Nagysebességű mobil távközlés VITMM323 Simon Csaba Ziegler Gábor Éltető Tamás*
GSM (UMTS) a mobil, áramkörkapcsolt ISDN A GSM-ről (Global System for Mobile) bővebben fogunk beszélni a 2. előadáson, a mobil történelem során Alapvetően az ISDN áramkörkapcsolt szolgáltatásait bővítette mozgékonyság kezeléssel 2/24/2015 VITMM323 2
GSM (UMTS) Mozgékonyság alapfogalmak GSM/UMTS mozgékonyság = az a képesség, hogy helytől függetlenül mozgás közben lehet folyamatosan kommunikálni Kérdések: 1. Miben különbözik ez a DECT-től? 2. Miben különbözik ez a WLAN-tól? 3. Miben különbözik a Mobile-IP-től? 2/24/2015 VITMM323 3
GSM: MS referencia konfigurációk MS Mobil adatberendezés MT0 Csak beszédképességű mobil állomás (MS) Bázisállomás/MSC Bázisállomás/MSC ISDN telefon/adat végberendezés (TE1) S MT1 Bázisállomás/MSC X vagy V adatvégberendezés (DTE) R X.21 vagy V.11 adatvégberendezés (DTE) V.24 vagy PCMCIA 2.1 adatvégberendezés (DTE) ISDN TA(TE2) S S S MT1 MT2 MT2 Um Bázisállomás/MSC Bázisállomás/MSC Bázisállomás/MSC GSM 04.02 2/24/2015 VITMM323 4
GSM (UMTS) teleszolgálatok 2/24/2015 VITMM323 5
GSM teleszolgálatok SMS #1 Szolgálat leírás: Nem áramkörkapcsolt (hívástól független) Max. 160 karakter hosszú szöveges üzenet Az üzenetet a címzett hívószámára kell címezni MO (mobil által küldött) és MT (mobil által vett) altípusok A két szolgálat (SMS-MO és SMS-MT) az MS és az SMS-SC között, pont-pont elrendezésben működik 2/24/2015 VITMM323 6
GSM teleszolgálatok SMS #2 Leírás (folyt): nyugtázott küldés (mind az SMS-SC, mind MS nyugtát küld a hibátlan vételről) (opcionális) Az SC értesíti a küldőt az üzenet sikeres vagy sikertelen kézbesítéséről Üzenet érvényessége időtartamhoz kötött, alapértelmezés: 24 óra A küldő kérheti a még nem kézbesített üzenet törlését az SC-től. SC prioritást rendelhet az SMS-hez: ezek kézbesítését akkor is megkísérli, ha a címzett átmenetileg nem elérhető (opcionális) A címzett MS jelezheti az SC-nek, ha üzenetmemóriája megtelt; ekkor SC az üzeneteket várakoztatja és szabad memóriaterület- jelzés esetén továbbítja az MS-nek (opcionális) Különszolgáltatásként a küldő kérheti egy db válaszüzenet visszajuttatását (az ő költségén) 2/24/2015 VITMM323 7
GSM teleszolgálatok - CBS Szolgálat leírás: Előfizetéshez nem kötött Nem áramkörkapcsolt (hívástól független) Max. 93 karakter hosszú szöveges üzenet Az üzenetet szórják (minden szinkronizált mobil veheti) A küldés folyamatos Nem nyugtázott küldés Minden üzenetet azonosítóval látnak el, így az MS egy üzenetet csak egyszer tárol el. Csak MT változata van (CBC->MS irány) 2/24/2015 VITMM323 8
Internet PSTN/ISDN PDN UMTS R99 hálózat architektúra MS Air UTRAN AuC Ib NodeB NodeB RNC BSC IuCS MSC/VLR A Gs IuPS C H HLR Gr F Gf E EIR Gn C Gc GGSN GMSC Gi BTS BSS Gb SGSN jelzésforgalom előfiz.forgalom 2/24/2015 VITMM323 9 G p GGSN
PSTN/ISDN PDN Kimenő (MO) CS hívás kezelése MS MS Air UTRAN Ib NodeB NodeB RNC BSC Iu A MSC/VLR HLR/AuC 1 2 C F E 3 EIR Fizikailag lehet egy egység is! C GMSC 3 BTS BSS MSC/VLR jelzésforgalom előfiz.forgalom 2/24/2015 VITMM323 10
PSTN/ISDN PDN Bejövő (MT) CS hívás kezelése UTRAN HLR/AuC MS MS Air NodeB 4 Ib NodeB RNC BSC MSC/VLR C Iu A F E EIR C 2 1 3 GMSC BTS BSS MSC/VLR jelzésforgalom előfiz.forgalom 2/24/2015 VITMM323 11
GSM adatátvitel - lehetőségek MS GSM hálózat Modem PSTN hálózat Terminál szerver a GSM szolgáltatónál (nem szabv. GSM) Útirányító ISDN hálózat Adat hálózat (Internet) Útirányító Útirányító Modem Terminál szerver az ISP-nél Web szerver LAN 2/24/2015 VITMM323 12
GSM adatátvitel - lehetőségek ÁRAMKÖRKAPCSOLT MŰKÖDÉS MINDKÉT IRÁNYÚ csatorna (up- és downlink) az összeköttetés TELJES IDEJÉRE FOGLALT A használók az összeköttetés IDEJE szerint fizetnek Tehát a ROSSZ ÖSSZEKÖTTETÉS TÖBB BEVÉTELT csinál a szolgáltatónak!!!! KAPCSOLÓDÁS ADATHÁLÓZATOKHOZ általában: Összeköttetés felépülési idő : 20 25 s Átviteli sebesség: 9,6 kb/s 1,2 kb/s, ha nem trükközünk! Szabványos PSTN modemekhez tud kapcsolódni (a fenti sebességgel!) KAPCSOLÓDÁS INTERNETHEZ ISP szolgáltató kell: Külön előfizetés, külön számlázás, külön authentikáció, PPP/SLIP overhead a fenti sebességű vonalon Teljesítmény: 1,2kB/s átvitel, 400..500ms körkésleltetési idő a routerig 2/24/2015 VITMM323 13
GSM modemes adatátvitel gyengéi Erőforrások rossz kihasználása Kis sebesség: 9,6 kbps, 1,2 kbps Fix rádiós kódolási alg.: Alacsony hatékonyságú, mert a legrosszabb esetre van tervezve Félduplex adásmód: 50% kihasználtság max. Nagy költség a felhasználó felé Akkor is fizetek, ha nem viszek át adatot A rendszer használói kapacitása kicsi Bármikor csak maximum 8 használó lehet vivőnként 2/24/2015 VITMM323 14
GSM modemes adatátvitel gyengéi (2) Egy adatkapcsolat-viszony (session) kiépülése nagyon lassú GSM hívás felépítés + modem-handshake + ISP bejelentkezés A felhasználói programok állandó újraindítási kényszere Általában minden adatkapcsolat-viszony után újra kell indítani az interaktív alkalmazásokat Bonyolult Internet elérés, nincs barangolási funkció Külön ISP, külön azonosító, külön authentikáció Ha nincs ISP, akkor terminál szerver kell a csomagkapcsolt hálózatra áttéréshez Nem szabványos megoldás, a GSM szabványokban nincs benne 2/24/2015 VITMM323 15
GSM digitális adatátvitel (UDI) lehetőségei A GSM UDI kapcsolódni tud ISDN hálózathoz Rövidebb hívás felépítés: kb. 5mp ISP authentikáció direkt támogatása lehetséges ( A subscriber identity) GSM gyártók által támogatott Adattömörítés Adattömörítési lehetőség az MS és a hálózat (MSC) között a rádiós interfészen Szabványos, egyes adatkártyák és a hálózat (MSC) támogatják: V.42bis TXT adatok esetén 4:1 tömörítés, ez nem igaz tömörített, titkosított, vagy bináris adatra Processzor intenzív(!) 2/24/2015 VITMM323 16
GSM UDI továbbfejlesztési lehetőségei: HSCSD HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) Egyidőben több időrést használ Átlátszó adatátvitelnél: 1 max.4 időrés mobil állomásonként max. 38,4 kbps átvitel, A csatornaszám dinamikusan változhat Nem-átlátszó átvitelnél: 1 8 időrés mobil állomásonként, max. 64 kbps átvitel, statikus csatorna kiosztás GSM szabvány tartalmazza 2/24/2015 VITMM323 17
GSM UDI: 14,4 kbps csatorna kódolás Jobb csatorna kódolás, mint a hagyományos GSM Lényege: kisebb hibavédelem, több használói adat, ha jók a rádiós körülmények (kb. 90 95%-a a cella területnek) Kombinálni lehet HSCSD-vel és/vagy V.42 bis-el Két 14,4 kbps időréssel már V34 modem (28.8 kbps) csatlakozás lehetséges A két időrés használata még nem túl nehéz követelmény a mobilra nézve Szabványos 2/24/2015 VITMM323 18
EDGE Enhanched Data Rate for GSM evolution EDGE: Tovább fejlesztett modulációs techn. 3-szor akkora bitsebesség Kis sebességű mozgékonyságot feltételez Átviteli szakaszhoz alkalmazkodó kódolás 28,8 kbps áramkörkapcsolt adatátvitel esetén 11,2 69,2 kbps csatornánként csomagkapcsolt GPRS üzemmódban Minden hordozószolgálat esetén lehetséges többszörös időrést használni max. 554 kbps átviteli sebesség a rádiós interfészen, csomagkapcsolt adat esetén 2/24/2015 VITMM323 19