Mobilní komunikační sítě

1. Mobilní komunikační sítě Význam: poskytují mobilní komunikaci, tzn. komunikaci účastníků za pohybu, KZ mění svoji polohu Znak: využívají rádiové telekomunikační prostředky, šíření elektromagnetických vln volným prostorem , terestriální přenosy, satelitní přenosy

2. Princip řešení mobilních sítí • Buňkový (cellulární) princip – základní princip aplikovaný v mobilních telekomunikačních systémech, vytváření tzv. buňkové (cellulární) sítě • Celé obsluhované území je rozděleno na elementární oblasti- buňky • Každou oblast obsluhuje základnová stanice ZS • Mobilní stanice MS komunikuje s nejbližší základnovou stanici, to je stanice poskytující nejsilnější signál • Handover – automatické přepojování - přeladění frekvence probíhajícího spojení na základnovou stanici sousedící buňky při pohybu mobilní stanice do oblasti této buňky • Poloha mobilních stanic se neustále zjišťuje automaticky mezi MS a ZS,údaj se registruje v jádru sítě

4. Buňková struktura sítě • Celé obsluhované území je plošně rozdělené na buňky • Několik sousedících buněk tvoří svazek buněk, počet buněk ve svazku je různý Platí zásada: Každé buňce ve svazku je přidělený soubor kmitočtů (frekvenčních kanálů), kmitočty se již nesmí v daném svazku opakovat, tento soubor kmitočtů se může využívat v jiném svazku , ve vzdálenosti tzv.interferenční zóny

6. Význam buňkového principu řešení mobilních sítí • Mnohonásobné využití frekvenčního spektra na obsluhovaném území • Handover – automatické přelaďování spojení při přechodu MS mezi buňkami • Omezeným kmitočtovým pásmem lze pokrýt libovolně velké území

7. Velikost buněk závisí na hustotě provozu : • Makrobuňky - velké buňky, poloměr buňky desítky km, oblasti s malou hustotou provozu (venkovské, příměstské oblasti) • Mikrobuňky – malé buňky, poloměr buňky do 1km, oblasti s vyšším provozem, (městské oblasti, frekventované cesty) • Pikobuňky – poloměr do 50 m, v místech s velkou koncentraci uživatelů ( centra měst) • Možnost redukce počtu ZS: sektorizace buněk – ZS umístíme v dotykovém bodu 3 sousedících buněk, využijí se samostatné 3 směrové antény pro obsluhu buněk v místě ZS

8. Princip sektorizace buněk

9. Sítě první generace (1G) - mobilní telefonní sítě pro přenos hlasu - pracují na báze analogových systémů - síť NMT (Nordic Mobil Telephone)- r.1991 v ČR - využívá pásmo 450 MHz - přístupová metoda FDMA (Frekvency Division Multiplex Acces)- dané frekvenční pásmo je rozdělené na subpásma a každé subpásmo má přidělený přenosový kanál - nízká kapacita systému, 2x180 kanálů o šířce 25kHz, neefektivní využití frekvenčního spektra - neexistence mezinárodní kompatibility

10. Sítě 2.generace (2G) • digitální systém přenosu GSM (Global System for Mobile Communication) – globální systém pro mobilní komunikaci – otevřený celoevropský standard • přístupová metoda : FDMA/TDMA, zvýšení kapacity přístup MS - vyšší kapacita systému • princip roamingu (provozování téže MS s tím samým číslem ve všech zemích, které systém přijmou) • vyšší kvalita a bezpečnost systému • dokonalý systém identifikace účastníka – SIM karta (identifikační údaje účastníka,ověřovacíklíč, informaceo předplacených službách,…)

11. ŘDC MS Síťový model GSM RTÚ ŘZS ZS MS CA ZS DR ŘZS NR MS ZS RM

12. Funkční bloky sítě 2.generace GSM: MS….mobilní stanice ZS…..základnové stanice ŘZS…řídící základnové stanice RtÚ….radiotelefonní ústředna DR….domovský registr NR….návštěvnický registr RM….registr mobilních zařízení CA….centrum autentičnosti ŘDC..řídící a dohledové centrum

14. Mobilní stanice MS komunikují se základnovými stanicemi BTS (Base Transceiver Station) a BSC (Base Station Controler), tvoří BSS (Base station Subsystem). Úkol sestavy : - přidělování kanálu pro komunikaci s MS - kontrola handoveru • Síťový spojovací subsystém NSS : Ústředna MSC (Mobil Switching Centre) včetně zařízení pro zajištění mobility : HLR (Home Location register), AuC (Autentity Center), VLR (Visitor Location Center), EIR (Eguipment Identity Register) • Operační subsystém OSS zajišťuje ADC (Administrative Centrum), OMC (Operation and Maintenance)

16. Rozdělení frekvenčního spektra GSM 1800 MHz

17. 2,5 G mobilních sítí – tzv. přechodová generace,účel:paketový přenos dat • GSM doplněna o technologii GPRS, přepojování okruhu doplněné o přepojování paketů – přenos dat zpoplatněn dle objemu přenesených dat , Vp 128 kb/s • GSM doplněna o technologii EDGE – - Vp 256 kb/s GPRS – General Paket Radio Service EDGE – Enhanced Data for GSM Evolution)

18. Sítě 3.generace (3G) UMTS – první širokopásmové mobilní sítě (Universal Mobile Telekommunication System) - nabídka VR datových a multimediálních služeb s garantovanou kvalitou • dva koncepty řešení : FDD – každý směr přenosu využívá jiné frekvence TDD – směry přenosu se střídají čase

19. Přístupová metoda UMTS : CDMA • CDMA – Code Division Multiple Acces • Všichni účastníci využívají přidělené frekvence • Všichni účastníci využívají přidělené frekvenční pásmo po celou dobu, • Komunikují ve stejném časovém úseku, ale využívají přidělený binární kód

21. Zjednodušená struktura Universal Mobil Telecommunication System UTRAN Páteřní síť CN Uživatelský terminál Uživatelský terminál Přístupová síť Uu Iu

22. UMTS - struktura sítě • Uu : rozhraní mezi uživatelským terminálem UE (User Eguipment) a rádiovou přístupovou sítí UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) • Iu : rozhraní mezi mezi UTRAN a páteřní sítí CN ( Core Network) umožní využití různých technologií přístupu (paketový, přep.okruhů,..), Iu-CS, Iu-BsB, Iu-PS Základní struktura sítě UMTS obsahuje 2 části : UTRAN – rádiová přístupová síť, umožňuje mobilní přístup ke službám. Základní komponenty: Node B(uzel) -základnová stanice, RNC-(Radio Network Controler) – řídící základnová stanice (handover, šifrování,..) CN – pevná páteřní síť systému UMTS, umožňujespojování a směrování provozu v UMTS síti a do jiných sítí. Základní domény CN: doména s přepojováním okruhů CS (Circuit Switched Domain) doména přepojováním paketů PS ( Paket Switched Domain) doména BC (Broad Cast) - koordinace vysílání v buňkách CBC (Cell BC)

24. Rozvoj IT a multimediálních služeb zvyšuje požadavky na mobilitu služeb • Připojení on-line k serverům elektronické pošty, přístup k internetu, hlasová i obrazová komunikace apod., se stávají běžným požadavkem nejen u počítačů ale také u mobilních uživatelských terminálu • Dochází, ke zrychlování tempa rozvoje mobilníchkomunikačních systému,pro potřeby 3.generace vyvíjí se speciální multimediální formáty- technologie HSPA…. • Technologie blízké budoucnostiLTE – do sítí 3.G se implementuje podpora protokolu Mobil IP, tj. obdoba klasického IP protokolu s podporou mobility

25. Technologie blízké budoucnosti LTELong Term Evolution LTE ( dlouhodobého vývoje) • Jedná se o novou mobilní datovou multimediální technologii vyvinutou mezinárodní skupinou 3GPP - Partnerský projekt 3G, • Zařazení : NGMN • 3G? 4G? Dle ITU 3,9G • Podmínka 4G dle ITU : rychlost stahování dat 100 Mb/s za pohybu a 1Gb/s v klidovém stavu • LTE pokrývá dvě odlišné technologie přenosu dat v mobilních sítích, doménu přepojování okruhů a doménu přepojování paketů • Využívá protokoly TCP/IP s podporou MPLS

26. Vývoj mobilních sítí z oddělené oblasti přepojování okruhů(CS) a přepojování paketů(PS) k jediné společné páteři IP

27. EPC – Evolvent Packet CoreModerní paketová páteřní síť??? Co je EPC ? • nová páteřní síť LTE na paketovém principu spojování • integrální část technického řešení LTE • základ transformace IP technologií do mobilních sítí v plném rozsahu konec – konec datového spoje : od mobilního koncového zařízení (IP KZ), přes IP-základnové stanice pracující s IP protokolem, napříč EPC k cílovému KZ, podporuje tak i přenos hlasu IP-VoIP

28. Pozn. • LTE využívá technologii OFDM (Orthogonal Freqency Division Multiplexing)– je to druh širokopásmové modulace využívající kmitočtové dělení kanálů. Význam : Signál je vysílán na vícero nosných frekvencích a tím se zvyšuje jeho odolnost vůči rušení (interferenci). Užití OFDM: DVB –T, A DSL, PLC,WiMAX • HSPA(High Speed Packet Access) - technologie, instaluje se v sítích 3G , význam: vyšší Vp, nižší latence, užití 64 QAM

29. LTE v ČR Problémy s nasazením technologie: • Kmitočtová pásma (1800, 1900, 2600MHz) – aukce (nutná změna zákona o e-komunikacích) • Koncová zařízení – dostatek zařížení na trhu • Finanční a technologická náročnost – přestavba sítí tel. operátorů (cca 60-140 Mbit/s na jednu základnovou stanici)

30. LTE v ČR

31. Děkuji za pozornost