Usługi w systemie komórkowym trzeciej generacji UMTS

1. Usługi w systemie komórkowym trzeciej generacji UMTS prof. dr hab. inż. Tadeusz Więckowski dr inż. Zbigniew Jóskiewicz, dr inż. Maciej Nawrocki

2. Plan prezentacji • Założenia do opracowania systemu UMTS oraz środowisko pracy systemu • Koncepcja realizacji usług w UMTS • Architektura systemu UMTS • Idea realizacji usług w systemie UMTS • Podział usług w systemie UMTS • Wymagania stawiane usługom • Klasy QoS usług przenoszenia • Łańcuch dostawców usług w systemach 3G • Przykłady usług w UMTS • Podsumowanie Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

3. Założenia do opracowania systemu UMTS Wszyscy użytkownicy powinni mieć możliwość korzystania z usług począwszy od transmisji mowy aż do szybkiej transmisji danych. Asynchroniczne przesyłanie danych. 3G Zwiększenie przepływności danych Komutacja pakietów Komutacja kanałów Do 2 Mbit/s Do 384 kbit/s Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

4. Koncepcja realizacji usług w UMTS Usługi świadczone w tradycyjnych sieciach telekomunikacyjnych Usługi świadczone w sieciach 3G • Sieci 3G (UMTS)umożliwiają połączenie w jedną integralną architekturę sieci, które do tej pory funkcjonowały oddzielnie, w celu świadczenia abonentom różnorodnych usług • Realizacja tego zadania wymaga odpowiedniej architektury systemu zorientowanej na realizację usług o określonych parametrach jakościowych w ramach możliwości technicznych platformy transmisyjnejsystemu Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

5. Środowisko pracy systemu UMTS Koncepcja obsługi użytkowników w różnych klasach komórek o zróżnicowanych zasięgach: • segment naziemny - wnętrza budynków, obszary miejskie, podmiejskie i wiejskie. • segment satelitarny - morza, oceany, pustynie, góry oraz tych, obszary bez lub słabo rozwiniętą naziemną infrastrukturą telekomunikacyjną Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

6. Środowisko pracy systemu UMTS Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

7. Architektura systemu UMTS Sieć szkieletowa (CN) Sieć szkieletowa (CN) Interfejs sieciowy Interfejs sieciowy (Iu) (S - Iu) Sieć satelitarnego dostępu radiowego(USRAN) Sieć dostępu radiowego (UTRAN) Sieć dostepu radiowego (UTRAN) Interfejs radiowy (S-Uu) Interfejs radiowy (Uu) - Wyposażenie użytkownika (UE) Wyposażenie użytkownika (UE) Wyposażenie użytkownika (UE) Wyposażenie użytkownika (UE) Podstawowe elementy architektury systemu: • sieć szkieletowa CN (Core Network), • naziemna sieć dostępu radiowego UTRAN (UMTS Terrestial Radio Access Network), • satelitarna sieć dostępu radiowego USRAN (UMTS Satellite Radio Access Network), • wyposażenie użytkownika UE (User Equipment) Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

8. Interfejs radiowy systemu UMTS • Zastosowano technikę szerokopasmowego wielodostępu kodowego z bezpośrednim rozpraszaniem widma WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) oraz dupleksem częstotliwościowym FDD lub dupleksie czasowym TDD • UMTS umożliwia adaptację przepływności bitowej w łączu radiowym, poprzez odpowiedni dobór długości kodów rozpraszających i liczby strumieni. Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

9. Idea realizacji usług w systemie UMTS • System UMTS zorientowany jest na świadczenie usług użytkownikom końcowym, które są definiowane parametrami jakościowymi QoS (end-to-end QoS). • Zapewnienie jakości świadczonej usługi możliwa jest dzięki warstwowej architekturze usługowej oraz adaptacji przepływności bitowej w łączu radiowym. • System UMTS tworzy platformę transmisyjną przystosowaną do rozwoju usług w dziedzinie oprogramowania bez konieczności wprowadzania zmian w dziedzinie urządzeń. • W ramach możliwości technicznych systemu UMTS (przepływności do 2 Mb/s) będzie można zrealizować każdą usługę bez zmian platformy transmisyjnej. • Rozwiązanie to zabezpiecza producentów infrastruktury przed nietrafnym wytypowaniem zbioru usług realizowanych w systemie UMTS. • Do wprowadzenia nowej usługi niezbędne jest zdefiniowanie wymaganych dla jej realizacji parametrów jakościowych – atrybutów (np.: szybkość transmisji, stopę błędów, dopuszczalne opóźnienie lub jego zmiana itp.), z którymi powiązane są odpowiednie procedury doboru klasy usługi, kodów rozpraszających, protokołów komunikacyjnych, typu transmisji z potwierdzeniem. Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

10. Podział usług w systemie UMTS W procesie standaryzacyjnym systemu UMTS przyjęto, że usługi telekomunikacyjne będą podzielone na dwie podstawowe kategorie: • usługi przenoszenia BS (BearerService)- związane z transportem informacji przez sieć,określające możliwości sieci w zakresie transmisji informacji cyfrowej pomiędzy punktami dostępowymi w różnych trybach, z różną przepływnością i dla różnych protokołów transmisji • teleusługi TS (Teleservices) - realizowane poprzez usługi przenoszenia obejmują usługi warstw wyższych, które umożliwiają korzystanie z takich funkcji, jak: przekazywanie danych pomiędzy użytkownikami końcowymi lub dostęp do informacji Zarówno usługi przenoszenia, jak i teleusługi mogą być rozszerzone o usługi dodatkowe , które mogą funkcjonować tylko z usługami podstawowymi (nie istnieją samodzielnie). Usługi dodatkowe modyfikują usługi podstawowe w celu: • poprawienia komfortu korzystania z sieci, • wygodniejszego zarządzania połączeniami, • umożliwiają realizację funkcji związanych z tajnością połączeń. Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

11. Usługi przenoszenia w trybie komutacji pakietów W systemie UMTS zdefiniowane dwa typy usług przenoszeniaw trybie transmisji danych z komutacją pakietów: • usługi „punkt-punkt” PTP (Point-To-Point) - wymiana informacji następuje tylko pomiędzy dwoma punktami, • usługi „punkt-wiele punktów” PTM (Point-To-Multipoint) –informacje są rozsyłane z jednego punktu w sieci do wszystkich abonentów, dla których dana usługa jest świadczona. Dla usług przenoszeniaw trybie transmisji danych z komutacją pakietówtworzysię tzw. profil QoS, który w pełni charakteryzuje usługę przenoszenia pod względem jakości jej świadczenia. Na profil składają się: • klasa priorytetu transmisji – określająca prawa pierwszeństwa do utrzymania usług (service precedence) – priorytety: wysoki, normalny i niski, • klasa opóźnienia transmisji- określająca wymagania aplikacji, dotyczące parametrów transmisji, • klasę niezawodności - określającą czas przekazywania pakietów pomiędzy dwoma terminalami ruchomymi • szybkość transmisji - definiowana przez: maksymalną i średnią przepływność bitową Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

12. Klasy QoS usług przenoszenia w trybie komutacji pakietów • Klasy niezawodności transmisji dla usług przenoszenia wykorzystujących tryb pracy z komutacją pakietów. • Klasy niezawodności transmisji dla usług przenoszenia wykorzystujących tryb pracy z komutacją pakietów. Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

13. QoS a środowisko propagacyjne v – prędkość terminalu względem powierzchni Ziemi Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

14. Zdefiniowane klasy QoS dla aplikacji Aplikacje tolerujące błędy Przesyłanie głosu Streaming Konwersacyjne Faks Streaming audio i video Konwersacyjne Faks audio i video Aplikacje Nie tolerujące błędów Telnet, E-commerce, Potwierdzienie FTP E-commerce, Potwierdzienie Telnet, przeglądanie dostarczenia FTP gry interaktywne obrazy stałe przeglądanie dostarczenia WWW poczty E-mail obrazy stałe WWW poczty E-mail Działające w tle Strumieniowe Konwersacyjne Interaktywne (opóźn. < 10s) (opóźn. > 10s) (opóźn. ok. 1s) (opóźn. < 1s) KLASY QoS Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

15. Klasa QoS dla usług konwersacyjnych Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

16. Klasa QoS dla usług strumieniowych Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

17. Klasa QoS dla usług interaktywnych Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

18. Klasa QoS dla usług działających w tle Urządzenie docelowe nie oczekuje danych w określonym przedziale czasu – niewrażliwość na opóźnienia transmisji Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

19. Łańcuch dostawców usług w systemach 3G 2G Dostawca zawartości VASP SP NO Dostawcy zawartości 3G Dostawca aplikacji Dostawca portalu M - ISP SP MVNO NO - Użytkownik Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

20. Łańcuch dostawców usług w systemach 3G (2) Dostawcy zawartości Dostawca aplikacji Dostawca portalu M - ISP SP MVNO NO Operator sieci – NO Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

21. Łańcuch dostawców usług w systemach 3G (3) Dostawcy zawartości Dostawca aplikacji Dostawca portalu M - ISP SP MVNO NO Operator sieci wirtualnej – MVNO Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

22. Łańcuch dostawców usług w systemach 3G (4) Dostawcy zawartości Dostawca aplikacji Dostawca portalu M - ISP SP MVNO NO Dostawca usług – SP Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

23. Łańcuch dostawców usług w systemach 3G (5) Dostawcy zawartości Dostawca aplikacji Dostawca portalu M - ISP SP MVNO NO Dostawca internetu – M-ISP Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

24. Łańcuch dostawców usług w systemach 3G (6) Dostawcy zawartości Dostawca aplikacji Dostawca portalu M - ISP SP MVNO NO Dostawca portalu Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

25. Łańcuch dostawców usług w systemach 3G (7) Dostawcy zawartości Dostawca aplikacji Dostawca portalu M - ISP SP MVNO NO Dostawca aplikacji Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

26. Łańcuch dostawców usług w systemach 3G (8) Dostawcy zawartości Dostawca aplikacji Dostawca portalu M - ISP SP MVNO NO Dostawca zawartości Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

27. Przykłady usług w UMTS Transmisja danych Głos Komunikacja ruchowa Internet Rich Voice, Simple Voice Serwis informacyjno – rozrywkowy Serwis lokalizacyjny Przesyłanie wiadomości Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

28. Przykłady usług w UMTS (2) I N T E R N E T Sieć 3G oferuje szybszy dostęp do internetu z przepływnościami umożliwiającymi szybki transfer plików. Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

29. Przykłady usług w UMTS (3) I N F O T A I N M E N T Dostęp do portali niezależnie od miejsca i czasu; Możliwość swobodnego przeglądania zawartości oraz manipulowania danymi; Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

30. Przykłady usług w UMTS (4) ZED SERVICES Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

31. Przykłady usług w UMTS (5) L O C A T I O N B A S E D Nawigacja i serwis informacyjny Serwis trankingowy Serwis sponsorowany Śledzenie pojazdów Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

32. Przykłady usług w UMTS (6) M M S Przesyłane wiadomości to nie tylko tekst lub głos, lecz również elementy grafiki, fotografie, animacje, dźwięk audio, film wideo. Dzięki połączeniu właściwości serwisu MMS oraz serwisu lokalizacyjnego, zakres usług oferowanych przez sieć 3G zakres usług: telematycznych, telemetrycznych oraz monitorowania o: alarm i ochrona serwis komunalny kontrolaatmosfery monitorowanie pracy maszyn serwis transportowy Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

33. Przykłady usług w UMTS (7) R I C H & S I M P L E V O I C E SIMPLE VOICE: podstawowa usługa głosowa. RICH VOICE: wideokonferencje, przesyłanie głosu uzupełnionego o składniki interaktywne, wideotelefonia, telemedycyna. Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

34. System opłat za korzystanie z usług • Za czas połączenia (np. wideotelefonia, połączenia głosowe, szybka transmisja danych); • Za ilość odebranych informacji (np. transmisja danych); • Za dostęp do zawartości; • Za zakupione usługi; • Usługi sponsorowane, reklamy Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

35. PODSUMOWANIE Zysk operatorów Data ? Voice 2000 • System UMTS tworzy platformę transmisyjną przystosowaną do rozwoju usług w dziedzinie oprogramowania bez konieczności wprowadzania zmian w dziedzinie urządzeń • System UMTS zorientowany jest na świadczenie usług użytkownikom końcowym, które są definiowane parametrami jakościowymi QoS (end-to-end QoS). • Nowe usługi to nowe możliwości zysku, lecz należy jednak zachować dotychczasowe źródło dochodów. W przyszłości transmisja danych przewyższy transmisjęgłosu … … ale transmisja głosu nadal będzie głównym źródłem dochodów Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

36. Pierwsze komercyjne sieci UMTS • Japonia – sieć FOMA (operator NTT DoCoMo) – 2001 r. • Pokryty obszar: Tokyo, Yokohama, Kawasaki (30 km od centrum Tokyo), • W momencie startu 4500 użytkowników, • Usługi: • i-mode (do 384 kb/s w łączu w dół), • Wideo-telefonia (64 kb/s), • Transmisja danych: • Pakietowo: łącze w dół 384 kb/s, łącze w górę 64 kb/s, • Tryb połączeniowy: 64 kb/s w obu kierunkach, • Jednoczesne połączenie głosowe (kodek AMR) oraz transmisja danych. • Japonia – sieć AU (operator KDDI) – kwiecień 2002 r. • Analogiczny zakres usług. Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

37. Pierwsze komercyjne sieci UMTS cz.2 • Europa – Mobilkom Austria – wrzesień 2002 r. • Na starcie pokrycie 25% obszaru kraju. • Europa – wyspa MAN, Wielka Brytania (operator Manx Telecom) – 2001 r. • Europa – Monaco – 2002 r. • Powierzchnia pokrycia: 2 km2, • Liczba stacji bazowych: 7, • Usługi transmisja danych: łącze w dół 384 kb/s, łącze w górę 64 kb/s. • ... Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

38. Sieci pilotowe UMTS • Obecnie większość operatorów europejskich zbudowała własne sieci pilotowe UMTS, które są intensywnie testowane (kilkadziesiąt instalacji testowych), m.in..: • Vodafone-Omnitel Włochy (przenoszenie połączeń 2G  3G), • Radiolinja Finlandia (dokładna lokalizacja abonenta), • Hutchinson Whampoa, T-mobile, Telia, ... • Szczególny nacisk został położony na: • Media strumieniowe (zapewnienie odpowiedniej jakości transm. QoS), • Dostęp korporacyjny dla firm (zagadnienia bezpieczeństwa), • Usługi lokalizacyjne, • Szybką transmisję danych w trybie pakietowym i połączeniowym jako podstawę wymienionych usług (DL: 384 kb/s, UL: 64 kb/s). Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

39. Sieci pilotowe UMTS w Polsce • Polscy operatorzy są w trakcie testów własnych sieci pilotowych UMTS zbudowanych w większych miastach Polski: • m.in. Polska Telefonia Cyfrowa (ERA): • 5 stacji trójsektorowych bazowych, • Połączenia głosowe AMR 12.2 kb/s, • Pakietowa transmisja danych 384 kb/s, • Obsługa terminali różnych typów i o różnym przeznaczeniu. • Celem testów jest: • Integracja poszczególnych elementów sieci, • Implementacja usług i aplikacji istniejących (GSM) oraz nowych, charakterystycznych dla sieci UMTS, • Weryfikacja metodologii planowania sieci. Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS