = C / f azaz / =0,3m vagyis 30cm Terjedés: - felületi hullám térhullám, tereptárgyakról nagyrészt visszaverődik Jel/zaj viszony : 20 lg (Uhasznos/Uzavaró) Csatorna használat elve (mindhármat használja egyszerre): FDMA (Frequency Division Multiple Access): Frekvenciaosztásos többszörös csatorna-hozzáférés, minden csatornának egy-egy külön vivőfrekvencia van kijelölve. (hátrány: egyszerre csak egy előfizető használhat egy adott frekvenciát) => MHz széles csatorna 200kHz-es csatornákra osztása MHz 25MHz széles csatorna 124db 200kHz csatorna TDMA (Time Division Multiple Access): Időosztásos többszörös csatorna-hozzáférés (KERET FRAME ms), egyetlen frekvenciát nyolc előfizető használ időosztásban. CDMA (Code Division Multiple Access): Egy zajos helyen több társaság beszélget és megértik egymást lényege röviden: az átvinni kívánt digitális adatot egy pszeudorandom jelsorozattal modulálják (XOR), így a másik oldalon csak az a vevő veszi, aki ismeri az adó pszeudo kódját Moduláció: Gaussian-Filtered Minimum Shift Keying (GMSK): a moduláció során a vivő jel fázisát változtatja az átvinni kívánt bitek függvényében, gyakorlatilag késlelteti, vagy sietteti azt (egy szimbólum 1 bitnek felel meg) 2. cellamintázatok Cellák kialakítására azért volt szükség, mert a 124 darab csatorna nem elegendő még akkor sem, ha időbeli multiplexelést használunk (8-an használnak egy csatornát egy időben), ezért szükséges több kisebb cella létrehozása, úgy, hogy az egymással szomszédos cellákban ne legyen frekvenciaütközés, de az egymástól távoliakban lehessen használni ugyanazt a frekvenciát. A cellák kialakításánál a következő kiinduló szempontokat kell figyelembe venni: a mobil készülékek földrajzi eloszlását, az előfizetők közlekedési szokásait, az átvitel minőségét, a szolgáltatás földrajzi kiterjedését, a domborzati viszonyokat A cellás hálózatban kétféle antennát használnak: az egyik körsugárzó, a másik szektorsugárzó, amely általában 120 -os szektort lát el. Szokásos elrendezés: 6 körantenna, középre 1 körantenna, így szabályos hatszög rajzolható a középső cellába. A cellák csoportosítása nagyságuk szerint: - Nagy cellák: nagy kiterjedésű, kis forgalmú vidéki területeken (~10-30km sugarú) - Közepes méretű cellák: (általában nagyvárosban), szektorsugárzóval antennákkal (~1-5km sugarú) - Kis cellák: városokban és nagy forgalomigényű területeken. (~ méter s.) - Mikrocellák: vasúti pályaudvarok, repterek, üzletközpontok (kisebb mint 300 méter sugarú) 3. Időbeli jelváltozások (fading-elhalukás), kapcsolatvesztés (Path loss) Kapcsolatvesztés: A vétel helyén a hasznos jel szintje egyre kisebbé válik, a csökkenés nagysága pedig arányos a mobil készülék és a bázisállomás közötti távolsággal. Fading: A légkör fizikai viszonyai folyamatosan változnak a különféle időjárási, légköri jelenségeknek megfelelően, a légkör villamos jellemzői is változnak, illetve gondot jelentenek a földfelszín egyenetlenségeiből adódó árnyékolási és visszaverődési effektusok is. Lognormal fading: A takarásos elhalkulást a mesterséges és természetes fizikai akadályok árnyékolási hatásai okozzák. Ha az árnyékolás miatt csökken a vevőben a jelteljesítmény, a vevő nagyobb érzékenységre kapcsol, az adó pedig nagyobb teljesítménnyel sugároz, így megakadályozható a fading miatti kapcsolatvesztés. Rayleigh fading: Ezt a jelenséget a több utas terjedés okozza, vagyis a vevőantennába érkező jel az eredetileg elküldött jelek vektorösszege. A kisugárzott jel a terjedés során több tárgyról, épületről verődik vissza, így a jelek a megtett út hosszától függően különböző fázishelyzettel és amplitúdóval érkeznek a vevőhöz. Két csoportja van: Flat fading: közeli tárgyakról visszaverődött jelek vektoriális összege okozza azaz a vevőbe érkező hullámok egy bitperióduson belül összegződnek. Szelektív fading: a visszavert jel egy vevőantennától távoli tárgyról verődik vissza, azaz a késleltetési idő egy bitidőnél nagyobb (idő diszperzió) 4. Kapcsolási módok vonalkapcsolás: például hagyományos telefonvonal (a fizikai kapcsolat a használat ideje alatt folyamatosan fenn áll), a felhasználó ilyenkor kisajátítja a vonalat ezért nem gazdaságos csomagkapcsolás: nincs előre kiépített út (logikai kapcsolat), tárol és továbbít típusú (store and forward), hatékony vonalkihasználás (egy-egy user csak néhány ezred mp.-re sajátítja ki), a központ dönti el merre mennek a csomagok tovább a cél felé 2

3 MoI2. A GSM rendszer jellemzői, alapelemei és kapcsolódásaik LA, PLMN, SA, cella értelmezése és viszonyuk. GSM célkitűzések, fejlesztési állomások, tulajdonságok. Főbb GSM komponensek és kapcsolatuk (MS, BSS(BTS, BSC), NSS(HLR, VLR, AUC, EIR), NMS, Air, A, O&M) 1. PLMN Public Land Mobile Network Közcélú Földi Mobil Hálózat: Egy szolgáltató-üzemeltető cég által lefedett földrajzi terület (többnyire egy országon belül), amelyen belül a szolgáltató a GSM előfizetők számára biztosítja a mobil távközlési szolgáltatásokat. SA Service Area Szolgáltatási terület: A PLMN-en belül kialakított szolgáltatási terület, amelyek egy-egy mobil kapcsolóközpont (MSC: Mobile Switching Centre) által kiszolgált körzetnek tekinthető. Nagysága függ az előfizetők számától és a forgalom becsült értékétől. LA Location Area Helymeghatározó terület: A PLMN-en belül logikailag elkülöníthető területek, a mobil előfizető aktuális helyének meghatározása céljából. Cella: A Location Area egy vagy több cella együttes területét jelenti. A cellák lényegében egy-egy adó-vevő állomás (BTS Base Transciever Station - Bázisállomás) rádiós lefedettségéi körzetét képzik. 2. GSM célkitűzések, fejlesztési állomások Pán Európai rendszer Jó beszédminőség A rádiófrekvencia hatékony kihasználása Jó megbízhatóság (előfizetőnek és a továbbított információnak) ISDN kompatibilitás Kompatibilitás más adatkommunikációs rendszerekkel Nyílt rendszer 1982 GSM munkacsoport létrehozása 1988 GSM rendszer specifikációja (6000 oldal) 1991 Első hivatalos beszélgetés (Júl.1) 1993 A főbb városok területe ellátott 1999 DCS 1800 tender Magyarországon is 2000 WAP szolgáltatások megindulása 3. Főbb GSM komponensek és kapcsolatuk ME mobil készülék (Mobile Equipment) ez az előfizető mobilkészüléke Air a rádiós interfész, terjedési közeg (levegő) BSS bázisállomás alrendszer (Base Station S..) ez tartalmazza a BTS Base transceiver Station (Bázisállomás adó-vevő), illetve BSC Base Station Controller (bázisállomás vezérlőket) NSS kapcsoló alrendszer (Network Subsystem) HLR Home Location Register Honos helymeghatározó regiszter, egy adatbázis, ami a szolgáltató összes előfizetőjének adatait tárolja VLR Visitor Location Register Látogató helymeghatározó regiszter, egy távoli szolgáltató helyben bejelentkezett előfizetőjének adatait tárolja (természetesen első alkalommal le kell kérni) AUC Authentication Centre Hitelesítési központ, az előfizetőkhöz hozzáredneli a hitelesítési és titkosítási paramétereket EIR Equipment Identity Register Készülék azonosító regiszter, tárolja a hálózatban használt készülékek IMEI azonosítóját NMS hálózat menedzsment alrendszer (Network Management Subsystem) A NSS és BSS közti kapcsolat O&M Operation & Maintenance Működtetés és karbantartás 3

4 MoI3. A GSM rendszer, valamint a mobil telefonok részei és feladataik A BSS részei és feladatai. Az NSS és az NMS feladatai. A mobil készülékek funkcionális vázlata, az elemek szerepe. 1. BSS részei és feladata BTS (Base Transceiver Station): feladata a megfelelő rádiós kapcsolat megteremtése a rendszer és az előfizető között. A BTS besugárzási területe a cella, ami a mobilhálózat alapsejtje. BSC (Base Station Controller): a BTS egy csoportját a bázisállomásvezérlők irányítják. Ezek a vezetékes hálózatban is használt digitális kapcsolóközpontok, melyek mobil menedzsment funkciókkal vannak kibővítve. A BSC teremti meg a kapcsolatot a BTS és az MSC között, biztosítja a rádiós interfészen történő kommunikáció szervezését és vezérlését. Szerepe van a csatornakiosztásban, csatornaváltásban és a beszélgetés közben mért értékek függvényében dönt a handover-ről is. NSS (Network Subsystem): vagy Switching Subsystem (SS) legfontosabb eleme a MSC (Mobile Switching Subsystem): - a hívótól a hívottig a hívás felépítése - kapcsolási funkciók ellátása, számlázás, hívásvezérlés, előfizetői adatok és szolgáltatások kezelése - közvetítő kapcsoló a PSTN és ISDN hálózatok között (vezetékes szolgáltatások) HLR (Home Location Register): - információkkal látja el az MSC a szolgáltató összes előfizetőjéről - IMSI alapján vannak nyilvántartva itt az előfizetők - helyadatok, melyek mutatják az utoljára kapcsolt bázis állomás helyét - ha bejövő hívás van, először innen történik az előfizető kikeresése (melyik bázisállomáshoz kapcsolódott utoljára) VLR (Visitor Location Register): látogató helymeghatározó regiszter - ebben az adatbázisban tárolódnak a távoli MSC-kből érkező felhasználók adatai annak érdekében hogy helyben is tudja használni a telefonját - folyamatos adatcserét végez a távoli HLR és a helyi VLR, ehhez roamingszerződés szükséges - ha az idegen előfizető kilép a helyi körzetből az IMSI-je törlődik a VLR-ből AUC (Authentication Centre): - a HLR-hez kapcsolódó hitelesítési központ, amely a hálózat előfizetőihez hozzárendeli a hitelesítési és titkosítási adatokat - a hálózat oldaláról végzi a biztonsági funkciókat (a SIM az előfizetői oldalról) EIR (Equipment Identity Register): - a hálózatban használt mobil készülékek IMEI számát (gyártó típuskód, gyártó, gyártási szám) - három különböző listába vannak szervezve az IMEI számok (fehér => korlátozás nélküli, szürke =>átmenetileg korlátozott, fekete => kitiltott (pl.: lopott) NMS (Network Management Subsystem): vagy Operating and Management Subsystem (OMS) - hálózat karbantartás, forgalmi statisztikák készítése - távfelügyeletei rendszer (hőmérséklet, páratartalom, betörésjelzés stb.) 4

5 2. A mobil készülék funkcionális vázlata, az elemek szerepe egyik irány: a mikrofonból érkező beszédhangot egy ADC alakítja digitálisra, majd a beszédkódoló és csatornakódoló áramkör után a GMSK modulációs egységbe kerül azz adatfolyam. Ezután a digitális jelet átalakítja analóggá (DAC) és egy PLL egység segítségével összekeveri a vivőfrekvenciával (ráülteti), majd a teljesítmény erősítő áramkör az antennán keresztül kisugározza a jelet (tipikusan 2Watt). másik irány: az RF bemenő fokozat feladata az antennáról érkező gyenge zajos jelek megszűrése és felerősítése. A jelek ezután egy PLL egység segítségével átalakítja a középfrekvenciás jeleket alapsávi jelekké (gyk. kivonja a vivőből), ezután digitális jelekké (ADC) alakítja majd a jel a kiegyenlítőn keresztülhaladva a Viterbi modulhoz kerül, melynek feladata a különböző fadingek miatti információ torzulás felismerése és kiküszöbölése. Ezután ismét analoggá (DAC) alakítja az így előállt beszédhangot, és a hangszoróra vezeti. Rendszervezérlő: működteti az összes egységet, összehangolja a munkájukat (billentyűzet, kijelző, memóriák, akku töltés, SIM kártya) valamint az adó illetve vevő rádiófrekvenciás áramkörök vezérlőlogikáját működteti. 5

6 MoI4. Információátvitel a GSM rendszerben Alapfogalmak (FDMA, TDMA, CDMA, SDMA, TDMA keretek (alap, multi, szuper, hyper) Burst fogalma típusai és feladatai ( Normal, Access, Frequency correction, Synchronization, Random Access, Dummy ) Logikai csatornák és jellemzőik. Csatorna kombinációk, keretszerkezetek. 1. Alapfogalmak FDMA (Frequency Division Multiple Access): Frekvenciaosztásos többszörös csatorna-hozzáférés, minden csatornának egy-egy külön vivőfrekvencia van kijelölve. (hátrány: egyszerre csak egy előfizető használhat egy adott frekvenciát) => MHz széles csatorna 200kHz-es csatornákra osztása MHz 25MHz széles csatorna 124db 200kHz csatorna TDMA (Time Division Multiple Access): Időosztásos többszörös csatorna-hozzáférés (KERET FRAME ms), egyetlen frekvenciát nyolc előfizető használ időosztásban. CDMA (Code Division Multiple Access): Egy zajos helyen több társaság beszélget és megértik egymást lényege röviden: az átvinni kívánt digitális adatot egy pszeudorandom jelsorozattal modulálják (XOR), így a másik oldalon csak az a vevő veszi, aki ismeri az adó pszeudo kódját SDMA (Space Division Multiple Access): térosztásos többszörös hozzáférés, gyakorlatilag a cellás rendszert jelenti, egy adott cellában használt frekvenciákat egy nem szomszédos cellában újrefelhasználják, vagy a cellák méretének illetve a kisugároztt teljesítmény csökkentésével több cellát hoznak létre, így többször lehet ugyanazt a frekvenciát kiosztani (persze itt is igaz, hogy csak akkor ha nem szomszédosak egymással, és akkora a távolság hogy a csillapítás miatt nem jelentkezik interferencia) 2. Logikai csatornák és jellemzőik Megnevezés Feladat Irány TCH Forgalmi csatorna (Traffic Kódolt beszéd vagy adat átvitel Up/Down ch) CCH Vezérlő csatorna (Control ch) Jelzés és szinkronizációs bitek továbbítása Broadcast B Common C Dedicated D BCH Műsorszóró csatorna bekapcsoláskor és cellahatár átlépéskor a Down, BR (Broadcast ch) szükséges információk továbbítása FCCH Frekvencia korrekciós csat. A MS-nek a BTS vivőre hangolását segíti Down (Frequency Correction ch) SCH Szinkronizációs csatorna A TDMA keretszám és a BTS azonosítójának Down (Synchronization ch) (BSIC) átadása BCCH Műsorszóró jelzés csatorna (Broadcast Control ch) Feladata: a rádiós átvitelhez szükséges információk továbbítása cellában használt frekvenciák frekvencia ugrálás szekvenciája csatorna kombináció paging csoportok környező cellák információi CCCH Közös vezérlő csatorna (Common Controll ch) (közösen használt vezérlő csatornák) az egyes MS-nek küldött információk továbbítása PP 6

7 PCH RACH AGCH DCCH SDCCH SACCH FACCH Körözvényes vagy hívó csatorna (Paging ch) Véletlen Hozzáférésű csatorna (Random Access ch) Hozzáférést felkínáló csatorna (Access Grant ch) Dedikált jelzéscsatornák (Dedicated Control ch) Egyedi hozzáférésű jelzéscsatorna (Stand-alone Dedicated Control ch) Lassú Kapcsolatú jelzéscsat. (Slow Associated Control ch) Gyors kapcsolatú jelzéscsat. (Fast Associated Control ch) hívásértesítés a MS hívás kezdeményezését továbbítja a hívás felépítés során használt SDCCH csatorna kijelölése a folyamatos beszéd és adatátvitelhez szükséges jelzések átvitele a hívás felépítéséhez szükséges jelzések átvitele Down Up Down Up/Down, PP 3. A burst fogalma, típusai Burst: a modulált bitek sorozata, melyet löketnek nevezünk, hossza 0,577ms és 156,25bitet visz át egyszerre (ezt nevezik TimeSlot-nak /időrés/) Burst típusai: Normal: ez a burst tartalmazza a forgalmi (TCH) valamint a kontrol csatornák nagy részének információit, kivéve a RACH, SCH, FCCH csatornákat. Access: híváskezdeményezéshez használatos burst, a RACH csatornafunkció információit tartalmazza Frequency correction: a burst tartalma a mobil készülék frekvenciájának szinkronizálására szolgál, ez gyakorlatilag egy modulálatlan szinusz hullám, az FCCH logikai csatorna funkciót valósítja meg. Synchronization: az állomások időbeli szinkronizálására szolgál, ez a SCH logikai csatorna megvalósítása Dummy: nem tartalmaz hasznos információt, tölteléknek használják az időzítések biztosítására. 4. Csatorna kombinációk, keretszerkezetek I. TCH/FS+FACCH/FS+SACCH/FS II. TCH/HS(O,1)+FACCH/HS(O,1)+SACCH/HS(O,1) III. TCH/HS(O)+FACCH/HS(O)+SACCH/HS(O)+TCH/HS(1)+FACCH/HS(1)+SACCH/HS(1) IV. FCCH+SCH+CCCH+BCCH V. FCCH+SCH+CCCH+BCCH+SDCCH/4+SACCH/4 VI. CCCH+BCCH VII. SDCCH/8+SACC/8 7

8 MoI5. Jelzésátviteli folyamatok, azonosítás és titkosítás a GSM rendszerben Mobilról kezdeményezett, valamint a mobil készülék hívásának folyamata (bejelentkezés a hálózatba, helyzet aktualizálás). Az azonosítás és titkosítás folyamata. 1. Mobilról kezdeményezett, készülék hívásának folyamata 2. Bejelentkezés a hálózatba 3. Helyzet aktualizálás location update fajtái: a) cellaváltás LA-n belül => a folyamatosan mozgó MS a jel gyengülése miatt egy szomszédos cellának s frekvenciájára vált (az áttérés a hálózat tudta nélkül zajlik, hiszen egy adótornyon belül vagyunk pl.: szektorsugárzónál) b) cellaváltás két LA között => a cella folyamatosan küldi a BCCH vivőn az LA identifiert és ha a mobilban eltárolt LA identifier és a cella tornya által küldött LA identifier különbözik akkor LA váltás történt => ekkor további két eset leheséges: location update MSC szolgáltatási területen belül 8

9 1. csatornát kell kérni, a BTS a kérést továbbítja a BSC-nek, ami ha van szabad csatorna akkor kioszt egyet 2. miután megkaptuk az új csatornát átváltunk erre 3. kérünk egy azonnali összerendelést (immediate assign az AGCH logikai csatornán) 4. ezután küldünk egy location update requestet a VLR-be, ha ezt megerősíti (a megerősítéssel jönnek a titkosítási adatok) az MSC, akkor bontja a location updating kapcsolatot location update MSC szolgáltatási területen kívül (pl országhatár átlépés) a folyamat hasonló az előzőhöz, azonban itt ismeretlen a VLR-ben az előfizető 1. csatornát kell kérni, a BTS a kérést továbbítja a BSC-nek, ami ha van szabad csatorna akkor kioszt egyet 2. miután megkaptuk az új csatornát átváltunk erre 3. kérünk egy azonnali összerendelést (immediate assign az AGCH logikai csatornán) 4. ezután küldünk egy location update requestet, mivel azonban az előfizető TMSI-je ismeretlen a VLR számára, visszakérdez egy IMSI számot a MS-től, majd megnézi ez alapján, hogy ki az IMSI szám tulajdonosa (szolgáltató) 5. ez alapján kérést intéz a távoli szolgáltató HLR-jéhez, hogy lekérje az előfizető MS információit 6. ezután az új VLR elküldi az előfizetú helyzetét a HLR-jének, ami a régi VLR-nek egy Location Cancel-t küld, hogy törölje a felhasználót (mert pl.: átlépte az országhatárt) 7. az új VLR küld egy titkosítás kezdése parancsot, majd a visszaigazolás után ezután bontja a location updating kapcsolatot 4. Azonosítás és titkosítás folyamata Az authentikáció lényegében az előfizetői azonosság hitelességvizsgálata, amely érvényesíti az előfizető azonosságot, azaz az IMSI-t, megvédi a hálózatot a jogosulatlan használattal szemben. Folyamata: az AUC kiszámítja az SRES értékét az A3 algoritmust felhasználva, amelynek bemenő paraméterei az előfizető különleges 128bites kulcsa (Ki) és egy szintén 128bit hosszúságú véletlen szám (RAND). Ugyanezen paramétereket megkapja az A8 algoritmus, melynek eredménye a Kc titkosítási kulcs. Az AUC adja a véletlen számot, a Ki az előfizető felvételekor kerül az AUC-ba. A mobilkészülék vesz egy aut. kérést, az A3-nak kiszámolja az SRES-t, a SIM-en tárolt Ki és a kapott RAND alapján, majd visszaküldi aut. válaszban az MSAC/VLR-be. Ez összehasonlításra kerül AUC által kiszámolttal. AUC autentikációs központ RAND véletlen szám Kc titkosítási kulcs SRES Signed Respnose (autentikációs válasz) A titkosítás (ciphering) feladata, hogy a rádiócsatornán a BTS és a MS közt lezajló jelzés és kommunikáció ne állhasson jogosulatlan személyek rendelkezésére, valamint védi a felhasználó adatait. Folyamata: sikeres autentikáció után egy titkosítási kérést küld az MSC/VLR a MS és a BTS-nek. A BTS megkapja a VLR-ben tárolt Kc-t valamint, a MS az A8 algoritmus segítségével kiszámolja a Ki-ből és a RANDból saját maga a Kc-t (ez elvben megegyezik a BTS Kc-jával, hisz így tudja a BTS visszafejteni az adatot majd). A Kc-t és a TDMA keret sorszámát felhasználva előállítja az A5 algoritmus a 114bites titkos kulcsot, amit a GSM adatokkal XOR kapcsolatba hoz (a burst felhasználói bitjeinek száma is 114bit) 9

10 MoI6. A beszédátvitel jellemzői és folyamata a GSM rendszerben. Mintavétel, felbontás, átviteli sebesség, kódolás. A beszéd forráskódolása. Csatornakódolás (konvolúciós kódolás) Kódszavak szerkezete (beszédkódolásnál, jelzésátvitelnél és adatkódolásnál) Interleaving fogalma célja, és változatai. 1. Mintavételi frekvencia: 8kHz (125us) Felbontás: 13bit Átviteli sebesség (A): 104kbit/s Tömörített átviteli sebesség (B): 13kbit/s Átviteli sebesség a csatornakódoló kimenetén (C): 22.8kbit/s Kódolás: a) hibrid kódolás: LPC (linear predictive coding) + LTP (long term pred.) + RPE (regular pulse excitation) LPC: az LPC paraméterek a beszéd jellemzőit írják le, az LPC kódolás során megpróbálja megbecsülni a rövidtávő beszédösszetevőket LTP: ez a kódoló azt használja ki, hogy a beszéd egymás utáni mintái nagyon hasonlóak, így kivonják ezeket egymásból, és a maradékot továbbítják, ezáltal jóval kevesebb biten fér el az adat RPE: az LTP-től megkapott maradékot egy aluláteresztő szűrőre vezetik és mintavételezik majd a gerjesztési paramétereket a beszédkódolóra vezetik (ez már 13kbit/sec) b) hullámforma kódolás: a beszéd mint véletlen hullámforma hű átvitelét valósítja meg c) forráskódolás: nem közvetlenül a beszéd hullámformáját, hanem az emberi beszédre vonatkozó elvekből, törvényszerűságekből valósítja meg a kódolást, ez az adó oldalon valós idejű analízist, a vevő oldalon valós idejű szintézist jelent (az emberi bseszédszerveket próbálják leutánozni). d) csatornakódolás (konvolúciós kódolás): az RPE egység 13kbit/s-es jelfolyama kerül a csatornakódolóba, melynek feladata a jelfolyamban keletkező hibás bitek detektálása és hibajavítása. Redundáns bitekete kever a jelfolyamba, amiket a vevő oldalon magából a jelfolyamból lehet kiszámolni. Ha a jelfolyamból kiszámolt értékek nem egyeznek az átküldött redundáns bitekkel (0 helyett 0000, 1 helyett 1111 a biztonság kedvéért, 0010 még 0 de 0110 már bizonytalant jelent) akkor a jelfolyam hibás. a hibajavító kódók két nagy csoportja: blokk kódolás: lehetővé teszi a hiba detektálását (minden információs blokk végére cheksum vagy paritás bit) konvolúciós kódolás: a blokkban felfedezett hibák kijavítását teszik lehetővé annak árán, hogy minden egyes bithez tartozik egy redundanciát növelő járulékos bit (konvolúciós formula szerint áll elő) 2. Interleaving fogalma, célja fogalma: leválógatás (egy csomagban elhelyezkedő bitek szétválasztása és különböző időpontban való elküldése) célja: az üzenetblokk bitjeit bizonyos szabályok szerint átrendezzük, azért hogy az egymás után jövő bitek összefüggése megszűnjön, így egy esetleges hiba esetén csak a bitsor 25%-a veszik el (mivel a rádiós átvitel során a bithibák nagyobb része csoportos hiba) változatai: a) első szintű: a csatornakódolóból kijövó 456bitet 8blokkra osztja, az azonos blokkba minden 8-ik bitet sorolja be, ezzel tehát 57 bites blokkokat alakít ki, mivel egy normál burstbe két blokkot lehet elhelyezni ezért a teljes 456bites mintát 4 burstben továbbítja 10

11 b) másodszintű ha a veszteség nagyobb mint 25% akkor további interleaving formulára van szükség ezt úgy valósítják meg, hogy egy burstbe egy másik beszédminta 20ms-os blokkját is beleteszik így egy egész 456bites minta 8db burstbe tud továbbítódni (a képen például a B) 3) Kódszavak szerkezete (beszédkódolás, jelzésátvitel és adatkódolás) Beszédkódolás Jelzésátvitel Adatkódolás 11

12 MoI7. Hálózati modellek és protokollok alapelvei Az OSI a TCP/IP és a GSM protokollok és viszonyuk. A GSM RR, MM és CM (al)rétegei és feladatai. A WWW és WAP programozási modell szerkezete és jellemzői. A WAE, WSP, WTP, WTLS, és WDP rétegek feladata. Az IP feletti beszédátvitel jellemzői. OSI TCP/IP GSM Alkalmazási réteg Alkalmazási réteg Hálózati réteg Megjelenítési réteg (Network Layer) Viszony réteg Adatkapcsolati réteg Szállítási réteg Szállítási réteg (Datalink Layer) Hálózati réteg Internet réteg Fizikai réteg Adatkapcsolati réteg Hoszt és hálózat (Physical Layer) Fizikai réteg közötti réteg Adatkapcsolati réteg: Célja:az információs blokkok megbízható (correct) és teljes (complete) átvitele a GSM rádió interfész és a 3. réteg között (szegmentálás és összefűzés) Feladatai: - a 3. Réteg információinak keretekbe szervezése, - a jelzésadatok két pont közötti átvitele rögzített keretformátumokban, - egy vagy több (párhuzamos) adatkapcsolati vagy jelzésátviteli csatorna létrehozása, karbantartása (felügyelete) és megszüntetése, - a számozott információs csatornák (I-frames) átvitelének és fogadásának visszaigazolása, - a számozatlan információs csatornák (UI-frames) visszaigazolás nélküli átvitele és fogadása Az RR (Radio Resource Management) réteg feladatai: -Csatorna kijelölés -Csatorna elengedés -Csatorna váltás és átadás (handover) kezelése -Csatorna frekvenciás (frekvencia ugrás) kezelés -Mobil készüléktől érkező mérési eredmények kezelése -Teljesítmény kezelés, korábbi sugárzás (timing advance) kezelése -Csatorna módok (beszéd-adat) módosítása -Titkosítás kezelése A MM (Mobility Management) réteg feladatai: -Az előfizetői mobilitás támogatása, (regisztrálása, adatkezelése) -Az eszköz azonosítók ellenőrzése -Az előfizetői szolgáltatások jogosultságának ellenőrzése -Az előfizetői adatok titkosságának kezelése -Az MM eljárások kiszolgálása Előre definiált eljárások: -Helyzet aktualizálás -Ciklusos frissítés -Hitelesítési eljárás kezelése -IMSI hozzárendelés és leválasztás kezelése -Azonosítási eljárások A CM (Connection Management) réteg feladatai: -Mobil kezdeményezésű hívások felépítése -Mobilon végződő hívások kezelése -Átviteli módok kezelése, váltása folyó hívások közben (beérkező hívás jelzése) -Hívás újra felépítése MM-től induló megszakítás esetén -Dual-Tone (DTMF) kezelése DTMF átvitel esetén A WWW és WAP programozási modell szerkezete és jellemzői: (??????) A WAE, WSP, WTP, WTLS, és WDP rétegek feladata: 12

13 Bearer: ezek valósítják meg a két eszköz közti adatátvitelt WDP: a hordozók felé biztosít felületet a magasabb rétegek számára WTLS: biztosítja a titkosítást, hitelesítést (azaz a biztonságos kommunikációt) WTP: feladata a tranzakció kezelés, újraküldés, visszajelzés WSP: feladata a kommunikáció kezelés a WAP kliensek és a szerver között WAE: magába foglalja a környezetet Az IP feletti beszédátvitel jellemzői: -Nincs vonalkapcsolt hálózat a mobil hálózatban -Mobilitást a GPRS/UMTS hálózat támogatja -CPS (Call Processing Server) a multimédia szolgáltatások támogatására (MSC-szerű funkciók) 13

14 MoI8. Műholdas távközlési rendszerek GEO, MEO, LEO rendszerek és szolgáltatásaik, alkalmazásaik. A műholdas helymeghatározás (GPS) jellemzői. A GPS működésének összetevői (helymeghatározás, távolságmérés, időmérés, pályaadatok ismerete, hiba korrekciók). Műholdas távközlési rendszerek: GEO (Geostationary Earth Orbit Satellite, Föld körüli pályán keringő műhold) -magassága: km -szolgáltatásai: - távbeszélő ás adatátvitel - rádió és TV programok szétosztása (Eutelsat, Intelsat) - hang és kép műsorszórás SDR (Satellite Digital Radio) DAB (Digital Audio Broadcasting) DVB (Digital Video Broadcasting) - nemzetközi és nemzeti műholdas műsorszórás hálózata VSAT(Very Small Aperture Terminal, parabola átmérő <1 m) - kereskedelmi szolgáltatások (pl. video konferencia, távoktatás) MEO (Medium Earth Orbit, Közepes magasságú műholdas keringési pálya) -magassága: km -műholdak száma: adatátviteli sebesség: 16 kbit/s -szolgáltatások: -műholdas globális távközlési rendszer pl: ICO (Inmarsat Circular Orbit), ami a PCS (Personal Communication Services)-re készült -földrajzi pozicionálás (GPS) -távközlési hálózatok szinkronizálása Services) LEO (Low Earth Orbit Satellite, Alacsony magasságú távközlési műholdak -magasság: km -műholdak száma: adatátviteli sebesség: 2,4 kbit/s -szolgáltatásaik: -hasonlóak a földi cellás rendszerekhez -Tipikus rendszerek: Globalstar, Iridium (Motorola, 60 műhold) A műholdas helymeghatározás (GPS) jellemzői: -USA DOD (Department of Defense) megbízására kezdték fejleszteni -24 műhold (12 milliárd USD) (műhold élettartam: 7,5 év) -pályamagasság: km, -keringési periódus: 12 óra -6 keringési pálya (4 műhold/pálya) dőlésszöge 55 fok az egyenlítőhöz -vivőfrekvenciák: 1227,6 MHz és 1575,42 MHz -moduláció: fázisváltós -pontossági osztályok egy vevővel: -CA (Coarse Acquisition) (25-35m) -P (Precise) katonai, (15-25m), -Y védett katonai -pontosság több vevővel: DGPS (Differential) (<1m)(~cm) -CA kód tartalma 1023 bit, frekvenciája 1,023 MHz -P kód frekvenciája 10,23 MHz A GPS célja: a helymeghatározás gyorsítása, pontosítása, egyszerűsítése, időjárási viszonyoktól függetlenné tétele A GPS működésének összetevői: 1) Helymeghatározás Kettő, vagy több műhold jeléből meghatározható egy pont, a vevő helye. Ha több műhold jelét lehet fogni, akkor a helymeghatározás pontosabb lesz. 2) Távolságmérés A műholdak és a vevő órája nagyon pontosak, és szinkronban vannak egymással. Pseudo-random kóddal történik a szinkronizálás. A vevő a méréskor a jel terjedési idejét használja fel a távolság mérésére. 3) Pontos időmérés 14

15 -a műholdon atomórával (1+3 tartalék) pontossága cézium atom 9.2 GHz, ammónia atom GHz napi kétszeri korrekció lehetőségével -földi készüléknél több mérésből adódó korrekcióval 4) A műholdpályák pontos ismerete A 24 db műhold pályája pontosan meg van határozva, és a pályától való kis eltérés esetén is korrigálja magát a műhold. 5) Hiba korrekciók -ionoszférikus hiba (az atmoszféra felső rétege, töltött részecskék) -troposzférikus hiba (0-50km ig, itt történik az időjárás, felhők, viharok zavarhatják a jelet) a kettő együtt az atmoszferikus hibát adja, kiküszöbölése: matematikai modellekkel írják le az adott napszakhoz tartozó légköri viszonyokat, és továbbítják a földre a GPS vevőnek, vagy két jel sebességének összevetésével (kétfrekvenciás mérés) -órahiba: ha a vevő órája akár csak néhány másodpercet is eltér a világidőtől akkor a mérés is pontatlan lesz (pszeudo, hibával terhelt mérés) megoldása: a vevő olyan korrekciót keres, mellyel eléri, hogy az összes mérési eredmény egy pontot metsszen ki, a vevő helyét 15

16 MoI9. Mobiltelefon generációk és jellemzőik 1G, GSM (2G) jellemzői, tipikus szolgáltatásai. A GSM rendszerek fejlesztési irányai, jellemzői(hscsd, GPRS, IP-RAN, EDGE, i- mode, TETRA) Az UMTS (3G) jellemzői, hálózati architektúrája, hatásai. Mobiltelefon generációk és jellemzőik: 1G telecommunication as évek, analóg beszédátvitel (a toronyhoz kapcsolódás már digitális) -első alkalmazója Japán (Nippon Telegraph and Telephone Corporation) GSM (2G) -Sikeres a beszédátvitelben, kevésbé sikeres az adatátvitelben -A legelterjedtebb digitális mobilrendszer GPRS (2.5G) -A GSM kiegészítése csomagkapcsolási képességekkel -Az adatátviteli sebesség növelése (Max.: 171 kbps (56)) -A 2G rádiósrendszer lényegi megmaradása UMTS (3G) -Teljesen új rádiós rendszer -A kapcsolórendszer struktúrája lényegében változatlan -megjelenésének hatásai: -bárhol elérhető nagy sebességű mobil internet -okostelefonok robbanásszerű megjelenése (web böngészés, a mobiltelefonon) A GSM rendszerek fejlesztési irányai, jellemzői: HSCSD:-nagysebességű adatátviteli technológia -9,6kbps átviteli sebességgel 4 csatornán akár 38,4kbps, vagy 14,4kbps átviteli sebességgel 4 csatornán akár 57,6kbps GPRS: (General Packet Radio Service):-csomagkapcsolt IP alapú adatátviteli csatorna -WAP, MMS, SMS, továbbítására -max. 171 kbps sebesség -két fő modul: a) SGSN (Serving GPRS Support Node) a mobilitáshoz szükséges funkciókat tartalmazza b) GGSN (Gateway GPRS Support Node) IP Routerként viselkedik a külvilág felé c) PCU (Packet Controll Unit): a csomagkapcsolt adatokat szétválasztja a hagyományos vonalkapcsolt adattól és hangtól IP-RAN (Radio Access Network): -4-ik generációs mobilhálózat -IP alapú mobil adatátviteli rendszer -költséghatékony megoldás a mobil szolgáltatók számára -a TDM-et felváltja a Hybrid Sync Control -megjelenik az Ethernet interface a hálózatban EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution): -digitális adatátviteli technológia -visszafelé kompatibilis a GSM-el -magasabb adatátviteli sebesség (400kbps - 1Mbps) i-mode: -Japánban elterjedt technológia -WAP-hoz hasonló, támogatja az ek kezelését, weboldalak megjelenítését -C-HTML alapú adatformátumot használ a weboldalak megjelenítéséhez -a küldött és a fogadott adatokért egyaránt fizetni kell TETRA (Terrestrial Trunked Radio): -páneurópai nagykapacitású digitális földi rádiótelefon rendszer -csomagkapcsolt adatátvitelre optimalizált (Packet data optimised) -csak adatátvitelre (Data only) -adat és hang átvitele (Voice+Data) -bázisállomás nélküli (Direct Mode operation) -400MHz, 900MHz -FDMA, TDMA -átviteli sebesség: 28-36kbit/s -szimplex, félduplex, duplex átvitel UMTS jellemzői: -Universal Mobile Telecommunications System, a GSM felváltására tervezték -harmadik generációs mobiltávközlési technológia és szabvány -frekvencia idő és kódosztásos hozzáférést használ (FDMA, TDMA, CDMA) -akár 2Mbps adatátviteli sebességet is elérheti 16

17 17

18 MoI10. Bluetooth Alapgondolata, jellemzői, tipikus alkalmazási lehetőségei. A Bluetooth moduljai, a modulok feladatai és jellemzői. alapgondolata:-a kábelek helyettesítése vezetékes és vezeték nélküli készülékek között, (magas szintű biztonsággal) -moduláris (bővíthető) vezeték nélküli struktúra létrehozása jellemzői: -rövid hatótávolságú, adatcseréhez használt, nyílt, vezeték nélküli szabvány -1994, Ericsson, SIG: (Special Interst Group) több mint 1000 tag -2,4 GHz-s tartományban -kétirányú (full duplex) kommunikáció -az átvitel szórt spektrumú frekvenciaugrással történik (másodpercenként 1600x változik a frekvencia) -1 masterhez 7 slave kapcsolható egy hálózatban -3 teljesítmény osztály: -adatátviteli sebesség: V1.2 1 Mbps (2003) V2.0 3 Mbps (2004) V3.0 24Mbps (2009) (Bluetooth 3.0 HS) A Bluetooth modul részei: Link manager feladatai: -más Bluetooth eszköz azonosítása (autentikáció) -cím lekérdezése -kapcsolat felépítése -a Bluetooth modul állapotának irányítása Baseband processor feladatai: -hibajavítás -adás/vétel időzítése (TDD) -master/slave szinkronizáció -eszköz állapotának/kapcsolatának kezelése -Paging Radio feladatai: -Vivősáv: GHz (ISM Industrial Scientific Medicine) -Csatorna távolság: 1 MHz (79 csatorna) -Átvitel típusa: frekvencia ugrásos, szórt spektrumú (FHSS) -Kétirányú kapcsolat: időosztásos duplex (TDD) -Időrések nagysága: 625 us -Frekvenciaugrás sebessége: 1600 ugrás/s -Időrések sorszáma: 0-2 -ig -Minden csomag más időrésben továbbítódik Tipikus alkalmazási területei: -mobiltelefonok (mobiltelefon és szgép) közötti adatátvitel -számítógépes perifériák vezeték nélkül kapcsolódása (billentyűzet, egér, fejhallgató) -otthonautomatizálás moduljainak összekapcsolása -viszonylag kis sebességű perifériák összekapcsolása 18

19 MoI11. Viselhető számítógépek Alkalmazási indokok és lehetőségeik, működési alapelvek, tervezési szempontok és jellemzők. Noteszgépek, pacemakerek, érzékszervpótló (látó, halló) protézisek. Megoldandó problémák, fejlesztési tendenciák. Alkalmazási indokok: -érzékszervek vagy végtagok elvesztésével (hallás, látás, végtagok) ezeket számítógéppel bizonyos mértékig pótolni lehet -az idősödés természetes velejárói: az érzékszervek csökkenő működése, a szellemi képességek romlása (feledékenység), mozgáskorlátozottság megromlott egészség Viselhető számítógépek tervezési szempontjai: -Elhelyezés (ne legyen kényelmetlen helyen) -Forma -Az ember mozgástere (ne korlátozzon a mindennapi tevékenységek elvégzésében) -Méret -Rögzítés (hogyan rögzítsük a testhez) -Súly -Elérhetőség -Szenzoros integritás -Hővezetés (ha fémből van, ne okozzon kellemetlen hideg érzetet) -Esztétikusság -Használati idő (lehetőleg minél nagyobb leegyen, de ez függ az akkumulátortól) Noteszgépek: -legelterjedtebbek a siketek számára készített alkalmazások melyek mobiltelefonon futtathatók Pacemakerek: -a szívben található szinusz csomó (SA node) adja az ingereket a szívizom számára (elektromos impulzusok sorozata, ez egyfajta órajel-generátor), a szinusz csomó a központi idegrendszertől kapja a lassításhoz az utasításokat, ugyanis a csomó alapvetően gyorsan adja a jelet, ezt szabályozza le az agy. Ha valami oknál fogva nem működik ez a leszabályozás, akkor szükséges a pacemaker beültetése, ami figyeli a szívritmust és felgyorsulás esetén kiüti egy pillanatra a szívet, ami ezután visszaáll a normális ritmusra. Halló protézisek: -A siketek és súlyos nagyothallók nagy részénél az okozza a problémát, hogy a szőrsejtek nem működnek. Ezekben az esetekben segíthet a CI azzal, hogy átveszi a szőrsejtek funkcióját, és elektromos impulzusokat továbbít a hallóidegek felé. Ehhez egy mikrofon egy beszédprocesszor és néhány elektróda szükséges, melyek a csigába (cochlea) vannak beültetve a különböző frekvenciát érzékelő szőrsejtek helyére. -Ha a csiga sem működik vagy születési rendellenesség miatt nem fejlődött ki, akkor az elektródákat a nagyagyban (agytörzs) hallásért felelős részéhez kapcsolják. 19

20 Látó protézisek: Két féle lehetőség van: -ha a retina hibája miatt nem lát az illető, akkor lehetőség van CCD érzékelővel helyettesíteni azt, a szemüregbe beépítve (ehhez a szemlencsének épnek kell lennie) -ha a retina és a látóideg is hibás, akkor a CCD érzékelőt az agy hátsó felében található látókéreghez kapcsolják példa: látás nyelvvel (sok idegvégződés van benne) Beültethető protézisek megoldandó problémái: -Elektronika-ideg interfész -Protézis-szervezet kompatibilitás -Hosszú élettartam -Rádiós kapcsolattartás (telemetria) -Energia ellátás Fejlesztési tendenciák: -a biológiai és elektromos interfész fejlesztése nehézkes, megoldásra váró probléma (kilökődés miatt), amint megoldódik ez a probléma akár új anyagok akár új technológiák alkalmazásával; teljes mértékben visszakaphatják az érzékelést a betegek 20

21 MoI12. Az SMS tulajdonságai, üzenettípusai, bemenő paraméterei, SMS alapú szolgáltatások Az SMS hálózati elemei és szerepük. SMS eljárások (MO-SMS, MT-SMS, MS nem elérhető, SMSC alerting). SMS (Short Message Service) -rövid üzenet szolgáltatás -SMS kódolás: 140 bájt-> 7 bit 160 karakter 8 bit 140 karakter 16bit 80 karakter -SMS üzenettípusok: SMS:TEXT szöveges SMS:BINARY bináris (max 140 octet) SMS:OPLOGO operátor logó SMS:BARCODE vonalkód SMS:RINGTONE csengőhang SMS:VCARD névjegykártya SMS:INDICATION MMS üzenet érkezését jelzi SMS alapú szolgáltatások: -SMS alapú fizetés (autópályamatrica) -smswarez -vásárlás után/banki visszaigazolás Az SMS hálózati elemei és szerepük: SMSC (Short Message Service Center): store-and-forward elven továbbítja az üzeneteket a mobil állomástól a készülékig, interfész más rendszerek felé; alkalmazási platform SMS-IWMSC (SMS InterWorking MSC): egy mobilkommunikációs kapcsolóközpont, mely az SMS üzenetek továbbítását végzi az SMSC-nek GMSC (Gateway Mobile Switching Center): egy olyan mobil kapcsolóközpont, ami az SMSC-től kapott üzenetet a HLR-től lekérdezett értéknek megfelelően routolja tovább Az SMS-IWMSC és a GMSC általában integrálva van az SMSC-be. SMS továbbítás eljárásai: a) Mobil kezdeményezésű SMS átvitel (MO-SMS) -szoftver vagy mobilkészülék segítségével mobiltelefonról indított b) Mobil végcélú SMS átvitel (MT-SMS) -szoftver vagy mobilkészülék segítségével mobiltelefonra c) SMSC értesítés (SMSC-Alerting, Cell Broadcast Message) -broadcast jellegű üzenet: -egyenleginfo, időjárás, -text vagy binary message -max 82 octet 21

22 Mobil Rendszerek Programnyelvei MPrg1. Mobil eszközök valamint a mobil programozási platformok főbb jellemzői Eszközök jellemzői, a mobil programozás kihívásai, programozási platformok, főbb tendenciák a mobil eszközök főbb típusaira vonatkoztatva a) A mobil eszköz egy olyan készülék, amely: Akkumulátorról üzemel, támogat valamilyen vezeték nélküli technológiát, rendelkezik valamilyen felhasználói felülettel (pl. gombok, érintőképernyő) valamint korlátozott képességű hardverrel rendelkezik A mobil készülékek jellemzői: - Kis méret, kis tömeg, gyenge processzor, kisméretű memória, kisméretű képernyő, korlátozott adatbeviteli lehetőségek, erősen korlátozott energiafogyasztás Mobil eszközök típusai: Notebook, TabletPC, IpariPc (IntelAtom), Mobiltelefon (bővülő funkciókkal), SmartPhone (számos kommunikációs protokoll, üzleti alkalmazások), PocketPC,PDA, Egyéb mobil eszközök (PNA, GPS) tendencia: a mobiltelefonok egyre inkább a SmartPhone illetve PDA irányába fejlődnek, az érintőképernyő ma már szinte alapvető, a nagyfelbontású, akár HD kamerával együtt, szinte mind már operációs rendszereket futtat (Android, iphoneos, Symbian), egyre jobban elterjednek a 3G illetve 4G mobilkommunikációs technikák, az üzleti célú eszközökben alapvető a wifi és bluetooth b) a mobil programozás kihívásai Különböző technológiájú eszközök Hordozható számítógép, PDA, mobiltelefon Egyes eszközök ugyanazt a technológiát másképp támogatják (pl. webböngészés) Sokféle kommunikációs csatorna, különböző sávszélességgel Bluetooth, Infra, WLAN, SMS, TCP/IP, 3G, EDGE, HSDPA Felhasználás területe (Kereskedelem, szállítás, támogatás, marketing) Felhasználás helye (Munkahely, vevő telephelye, repülőtér, repülő, utazás közben, otthon) Gyakran más szemléletmódot követel, mint a PC-n történő alkalmazásfejlesztés A különböző platformok sajátosságai miatt egyedi fejlesztési technikák szükségesek Sajátos hardver és szoftver architektúra, amelyet ismerni kell hatékony alkalmazások készítéséhez (pl, memóriakezelés) Az eszközök hardver korlátai, ez miatt nehezebb jó alkalmazást készíteni Felhasználóbarát, áttekinthető, dizájnos GUI tervezése a korlátozott méretű kijelzőre Erőforrás korlátok (Processzor, Memória, Tároló kapacitás) A felhasználói input biztosítása különféle eszközök esetén (érintő, billentyűzet) c) mobil programozási platformok A különféle mobil programozási platformok eltérő eszköztámogatottsággal bírnak, az alkalmazott platform tartalmazza a futtatáshoz és fejlesztéshez szükséges eszközöket (pl.: futtatókörny. garbage collector stb.) Bizonyos platformokon könnyebb a fejlesztés, ám kevesebb az elérhető funkciók köre, másokon nehezebb a fejlesztés, de sokkal több funkció érhető el (pl Symbian Java) Két fő csoportra oszlanak a platformok: Mobil eszköz operációs rendszere -Android -SymbianOS -Windows Mobile (Windows CE) -LinuxOS (BREW) Futtató keretrendszer -Java -.NET Compact Framework -Python -Qt for Nokia Mobil platformok piaci részesedése 2010 harmadik negyedévében 22

23 MPrg2. Tartalomadaptálás fontosabb technológiai megoldásai WML - HTML közötti főbb különbségek, XSL, Wireless CSS, User Agent Profile, WURFL, UAProf - WURFL összehasonlítása, HTML tartalom automatikus konverziója WML-re, WML 2.0 új lehetőségei 23

24 MPrg3. J2ME jellemzői A J2ME sajátosságai, piaci helyzete, CLDC , MIDP , MIDlet, MIDlet életciklusa 1) A J2ME sajátosságai, piaci helyzete A legelterjedtebb mobilszoftver-platform, a ma kapható készülékek szinte kivétel nélkül támogatják, Java programozási nyelvet használja. A speciális hardvert és funkciókat nem használó alkalmazások könnyen elkészíthetők a speciális funkciók (pl. Bluetooth) opcionális csomagok segítségével érhetők el. Ingyenes nyílt forráskódú fejlesztőeszköz, átlagos fejlesztési gyorsaság jellemzi, a nyelvet viszonylag könnyen el lehet sajátítani, azonban nem minden funkciót lehet elérni vele (pl. gyorsulásmérő). Piaci helyzetét tekintve a Java platform jelenleg is vezető helyen van az alsó-középkategóriás olcsó telefonok tekintetében, hiszen ezek teljesítménye bőven elegendő a futtatókörnyezet számára, viszonylag olcsók, azonban folyamatosan szorul ki a felső-közép illetve felsőkategóriás telefonok piacáról, hiszen itt már átveszik a helyét a nagyobb teljesítményű mobilokon futó operációs rendszerek platformjai (Android, iphoneos, Windows Mobile, Symbian, Qt for Nokia). Összességében elmondhatjuk, nincs versenytársa az alsókategóriás telefonok körében, azonban a trendek azt mutatják, hogy ahogy egyre olcsóbbá válnak az okostelefonok egyre több ember számára lesznek elérhetőek, így a J2ME piaca folyamatosan zsugorodik. Az ok többek között, az hogy nem képes megújulni, felvenni a versenyt az egyre jobb és több szolgáltatást nyújtó platformokkal, korlátozottak a fejlesztési lehetőségei (szenzorok), valamint a felépítéséből adódóan lassú. Sajnos a MIDP3 túl későn jelent meg (2 év késés), ami orvosolhatta volna a j2me jelentős hiányait (multitasking, background processing, fejletteb UI), és ez végzetes volt a platform további sikereire nézve, habár a legtöbb nagy mobil operációsrendszer fejlesztő továbbra is beleintegrálja a futtatókörnyezetet a rendszerébe (iphone, Android). 2) CLDC , MIDP , MIDlet + életciklusa A platformfüggetlenség érdekében különböző konfigurációkat definiáltak, ami meghatározza a különböző hardverrel rendelkező (memória, CPU, kijelző) készülékek közös tulajdonságait. Ezen felül további csoportosítást tesz lehetővé a profilok alkalmazása. Konfiguráció: - korlátozott JVM-et tartalmaz (CLDC1.0), alacsony szintű API, nincs UI elérés és életciklus menedzselés - J2SE osztálykönyvtárak szűkítése, bizonyos nyelvi megkötések (trigonometrikus fgv. nincs, lebegőpontos szá. nincs, thread csoportok nincsenek, reflexió nincs) - input / output funkciók biztosítása, nincs felhasználói felület és eseménykezelés, ehhez profilok kellenek - minimum 192k memória, minimum 160k nem felejtő a KVM-nek - minimum 32k a KVM-nek RAM, 16 vagy 32 bites processzor - Sandbox modell, nem lehet kárt tenni az eszközben, mert egy szeparált környezetben fut, native kódot nem enged futtatni - class file verification (garantálja, hogy a kód érvényes java program) => pre-verification: stack-map a fordításkor a metódusokhoz (+5%) => runtime verification: az eszközön a telepítéskor hajtódik végre - CLDC1.1: újratervezett osztályok, lebegőpontos típusok visszatétele, 192k kell a KVM-nek Profilok: - a konfigurációkat bővítik, magasabb szintű API-t biztosítanak - megjelenik az alkalmazás életciklus modell - felhasználói interfész és háttértárolók támogatása - a profil és a konfiguráció adja együttesen a J2ME futtatókörnyezetet - két profil létezik a CLDC-re (MIDP => GameAPI, Hálózat, UI, Wireless, PDAP => PDA-k nak, fájlrendszer kiegészítéssel) - minimum 96x54 ff kijelző, 1:1 pixelméret, billentyűzet vagy touchscreen, hang lejátszás - 256k nem felejtő a CLDC-n felül, 8k az alkalmazásoknak, 128k RAM a java runtime-nak - minimális szoftver: megszakítások kezelése, timer, hálózati funkciók, képernyő elérése, MIDlet életciklus támogatása - MIDP2.0 => SSL, HTTPS, GameAPI (layerek, spriteok) - opcionális csomagokkal tovább bővíthető (pl: JSR-82 Bluetooth) MIDlet: a MIDP alkalmazásokat MIDlet-eknek nevezzük, ebből származnak a saját program osztályaink a MIDlet az összes felhasznált erőforrásokkal (kép, hang, osztályok) együtt egy.jar fájlba kerülnek emelett van egy.jad fájl is ami tartalmaz néhány információt a.jar-ról (méret, midp verzió, ez megkönnyíti a az azonsoítást még letöltés előtt) Loaded/Paused: betöltődik a MIDlet konstruktora és lefut Active: a midlet fut Paused: ideiglenes állapot, befejezheti a futást, vagy folytathatja (pl telefonhívás jön be) Destroyed: a midlet futása befejeződik (erőforrások felszabadítása) startapp: az applicatin manager jelez a midletnek hogy active állapotba került 24 pauseapp: jelez, hogy szünetelteti magát

25 MPrg4. A Symbian operációs rendszer jellemzői A Symbian OS piaci helyzete, Symbian OS v8.0 fontosabb jellemzői és architektúrája, felhasználói felülettípusok 1) A Symbian OS piaci helyzete Jelenleg a mobilpiac 37%-át birtokolja ez a platform ideértve az okostelefonokat is ( ik negyedévi adat), ez azonban a közeljövőben nagy valószínűséggel változni fog, tekintve, hogy a Nokia, amely cég a legtöbb Symbian-os mobiltelefon eladással rendelkezik hivatalosan is bejelentette, hogy Android platformon képzelik el okostelefonjaik jövöjét. 2) Symbian OS v8 fontosabb jellemzői és architektúrája, felhasználói felülettípusok - első sorban okostelefonok épülnek rá, de - egyre inkább jellemző az olcsóbb szegmensekre is - C++-ban írták a kerneltől a magas szintű szolgáltatásokig - Objektum orientált szemlélet - Az OS írásakor a C++ még gyerekcipőben járt, a kiforrottság hiánya miatt egyedi technikákat alkalmaztak a készítők - Ezekhez a technikákhoz alkalmazkodni kell, ezért nehezebbé teszi a programozást - Mivel az OS C++ -ban készült ezért natív alkalmazásokat is csak ebben lehet készíteni - Az alkalmazott C++ nyelv a sajátosságok miatt sok helyen eltér a szabványos C++ -tól - Alacsony szintű rétegekhez való hozzáférés az OS-en belül, az elérhető funkciók száma igen nagy - Open C csomag a szabványos C nyelven írt programok portolásához - A Symbian OS csak az alapját képezi a készülék operációs rendszerének - Erre mindig ráépül egy UI réteg és számos alap alkalmazás, s ezek így önálló szoftverplatformokat alkotnak 3) Felhasználó felülettípusok - S60: A Nokia definiálta gombbal vezérelt, kis képernyős mobiltelefonokhoz. Tetszőleges méretű képernyő támogatás - UIQ: Érintőképernyős PDA-khoz, de már van érintőképernyő nélküli változat is 4) Symbian architektúrája 25

26 MPrg5. Microsoft rendszerek a mobil alkalmazásokban MS mobil-, és beágyazott operációs rendszerek (Windows CE, XP Embedded), és eszköztípusok áttekintése, piaci helyzete,.net Compact Framework architektúrája, Common Language Runtime-, Common Intermediate Language jellemzői 26

27 Elektronikus Kereskedelem EK1. Az elektronikus (e-) és mobil (m-) kereskedelem alapfogalmai, kapcsolatai és tendenciái? e-kereskedelem, e-üzlet, e-bolt, e-vállalat, virtuális piac(tér), elektronikus adatcsere (EDI), új gazdaság, B2B, B2C, B2P, B2E, B2A, C2A, C2C? Az e-kereskedelem, az m- kereskedelem, a mobil telefon- valamint a személyi számítógép piac viszonya és tendenciája. 1) Fogalmak e-kereskedelem: e-commerce, egy üzleti folyamat, amely során a résztvevő felek elektronikusan érintkeznek, segít a felek közötti távolsági és időbeli korlátok átlépésében, új piac, amely fokozatosan magába foglalja a hagyományos piac szereplőit (eladó, vevő, közvetítő, marketing, raktározás stb.), ez csökkentheti az árakat, javítja a vásálók kiszolgálását, új üzleti kapcsolatok kialakítását e-üzlet: e-business, elektronikus úton megkötött üzlet e-bolt: e-store, valamilyen online jelenléttel rendelkező bolt, ahol kínálják a termékeit/szolgáltatásait, gyakran nem is rendelkezik fizikai telephellyel e-vállalat: e-vállalat többet jelent az e-kereskedelemnél, a vevői és szállítói kapcsolatokon túl a vállalati működés egyéb területeinek újfajta módon való megszervezését jelent (honlap, intranet, Az internetes és digitális technológiákat felhasználhatja a vállalati működés érintettjeivel fennálló kapcsolatai megszervezésére és koordinálására minden működési területen. virtuális piactér: a kereskedelemben részt vevő felek itt találkoznak (virtuálisan), a kereslet és a kínálat egymásra találása valamilyen webes technikát igénybe véve (wap, internet) EDI: electronic data interchange, Két szervezet vagy szervezeti egység számítógép rendszere közötti strukturált elektronikus adatok cseréje meghatározott szabvány szerint (nemzetközi egyezmények alapján). Jelenleg a legelterjedtebb, rohamosan terjedő EDI szabvány az UN/EDIFACT. Business to Business (B2B): Az elektronikus kereskedelem egyik típusa, amikor az elektronikus úton létrejött üzlet az üzleti élet két szereplője között történik. Pl. GE és a beszállítói között. Business to Consumer (B2C): Az elektronikus kereskedelem egyik típusa, amikor az elektronikus úton létrejött üzlet az üzleti élet egyik szereplője és egy magánszemély között történik. Pl. az amazon.com internetes áruházban. Bussiness to Partner (B2P): az elektronikus kereskedelem azon típusa, ahol az egyik kereskedelemben részt vevő fél szoros üzleti együttműködésben van egy másik féllel, ez lehet egy beszállító, disztribútor (pl: egyik cég gyártja a hardver, a másik adja hozzá a szoftvert) Bussiness to Enterprise (B2E): a kereskedelem egyik résztvevője és egy nagyvállalat közötti együttműködést jelenti Bussiness to Administration (B2A): a kereskedelem résztvevője és az állami szervek közötti kapcsolatot jelenti (APEH, stb) Citizen to Administration (C2A): egyén kapcsolata a közigazgatással (elektronikus közigazgatási adatszolgáltatás) Citizen to Citizen (C2C): a végfelhasználók közötti kereskedelem 2) Az e illetve m kereskedelem viszonya, a mobil és szgép piac viszonya, tendenciája A mobil kereskedelem (m-commerce) az e-kereskedelem egyik változatának tekinthető. A mobiltelefonon keresztül az eladók bármilyen helyen és bármely pillanatban elérhetik a vevôket. Ez lehetôvé teszi a helyhez kötött marketing stratégiák alkalmazását, viszont azt jelenti, hogy csak olyan cégek élhetnek majd a mobil marketing eszközeivel, amelyeket a fogyasztó felhatalmaz erre. Másrészről a mobiltelefont, mint fizető eszközt is fel lehet használni (e-money), hiszen számos olyan technológia áll rendelkezésre, amely segítségével on-line vásárolhatunk meg egy terméket vagy szolgáltatást (emeltdíjas SMS-ben autópálya matrica, fizetés NFC-vel (mikro kifizetés), törzsvásárló azonosítás, wap-os repülőjegy rendelés /vagy inkább mobil internetes manapság/ stb). Az e-kereskedelem fizetési módjai például a bankkártyás (SSL kapcsolat, SMS megerősítéssel), vagy PayPal is lehet, ezek a hagyományos webes (PC+böngésző) fizetési módok, de ide tartozik a debit (hitelkártyás) fizetés is. Az e-kereskedelem várható bevételek növekedő tendenciát mutatnak világszerte, már 2003-ban átlépte az 500 milliárd eurót, ezzel párhuzamosan pedig a sávszélesség is hasonló arányban növekedik (ideértve a mobilsávszélességet is). 1. ábra - Az e-kereskedelem és a sávszélesség növekedésének viszonya 27

28 EK2. Az e-kereskedelem jellemzői, sikeres alkalmazásának és terjedésének feltételei. Árufajták, tendenciák. Az e-kereskedelem generációk és jellemzőik. Az e-üzlet legfontosabb elemeit. Az e-kereskedelemi ellátási lánc jellemzői. Az Internetes beszerzési-, értékesítési-, és szállítói rendszer elemei, kínálatai? 1) Árufajták, tendenciák, e-kereskedelem generációi és jellemzői, az e-üzlet legfontosabb elemei Az e-kereskedelem tárgya lehet az információ (pl.: hírek, időjárás SMS-ben), szolgáltatás (on-line banki tranzakciók, on-line üzletkötés pl Internetre), valamint maga az áru (elsősorban olyan termékek, amik több napig is állhatnak raktárban, nem romlandó). Generációk: I. generáció II. generáció III. generáció marketing: nyomtatott webes értékesítés (pl webshopok), dinamikus üzletvitel formában (brosúra) webes tranzakciók (fizetés) Internet Webes jelenlét van már E-kereskedelem Ügyfél központú e-business az üzleti folyamatok (háttér) van néhány kapcsolódási pont (pl teljesen integrált háttér EDI független készlet a weben) (elektronikus üzletvitel) E-üzlet legfontosabb elemei: szabványokra épül (biztosított az egységes megjelenés), skálázható (az igényeknek megfelelően bővíthető, kis cég nagy cég stb.), könnyen menedzselhető (pl erre a célra kialakított webes felület), ezen felül fontos a tartalom (csak a lényeg jelenjen meg, a felesleg nem kell), közösség (pl. fórumok), kereskedelem (webes értékesítés legyen) => általános szabály: a tartalom és a kereskedelem egy kattintásra elérhető legyen (a felhasználó ne vesszen el a rendelés folyamatában) 2) az e-kereskedelmi ellátási lánc jellemzői Vállalatközi folyamatok integrációja (pl EDI segítségével) Internet alapú, standard kommunikációs formák (XML) Szolgáltatott (hosted) rendszerek (outsourcig) Tranzakció-forgalommal arányos költségek Azonnali kommunikáció lehetősége Az ellátási lánc azonban megváltozik: régebben horizontális volt (szállító => gyártó => nagyker => kisker => vevő) manapság virtuális ellátási lánc (szállítók => termelési partner => logisztikai partner => vevők) internet virtuális vállalatok 3) Internetes beszerzési értékesítési és szállítói rendszer elemei, kínalata Szállítói rendszer kínálata Szállítói szerződések és a lehívások megtekintése Ajánlatkérések megtekintése, letöltése Beszerzési rendelések megtekintése (számlák, bevételezések) Számlák és kifizetések megtekintése Bevételezések adatainak ellenőrzése Megrendelés visszaigazolás 28

29 EK3. Az e-kereskedelem informatikai hátterét meghatározó hardver- és szoftver tényezők és jellemzőik. Sávszélesség, teljesítmény, tároló kapacitás. Operációs rendszer, adatbázis kiszolgáló, WEB kiszolgáló. Minőség-megbízhatóság, szabványosság, biztonság, skálázhatóság, felügyelet. 1) Sávszélesség teljesítmény, tároló kapacitás, operációs rendszer, adatbázis/web kiszolgáló a) hardver Sávszélesség: a webes jelenlét miatt fontos, lehet bérelt vonali vagy kábeles/adsl előfizetés, Memória: legalább 4GB, ECC a hibajavításra=> megbízhatóság növelése, Processzor: egy/többmagos, órajel stb, Teljesítmény: a rendszer válaszideje miatt fontos, Tároló kapacitás: merevlemez (főbb paraméterei: rendelkezésre állás, meghibásodási ráta => védekezés: RAID (tükrözés, kötegelés), biztonsági másolatok (inkrementális mentés, differenciális mentés stb)., SAN (storage area network), szalagos háttértárak b) szoftver Operációs rendszer: amin fut a webkiszolgáló és/vagy a levelezőszerver (Windows Server/Unix-Linux), fontos mérlegelési szempontok: - futtatható programok listája (Windows jellemzően jobb) - biztonság, megbízhatóság (Linux ebben erősebb) - hardver igény (Linux itt is jobb) - bővíthetőség-fejleszthetőség (Linuxnál kernel) Webkiszolgáló: az on-line kérések kiszolgálásához kell, szerveroldalon futó alkalmazás lehetséges változatai: IIS, Apache, Tomcat, Glassfish (Windowsra), Apache, Tomcat, Glassfish (Linuxra) fontos mérlegelési szempontok: - biztonság (mennyire védhetőek ki vele az internet felől érkező támadások, frissítik e a biztonsági réseket a fejlesztők) - rugalmasság (mennyire konfigurálható az adott feladatnak megfelelően) - teljesítmény (mennyire gazdálkodik jól a rendelkezésre bocsátott erőforrásokkal) Levelező kiszolgáló: a levelek fogadását és továbbítását végzi Böngésző (browser): az on-line tartalom megjelenítésére szolgál a kliens oldalon (Firefox, Opera, IExplorer, Safari stb) Adatbázis kiszolgáló: a szerveroldali adatok kezelésére, tárolására, menedzselésére, lekérdezések végrehajtására szolgál lehetséges változatok: MySQL, PostgreSQL, Oracle, MSSQL fontos mérlegelési szempontok: - erőforrás igény (nagyobb méretű adatok esetén) - teljesítmény (milyen gyorsan hajt végre egy lekérdezést) - biztonság (mennyire támadható, vannak-e biztonsági rések) - szabványosság (SQL szabvány, tudnak-e hozzá különböző platformokról kapcsolódni) - adminisztráció (távoli adminisztráció/webes hozzáférés => phpmyadmin) 2) Minőség-megbízhatóság, szabványosság, biztonság, skálázhatóság, felügyelet Mind a szoftver, mind a hardver szempontjából fontos a megbízható működés, hiszen egy kis meghibásodás is a rendszer teljes leállásához vezethet, ami bevétel kiesést jelent, ezért fontos a 24/7 típusú folyamatos felügyelet, akár a telephelyen akár a hosting termekben. Célszerű az erőforrásokat szétosztani, különböző telephelyekre elhelyezni esetleg duplikálni, hogy egy.egy összetevő kiesése ne okozza az egész rendszer leállását. Pl: adatbázis szerverek több egymástól távoli helyekre telepítése, legalább 30km-re legyenek egymástól (duplikálással => datacenterek), internet kapcsolatból legalább két féle egy esetleges kábelátvágás bekövetkeztére, különböző belső és külső biztonsági előírások definiálása (pendrive kitiltva, saját laptop kitiltva, webes szűrők, hardveres/szoftveres tűzfalak, virtualizált környezet stb) Szabványosság: elengedhetetlen feltétele a több különböző gyártó és rendszer egymás közötti kommunikációjának, pl biztonságos böngészéshez elfogadott a HTTPS protokoll, SSL protokoll a két pont közötti biztonságos kommunikációra, EDI a vállalatok közti elektronikus adatcsere szabványa, az SET bankártyás tranzakció titkosítására szabvány (MasterCard, VISA) 29

30 EK4. Az e-kereskedelmi rendszerek tervezésének elemei, a tervezés folyamata. A szükséglet felmérés területei, kérdései, tervezési folyamata. Az igények érvényességének vizsgálati szempontjai. Az e-kereskedelmi rendszerek analízise. A specifikáció főbb kategóriái, szintjei és formái? //NEM VOLT 1) Szükséglet felmérés területei, kérdései, terv. folyamata, az igények érvényességének vizsgálati szempontjai 2) Az e-kereskedelmi rendszerek analízise 3) A specifikáció főbb kategóriái, szintjei, formái 30

31 EK5. Az automatikus személyazonosítás alapfogalmai, jellemzői. Teljesítmény, gyorsaság, biztonsági rések, visszaélés veszélye, ár/költség, felhasználói elfogadhatóság, jogi vonatkozások. FAR-FRR A biometrikus személyazonosítás típusai, folyamata, jellemzői. 1) Teljesítmény, gyorsaság, biztonsági rések, visszaélés veszélye, ár/ktsg, felhasználó elfogadottság a) Miért van szükség azonosításra: Az azonosítás az információ-feldolgozó rendszerek működésének alapfeltétele Az automatikus azonosító rendszerek két féle azonosítás alapján működhetnek: o saját belső elválaszthatatlan tulajdonság alapján o hozzárendelt azonosítók alapján (vonalkód, RFID, rendszám, GPS koord.) b) Gyorsaság: mennyi idő telik el az azonosítás megkezdése és a befejezése között, annál jobb egy eljárás, minél kisebb ez az idő c) biztonsági rések: a tárgy alapú azonosítás eszközét ellophatják, vissza élhetnek vele, a jelszót ha felírjuk akkor más megszerezheti, ha nem Írjuk fel nehéz megjegyezni ha bonyolult, az RFID fém tárgyak közelében nem igazán működik, a DNS gyorstesztek átverhetők, lehetséges hamisítani úgy, hogy nem szereztük meg a célszemély DNS-ét ( man int he middle támadással könnyen megszerezhetők titkosítatlan webes jelszavak d) elfogadottság: amerikában általánosan elfogadott az írásbeviteli eszközök használata, azonban ez nem garantálja a hitelességet, a retinatérképes megoldás használatához erős fénnyel kell megvilágítani a szemet ez kellemetlen lehet, a DNS mintáját pedig senki sem szeretné ha adatbázisokban tárolnák ezért ez a legkevésbé elfogadott azonosítási módszer, manapság azonban a RFID és NFC valamint a vonalkód számít elfogadott azonsoításnak, ezen felül a bankok a jelszó/pinkód+bankkártya+sms hármast használják azonosításra/tranzakcióra, a beszédhang alapúval a hang dinamikájának változása a probléma (pl betegség), a kézírás pedig különböző testhelyzetből felvéve különböző lehet e) jogi vonatkozások: kérdés, hogy az azonosításhoz az adatbázisokat kinek legyen jogosultsága tárolni, hol tárolják, mi legyen a kulcs, valamint meddig legyen érvényes egy-egy kulcs. Nyilvánvaló, hogy az emberek nem szivesen bízzák egy profit orientált cégre a DNS vagy retinatérképeiket, hisz ezzel rendkívül egyszerűen vissza lehet élni, és ezeket ellentétben a hozzárendelt alapú azonosító eszközökkel nem lehet az életben megváltoztani, így ha valakinek ellopják az biometrikus adatait és visszaélnek vele, az rendkívül kellemetlen lehet számára az életének további részére nézve. 2) FAR-FRR A biometrikus személyazonosítás jóságát (ROC görbe) a téves elfogadási ráta (FAR False Acceptance Rate) illetve téves elutasítási ráta (FRR False Rejection Rate) aránya adja meg. A fő kérdés: melyik a jobb, ha tévesen elutasítunk vagy ha tévesen elfogadunk például egy banki tranzakciót, melyik okoz nagyobb veszteséget, ha elvesztjük emiatt az ügyfelet (és ezzel a hírnév is kockán forog), vagy ha elfogadjuk az utalást és ezzel csak néhány ezer dollárt vesztünk. 31

32 EK6. Az informatikai biztonság fogalmai és kapcsolataik Titkosság, hitelesség, a letagadhatatlanság, sérthetetlenség. Kriptológia, kriptoanalízis, nyílt szöveg, titkosított szöveg, publikus valamint titkos kulcs, kódolás, dekódolás, helyettesítő kód, keverő kód, időbélyeg. A nyilvános kulcsú titkosítás célja és folyamata. Az elektronikus aláírás feladatai: Titkosság: Illetéktelenek ne juthassanak az üzenet tartalmához, azonban az elektronikus aláírás nem jelenti a dokumentum titkosságát! Hitelesség: A dokumentum származásának, valódiságnak ellenőrzése Letagadhatatlanság: A dokumentum jogilag is bizonyító erejének garantálása Sértetlenség: A tartalom változatlanságának biztosítása Kriptológia: a titkosító eljárások kifejlesztésének tudománya) Kriptoanalízis: A titkosírás megfejtésének tudománya (P) Nyílt szöveg (Plaintext): pl amit Wordben begépelünk, ASCII, vagy Unicode karakterek egymás után (C) Titkosított szöveg, (Ciphertext): Valamilyen (titkosító) algoritmussal titkosított szöveg (K) Kulcs, key: A titkosított szöveg kódolásához, dekódolásához szükséges eszköz Publikus kulcs: Az a kulcs, ami nyilvános, bárki által hozzáférhető kulcstárban van, ez a titkosító kulcs Titkos kulcs: Privát kulcs, a dekódoláshoz szükséges (E) Kódolás (Encription): A titkosító algoritmus alkalmazása a kódolandó szövegen (D) Dekódolás (Decoding): A megfejtő algoritmus alkalmazása a dekódolandó szövegen Protokoll (Protocoll): A hálózati kommunikáció szabályai helyettesítő kód: a kriptográfiában egy eljárás, ahol a szöveg minden elemét egy szabályos rendszer alapján alakítják át rejtjelezett szöveggé; ezek az elemek lehetnek betűk (ez a leggyakoribb), betűpárok, betűtriók, vagy ezek keveréke. A fogadó fél a rejtjelezett szöveget egy előre elkészített inverz (az enkripciós módszerrel ellentétes) helyettesítő eljárással fejti meg. keverő kód: a szöveget úgy alakítják át, hogy az eredeti betűk megmaradnak, csak a sorrendjük változik meg valamilyen előre meghatározott módszer alapján Időbélyeg: Egy időbélyeg azt igazolja, hogy egy adott dokumentum egy adott időpillanatban már létezett. Az időbélyeget időbélyegzés szolgáltató állítja ki és hitelesíti saját aláírásával pl: Netlock. Az időbélyeg egy olyan adat, amely tartalmazza az időbélyegzett dokumentum lenyomatát, és az időbélyegzés időpontját. A kódolás (C), dekódolás folyamata (D): C=E K (P) D K (E K (P))=P A nyilvános kulcsú titkosítás célja és folyamata: A nyílt/nyilvános kulcsú titkosítás, más néven aszimmetrikus titkosítás egy olyan kriptográfiai eljárás neve, ahol a felhasználó egy kulcspárral egy nyilvános és egy titkos kulccsal rendelkezik. A titkos kulcs titokban tartandó, míg a nyilvános kulcs széles körben terjeszthető. A kulcsok matematikailag összefüggnek, ám a titkos kulcsot gyakorlatilag nem lehet meghatározni a nyilvános kulcs ismeretében. Egy, a nyilvános kulccsal kódolt üzenetet csak a kulcspár másik darabjával, a titkos kulccsal lehet visszafejteni. célja: titkosított szöveg létrehozása folyamata: 32

33 EK7. A digitális aláírás Hitelesség vizsgálati protokollok. A digitális aláírás céljai, alapfogalmai (elektronikus aláírás, minősített elektronikus aláírás, aláírás készítő adat, aláírás ellenőrző adat, aláírás készítő eszköz, biztonsági aláírás készítő eszköz, minősített tanúsítvány, aláírás hitelesítő szolgáltató és tanúsítványai) Kétirányú hitelességvizsgálat kihívás-válasz protokollal: Kapcsolattartók: A, B Kihívó véletlenszám (Random number): R (A) Titkos (session key): K AB Elektronikus aláírás (forrás: Elektronikus aláírás készítése során a feladó egy úgynevezett lenyomatot készít saját leveléről. A lenyomatból az üzenetet nem lehet előállítani, de az üzenet legkisebb megváltozása esetén a lenyomat teljes mértékben meg fog változni. A feladó ezt a lenyomatot fogja a saját kezelésében lévő magánkulcsával kódolni, amely kódolt lenyomatot nevezzük elektronikus aláírásnak. De az elektronikus aláírás körébe minden olyan módozat beletartozik, amivel elektronikus dokumentumok megjelölése, tágabb értelemben vett aláírása lehetséges. Az aláírás joghatás kiváltására alkalmas, azaz akár a kézzel írott aláírással vagy a közjegyző előtt tett aláírással egyenértékű bizonyító erejű dokumentum hozható létre a hatályos jogszabályok - elsősorban az elektronikus aláírásról szóló évi XXXV. törvény - szerint. Digitális aláírás (forrás: a digitális aláírás egy speciális technikát jelöl, mégpedig a nyilvános kulcsú kriptográfia alkalmazását, ennélfogva az elektronikus aláírás részhalmazának tekinthető. Minősített elektronikus aláírás: A minősített elektronikus aláírás a legmagasabb biztonsági szintű elektronikus aláírás. Az elektronikus aláírásról szóló évi XXXV. törvény szerint a minősített aláírás olyan fokozott biztonságú elektronikus aláírás, amely: >minősített tanúsítványra épül, >amelyet biztonságos aláírás-létrehozó eszköz (pl. egy speciális minősítésű intelligens kártya avagy chipkártya) segítségével hoztak létre Aláírás készítő adat: a magánkulcs Aláírás ellenőrző adat: a nyilvános kulcs Aláírás készítő eszköz hardware eszköz (chipkártya), software eszköz Biztonsági aláírás készítőeszköz hardware eszköz vagy egyszer előforduló kulcs ésszerű határokon belüli védelem ) Aláírás hitelesítő szolgáltató: Magyarországon pl: Netlock, úgynevezett tanúsítványt bocsát ki ügyfelei számára. Minősített tanúsítvány: olyan különböző (az elektronikus aláírás törvény mellékletébe foglalt) követelményeknek megfelelő tanúsítvány, amelyet minősített szolgáltató bocsátott ki, és biztonságos aláírás-készítő eszközzel lett aláírva. Csak magánszemély igényelheti. tartalma: -utalás a minősítet tanúsítványra -tanúsítvány azonosító kódja -az aláíráshitelesítés-szolgáltató megjelölése -a szolg. minősített elektronikus aláírása -a bejegyzési állam neve -felhasználói korlátozások -az aláíró fél neve (álnév is használható) -nyilvános kulcs -érvényességi időpontok A tanúsítvány részei: -a tulajdonos adatai, -a tulajdonos nyilvános kulcsa, -hitelesítés-szolgáltató azonosító adatai, -egyéb adatok (típus, érvényességi idő) -a hitelesítés-szolgáltató elektronikus aláírása Tanúsítvány osztályok M osztályú (Minősített): Közjegyző előtt hitelesített természetes személy számára, igen nagy összegű pénzügyi tranzakciókhoz, Max: 10 millió Ft értékhatárig A osztályú: Közjegyző előtt hitelesített személyek, szervezetek illetve szerverek azonosításra, nagy összegű Max: 5 millió Ft értékhatárig B osztályú: Közepes kockázatú tranzakciók során személyek, szervezetek, vagy szerverek hitelesítésére Max: Ft értékhatárig C osztályú: Alacsony kockázatú tranzakciók során személyek, szervezetek, vagy szerverek hitelesítésére Max: Ft értékhatárig T osztályú: Tesztelési célokra igénybe vehető ingyenes tanúsítvány 33

34 Tanúsítvány fajták: Személyes aláíró tanúsítvány (M, A, B, C, T, osztály): Természetes személy saját nevében igényelheti, kizárólag elektronikus aláírásra Személyes titkosító tanúsítvány (A, B, C, T, osztály): Természetes személy saját nevében igényelheti, kizárólag titkosításra Munkatársi aláíró tanúsítvány (M, A, B, C, T, osztály): Egy adott szervezethez tartozó természetes személy igényelheti Munkatársi titkosító tanúsítvány (A, B, C, T, osztály): Egy adott szervezethez tartozó természetes személy igényelheti titkosítási célokra Szervezeti aláíró tanúsítvány (A, B, C, osztály): Jogi személy igényelheti Szervezeti titkosító tanúsítvány (A, B, C, T, osztály): Természetes személy saját nevében igényelheti, kizárólag titkosításra SSL tanúsítvány (A, B, C, osztály): Domai névvel rendelkező természetes vagy jogi személy igényelheti WEB szerverekkel való biztonságos kommunikációhoz) VPN tanúsítvány (A, B, C, osztály): VPN adaptert üzemeltető természetes vagy jogi személy igényelheti, LAN-ok nyílt hálózatokon titkosított adatcsatornákon történő összeköttetésekhez. -WAP Gateway tanúsítvány (A, B, C, osztály) -Login tanúsítvány (Láncolt hitelesítés szolgáltatások keretében igényelhető PC-kre vagy LAN hálózatokra való bejelentkezésekhez) -IPSEC tanúsítvány (LAN hálózatok forgalmának hitelesítésére) -Láncolt hitelesítési szolgáltatás 34

35 EK8. Elektronikus fizetési eszközök Lehetőségek, előnyök problémák. Elektronikus kártya típusok, jellemzőik, tipikus alkalmazásaik. Chip kártyák mechanikai, elektronikai és kommunikációs jellemzői. Elektronikus fizetési módszer alatt értjük az online (webáruház) és az elektronikus eszközzel történő fizetést (bankkártya, alkalmas telefon). Az elektronikus kereskedelem működéséhez fejlett informatikai háttér szükséges, megbízható adattároló központok (ügyfél adataival), megbízható internetkapcsolat (az ügyfél és a kiszolgáló között, a kiszolgáló és a bank között). Előnyök: -azonnali tranzakció -gyorsabb, kényelmesebb fizetési módok -nincs szükség készpénz használatára, biztonságosabb -nincs szükség fenntartani boltot elég egy átvevőhely a rendelt termék átvételére -> olcsóbb Hátrányok:-adatvédelmi problémák megjelenése -a pénz megjelenik az interneten > cyber bűnözés -magasabb szintű védelem szükséges az elektronikus (online) támadások ellen Elektronikus kártya típusok: Vonalkódos kártyák ~1 kbyte Mágnescsíkos 140 Byte Memória kártyák ~1 kbyte Intelligens (Smart) kártyák 16 kbyte Optikai kártyák (WORM) Mbyte Bankkártya: készpénz-helyettesítő fizetési eszköz, melyet áruk és szolgáltatások ellenértékének kiegyenlítése, és/vagy készpénz felvétel, illetve befizetés során lehet használni. Kapcsolódás:Optikai Érintkezős (telefonkártya, diákigazolvány) Indukciós (bankkártya) Rádiófrekvenciás (NFC) Alkalmazásuk:-Azonosító kártyák (beléptető, hozzáférést biztosító) -Vásárlói kártyák ( Smart, tagsági, ) -Pénz helyettesítő kártyák (Debit kártya, Kredit kártya, Elektronikus pénztárca) -SIM kártyák (mobil telefon, TV előfizetés, ) -Közlekedési alkalmazások -Egészségügyi alkalmazások Érintkezős kártyák elektronikai tulajdonságai: tápfesz, föld, reset, órajel, kommunikációs érintkező Kommunikációs tulajdonságok: soros adatátvitel, kétirányú kommunikáció, chipkártyás megoldásnál az adatok a kártyán is megtalálhatók, míg a bankkártyánál egy központi adatbázisban vannak kérésre adott 33 karakteres válasz: 1) Inicializáló karakter (szinkronizálás, kódolási információk) 2) Formátum karakter (2*4 bit, alsó 4 bit a történeti karakterek számát, a felső 4 bit további opcionális karakterek meglétét jelzi) 3) Interfész karakterek (kommunikációs protokoll, programozó feszültség, EPROM állapota, órajel konverziós faktor (ISO ) 4) Történeti karakterek (a kártya életciklus jellemzői, biztonsági adatok) 5) Ellenőrző karakterek (ellenőrző összeg) Mechanikai tulajdonságok: általában műanyag, kis méret, a chip a kártya felületén (érintkezősnél) 35

36 EK9. Internetes megjelenés tervezési szempontjai Kereskedelmi honlap elemei, tervezési szempontjai. Alapvető e-portál változatok, szolgáltatások és modellek. Az e-bolt legfontosabb funkciói. Monitorizálási szempontok. tervezési szempontok: a) pásztázhatóság elősegítése: -két vagy három szintű címek alkalmazása -kifejező címek használata -rövid bekezdések alkalmazása (ne legyen szükség görgetésre) -összefüggő szövegblokkok megtörése (,, -) felsorolásokkal -tördelés (témafüggő - hypertext alapú, nem lineáris!) -kiemelések (szavak, gondolatok) - fordított piramis szerkezet alkalmazása. (fontosat előre!) b) olvashatóság elősegítése: -nagy kontrasztú színek alkalmazása a háttér és a szöveg között - papagáj színezés kerülése -egyszerű (vagy nagyon halvány) háttér -megfelelő méretű betűk és ábrák -mozgó szöveg kerülése -balra igazított szöveg -folyamatos nagybetűk kerülése Fontos szempont lehet még, hogy a kezdőoldal megjelenítése ne igényeljen külön programot, (flash, silverlight), vagy legyen biztosítva kétféle út is, hogy el lehessen jutni a tartalomhoz a program telepítése nélkül, és ha lehetséges a vakok, gyengén látók, színtévesztők is használhassák. kereskedelmi honlap elemei: -kezdőoldal, -tartalom -navigációs sáv -menük vagy linkek a további navigáláshoz, -impresszum, kapcsolatfelvétel e-portál változatok: a) horizontális: mindent mindenkinek, többféle célcsoport, többféle termékkel b) vertikális célcsoportnak szolgáltatások: -keresés -tartalom (hírek, időjárás, térkép, szótár, játék kapcsolódások) -közösségépítés (csevegés, hirdetés, üzenet üdvözlőkártya, személyes honlap ) -kereskedelem (állás, kocsi, ingatlan, áruház ) -személyes ügyintézés ( , notesz, naptár ) modellek: -első lépcső -második lépcső -harmadik lépcső a látogató csalogatása a látogató megtartása pénzszerzés (90% reklám) Az e-bolt legfontosabb funkciói: -elektronikus fizetési módszerek támogatása -kosár funkció (az összeválogatott termékekről), -kép a termékről, -összehasonlítás más termékekkel, -hírlevél, értesítő az újabb ajánlatokról monitorozási szempontok: - látogatói statisztika (száma, megoszlása, látogatás gyakorisága) - honnan irányították a látogatókat (dereferer.org nem ér) - milyen böngészővel/op.rendszerrel nézték az oldalt - célirányos reklámok elhelyezése a látogatói statisztika alapján 36

37 EK10. A mobil elektronikus (m-) kereskedelem legfontosabb meghatározó tényezői Telefoneladás, sávszélesség, biztonság, társadalmi szokások, pénzügyi szabályozás, alkalmazásfejlesztés. A mobil információszolgáltatás tervezési szempontjai, lépései. A mobil információs portálok tulajdonságai, meghatározói. Meghatározó tényezők: 1) Mobilkészülék eladás -egyre több készülék van forgalomban, az eladások növekvő tendenciája) 2) Sávszélesség növekedés: GSM: 14.4 (min: 9.6) kbps GPRS: 171 (min: 56) kbps UMTS: 2 (min: 0.2) Mbps -ma már szinte mindenhol elérhető a mobil internet, viszonylag nagy sávszélességgel (ésszerű felhasználásra: , webböngészés) 3) Biztonsági kérdések megoldása -a társadalom nagy része még mindig tart az elektronikus (azon belül a mobil) fizetési módszerektől, ez az egyik oka fejlődés lassúságának -szerencsére ez a trend lassan változni fog (de nehéz az emberek bizalmát megszerezni) 4) Társadalmi (vásárlói) szokások: -eltérőek a mobiltelefonálási szokások országonként, korcsoportonként, nemzedékeként és nemekként is, általában a fiatalabb nemzedékek gyakrabban használják mobiltelefonjaikat hírek olvasására, , közösségi portálok, banki szolgáltatások, jegyvásárlásra. -a társadalmi szokások terén a legfontosabb, hogy a megnövekedett biztonságérzet (a biztonságosabb rendszerek révén) is hozzá fog járulni az m-kereskedelem növekedéséhez. 5) Pénzügyi szabályozások (fizetés, kölcsön, illetékek, stb) 6) Mobilalkalmazás fejlesztés: -játékok, alkalmazások (OviStore) előretörése, -tájékozódást elősegítő rendszerek (GPS -> NavnGo) A mobil információszolgáltatás tervezési szempontjai: 1. Következetes (konzisztens) információ hozzáférés platform és modalitás független, pl. azonos képernyő illetve hang menü 2. Mobilkészülék sajátosságaiból adódó korlátok feloldása szöveg átméretezése, formázása, információ átalakítása 3. W3C eszköz független törekvései asztali számítógép, mobil telefon, PDA, autó fedélzeti számítógép tervezési lépései: 0) A felhasználók és feladataik azonosítása minél többet tudunk a felhasználóról, annál jobban tudjuk személyre szabni az információkat! nagyobb megelégedettség -> megtartás, extra díj -> új partnerek vonzása 1) A kezelendő objektumok és jellemzőik azonosítása 2) Az interakció szekvenciák tisztázása 3) Kezelői felület tervezése + különböző modalitások figyelembe vétele! Az információ tervezés 3 rétegű modellje: 37

38 Mobil információs portálok tulajdonságai, összevetve a hagyományos portálokkal: Hasonlóságok: -sokrétű alkalmazások pl: levelezés, böngészés, naptár stb. -heterogén információ forrás pl: újságok, időjárás, sport, pénzügy stb Különbözőségek: -nagyfokú személyre szabottság -helyi információk intenzívebb használata Mobil információs portálok meghatározói: 1. Szolgáltatók Erősségeik: -nagy felhasználói kör -könnyű számlázás -adott nyitó portál -helyi információ Problémák: -viszonylag újak a WEB piacon -mindenkinek van saját portálja -korlátozzák az előfizetőiket? 2. Új belépők 3. Hagyományos WEB szolgáltatók Erősségei: -széles felhasználói bázis -kialakult partneri kapcsolatok más tartalomszolgáltatókkal Problémák: -szinte minden tartalmat át kell alakítani -számlázás megoldatlan -helyi információk hiányoznak -személyreszabás nehézkes 4. Mobil technológia gyártók (Motorola Internet EXchange, PALMNET) 38

39 EK11. Helyfüggő szolgáltatások a mobil elektronikus kereskedelemben Technológiák (GPS, COO, TOA, AOA, E-OTD, IN), és összehasonlításuk. Alkalmazások és tendenciák. A helyfüggő alkalmazások a mobil elektronikus kereskedelemben Biztonság sürgősségi szolgáltatások, közlekedési segélyszolgálat Információk esemény információk, forgalmi információk Számlázás helyfüggő számlázás, lakóhely szerinti számlázás, eseményszámlázás Nyomkövetés flottakövetés, értékkövetés, személykövetés A különböző alkalmazások különböző pontosságot igényelnek: pl. autóvezetés: 5 sec -> 30m, flottakövetés 5 percenként vagy híváskor, helyfüggő számlázás 250m-es pontosság, forgalmi információk -> cella pontossággal, egyegy hívás alkalmával Technológiák: ILS (Instrument Landing System): -repülésben használják rossz látási viszonyoknál -többféle rádiós navigációs technológiát használ -leszállópálya megközelítésénél, leszállásánál (pl: glide slope megtalálása) -műszeres landolás segítése VOR (VHF Omnidirectional Range): -repülésben használják -földi állomások VHF-en Morse kódot sugároznak (állomás kódját, hangot, navigációs jeleket) DME (Distance Measuring Equippement): -repülésben használják -földi transzponderes navigációs technológia -a VHF és UHF jel terjedési idején alapuló távolságmérést használ GPS (Global Positioning System): Jellemzői: -USA DOD (Department of Defense) -24 műhold (12 milliárd USD) -pályamagasság: km, -keringési periódus: 12 óra -6 keringési pálya (4 műhold/pálya) dőlésszöge 55 fok az egyenlítőhöz -vivőfrekvenciák: Mhz és Mhz -moduláció: fázisváltós (műhold élettartam: 7.5 év) -pontossági osztályok: (egy vevővel) CA (Coarse Acquisition) (25-35m) P (Precise) katonai, (15-25m), Y védett katonai -pontosság több vevővel: DGPS (Differential) (<1m)(~cm) -CA kód tartalma 1023 bit, frekvenciája MHz -P kód frekvenciája MHz COO: (Cell of Origin, Cella eredetű helymeghatározás) Jellemzői:-hálózat központú -a bázisállomás helye egyet jelent a hívó helyével -a legelterjedtebb technológia. -leggyorsabb válaszidő -a pontosság csak a cellamérettől függ TOA: (Time of Arrival, Megérkezési időre alapuló helymeghatározás) Jellemzői: -a jel bázisállomáshoz érkezési idejét méri -hálózat közontú -az idő szinkronizálásához GPS-t vagy atomórát használ. -magas szinkronizálási költségek AOA: (Angle of Arrival, Megérkezési irányra alapuló helymeghatározás) Jellemzői: -cellánként 4-12 különálló antenna tömbre van szükség. -az antennáktól való látószögekből számolható a távolság -a távolsággal az érzékelési hiba nő -terjedési tényezők torzítása -bázisállomás esztétikai problémák 39

40 E-OTD: (Enhanced Observed Time Difference, Időkülönbség megfigyelés) Jellemzői: -hasonló a megérkezési idő alapú helyzet meghatározáshoz (TOA) (a jel terjedés idejét méri) -terminal központú (csak a mobil készülék végzi a méréseket) -fontos a mobil készülék és a bázisállomás szinkronitása IN: (Intelligent Network, Intelligens hálózati helymeghatározás) Jellemzők: -intelligens összekötetés/átjáró a helymeghatározó technológiák és alkalmazások között -mindig a legalkalmasabb helymeghatározást választja az alkalmazáshoz Technológia Hálózat vagy kézi Előnyök Hátrányok készülék GPS kézi készülék ingyenes új készülék COO hálózat A mobil készülék és a hálózat relatív pontatlan változatlan TOA hálózat Létező hálózati jellemzőket használ relatív pontatlan, időszinkronizálás költsége AOA hálózat Megnövekedett pontosság Bonyolult antennák E-OTD hálózat A hálózat változatlan Módosított mobil készülék IN hálózat A legalkalmasabb helymeghatározási technológiát alkalmazza Összetett rendszer Alkalmazások: Szállítás, Közlekedés (légi-, közúti-, vasúti-, tömeg-), Tengerészet, Halászat Energia ipar, Építőipar, Távközlés, Személyvédelem, Pénzügy, Biztosítás, Biztonság technika, Idő referencia, Tudomány, Mezőgazdaság, Környezetvédelem, Szórakoztató ipar, Fogyatékkal élők támogatása (AAL) Tendenciák: -Személyi tájékozódás támogatása látáskorlátozottaknak -Altzheimer betegek téri tájékozódása -Úttervezés kerekes székeseknek -Egészségügyi távfelügyeleti és sürgősségi szolgáltatások kibővítése valósidejű helymeghatározással -Valós idejű hangbemondás közlekedési járműveken 40

41 Beágyazott intelligens rendszerek BIR1. Ismertesse a szürkeárnyalatos képeken a küszöbölés fogalmát. Mutasson rá a fix küszöbölés korlátaira. Ismertesse az adaptív küszöbölés célját, szemléltesse a Niblack algoritmus segítségével. /NEM VOLT!!/ KÜSZÖBÖLÉS (TRESHOLDING), CÉLJA: egy képen az objektum elválasztása a háttértõl, további feldolgozás (pl. rendszámfelismerés, mintadetektálás) céljából. FELTÉTELEK: a küszöbölés a színárnyalat (intenzitás) alapján történik, ezért a módszer alkalmazhatóságának feltétele, hogy mind az objektum, mind a háttere homogén, de egymástól eltérõ intenzitású legyen. EREDMÉNY: a kép minden pixeléhez rendelt 1 vagy 0 érték, attól függõen, hogy a pixel része-e az objektumnak, vagy sem. Ennek megjelenítése általában 1 bites színmélységû, eredeti képpel azonos felbontású képen történik, amit szegmentált képnek nevezünk. MÓDSZER: választunk egy küszöbszámot (T), és a kép pixeleit ehhez az értékhez hasonlítjuk. A küszöbnél nagyobb intenzitású képpontok az objektum részei lesznek, a többi pixel az objektumon kívüli tartományt alkotja. LEHETÕSÉGEK KÜSZÖBÉRTÉK MEGHATÁROZÁSÁRA: 1. elõre rögzített érték; 2. adaptív eljárás segítségével, mely a küszöböt az input kép alapján számolja: a) globálisan (Isodata/Otsu algoritmus); b) lokálisan (Niblack-algoritmus). MEGJEGYZÉS: a küszöbölés a képfeldolgozás folyamatának egy lépése. Zajos kép esetén zajszûrést célszerû végezni elõtte, a küszöbölés során keletkezõ ghost-objektumokat pedig post-processing során, gradiens-keresés útján tüntethetjük el. ADAPTÍV KÜSZÖBÖLÉS, CÉLJA: manuálisan rögzített küszöbérték jól használható kontrollált környezetben, azonban a fényviszonyok változása, vagy a küszöbölendõ képeken az objektumok intenzitásának egyenetlensége problémát jelenthet. Ilyen esetekre találták ki az adaptív küszöbölést, melynek lényege, hogy a küszöbértéket minden képre automatikusan számítjuk ki, az adott kép hisztogramja alapján. ADAPTÍV ELJÁRÁSOK: 1. Isodata (Yanni)-algoritmus 2. Otsu-algoritmus 3. Niblack-algoritmus GLOBÁLIS KÜSZÖBÉRTÉK-SZÁMÍTÓ ALGORITMUSOK: az Isodata-algoritmus a küszöbértéket az objektum és a háttér intenzitásának középértéke közé állítja: T = (M + m) / 2, ahol M és m a két középérték. Az Otsualgoritmus úgy állítja be a küszöbértéket, hogy az objektum és a háttér közötti variancia a lehetõ legnagyobb legyen. (A módszer feltételezi azt, hogy csak egyetlen szélsõérték van!) LOKÁLIS KÜSZÖBÖLÉS: a gyakorlatban elõfordulhat, hogy egy kép két felén az intenzitás annyira eltér (pl. egyenetlen megvilágítás vagy árnyékolás következtében), hogy a küszöbérték bármilyen megválasztásakor vagy a háttér lesz hibásan objektumnak, vagy az objektum hibásan háttérnek detektálva. Az objektum/háttér ilyenkor nem homogén, azonban a köztük lévõ kontraszt mindig megvan, az emberi szem ugyanis ez alapján tudja megkülönböztetni a kettõt egymástól. Ezt a helyzetet oldja fel a lokális küszöbölés, mely azt jelenti, hogy a küszöb nem a vizsgált kép egészére vonatkozik, hanem a képet részleteiben vizsgáljuk, és minden részre külön-külön számítjuk ki a küszöbértéket, egy adott küszöbérték-számító algoritmus alapján. NIBLACK-ALGORITMUS: a Niblack-algoritmus egy lokális küszöbérték-számító algoritmus. Adott (i,j) környezetre: T(i,j) = mû(i,j) + k szigma(i,j) ; ahol mû(i,j) a környezeten belüli képpontok intenzitásának középértéke és szigma(i,j) az intenzitások szórása; k egy konstans, mellyel állítható, hogy mennyire vegyük figyelembe a szórást. (Általában k ~ 0.2, világos objektumnál pozitív, sötétnél negatív.) Az (i,j) környezet méretétõl függ az algoritmus zajszûrõ képessége és a lokális részletek megõrzése. A fix és az adaptív küszöbölés összehasonlítása 41

42 BIR2. Ismertesse az intelligens szenzorok általános felépítését (vázlatrajz és magyarázat az egyes részekhez), valamint az intelligens szenzorok által nyújtott szolgáltatásokat (pl. automatikus erősítésszabályozás távoli felügyeleti lehetőség, öndiagnosztika stb.) A félvezető gyártástechnológia fejlődése, az áramköri elemek miniatűrizálása lehetőséget teremtett arra, hogy hagyományos szenzorjainkat pontosabbá, megbízhatóbbá és okosabbá tegyük. A fenti ábrán egy intelligens szenzor vázlatrajzát láthatjuk, 3 fő résszel: magával az adott fizikai mennyiséget mérő egyszerű szenzorral, egy erősítővel, és a szerkezet agyával a mikrokontrollerrel. A szenzorokba általában eleve beépítenek erősítőket, a kis intenzitású, gyenge jelek felerősítésére (1x-es erősítés) valamint az impedancia illesztés miatt (3.). Ugyanis az erősítő (A), nagy impedanciájú (MΩ-os) bemenettel rendelkezik, ami miatt a kisebb impedanciájú részről érkező jelek jelentős része reflektálódna. A mikrokontroller szabályozza a szenzor működését, adja az egészhez az intelligenciát, és általa a következő szolgáltatások valósíthatók meg: 1. ön-kalibráció: a szenzornak minden bekapcsolás előtt érdemes magát kalibrálnia. A kalibráció során az offszet és az erősítési hibákat kell kiküszöbölni. Ehhez rendelkezésünkre áll a föld (0V) és a felső mérési határ (referencia feszültség). 0-nál lévő hiba az offszet hiba, amelyet összeadással vagy kivonással tudjuk megszüntetni (ez gyakorlatilag a karakterisztika pozitív vagy negatív irányba történő képzeletbeli eltolása, hogy az origón haladjon át). Az erősítési hibát szorzással illetve osztással tudjuk megszüntetni (ez gyakorlatilag azt jelenti, hogy a nagyon meredek karakterisztikát megszorozzuk egy konstanssal, mert különben nehéz két mért értéket megkülönböztetni). A kalibrációt valamilyen etalonhoz viszonyítva végzi el (pl víz forráspont, fagyáspont egy hőmérőnél). Fontos, hogy a két kalibrációs pont között lineárisnak kell lennie a karakterisztikának, ha nem az akkor a fontosabb pontokat egy táblázatban eltárolva, interpolációval tudja a mikrokontroller az adott értékét kiszámítani. Az önkalibráló kódot a mikrokontroller ROMjában tároljuk. 2. ön-diagnosztika: a szenzor azon képessége, hogy felismerje a hibás működést vagy működésképtelenségét. 3. ön-szabályozás: ahhoz hogy a szenzorunkra ne legyenek hatással az esetleges méréshatár változások, képesnek kell lennie minél nagyobb tartománybeli érzékelésre. Ekkor viszont a mikrokontrollernek szabályoznia kell azt a tartományt, amelyet a szenzorunk mér. 4. programozhatóság, távmenedzselés: ebben az esetben a mikrokontrollerünket tudjuk kívülről programozni, így a szükséges változásokat szoftveresen is végre tudjuk hajtani. Bizonyos esetekben szükséges, vagy egyszerűen kényelmesebb, ha ez a felprogramozás nagy távolságból is elvégezhető (pl.: Űrszonda) 5. Automatikus erősíté- szabályozás: azért szükséges, hogy különböző erősségű jeleket is lehessen mérni a szenzorral, (gyakran a méréshatár váltással van összefüggésben), ezzel erősödik a zaj is, de a zajszűrés a mikrokontroller feladata 42

43 BIR3. Ismertesse a szcintillációs detektorok működési elvét (Gamma-kamera, PET, rajz, magyarázat). Mutasson rá a képalkotás módszerére. A szcintillációs detektor alapját egy ún. szcintillációs monolit kristály adja, (egykristály), melyet általában KI vagy NaI molekulák alkotnak, ezek valamely részecske általi gerjesztés hatására foton kibocsátást produkálnak. /Szcintilláció: a részecske által okozott fényvillanás/ A detektor felépítése az alábbi ábrán látható. Működése: a becsapodó részecske a kristályban egy fotonkibocsátást eredményez, ez a foton egy fémlemezbe (photocathode) csapódik be, ahonnan elektronokat lök ki. Ez a néhány elektron elindul a fókuszáló felé, ami ráirányítja az első előfeszített elektródára. Innen még több elektront kiszakítva haladnak tovább a következő előfeszített elektródára és így tovább egyre több és több elektron indul a vákuumcső vége felé. Balról jobbra haladva egyre nagyobb az előfeszítés mértéke, így tud egyre nagyobb lennie a kialakuló elektronáram. A becsapodó részecske energiájával arányos ez az elektronáram, így ebből lehet következtetni a részecske típusára. Ezt az elektronsokszorozó vákuumcsövet nevezik fotoelektron sokszorozónak (PMT-photoelectron multiplier tube) Az egész cső átmérője 4-5cm, a cső előröl nyitott, a palástját pedig ólommal szigetelik. Továbbfejlesztése (magyar találmány): Gamma-kamera => a kristályt távolabb teszik a PMT csőtől és egy üveglapot helyeznek közéjük, aminek fényszóró szerepe van. Ezután több ilyen csövet egymás mellé tesznek mátrixszerűen. A kristályba becsapódó részecske által keltett fényvillanást így már nem csak egy cső fogja érzékelni, hanem a szomszédos csövek is, ezáltal a szerkezet felbontása megnőtt, hiszen a különböző csövekbe különböző erősséggel jelenik meg a fényvillanás. Ehhez viszont nagyon pontos kalibárció szükséges (kalibrációs mátrix). A kalibrációs mátrix lényege, hogy minden egyes + helyre egyesével egy pontforrást kapcsolnak, és mégnézik hogy a szomszédos helyeket mennyire befolyásolja a forrás. Ezután addig hangolják a mátrix minden egyes eleméhez hozzárendelt szorzót, hogy egyenletes legyen a környező koordinátákon megjelenő érték (1-nél nagyobb érték az adott mátrix koordinátán erősít, 1-nél kisebb gyengít). A kalibráció következő lépéseként egy izotópos folyadékkal feldúsított akváriumból sugárzó csövek elé teszik a gépet és az így megjelenő fantom segítségével kalibrálják függőlegesen illetve vízszintesen. ugyanígy a kalibrációs mátrixxal. Kollimátorok segítségével lehet a géppel képet alkotni, ezek ólomcsövek, melyeket minden egyes detektor elé helyeznek. Ha hosszú ez a cső akkor kicsi az alfa szög, vagyis nagy lesz a pontosság, de erős besugárzás kell vagy hosszabb besugárzási idő. Ha rövid akkor elég a kisebb intenzitású besugárzás, vagy a gyengébb kontraszt anyag. Állóképet úgy lehet készíteni, hogy izotóp festéket fecskendeznek a szervezetbe, amik meghatározott helyeken dúsulást eredményeznek. Ha nem fér bele a tárgy a képbe, akkor lassan mozgatni kell, és egy nagyobb kalibrációs mátrixot kell használni. Lehetséges például a szívritmusra szinkronizálni egy triggert, ami a képkészítés megszaggatja a dobbanás pillanatára így nem mozdul be. A tárgy körül körbeforgatva, 3D-s képet kaphatunk, összekapcsolva egy röntgennel látható pl, hogy melyik szerv daganatos. PET (pozitron emissziós tomográf): az előzőek továbbfejlesztése, elhagyjuk a kollimátorokat, ezzel az érzékenység megnő, valamint mindkét oldalra (akár körbe-körbe) rakunk detektorokat. Szükséges tovább olyan anyag, aminek a bomlásterméke pozitron, ugyanis, ha egy elektron illetve pozitron találkozik, akkor megsemmisülnek és keletkezik két darab gamma foton, amik egymással 180 -os szöget bezárva távolodnak el. Ezek becsapódását érzékelik a detektorok, viszont ehhez nagyon gyors számítógépek kellenek, hiszen a fénysebességgel haladó részecskék a néhány centiméteres utat nanoszkundumok alatt teszik meg, így elég nehéz detektálni a megsemmisülés helyét a testben. A rendszer előnye viszont, hogy nagyon éles képet lehet ezzel alkotni. A használt vegyület általában jód izotóp, amit a testbe fecskendezve a megfelelő helyekre eljut, és közben folyamatosan semmisül meg az elektronokkal (így a folyadék követhető a testben). 43