Autoreferat_M.Mackowski - Wydział Elektroniki i Telekomunikacji

Transkrypt

Politechnika Poznańska
Wydział Elektroniki i Telekomunikacji
Michał Maćkowski
Badania rozproszonych systemów pomiarowych
z transmisją danych w sieci telefonii GSM
AUTOREFERAT
rozprawa doktorska przedłożona
Radzie Wydziału Elektroniki i Telekomunikacji
Politechniki Poznańskiej
promotor:
prof. dr hab. inż. Waldemar Nawrocki, Politechnika Poznańska
recenzenci: dr hab. inż. Hanna Bogucka, Politechnika Poznańska
dr hab. inż. Wiesław Winiecki prof. Politechniki Warszawskiej
Poznań, 2008
1.
Problematyka badań
Współczesne techniki telekomunikacyjne i informatyczne umożliwiają budowę rozproszonych
systemów pomiarowych o zasięgu globalnym. Wykorzystanie do transmisji danych sieci komputerowych,
Internetu oraz łączy telekomunikacyjnych stwarza nowe możliwości rozwiązań rozproszonych systemów
pomiarowych, stanowiąc alternatywę dla klasycznych systemów interfejsów stosowanych obecnie
w metrologii i automatyce.
Do transmisji danych w rozproszonych systemach pomiarowych coraz częściej stosuje się transmisję
bezprzewodową. Bezprzewodowa transmisja danych pomiarowych może być alternatywą dla transmisji
przewodowej, szczególnie w przypadkach, gdy obiekt pomiaru znajduje się w trudno dostępnym miejscu
(np. tereny górzyste, leśne, parki narodowe, itp.), gdy brak jest odpowiedniej infrastruktury
teleinformatycznej lub gdy obiekt pomiaru przemieszcza się. Systemy pomiarowe z transmisją danych
przez sieci GSM i UMTS dobrze spełniają to zadanie. Ich podstawowymi zaletami są duży zasięg
potencjalnego systemu (obszar działania sieci) oraz brak wysokich nakładów inwestycyjnych
przeznaczonych na budowę infrastruktury telekomunikacyjnej. W systemach pomiarowych można
wykorzystać wszystkie usługi transmisji danych dostępne w sieciach GSM i UMTS: SMS, CSD
(HSCSD), GPRS, EDGE, HSDPA, HSUPA. O wyborze konkretnego sposobu transmisji decyduje:
przeznaczenie systemu, jego wymagania określające ilość, częstość i szybkość transmitowanych danych
oraz dostępność poszczególnych usług transmisji danych na obszarze działania systemu.
W wielu systemach pomiarowych istotne znaczenie ma określenie i zachowanie zależności czasowych
pomiędzy kolejnymi zdarzeniami w systemie. W wyniku przetwarzania i transmisji danych w systemie
powstają opóźnienia. Opóźnienia te mogą wprowadzać błędy pomiarowe oraz mogą być przyczyną
niewłaściwego działania systemu. W komputerowych systemach pomiarowych, szczególnie w systemach
transmitujących dane przez sieci komputerowe i telekomunikacyjne, czasy opóźnień mogą być zmienne.
Przyczynami zmian czasu opóźnień są: zmienne obciążenie medium transmisyjnego oraz
wielozadaniowość systemów operacyjnych. Duże i często nieprzewidywalne zmiany czasów transmisji
danych występują w systemach transmitujących dane za pomocą publicznych sieci telekomunikacyjnych
oraz Internetu. Na prędkość transmisji mogą mieć wpływ zmienne czynniki takie jak bieżące natężenie
ruchu w sieci, odległość pomiędzy stacjami wymieniającymi dane oraz jakość wykorzystywanej
infrastruktury sieciowej. Stwarza to dużą trudność przy teoretycznym szacowaniu wartości opóźnień
wynikających z transmisji i przetwarzania danych. Dlatego istnieje konieczność doświadczalnego
wyznaczania wartości czasów transmisji i przetwarzania danych oraz zakresu ich zmian w rzeczywistych
systemach. Eksperymentalne wyznaczenie parametrów czasowych pozwala określić ich wartości średnie
i graniczne co umożliwi optymalizację czasową systemów.
Ponieważ usługi transmisji danych, które są aktualnie oferowane przez operatorów sieci
komórkowych, są sukcesywnie rozwijane i rozszerzane, a także ciągle są udostępniane nowe technologie
transmisji danych, to pojawia się potrzeba ciągłego badania ich parametrów. Badania te dają informacje
potencjalnym użytkownikom tych usług i technologii o ich rzeczywistych możliwościach.
2.
Cel i zakres pracy
Celem pracy są badania wybranych parametrów transmisji danych za pośrednictwem sieci GSM
i UMTS oraz analiza zarejestrowanych wyników w celu określenia możliwości i zakresu wykorzystania
tej transmisji w rozproszonych systemach pomiarowych i pomiarowo-sterujących.
Wyniki przeprowadzonych badań są niezbędne w procesie projektowania i programowania
rozproszonych systemów pomiarowych, gdyż pozwolą projektantom na podjęcie decyzji
o przydatności transmisji w wybranej technologii do określonych zadań oraz na wyznaczenie zależności
czasowych w systemie wykorzystującym tę transmisję.
-2-
Po wykonaniu serii wstępnych badań systemów pomiarowych transmitujących dane za pośrednictwem
sieci GSM sformułowano tezę: Właściwości i parametry rozproszonych systemów pomiarowych
i pomiarowo-sterujących wykorzystujących sieci GSM i UMTS są określone przez parametry
dynamiczne usług transmisji danych w tych sieciach.
W celu weryfikacji tezy przeprowadzono badania wybranych parametrów dynamicznych transmisji
wykorzystując specjalnie do tego celu opracowane systemy pomiarowe. Wykonano pomiary czasu
przesyłania wiadomości SMS, a dla systemów transmisji HSCSD, GPRS, EDGE, UMTS wykonano
pomiary: czasu zestawienia kanału transmisyjnego pomiędzy zdalną stacją a centralą systemu; efektywnej
prędkości transmisji; czasu transmisji pakietów danych o różnej wielkości; liczby utraconych pakietów
przy transmisji wg protokołu UDP; maksymalnej częstotliwości próbkowania sygnału, dla której wyniki
przetwarzania można transmitować na bieżąco.
W trakcie pracy opracowano i sprawdzono przykładowe systemy pomiarowe, przeznaczone m.in. do:
rejestracji pomiarów temperatury ze zdalnych stacji pomiarowych, zdalnej obsługi multimetru cyfrowego,
konfiguracji i transmisji danych ze zdalnej stacji pomiarowej wyposażonej w kartę pomiarową, nadzoru,
sterowania i akwizycji danych w rozległym systemie pomiarowo-sterującym wykorzystującym
przemysłowe moduły Compact FieldPoint.
3.
Badania systemów transmitujących dane za pośrednictwem wiadomości tekstowych SMS
−
Czas transmisji wiadomości SMS w systemach pomiarowych
Całkowity czas transmisji wiadomości SMS pomiędzy elementami systemu pomiarowego składa się
z kilku etapów. Na rysunku 3.1 przedstawiono schematycznie przesłanie wiadomości SMS pomiędzy
dwoma użytkownikami systemu.
Rys. 3.1. Czas transmisji wiadomości SMS
w systemie pomiarowym
Gdzie:
 TKTN – czas potrzebny na przesłanie wiadomości z komputera do terminala nadawczego,
 TTNC – czas potrzebny na przesłanie wiadomości z terminala nadawczego do centrum SMSC,
 TCC – czas związany z obsługą wiadomości SMS w centrum SMSC,
 TCPN – czas potrzebny na przesłanie nadawcy potwierdzenia o poprawnym wysłaniu SMS-a,
 TCTO – czas potrzebny na przesłanie wiadomości z centrum SMSC do terminala odbiorczego,
 TTOK – czas potrzebny na przesłanie wiadomości z terminala odbiorczego do komputera.
Ze względu na brak synchronizacji zegarów komputerów w systemie pomiarowym z komputerem
centrali SMSC nie można dokładnie wyznaczyć wartości czasów TTNC, TCPN oraz TCTO. Również czas TCC
obsługi wiadomości przez centralę SMSC nie jest znany.
W trakcie badań wykonano następujące pomiary:
 czasu przesyłania wiadomości z komputera do terminala nadawczego GSM – TKTN,
 całkowitego czasu transmisji wiadomości – TCT, można opisać zależnością 3.1:
-3-
TCT  TKTN  TTNC  TCC  TCTO  TTOK .

(3.1)
przybliżonego czasu wysyłania wiadomości SMS – TW. Czas ten zdefiniowano jako wartość czasu od
chwili wysłania wiadomości z komputera nadawczego do chwili otrzymania potwierdzenia
o jej poprawnym przesłaniu z centrum SMSC (+CMGS: xx). Czas ten określono zależnością 3.2:
TW  TKTN  TTNC  TCPN .

(3.2)
czas transmisji wiadomości SMS – TT. Czas ten zdefiniowano jako wartość czasu od chwili wysłania
wiadomości z terminala nadawczego do odbioru wiadomości przez terminal odbiorczy, czyli do chwili
wyświetlenia komunikatu +CMTI: ”ME”, x na terminalu odbiorczym. Czas TT opisuje zależność 3.3:
TT  TTNC  TCC  TCTO .

(3.3)
czasu przesyłania wiadomości z terminala odbiorczego do komputera – TTOK.
Uproszczony schemat systemu pomiarowego oraz jego fotografię pokazano na rysunku 3.2. Do
przeprowadzenia pomiarów wykorzystano specjalne oprogramowanie opracowane w środowisku LabVIEW.
Rys. 3.2. System pomiarowy przeznaczony do pomiaru czasu transmisji wiadomości SMS
Pomiary czasu transmisji wiadomości SMS
−
Terminal nadawczy co 15 minut wysyłał dwa SMS-y: jeden do odbiorcy we własnej sieci GSM,
a drugi do odbiorcy w innej sieci GSM. W wykorzystanym systemie pomiarowym wartości czasu
TKTN = 0,03 s i TTOK = 0,34 s były stałe. Wyniki zarejestrowanych serii pomiarowych przedstawiono
w postaci wykresów na rysunkach 4.3. Zdefiniowano czas odczytu wiadomości TO jako różnicę (3.4):
TO  TT  TW .
12
[s]
10
(3.4)
Transmisja wiadomości SMS wewnątrz sieci Orange
Transmisja wiadomości SMS wewnątrz sieci Plus
12
[s]
10
8
8
6
6
4
4
12
[s]
10
2
To
Tw
22:10
21:00
19:50
18:40
17:30
16:20
15:10
14:00
12:50
11:40
10:30
09:20
08:10
07:00
05:50
04:40
03:30
22:50
02:20
0
19:13
18:11
16:59
15:59
14:59
13:59
12:59
11:59
10:59
09:59
08:59
08:00
06:51
05:21
03:21
01:51
00:36
23:21
22:06
20:38
19:23
Tw
01:10
To
0
00:00
2
Transmisja wiadomości SMS z sieci Orange do sieci Plus
Transmisja wiadomości SMS z sieci Plus do sieci Orange
12
[s]
10
8
8
6
6
4
4
To
2
Tw
0
Rys. 3.3. Zarejestrowane wartości czasu transmisji SMS-ów
-4-
22:11
21:01
19:51
18:41
17:31
16:21
15:11
14:01
12:51
11:41
10:31
09:21
08:11
07:01
05:51
04:41
03:31
02:21
01:11
To
22:51
19:14
18:12
17:00
16:00
15:00
14:00
13:00
12:00
11:00
10:00
09:00
08:01
06:52
05:22
03:22
01:52
00:37
23:22
22:07
20:39
19:24
0
00:01
2
Tw
Całkowita wysokość prążków na wykresach przedstawia czas transmisji TT. Analizując zarejestrowane
wyniki pomiarów stwierdzono, że czas transmisji TCT wiadomości SMS w ciągu doby utrzymywał się na
stałym poziomie i zawierał się w przedziałach od 5,3 s do 11,5 s dla SMS-ów wysyłanych z sieci
Plus GSM oraz od 7,23 s do 12,4 s dla SMS-ów wysyłanych z sieci Orange.
W celu porównania czasów transmisji wiadomości SMS w badanych sieciach GSM oraz pomiędzy
abonentami jednej oraz dwóch sieci GSM, przeprowadzono analizę statystyczną serii pomiarowych
zaprezentowanych poprzednim podpunkcie. Wszystkie serie pomiarowe zawierały po 102 pomiary czasu
wysyłania oraz czasu transmisji wiadomości SMS. Wyznaczono parametry estymacji punktowej: wartość
średnią oraz odchylenie standardowe (tabela 3.1).
Tabela 3.1. Wartości czasu transmisji SMS-ów
Sieć nadawcy
Czas wysłania
SMS-a
TW [s]
Plus GSM
Całkowity czas
transmisji SMS-a
TCT [s]
Czas wysłania
SMS-a
TW [s]
Orange
Całkowity czas
transmisji SMS-a
TCT [s]
−
Wartość minimalna
Wartość średnia
Wartość maksymalna
Odchylenie standardowe
Wartość minimalna
Wartość średnia
Wartość minimalna
Wartość średnia
Wartość minimalna
Wartość średnia
Sieć odbiorcy
Plus GSM
Orange
2,77
2,72
3,29
3,29
5,75
5,52
0,54
0,55
5,34
5,56
6,31
6,80
9,35
11,49
0,62
0,86
3,93
3,93
5,53
5,36
7,72
7,77
0,73
0,70
7,59
7,26
9,13
8,93
12,43
11,93
0,85
0,81
Interpretacja wyników
W rezultacie przeprowadzonych badań wykazano, że czas transmisji wiadomości SMS jest różny
w sieciach GSM, zarządzanych przez różnych operatorów. Czas transmisji wiadomości SMS pomiędzy
użytkownikami jednej sieci GSM jest krótszy niż czas transmisji SMS-a do użytkownika innej sieci
GSM. Największy wpływ na czas przesłania SMS-a ma sieć, z której jest on wysyłany. Wartości czasu
transmisji wiadomości SMS były na jednakowym poziomie w trakcie całej doby. Nie zarejestrowano
wartości czasu transmisji, które by w znaczący sposób odbiegały od wartości średnich.
4.
Badania systemów transmitujących dane przez łącza z komutacją kanałów HSCSD
Badania systemów pomiarowych wykorzystujących szybką transmisję danych z komutacją kanałów
HSCSD przeprowadzono w systemach transmitujących dane za pośrednictwem sieci
telekomunikacyjnych GSM i PSTN oraz za pośrednictwem sieci GSM i Internetu (rys. 4.1).
Rys. 4.1. Schematy blokowe wykorzystywanych systemów pomiarowych z transmisją HSCSD
-5-
Wszystkie badania przeprowadzono transmitując dane przez sieć Plus GSM, ponieważ jest to jedyna
sieć GSM w Polsce, która udostępniła ten sposób transmisji. Badano transmisję symetryczną
o przepływności 28,8 kbit/s w obu kierunkach.
4.1. Badania systemów transmitujących dane przez sieci telekomunikacyjnych GSM i PSTN
W badanych systemach centrala systemu pomiarowego (CSP) była podłączona do publicznej linii
telefonicznej PSTN poprzez analogowy modem zgodny ze standardem V.92. Mobilna stacja pomiarowa,
wyposażona w terminal pracujący w technologii HSCSD, nawiązywała połączenie telefoniczne z centralą
systemu dodzwaniając się do niej. Pracą CSP i stacji sterowało oprogramowanie, które zostało specjalnie
do tego celu opracowane w środowiskach HP VEE oraz LabVIEW.
Modem analogowy zgodny ze standardem V.92 umożliwia transmisję danych z maksymalnymi
przepływnościami 56 kbit/s dla danych pobieranych (ang. downlink) oraz 48 kbit/s dla danych
wysyłanych (ang. uplink). Zastosowany modem GSM pracował z przepływnością 28,8 kbit/s dla danych
wysyłanych i odbieranych. Zatem maksymalna przepływność kanału transmisyjnego pomiędzy stacją
i CSP wynosiła 28,8 kbit/s.
− Czas zestawienia połączenia pomiędzy stacją pomiarową a centralą systemu
Czas zestawienia połączenia między stacją a CSP mierzono od chwili wywołania numeru
telefonicznego centrali (komenda atd) do chwili uzyskania połączenia (komunikat CONNECT 28800).
Wartości czasu zestawienia połączenia zawierały się w przedziale od 24 do 32 s.
− Pomiar czasu transmisji pakietów danych w systemie
Na rysunku 4.2 przedstawiono program sterujący pracą stacji pomiarowej. Program ten umożliwiał
przesłanie zadanej liczby pakietów o ustalonej wielkość w określonych odstępach czasu. Po uruchomieniu
program inicjował połączenie z centralą sytemu, rejestrował czas nawiązania połączenia, następnie
wysyłając i odczytując kolejne pakiety danych mierzył i rejestrował czas retransmisji pakietów. Dodatkowo
w celu sprawdzenia poprawności transmisji porównywał dane wysłane z odczytanymi oraz sumował liczbę
bajtów danych wysłanych i odebranych.
Rys. 4.2. Okno programu wykorzystywanego do
pomiaru czasu transmisji pakietów danych
Po przeprowadzeniu każdej serii pomiarowej sprawdzano czy ilość bajtów wysłanych i odczytanych
są równe oraz czy podczas porównywania danych wysyłanych i odebranych wykryto różnice. W trakcie
badań nie stwierdzono błędów w transmisji, wszystkie wysłane dane zostały poprawnie odczytane.
Typowe rejestrowane wartości czasu transmisji pakietów w badanym systemie przedstawiono w tabeli 4.1.
Oprócz sesji pomiarowych, w których rejestrowany czas transmisji był na zbliżonym poziomie
rejestrowano również takie, w których wartość czasu były przeszło dwukrotnie dłuższe. Wartości takie
rejestrowano sporadycznie. Na rysunku 4.3 pokazano przykładowe zarejestrowane serie pomiarowe.
-6-
Tabela 4.1. Typowe czasy transmisji pakietów w badanym systemie
Wielkość pakietu [Bajt]
10
20
50
100
200
500
1 000
2 000
5 000
min [s]
0,414
0,414
0,413
0,452
0,494
0,573
0,732
1,041
1,953
[s]
średnia [s]
0,441
0,437
0,480
0,544
0,544
0,634
0,779
1,069
2,041
max [s]
0,929
0,499
1,133
1,114
1,393
1,534
1,034
1,333
3,799
odch. standar. [s]
0,015
0,017
0,093
0,145
0,119
0,144
0,052
0,036
0,253
2
2,5
1,8
[s]
2,5
[s]
1,6
2
2
1,5
1,5
1
1
0,5
0,5
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
1
4
7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58
0
1
4
7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58
Rys. 4.3. Przykłady zarejestrowanych serii pomiarowych, retransmisja pakietów: 10 B, 100 B i 1000 B
−
Maksymalna częstotliwość rejestracji wyników pomiarów transmitowanych na bieżąco
Maksymalna częstotliwość rejestracji wyników pomiarów transmitowanych na bieżąco zależy od
przepływności kanału transmisyjnego, szybkości rejestrowania i przetwarzania pomiarów
w zastosowanym przyrządzie pomiarowym, przepływności interfejsu łączącego przyrząd pomiarowy
z komputerem oraz od wielkości i postaci, w jakiej jest przesyłany pojedynczy wynik pomiaru.
W celu określenia maksymalnej częstotliwości rejestrowania pomiarów, których wyniki można
transmitować na bieżąco opracowano systemy pomiarowe, w których źródłem danych pomiarowych były
różnej klasy multimetry cyfrowe oraz karty akwizycji danych. Ze względu na objętość zapisu wyniku
pomiaru oraz szybkość przetwarzania to karta akwizycji danych umożliwia transmitowanie wyników
pomiarów rejestrowanych z największą częstotliwością. Do badań zastosowano kartę pomiarową
DAQCard-6024E, wykorzystującą 12-bitowy przetwornik A/C, o maksymalnej częstotliwości
próbkowania 200 kS/s. Wynik pojedynczego pomiaru miał stałą wielkość i zawierał się w dwóch bajtach.
Testowy system pomiarowy umożliwiał transmisję wyników pomiarów w pakietach o zadanej wielkości.
Na rysunku 4.4 pokazano ramkę transmitowanego pakietu danych.
Numer pakietu
(2 B)
Liczba próbek w pakiecie
(2 B)
Wartości zmierzonych próbek
(0 – 131 072 B)
Rys. 4.4. Format pakietu z transmitowanymi danymi pomiarowymi
Korzystając z zależności 4.1 przeliczono uzyskane wyniki w S/s na przepływność w bit/s. Wyniki
obliczeń przedstawiono w tabeli 4.2.
v
V  n p  16  32
np
[bit/s]
Gdzie: v – przepływność; V – częstotliwość próbkowania [S/s]; np – liczba próbek w pakiecie.
Tabela 4.2. Maksymalna częstotliwość próbkowania i szybkość transmisji w badanym systemie
Liczba próbek w pakiecie / wielkość pakietu Częstotliwość próbkowania Prędkość transmisji
[bit]
[S/s]
[bit/s]
1 / 48
55
2 640
10 / 192
550
10 560
100 / 1 632
1 612
26 308
1 000 / 16 032
1 630
26 132
-7-
(4.1)
4.2. Badania systemów pomiarowych transmitujących dane za pośrednictwem Internetu
W systemie wykorzystanym do pomiarów CSP była połączona z Internetem za pośrednictwem
uczelnianej sieci LAN (o przepływności 100 Mbit/s) oraz dysponowała stałym, publicznym adresem IP.
Mobilna stacja pomiarowa łączyła się z Internetem za pośrednictwem punktu dostępowego operatora
sieci GSM, następnie nawiązywała połączenie TCP z centralą systemu lub wysyłała dane za
pośrednictwem protokołu UDP. Transmisja ze stacji pomiarowej do punktu dostępowego była realizowana
w technologii HSCSD z symetryczną prędkością transmisji danych 28,8 kbit/s. Wykorzystywany terminal
GSM umożliwiał zestawianie połączeń w trzech trybach: modemowym, ISDN V.110 oraz ISDN V.120.
Oprogramowanie sterujące pracą badanych systemów, opracowane w środowisku LabVIEW,
pracowało pod kontrolą systemów operacyjnych z rodziny Windows. Ponieważ komputery w centrali
systemu oraz stacji pomiarowej łączyły się z Internetem, to zostały wyposażone w odpowiednie
oprogramowanie zapewniające ochronę antywirusową oraz typu FireWall.
−
Czas zestawienia połączenia pomiędzy stacją pomiarową a centralą systemu
Czas nawiązywania połączenia TP stacji pomiarowej z CSP składa się z dwóch etapów (równanie 4.2):
z czasu logowania stacji do Internetu TLOG oraz z czasu nawiązywania połączenia TCP z centralą TTCP.
TP  TLOG  TTCP
(4.2)
Pomiary wartości czasów TLOG i TTCP wykonano dla wszystkich trybów połączeń terminala GSM
stacji pomiarowej z Internetem. W tabeli 4.3 przedstawiono średnie wartości czasu łączenia się stacji
pomiarowej z centralą.
Tabela 4.3. Czas łączenia się stacji pomiarowej z centralą systemu
Tryb
TLOG [s]
TTCP [s]
połączenia
34
1,2
modemowy
17
0,75
ISDN V.110
16,6
0,7
ISDN V.120
−
TP [s]
35,2
17,75
17,3
Pomiar czasu transmisji pakietów danych w systemie, transmisja wg protokołu TCP
Po nawiązaniu połączenia TCP z CSP stacja pomiarowa wysyłała pakiety danych o zadanej wielkości,
które centrala natychmiast odsyłała z powrotem do stacji. Mierzono czas tej retransmisji TR. W celu
sprawdzenia poprawności transmisji rejestrowano liczbę bajtów danych użytkownika wysłanych
i odczytanych oraz porównywano pakiet danych wysyłany z pakietem odebranym. Przesyłano pakiety
o wielkości od 10 B do 1 000 B. Każdorazowo po przeprowadzeniu serii pomiarowej porównywano dane
wysłane z odebranymi. Wszystkie wysłane bajty danych zostały bezbłędnie odczytane. Pomiary we
wszystkich trybach połączenia: modemowym, ISDN V.110 oraz ISDN V.120.
Ponieważ zarejestrowane serie pomiarowe charakteryzują się dużą asymetrią, to jako miarę tendencji
centralnej przyjęto medianę (równanie 4.3), a jako miarę rozrzutu przyjęto odchylenie ćwiartkowe
(równanie 4.4).
dla n  2k  1
 xk 1

Me   x k  xk 1
dla n  2k

2

Q  me  me  Q1  Q3  Q1
Q 3

2
2
Gdzie: Q1 i Q3 – oznaczają odpowiednio pierwszy i trzeci kwartyl.
(4.3)
(4.4)
Najkrótsze czasy transmisji rejestrowano w trakcie połączeń w trybie ISDN V.120 (rys. 4.5). Wyniki
pomiarów czasu transmisji w tym trybie przedstawiono w tabeli 4.4.
-8-
0,75
[s]
modem
0,70
ISDN V.110
ISDN V.120
0,65
0,60
0,55
0,50
0,45
0,40
0,35
Rys. 4.5. Zestawienie wartości średnich czasu
transmisji dla różnych trybów połączenia
0,30
10
20
50
100
200
500
1000
[Bytes]
Tabela 4.4. Czas transmisji pakietów, połączenie stacji w trybie ISDN V.120
wielkość pakietu [Bajt]
10
20
50
100
200
500
1 000
min [s]
0,307
0,309
0,308
0,329
0,321
0,408
0,468
mediana [s]
0,329
0,329
0,331
0,348
0,349
0,410
0,474
odch. ćwiartkowe [s]
0,001
0,001
0,009
0,001
0,001
0,001
0,007
max [s]
0,590
0,347
0,366
0,627
0,371
0,691
0,492
Na rysunku 4.6 przedstawiono przykładowe serie pomiarowe ilustrujące charakter zmian czasu
transmisji poszczególnych pakietów w serii. Najbardziej zróżnicowane wartości mierzonego czasu
transmisji występowały przy połączeniu modemowym.
1,6
[s]
1,4
0,8
1,2
0,6
1,4
[s]
1,2
[s]
1
1
0,8
0,4
0,8
0,6
0,6
0,4
0,2
0,4
0,2
0,2
0
0
1
3
5
7
9
11
13 15
17 19
21 23 25
27 29
0
1
3
5
7
9
11
13 15
17 19
21 23 25
27 29
1
3
5
7
9
11
13 15
17 19
21 23 25
27 29
Rys. 4.6. Serie pomiaru czasu transmisji pakietów (100 B), połączenie: modemowe, ISDN V.110 i ISDN V.120
−
Pomiar czasu transmisji pakietów danych wysyłanych wg protokołu UDP
Podczas pomiarów pakiety danych wysyłano ze stacji pomiarowej do CSP w odstępie 5 s. Stacja
pomiarowa była połączona z Internetem w trybie ISDN V.120. Zarejestrowane wyniki przedstawiono
w tabeli 4.5 oraz na wykresie z rysunku 4.7.
Tabela 4.5. Czas transmisji pakietów według protokołu UDP
3,0
wielkość
odch.
min
mediana
max
[s]
min mediana max
pakietu
ćwiartkowe 2,5
[s]
[s]
[s]
[Bajt]
[s]
2,0
0,274
2,787
0,014
10
0,303
1,5
0,275
2,766
0,010
20
0,292
1,0
0,299
2,321
0,008
50
0,312
0,319
0,346
0,007
0,5
100
0,332
0,340
2,342
0,006
200
0,357
0,0
10
20
50
100
200
500
1000
0,437
2,227
0,267
500
0,460
[Bytes]
0,314
0,601
3,067
1 000
0,785
Rys. 4.7. Czas transmisji pakietów wg protokołu UDP
Badając transmisję wg protokołu UDP odnotowano, że liczba utraconych pakietów danych
w analizowanym systemie nie przekraczała 2 % oraz, że pakiety, które dotarły do centrali nie zawierały
błędów i zostały dostarczone w kolejności wysyłania.
-9-
- 10 -
nawiązywania połączenia stacji z Internetem wykorzystywano narzędzia systemu Windows oraz
oprogramowanie firmowe dostarczone z wykorzystywanymi modemami. Badano transmisję danych
wykorzystującą protokoły transmisji sieciowej TCP oraz UDP.
Rys. 5.1. Schemat blokowy systemów z pakietową transmisją w sieciach GPRS, EDGE i UMTS
Maksymalna prędkość transmisji w badanych systemach była uzależniona od wybranego systemu
transmisji, sposobu jego świadczenia przez wybranego operatora sieci oraz od parametrów
wykorzystywanego terminala. W tabeli 5.1 zestawiono teoretycznie możliwe do uzyskania maksymalne
prędkości transmisji w badanych systemach.
Tabela 5.1. Maksymalne, teoretyczne przepływności w badanych systemach
Technologia transmisji
GPRS
EDGE
Kierunek transmisji
Dane wysyłane „uplink”
42,8 kbit/s
123 kbit/s
Dane pobierane „downlink”
85,6 kbit/s
247 kbit/s
−
UMTS
384 kbit/s
384 kbit/s
Wyznaczenie prędkości transmisji w badanych systemach wg protokołu FTP
W celu wyznaczenia prędkości transmisji w badanych systemach zmierzono czas wysyłania i pobierania
pliku binarnego o wielkości 1 MB. Stacja wysyłała lub pobierała plik z serwera FTP za pomocą programu
klienta FTP. Pomiary wykonano na terenie Politechniki Poznańskiej oraz w podpoznańskiej wsi Tulce,
w różnych porach dnia. Rejestrowane wartości czasu transmisji były powtarzalne. Na podstawie
przeprowadzonych pomiarów czasu transmisji wyznaczono prędkości transmisji danych (zależność 5.1).
Wyniki obliczeń przedstawiono w tabeli 5.2.
v FTP 
1 MB 1024  1024  8
[kbit/s]

TFTP
1000  TFTP
(5.1)
Gdzie: v FTP – średnia prędkość transmisji pliku; TFTP – zmierzony czas transmisji
Tabela 5.2. Prędkość transmisji pliku 1 MB
sieć
kierunek transmisji
Era
Orange
PlusGSM
downlink
uplink
downlink
uplink
downlink
uplink
min [kbit/s]
średnia [kbit/s]
max [kbit/s]
min [kbit/s]
28,9
44,2
64,0
76,3
18,4
25,6
28,9
36,2
41,5
41,8
42,2
167,8
19,7
20,4
21,0
71,1
28,0
37,0
41,9
62,1
17,5
19,5
21,1
41,9
średnia [kbit/s]
max [kbit/s]
min [kbit/s]
UMTS
średnia [kbit/s]
max [kbit/s]
b.d. – brak danych
92,6
98,7
118,1
118,7
119,8
38,2
41,9
111,8
112,4
113,4
181,8
209,7
b.d.
b.d.
b.d.
93,8
131,1
b.d.
b.d.
b.d.
145,6
209,7
220,8
279,9
335,5
73,8
96,4
52,4
56,8
60,8
technologia
GPRS
EDGE
- 11 -
−
Czas zestawienia połączenia pomiędzy stacją pomiarową a CSP
Czas łączenia stacji z CSP TP składał się z dwóch etapów (równanie 5.2): łączenia stacji
z Internetem – TINT oraz z nawiązywania połączenia TCP pomiędzy stacją a CSP – TTCP.
TP  TINT  TTCP
(5.2)
Czas logowania stacji do Internetu wynosił zależnie od systemu transmisji od 6 do 12 s
w systemie GPRS oraz od 5 do 8 s w systemach EDGE i UMTS, czas nawiązywania połączenia TCP nie
przekraczał 5 s. W sieciach poszczególnych operatorów rejestrowano wartości czasu logowania
i czasu tworzenia połączenia TCP na zbliżonym poziomie. W tabeli 5.3 przedstawiono średnie wartości
czasu łączenia się stacji z centralą we wszystkich badanych technologiach transmisji.
Tabela 5.3. Średnie wartości czasu łączenia się stacji pomiarowej z centralą systemu
GPRS
EDGE
UMTS
TINT [s]
TTCP [s]
TP [s]
8,5
7,5
6,4
0,78
0,7
0,4
8,81
7,68
6,8
Wartości czasu logowania stacji do Internetu oraz czas nawiązywania połączenia TCP zazwyczaj
oscylowały wokół wartości średniej. W jednostkowych przypadkach czas tworzenia połączenia TCP był
znacznie dłuższy i mieścił się w zakresie od 2,5 do 5 s. Te zmiany czasu występowały sporadycznie, nie
zależnie do pory dnia, w której nawiązywano połączenia oraz od technologii transmisji.
− Pomiar czasu transmisji pakietów danych w systemie, transmisja wg protokołu TCP
Ponieważ prędkość transmisji danych w badanych systemach jest asymetryczna, to przeprowadzono
niezależnie pomiary czasu wysyłania TW i odbioru TO pakietów danych. Do przeprowadzenia pomiarów
zaprojektowano specjalny system pomiarowy (rys. 5.2). Stacja pomiarowej i CSP cyklicznie przesyłały
między sobą pakiety danych. W chwilach wysłania i odczytu transmitowanego pakietu komputery stacji i CSP
na liniach RTS generowały znaczniki czasu (rys. 5.3), które sterowały bramką licznika układu zegarowego.
Rys. 5.2. Schemat blokowy systemu do pomiaru czasu
transmisji pakietów
Rys. 5.3. Impulsy sterujące bramką licznika rejestrującego
czas transmisji pakietów
Podczas badań przesyłano pakiety o różnej wielkości w ustalonych odstępach czasu, co 100 ms. Centrala
po odbiorze pakietu retransmitowała go powrotnie również po upływie 100 ms. Przesyłano pakiety o
wielkości od 10 B do 5 000 B. W każdej serii wykonano po 100 pomiarów czasu wysyłania
i odczytu. Wszystkie przedstawione pomiary przeprowadzono w zbliżonych warunkach, tzn. system był
umieszczony w tym samym miejscu, a badania przeprowadzano w trakcie dni roboczych w jednakowej
porze dnia. Wszystkie sesje pomiarowe były przeprowadzone z wykorzystaniem jednakowego sprzętu
(poza terminalami) i oprogramowania.
Pomiary czasu wysyłania i odczytu pakietów przedstawiono w tabelach 5.4 – 5.6. Na rysunku 5.4
pokazano przykładowe, zarejestrowane serie pomiarowe.
- 12 -
Tabela 5.4. Zarejestrowane czasy transmisji pakietów danych w sieci UMTS
Sieć
ERA
Czas wysyłania pakietu TW [s]
Wielkość
pakietu Wartość
Wartość
Odch.
Mediana
[Bajt]
min.
maks.
ćwiartk.
[s]
[s]
[s]
[s]
10
50
100
200
500
1 000
2 000
5 000
10
50
0,135
0,184
0,244
0,397
0,772
0,202
0,345
0,415
0,049
0,031
0,176
0,221
0,329
0,487
0,813
0,219
0,365
0,451
0,061
0,058
0,288
0,347
0,469
1,461
0,941
0,565
0,578
0,751
0,145
0,35
0,037
0,013
0,013
0,035
0,019
0,008
0,005
0,005
0,003
Czas odczytu pakietu TO [s]
Wartość
min.
[s]
Mediana
[s]
Wartość
maks.
[s]
Odch.
ćwiartk.
[s]
0,132
0,141
0,151
0,182
0,256
0,167
0,247
0,422
0,064
0,135
0,145
0,156
0,185
0,265
0,201
0,260
0,436
0,069
0,150
0,175
0,173
0,205
0,294
0,904
1,840
1,101
0,128
0,001
0,001
0,001
0,001
0,002
0,003
0,002
0,004
0,009
Plus
GSM
Tabela 5.5. Zarejestrowane czasy transmisji pakietów danych w systemie GPRS
- 13 -
Tabela 5.6. Zarejestrowane czasy transmisji pakietów danych w systemie EDGE
Sieć
ERA
Plus
GSM
Orange
Czas wysyłania pakietu TW [s]
Wielkość
pakietu Wartość
Wartość
Odch.
Mediana
[Bajt]
min.
maks.
ćwiartk.
[s]
[s]
[s]
[s]
10
50
100
200
500
1 000
2 000
5 000
10
50
100
200
500
1 000
2 000
5 000
10
50
100
200
500
1 000
2 000
0,104
0,108
0,145
0,169
0,184
0,294
0,475
0,693
0,308
0,341
0,301
0,319
0,389
0,461
0,530
1,359
0,149
0,152
0,229
0,234
0,345
0,451
0,612
0,118
0,133
0,171
0,210
0,234
0,337
0,519
1,136
0,345
0,365
0,411
0,421
0,473
0,588
1,231
1,874
0,208
0,231
0,300
0,363
0,437
0,529
0,765
5 000
1,147
1,561
Wysyłanie pakietu 1000 B
2,5
Czas odczytu pakietu TO [s]
Wartość
min.
[s]
Mediana
[s]
Wartość
maks.
[s]
Odch.
ćwiartk.
[s]
0,593
0,425
0,569
0,294
0,447
1,394
0,712
7,582
0,176
0,173
2,699
0,393
0,277
0,225
7,287
9,674
0,704
0,537
1,920
0,320
11,700
0,597
0,852
0,003
0,003
0,004
0,005
0,010
0,080
0,095
0,026
0,003
0,008
0,007
0,003
0,010
0,009
0,011
0,026
0,032
0,021
0,015
0,020
0,021
0,029
0,077
1,741
0,123
0,971
3,495
0,969
0,971
5,353
3,821
3,078
10,157
0,461
0,730
0,828
1,039
1,137
1,290
1,569
3,384
0,379
1,106
0,464
0,552
1,548
0,937
1,477
0,008
0,017
0,015
0,015
0,051
0,017
0,020
0,267
0,029
0,019
0,022
0,012
0,040
0,070
0,351
0,136
0,023
0,041
0,031
0,041
0,040
0,049
0,070
0,086
0,088
0,084
0,090
0,117
0,153
0,224
0,412
0,118
0,118
0,114
0,128
0,131
0,162
0,188
0,302
0,117
0,122
0,122
0,126
0,162
0,187
0,232
0,098
0,098
0,098
0,101
0,126
0,185
0,405
0,630
0,148
0,149
0,140
0,152
0,155
0,170
0,217
0,323
0,159
0,155
0,163
0,160
0,218
0,254
0,376
2,274
0,296
0,345
0,906
0,8
[s]
0,21
[s]
0,18
[s]
0,7
2
0,6
0,15
0,5
1,5
0,12
0,4
1
0,09
0,3
0,06
0,2
0,5
0,03
0,1
0
0
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96
0
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96
Odczyt pakietu 1000 B
Odczyt pakietu 1000 B
0,6
12
[s]
[s]
10
0,5
8
0,4
6
0,3
4
0,2
2
0,1
0
0
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96
Rys. 5.4. Przykładowe, zarejestrowane serie pomiarowe w systemach: GPRS, EDGE i UMTS
−
Wpływ częstotliwości retransmisji pakietów danych na czas transmisji
Wielokrotnie powtarzając pomiary czasu transmisji pakietów zauważono, że na czas transmisji wpływa
częstotliwość retransmisji pakietów. Wynika to z faktu współdzielenia łączy oraz z przyznawania
użytkownikowi zasobów radiowych tylko na czas trwania rzeczywistej transmisji, a nie na całkowity czas
trwania połączenia. Użytkownik systemu który wstrzymał transmisję zwalnia udostępnione mu zasoby sieci,
które są mu ponownie przyznawane po wznowieniu transmisji. Procedura wpływa na zmiany szybkości
transmisji poszczególnych pakietów. Wykonano pomiary czasu transmisji pakietów o wielkości 100 B
- 14 -
czas trasnmsisji [s]
w zależności od czasu trwania przerwy pomiędzy kolejnymi retransmisjami pakietów. Pomiary wykonano dla
wszystkich trzech badanych technologii transmisji. Na wykresie z rysunku 5.5 przedstawiono wartości średnie
czasu transmisji pakietów. Analizując zarejestrowane wyniki stwierdzono, że wpływ wielkości okresu
retransmisji na czas transmisji pakietu w badanym systemie jest największy w systemie UMTS.
1,2
GPRS
EDGE
UMTS
1
5
1
0,8
0,6
0,4
0,2
Rys. 5.5. Czas transmisji pakietu 100 B
w zależności od okresu retransmisji
0
0,01 0,05 0,1
0,2
0,5
2
10
20
30
60
okres retransmisji [s]
5.1. Badania systemów transmitujących dane z zgodnie z protokołem UDP
Przeprowadzono pomiary czasu transmisji pakietów danych wysyłanych zgodnie z protokołem
transmisji sieciowej UDP. Transmisja w tym systemie była jednokierunkowa. Tylko stacja pomiarowa
wysyłała pakiety danych. Ze względu na ograniczenie metody pomiarowej, bieżący pakiet mógł być
wysłany dopiero po odczytaniu poprzedniego. Zarejestrowane wyniki pomiarów przedstawiono
w tabelach 5.7 – 5.9. W celu przedstawienia charakteru zmian czasu transmisji poszczególnych pakietów
w zarejestrowanych seriach pomiarowych zaprezentowano wykresy z przykładowymi seriami
pomiarowymi oraz histogramy dla transmisji pakietów o wielkości 100 B.
Tabela 5.7. Czas transmisji pakietów danych wg protokołu UDP
w systemie GPRS
Wielkość
Odch.
min
max
Mediana
pakietu
ćwiartk.
[s]
[s]
[s]
[Bajt]
[s]
10
0,381
1,159
0,061
0,496
50
0,453
1,254
0,064
0,602
100
0,092
1,216
0,044
0,631
ERA
200
0,733
2,107
0,058
0,844
500
0,991
3,276
0,087
1,069
1 000
1,082
3,274
0,055
1,206
10
0,340
1,491
0,060
0,501
0,071
50
0,366
2,101
0,554
100
0,453
1,728
0,080
0,641
Orange
200
0,554
1,915
0,072
0,689
500
1,348
4,961
0,111
1,562
1 000
1,543
3,715
0,168
1,785
0,302
10
0,333
0,074
0,410
0,355
50
0,367
0,040
0,433
0,419
100
0,420
0,037
0,489
Plus GSM
0,420
200
0,509
0,091
0,618
0,517
500
0,944
0,077
1,399
0,696
1 000
1,538
0,156
1,682
- 15 -
1,6
[s]
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
1
8
15
22
29
36
43
50
57
64
71
78
Rys. 5.6. Przykładowa seria pomiarowa
w systemie GPRS
85
92
99
w systemie EDGE
Wielkość
Odch.
min
max
Mediana
pakietu
ćwiartk.
[s]
[s]
[s]
[Bajt]
[s]
10
0,302
8,503
0,036
0,399
50
0,355
11,403
0,037
0,434
100
0,419
1,831
0,033
0,509
ERA
200
0,420
1,495
0,024
0,512
500
0,517
1,503
0,027
0,606
1 000
0,696
1,715
0,048
0,818
0,113
10
0,311
0,998
0,617
50
0,292
1,208
0,125
0,658
100
0,333
1,006
0,121
0,610
Orange
200
0,431
2,470
0,154
0,679
500
0,440
2,911
0,218
0,850
1 000
0,559
2,870
0,221
0,971
10
0,285
1,948
0,268
0,672
50
0,325
1,635
0,189
0,567
100
0,346
1,591
0,154
0,502
Plus GSM
200
0,381
1,678
0,130
0,556
500
0,475
1,900
0,165
0,721
1 000
0,199
2,080
0,397
0,971
w systemie UMTS
Wielkość
Odch.
min
max
Mediana
pakietu
ćwiartk.
[s]
[s]
[s]
[Bajt]
[s]
10
0,073
0,123
0,005
0,097
50
0,124
0,180
0,006
0,149
100
0,236
0,291
0,006
0,259
ERA
200
0,342
0,420
0,010
0,367
500
0,771
0,845
0,011
0,796
1 000
0,207
1,120
0,006
0,220
10
0,055
0,119
0,005
0,107
0,008
50
0,173
0,251
0,193
100
0,324
0,422
0,013
0,359
Plus GSM
200
0,072
1,134
0,435
0,089
500
0,115
2,259
0,449
0,918
1 000
0,178
2,252
0,647
0,917
−
1,6
[s]
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
1
8
15
22
29
36
43
50
57
64
71
78
85
92
99
w systemie EDGE
0,45
[s]
0,4
0,35
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
1
8
15
22
29
36
43
50
57
64
71
78
85
92
99
w systemie UMTS
Poprawność transmisji w badanych systemach
W systemach, w których do transmisji danych wykorzystano protokół transmisji gwarantowanej TCP
wszystkie wysłane pakiety danych użytkownika dotarły do miejsca przeznaczenia w kolejności
wysyłania. Po porównaniu danych wysłanych i odbieranych stwierdzono, że wszystkie dane przesłano
poprawnie. O nieprawidłowościach w transmisji świadczą sporadyczne wartości czasu transmisji
pakietów danych, które znacznie odbiegają od wartości średnich. Ich dużo większe wartości wynikają z
konieczności retransmisji utraconych bądź uszkodzonych danych.
W celu określenia stopy błędów transmisji przeprowadzono badania transmisji danych
z wykorzystaniem protokołu UDP, który w przeciwieństwie do TCP nie zawiera mechanizmów
potwierdzających poprawność transmisji i zapewniających automatyczne retransmitowanie uszkodzonych
bądź utraconych danych. Wielokrotnie przesyłano pakiety danych o różnych wielkościach (od 10 B do
- 16 -
1 000 B) w różnych odstępach czasu (od 10 ms do 5 s). W trakcie każdej serii pomiarowej wysyłano
1 000 (lub 10 000 w sieciach UMTS) pakietów. Pomiary przeprowadzono dla wszystkich badanych
systemach transmisji pakietowej. Wyniki badań zestawiono w tabeli 5.10.
Tabela 5.10. Procent utraconych pakietów danych podczas transmisji UDP
Sieć
Era
Orange
Plus GSM
GPRS
min [%]
średnia [%]
max [%]
0,001
5,4
17,4
0
2,25
4,3
0,001
4,2
6,5
EDGE
min [%]
średnia [%]
max [%]
0,001
2,0
6,6
0
2,0
3,8
0,001
6,5
13,3
UMTS
min [%]
średnia [%]
max [%]
0
0,12
0,5
b.d.
b.d.
b.d.
0
0,03
0,1
System
Nie stwierdzono istotnej różnicy w liczbie utraconych pakietów podczas przesyłania pakietów
o różnych wielkościach (z zakresu od 10 B do 1000 B) oraz dla różnych częstotliwości wysyłania
pakietów (z zakresu od 10 ms do 5 s). Wszystkie pakiety transmitowane przez UDP zapisywano po
stronie nadawczej i odbiorczej. Po ich późniejszym porównaniu stwierdzono, że wszystkie pakiety, które
zostały odczytane przez CSP zostały przesłane bezbłędnie. W co czwartej z przeprowadzonych serii
pomiarowych rejestrowano pojedyncze pakiety, które były odebrane w niewłaściwej kolejności. Ich
liczba nie przekraczała 0,3 % w serii.
−
Maksymalna częstotliwość rejestracji wyników pomiarów transmitowanych na bieżąco
Do określenia maksymalnej częstotliwości rejestrowania pomiarów wykorzystano specjalny system
pomiarowy, na rysunku 5.9 pokazano panel użytkownika programu sterującego pracą stacji pomiarowej.
Dane rejestrowane przez kartę pomiarową przesyłano na bieżąco za pośrednictwem transmisji pakietowej
w systemach GPRS, EDGE oraz UMTS. Dane transmitowano wykorzystując protokół TCP.
Rys. 5.9. Panel użytkownika programu
sterującego pracą stacji pomiarowej
Po przeprowadzeniu pomiarów, obliczono maksymalną prędkość transmisji danych w kbit/s
w zależności od wielkości transmitowanego pakietu (tabela 5.11).
Przeprowadzając pomiary w ciągu jednego dnia roboczego zauważono wpływ pory dnia na prędkość
transmisji. Pomiary przeprowadzono w kilku sesjach: w godzinach południowych, w godzinach
popołudniowych (po godzinie 16:00), oraz w godzinach nocnych (po godzinie 23:00). W tabeli 5.12
przedstawiono wyniki tych pomiarów. Przedstawione badania przeprowadzono transmitując dane
- 17 -
w systemie EDGE w sieci Plus GSM. Podobne zmiany w prędkości transmisji odnotowano
w pozostałych badanych sieciach GSM, przy czym zmiany prędkości transmisji w różnych porach dania
były znacznie większe w technologii EDGE niż w GPRS. Nie zarejestrowano istotnego wpływu pory dania
na prędkość transmisji w sieciach UMTS, co świadczy o znacznie mniejszej liczbie użytkowników tych
sieci w porównaniu do GSM. Prezentowane wyniki pomiarów wykonano w pierwszej połowie 2007 roku.
Tabela 5.11. Maksymalna częstotliwość rejestrowanai wyników pomiarów transmitowanych na bieżąco
Technologia Liczba próbek w pakiecie
transmisji
/ wielkość pakietu [bit]
GPRS
EDGE
UMTS
1 / 48
10 / 192
100 / 1 632
1 000 / 16 032
Częstotliwość próbkowania [S/s]
Era
Orange
Plus GSM
460
460
390
1 100
1 150
1 010
1 400
1 300
1 050
1 600
1 250
1 200
Prędkość transmisji [kbit/s]
Era
Orange
Plus GSM
22,08
22,08
18,72
21,12
22,08
19,39
22,85
21,22
17,14
25,65
20,04
19,24
1 / 48
720
700
700
34,56
33,60
33,60
10 / 192
2 800
3 000
2 800
53,76
57,60
53,76
100 / 1 632
3 450
4 100
3 900
56,30
66,91
63,65
1 000 / 16 032
3 500
4 600
4 400
56,11
73,75
70,54
1 / 48
1 200
b.d.
1 200
57,60
b.d.
57,60
10 / 192
4 700
b.d.
2 890
90,24
b.d.
55,49
100 / 1 632
6 700
b.d.
3 480
109,34
b.d.
56,79
1 000 / 16 032
6 900
b.d.
3 500
110,62
b.d.
56,11
Tabela 5.12. Maksymalna częstotliwość próbkowania w różnych porach dnia
−
System
transmisji,
sieć
Liczba próbek w pakiecie
/ wielkość pakietu [bit]
EDGE,
Plus GSM
1 / 48
10 / 192
100 / 1 632
1 000 / 16 032
Częstotliwość próbkowania [S/s]
Pora dnia
Południe Po godz. Po godz.
ok. 12:00
16:00
23:00
650
750
700
2600
2 850
2800
2 700
3 300
3900
2 700
4 000
4400
Prędkość transmisji [kbit/s]
Pora dnia
Południe
Po godz.
Po godz.
ok. 12:00
16:00
23:00
31,20
36,00
33,60
49,92
54,72
53,76
44,06
53,86
63,65
43,29
64,13
70,54
Badania systemów z mobilną stacją pomiarową
Wcześniej przedstawione wyniki badań były przeprowadzone w warunkach stacjonarnych, w których
zarówno centrala systemu jaki i stacja pomiarowa były nieruchome. W celu sprawdzenia transmisji
danych w systemach mobilnych przeprowadzono badania systemów z ruchomą stacją pomiarową.
−
Badania wpływu poziomu mocy stacji BTS na czas transmisji pakietów
Opracowano specjalny, mobilny system pomiarowy przeznaczony do pomiaru czasu transmisji
w zależności od poziomu mocy sygnału radiowego nadajników BTS w systemie GPRS. System ten składał
się ze stacjonarnej CSP połączonej z Internetem oraz z mobilnej stacji pomiarowej. Stację pomiarową
tworzył przenośny komputer typu laptop i dołączony do niego, poprzez magistralę USB, telefon
komórkowy Sony Ericsson K610i. Pomiar mocy realizowano wykorzystując komendę at+csq przeznaczoną
do odczytu informacji o mocy sygnału radiowego i procentowym poziomie błędów bitowych w kanale.
Pomiary przeprowadzono wykorzystując retransmisję pakietów danych o wielkości 10 B w odstępie 1 s.
Zastosowano transmisję TCP. Przed wysłaniem każdego pakietu rejestrowano aktualny poziom mocy sygnału.
W trakcie pomiarów stacja pomiarowa poruszała się w rejonie centralnej Wielkopolski po drogach lokalnych z
prędkością nie przekraczającą 90 km/h. Na wykresie z rysunku 5.10 umieszczono wyniki przeprowadzonych
pomiarów. Analizując dane przedstawione na wykresie z rysunku 5.10 można zauważyć, dla niższych
wartości mocy zwiększa się czas transmisji pakietów oraz, że przy niskich wartościach mocy sygnału
zwiększa się liczba transmisji pakietów, których czas jest znacznie dłuższy od wartości średniej co świadczy o
powstawaniu błędów w transmisji i konieczności ponownej retransmisji danych.
- 18 -
-40
950
-50
900
-60
850
moc sygnału [dBm]
cza retransmisji [ms]
1000
-70
800
750
-80
700
-90
650
-100
600
-110
550
Rys. 5.10. Czas transmisji pakietów
i moc sygnału radiowego
−
-120
500
czas
450
moc
-130
Automatyczne przełączanie terminala pomiędzy systemami UMTS i GPRS
Rys. 5.11. Czas transmisji pakietów w trakcie
przełączania terminala pomiędzy
UMTS i GSM
−
2,5
25
UMTS
GPRS
Przełączanie
2
20
1,5
15
1
10
0,5
5
0
0
Przełączanie [s]
UMTS/GPRS [s]
Współczesne terminale komórkowe przystosowane do pracy w sieciach UMTS i GSM mogą się
automatycznie przełączać się między nimi. W zasięgu działania sieci UMTS terminal pracuje w tym
systemie, opuszczając zasięg UMTS i wchodząc się w zasięg sieci GSM, terminal automatycznie
przełącza się w tryb pracy z siecią GSM.
Mobilna stacja pomiarowa poruszała się na krańcu zasięgu UMTS sieci Plus GSM. Stacja
retransmitowała pakiety danych o wielkości 100 B co 2 s według protokołu TCP. W trakcie
przeprowadzania pomiarów wielokrotnie zarejestrowano przełączanie się terminala pomiędzy sieciami
UMTS i GSM, zarejestrowane wyniki przedstawiono na wykresie z rysunku 5.11.
Interpretacja wyników
Po przeprowadzeniu serii badań systemów z pakietową transmisją danych stwierdzono, że zgodnie
z założeniami transmisja w systemach GPRS oraz EDGE jest asymetryczna i umożliwia pobieranie danych
z większą szybkością niż ich wysyłanie. Inaczej powinno być w przypadku transmisji pakietowej w systemie
UMTS. Według zapewnień operatorów sieci prędkość transmisji danych w UMTS jest możliwa z prędkością
384 kbit/s w obu kierunkach. Niestety w żadnym z przeprowadzonych pomiarów prędkości transmisji nie
udało się potwierdzić tych danych. Prędkość transmisji w sieci Plus GSM dla danych pobieranych
przekraczała 300 kbit/s, ale prędkość danych wysyłanych nie przekroczyła 60 kbit/s, z kolei w sieci Era
prędkość transmisji nie przekraczała 120 kbit/s w obu kierunkach. Pomiary te były wielokrotnie powtarzane
w różnych porach dnia.
Po przeprowadzeniu pomiarów czasu transmisji pakietów wg protokołu TCP stwierdzono, że prędkości
transmisji GPRS we wszystkich badanych sieciach były zbliżone. Porównując transmisję EDGE w sieciach
różnych operatorów zauważono wyraźne różnice w prędkościach transmisji. Średnie wartości czasu
transmisji pakietów w sieci UMTS są najbardziej zbliżone do zarejestrowanych wartości minimalnych,
a uwzględniając najniższe wartości odchylenia ćwiartkowego, można stwierdzić, że transmisja pakietowa
w tym systemie charakteryzuje się znacznie wyższą stałością niż w systemach GPRS i EDGE.
- 19 -
We wszystkich badanych systemach transmisji średnie wartości czasu transmisji pakietów 200 B
i mniejszych były na zbliżonym poziomie.
Wykazano, że czas transmisji pakietów zależy od okresu retransmisji. Najbardziej to zjawisko jest
widoczne podczas transmisji danych w systemie UMTS.
Badając transmisję wg protokołu UDP stwierdzono, że we wszystkich badanych systemach transmisji
pakietowej występowała utrata części transmitowanych danych. Przy czym największa średnia stopa
utraty pakietów danych była na poziomie 6,5 % w systemie EDGE, a zdecydowanie najniższa 0,12 %
w sieciach UMTS. Zarejestrowane prędkości transmisji pakietów danych wg protokołu UDP, w badanych
systemach, były niższe niż w przypadku transmisji TCP.
Zaobserwowano wpływ pory dnia na prędkość transmisji w sieciach GSM. W ciągu jednego dnia
prowadzonych badań transmisji EGDE w sieci Plus GSM odnotowano, że maksymalna częstotliwość
próbkowania sygnału transmitowanego na bieżąco zmieniała się od wartości 2700 S/s (ok. 44 kbit/s)
w godzinach południowych do 4400 S/s (ok. 70 kbit/s) w godzinach nocnych. Ten efekt jest powodowany
zmianą natężenia ruchu telekomunikacyjnego w badanej sieci.
Przeprowadzono badania transmisji pakietowej GPRS i w UMTS w systemach z mobilną stacją
pomiarową. W trakcie tych badań sprawdzono stałość czasu transmisji pakietów podczas przemieszczania
się stacji i związaną z tym zmianą chwilowej mocy sygnału radiowego stacji BTS. Po przeprowadzeniu
badań wykazano wpływ poziomu mocy sygnału radiowego na czas transmisji. Wraz ze zmniejszaniem się
mocy sygnału zwiększają się czas transmisji oraz liczba pakietów o czasie transmisji znacznie większym
od wartości średniej. W trakcie badań systemów mobilnych odnotowano blokowanie się transmisji, tzn.
mimo aktywnego połączenia nie można było wymieniać żadnych danych. Z taką sytuacją nie spotkano się
badając systemy stacjonarne. Aby wznowić transmisje należało zrestartować połączenie z Internetem.
Badając transmisję podczas automatycznego przełączania się modemu z UMTS na GPRS i odwrotnie
stwierdzono, że transmisja nie zostaje przerywana ale czas transmisji pakietu przesyłanego w trakcie
przełączania jest znacznie dłuższy. Podczas gdy średni i czas retransmisji pakietu w UMTS wynosił
ok. 0,15 s, a w GPRS ok. 0,6 s to czas w chwili przełączania wynosił od 6 s do 24 s.
6.
Przykładowe systemy pomiarowe
−
System pomiarowy przeznaczony do zdalnego pomiaru temperatury
W celu praktycznego sprawdzenia systemu pomiarowego przesyłającego dane w postaci wiadomości
SMS zbudowano i przetestowano system do zdalnego pomiaru temperatury (rys. 6.1). System ten składał
się z centrali oraz z mobilnej stacji pomiarowej. Zarówno centrala jak i stacja pomiarowa były
wyposażone w modemy GSM w postaci kart PCMCIA. Oprogramowanie sterujące pracą komputerów
opracowano w środowisku LabVIEW (rys. 6.2).
Uproszczony algorytm programu sterującego stacją pomiarową pokazano na rysunku 6.3. Zadaniem
centrali systemu była rejestracja przychodzących wiadomości na dysku komputera, graficzne
przedstawienie wartości mierzonej temperatury na wykresie oraz sygnalizacja przekroczenia zadanych
wartości temperatury w monitorowanym pomieszczeniu.
Pomiar temperatury był wykonywany co 10 s, a wynik pomiaru był porównywany z zadanymi
wartościami granicznymi. Jeżeli wartość mierzonej temperatury mieściła się w ustalonym przedziale, to
co określony czas (zwykle 10 minut) stacja przesyłała do centrali wynik pomiaru wraz z jego
identyfikatorem, datą i czasem zarejestrowania w postaci wiadomości SMS. W przypadku, gdy zmierzona
wartość temperatury wykraczała poza zadany przedział, stacja natychmiast wysyłała do centrali
komunikat awaryjny.
Testowy system, przez cały czas badań, działał niezawodnie, doświadczalnie potwierdzając możliwość
wykorzystania wiadomości SMS do przesyłania danych w systemach zdalnego monitoringu.
- 20 -
Rys. 6.1. System do zdalnego pomiaru temperatury
Rys. 6.2. Okno programu sterującego pracą centrali omawianego
systemu
Rys. 6.3. Uproszczony algorytm programu sterującego pracą stacji
pomiarowej w omawianym systemie
−
Zdalna obsługa multimetru cyfrowego
Opracowano system pomiarowy umożliwiający zdalne sterowanie oraz odczyt danych pomiarowych
z multimetru cyfrowego HP 34401A (rys. 6.4). Centralę systemu stanowi komputer PC, dołączony do
stacjonarnej sieci telefonicznej PSTN za pomocą analogowego modemu V.92. W stacjach pomiarowych
instaluje się cyfrowe przyrządy pomiarowe. W badanej stacji pomiarowej wykorzystano multimetr
HP 34401A dołączony przez interfejs RS-232 do laptopa wyposażonego w modem GSM NCP 2.0.
Rys. 6.4. Schemat blokowy i zdjęcie stacji pomiarowej systemu do zdalnej obsługi multimetru cyfrowego
CSP może pracować w trybie nadawania lub nasłuchu. W trybie nadawania CSP łączy się z kolejnymi
stacjami pomiarowymi i wymienia dane. Po połączeniu się ze stacją pomiarową centrala przesyła jej
parametry pomiaru, takie jak rodzaj wielkości mierzonej, liczba pomiarów w serii, krok próbkowania,
wartości graniczne itp. Następnie stacja pomiarowa wykonuje zadane pomiary i w czasie rzeczywistym
przesyła ich wyniki do CFP. Program w centrali (rys. 6.5) systemu rejestruje nadsyłane wyniki pomiaru
i w formie graficzne przedstawia je na wykresie w funkcji czasu lub liczby pomiarów. Po zakończeniu
serii pomiarowej dane są zapisywane na dysku oraz przesyłane do arkusza kalkulacyjnego np. MS Excel.
W trybie nasłuchu CSP czeka na połączenie inicjowane przez stacje pomiarowe. Każda stacja
pomiarowa może przesłać do centrali zgłoszenie przesyłania danych. Algorytm działania stacji pomiarowej
- 21 -
przewiduje nawiązywanie połączenia z centralą systemu w celu przesłania wyników pomiaru
w określonych odstępach czasu, np. co 1 godzinę lub w trybie alarmowym, po przekroczeniu zadanego
parametru mierzonej wielkości.
Rys. 6.5. Okno programu sterującego pracą centrali systemu do
zdalnej obsługi multimetru cyfrowego
Zestawiono i sprawdzono działanie omawianego systemu pomiarowego. Testując zaprezentowany
system nie stwierdzono błędów w transmisji. Wszystkie wysłane przez stację pomiarową pakiety danych
dotarły bezbłędnie do centrali. Przy czym jedynym mechanizmem zastosowanym do kontroli transmisji
był bit kontroli parzystości w poszczególnych ramkach transmitowanych danych. Maksymalnie można
było przesyłać wyniki pomiarów rejestrowanych z częstotliwością 49 Hz.
−
Rozproszony system pomiarowy z modułami Compact FieldPoint
Modułowy system Compact FieldPoint (cFP) stanowi rozwiązanie przemysłowego systemu pomiarowosterującego opracowanego przez firmę National Instruments. Ze względu na dużą odporność mechaniczną
i na warunki środowiskowe modułów cFP system ten znajduje zastosowanie w wielu różnorodnych
gałęziach przemysłu i w badaniach naukowych. W skład systemu cFP wchodzą moduły pełniące określone
funkcje systemowe (kontrolery i moduły komunikacyjne), pomiarowe (moduły wejść analogowych i
kondycjonerów sygnałów), sterujące (moduły wyjść analogowych, wejść/wyjść cyfrowych, liczników,
przekaźników, generatorów sygnałów o modulowanej szerokości impulsu itp). Istotną zaletą systemu cFP są
programowalne kontrolery mogące pracować w czasie rzeczywistym, pełniące takie same funkcje jak
komputery PC, umożliwiające akwizycję danych, obliczenia, sterowanie oraz komunikację. Kontrolery cFP
są między innymi wyposażone w interfejs RS232C, przez który można do niego dołączać dowolne
urządzenia w tym również telefony i modemy GSM.
Rys. 6.6. Schemat rozproszonego systemu pomiarowego z modułami cFP oraz fotografia stacji pomiarowej
Opracowano i sprawdzono koncepcje rozproszonego systemu pomiarowego (rys. 6.6), który do
komunikacji pomiędzy elementami systemu wykorzystuje transmisję komunikatów SMS oraz transmisję
HSCSD. W tym systemie zdalne stacje złożone z zestawów cFP wyposażonych w terminale GSM
- 22 -
autonomicznie sterowały przypisanymi im obiektami. Stacje we własnej pamięci rejestrowały parametry
pracy podległych im obiektów oraz cyklicznie nawiązywały połączenie HSCSD z centralą w celu
przesłania jej zarejestrowanych wyników pomiarów. W wyniku zajścia określonych zdarzeń
w starowanym obiekcie stacja mogła wysłać do centrali wiadomość SMS z komunikatem o ich
wystąpieniu lub może nawiązać połączenie HSCSD z centralą, wówczas centrala zarządzająca pracą
systemu mogła przejąć sterowanie danym obiektem. Również CSP mogła wysyłać instrukcje sterujące do
zdalnych stacji w postaci wiadomości SMS.
Działanie takiego systemu pomiarowego zbadano z wykorzystaniem zestawu cFP wyposażonego m.in.
w kondycjoner sygnałów z rezystancyjnych czujników temperatury, do którego podłączono dwa czujniki
PT100. Do kontrolera cFP dołączono telefon GSM SonyEricsson T610. CSP była wyposażona w modem
analogowy V.92 i połączona z linią telefoniczną. Zadaniem badanego systemu był monitoring
temperatury. Stacja mierzyła i rejestrowała temperaturę w monitorowanym pomieszczeniu oraz raz na
dobę, w ustalonym czasie, nawiązywała połączenie HSCSD z CSP i przesyłała do niej zarejestrowane
wyniki pomiarów. W przypadku gdy wartości mierzonej temperatury wychodziły poza określone zakresy
stacja wysyłana wiadomość SMS do CSP, którą CSP odczytywała w postaci poczty elektronicznej e-mail.
Podczas przeprowadzania testów zbudowany system działał bezbłędnie, zgodnie z założeniami.
7.
Podsumowanie pracy, wnioski
W pracy przedstawiono badania transmisji danych w systemach pomiarowych transmitujących dane
za pośrednictwem sieci komórkowych GSM i UMTS. Przedstawiono badania systemów transmitujących
dane za pośrednictwem krótkich wiadomości tekstowych SMS, transmisji danych wykorzystujących
komutację kanałów HSCSD oraz transmisji pakietowej. Przedstawiono również opracowane
i sprawdzone przez autora praktyczne realizacje rozproszonych systemów pomiarowych.
W trakcie badań zmierzono czas transmisji wiadomości SMS w sieciach GSM. Na podstawie
zgromadzonych pomiarów stwierdzono, że największy wpływ na czas transmisji wiadomości SMS ma
sieć GSM, z której jest ona wysyłana. Średni czas transmisji wiadomości SMS w badanych sieciach
wynosił ok. 6 s w sieci Plus GSM i ok. 8,5 s w sieci Orange.
Ten sposób transmisji danych sprawdza się głównie w systemach monitorujących, które okresowo
przesyłają niewielkie porcje danych, maksymalnie kilkadziesiąt wiadomości w ciągu doby.
W przypadku konieczności częstszego wysyłania danych zaleca się wykorzystanie transmisji pakietowej.
Badanie transmisji wiadomości SMS prowadzono podczas całej doby w dni robocze, w trakcie tych
badań nie zarejestrowano błędów w transmisji polegających na utracie danych lub znacznym zwiększeniu
się czasu transmisji poszczególnych wiadomości SMS. Wiadomości SMS można również wykorzystać
jako awaryjny sposób wymiany danych w sytuacjach, gdy podstawowa transmisja danych w systemie
(np. HSCSD, GPRS, itp.) będzie niemożliwa.
Transmisja danych z komutacją łączy HSCSD była pierwszą technologią zwiększającą prędkość
transmisji w GSM ponad podstawową szybkość 9600 bit/s. Sposób naliczania opłat za transmisję HSCSD
uzależniający koszt transmisji od czasu trwania połączenia dyskwalifikuje zastosowanie tej technologii
w systemach wymagających ciągłego połączenia stacji pomiarowej z CSP. Ta technologia powinna
sprawdzić się w systemach, w których stacja cyklicznie bądź po zajściu określonych zdarzeń (np.
przekroczenie wartości granicznych) łączy się z CSP tylko na czas wymiany danych. Zaletą tej
technologii transmisji jest możliwość połączenia się stacji z CSP za pomocą łączy telekomunikacyjnych
z pominięciem sieci komputerowych i Internetu, co może być, w pewnych warunkach, jedyną
możliwością nawiązania łączności. Zmierzona efektywna prędkość transmisji wynosi 27,1 kbit/s.
Demonstracyjny system pomiarowy z transmisją HSCSD, opracowany przez autora, pokazano na
konferencji MEZURA-AUROMECON w Poznaniu w 2001 roku.
- 23 -
Obecnie transmisja pakietowa jest najpopularniejszym sposobem transmisji danych w sieciach
komórkowych GSM i UMTS. Naliczanie opłat za ilość danych a nie czas transmisji umożliwia ciągłe
połączenie terminala z siecią komputerową lub Internetem. Dzięki temu transmisja pakietowa może być
wykorzystywana zarówno do szybkiej transmisji danych strumieniowych do transmisji dużych bloków
danych oraz do przesyłania niewielkich pakietów danych w określonych odstępach czasu. Oceniając jakość
transmisji pakietowej na podstawie stałości czasu transmisji poszczególnych pakietów oraz liczbie
utraconych danych (transmisja UDP) stwierdzono, że najlepsze parametry transmisji mają sieci UMTS.
W tych sieciach wartości odchylenia ćwiartkowego w poszczególnych seriach pomiarowych są
zdecydowanie niższe niż w systemach GPRS i EDGE, analogicznie średnia liczba utraconych pakietów jest
o rząd wielkości mniejsza. Transmisja w systemie UMTS najlepiej nadaje się do wykorzystania w
systemach pomiarowo-sterujących czasu rzeczywistego. Jedynym ograniczeniem w zastosowaniu UMTS
do transmisji danych pomiarowych jest mały zasięg terytorialny w porównaniu z systemami GPRS i EDGE.
W trakcie badań zaobserwowano wpływ pory dnia na szybkość transmisji. W godzinach wieczornych
i nocnych, przy zmniejszonym natężeniu ruchu telekomunikacyjnego, rejestrowano zwiększenie prędkości
transmisji o ponad 60 % w systemie EDGE.
W wyniku przeprowadzonych badań sformułowano wniosek, że transmisja pakietowa najlepiej
sprawdzi się we wszelkiego typu systemach pomiarowych, zarówno w systemach monitorujących, jak
i systemach strumieniowo transmitujących dane, np. ze zdalnych przyrządów pomiarowych.
Ze względu na możliwość zablokowania transmisji lub utratę połączenia na skutek braku zasięgu należy
mobilne stacje pomiarowe wyposażać w odpowiednie oprogramowanie, które będzie okresowo sprawdzać
poprawność transmisji i w przypadku wykrycia nieprawidłowości będzie ponawiać transmisję.
Wykonano pomiary liczby utraconych pakietów transmitowanych wg protokołu UDP. Liczba ta
zmieniała się w zależności od technologii transmisji i wynosiła: do 2 % w przypadku transmisji HSCSD,
do 5,4 % w GPRS, do 6,5 % w EDGE i do 0,12 % w UMTS.
Porównując transmisję wg protokołów TCP i UDP stwierdzono, że przy przesyłaniu pojedynczych
pakietów danych wg protokołu UDP czas ich przesyłania jest na zbliżonym lub niższym poziomie
w porównaniu do transmisji TCP. Ponieważ we wszystkich badanych systemach HSCSD, GPRS, EDGE
i UMTS stwierdzono utratę pakietów danych transmitowanych wg UDP, to nie zaleca się stosowania tego
protokołu do transmisji w systemach pomiarowych.
Uwzględniając wyniki pomiarów przedstawione w niniejszej pracy należy zmierzyć parametry
transmisji w sieci wybranego operatora na obszarze działania budowanego systemu pomiarowego już
w trakcie jego projektowania, ponieważ parametry usług transmisji danych mogą być różne,
w sieciach poszczególnych operatorów, a nawet usługi transmisyjne w sieci jednego operatora mogą mieć
różne parametry w poszczególnych obszarach działania jego sieci.
Przedstawione wyniki pomiarów czasów transmisji danych w rzeczywistym systemie pozwalają na
określenie opóźnień mogących wystąpić w transmisji danych w rozproszonych systemach pomiarowych,
wykorzystujących sieci telefonii komórkowej GSM i UMTS oraz Internet do wymiany danych. W trakcie
badań wyznaczono prędkości transmisji oddzielnie dla danych wysyłanych i dla danych odczytywanych
przez stację pomiarową.
Przeprowadzone badania oraz zaprezentowane w niniejszej pracy wyniki pomiarów świadczą
o możliwości wykorzystania przedstawionych usług transmisji danych oferowanych przez sieci
komórkowe GSM i UMTS w rozproszonych oraz mobilnych systemach pomiarowych oraz, przy
uwzględnieniu zmienności czasu transmisji, w systemach pomiarowo-sterujących czasu rzeczywistego
o miękkich ograniczeniach czasowych Soft Real-Time (HSCSD, GPRS i EDGE) oraz w systemach
o solidnych wymaganiach czasowych Firm Real-Time (UMTS).
- 24 -
Spis publikacji
Artykuły opublikowane w czasopismach lub materiałach konferencyjnych:
1. Maćkowski M.: Bezprzewodowa transmisja danych w laboratorium, Poznańskie Warsztaty
Telekomunikacyjne, Poznań, 2000.
2. Nawrocki W., Maćkowski M.: Rozproszony system pomiarowy z transmisją danych w sieci GSM, Krajowy
Kongres Metrologii, Warszawa, 2001.
3. Maćkowski M., Nawrocki W.: Transmisja cyfrowych danych pomiarowych w sieciach GSM. Krajowe
Sympozjum Telekomunikacji '2002, Bydgoszcz 2002.
4. Maćkowski M., Nawrocki W.: Rozproszony system pomiarowy z transmisją danych w sieci GSM,
Elektronizacja, nr 3, 2002.
5. Maćkowski M.: Bezprzewodowa transmisja danych pomiarowych w sieci GSM, Pomiary
Automatyka Kontrola, nr 7,8, 2002.
6. Nawrocki W., Maćkowski M.: Rozproszone systemy pomiarowe z transmisją radiową,
XII Konferencja Oddziału Poznańskiego Stowarzyszenia Elektryków Polskich i Wydziału
Elektrycznego Politechniki Poznańskiej, Poznań, 2003.
7. Maćkowski M.: Zastosowanie pakietowej transmisji danych – GPRS w systemach pomiarowych, Pomiary
Automatyka Robotyka, nr 7-8,s.90-94, 2004.
8. Maćkowski M.: Pomiar czasu transmisji danych przez sieć GPRS oraz Internet w rozproszonych
systemach pomiarowych. XI Krajowe Sympozjum Nauk Radiowych URSI, Poznań, 2005.
9. Maćkowski M, Wawrzyniak M.: Programowe metody pomiaru czasu w systemach operacyjnych
Windows. Poznańskie Warsztaty Telekomunikacyjne, Poznań, 2005.
10. Maćkowski M.: Pomiar czasów transmisji w rozproszonych systemach pomiarowych z łączem
GSM/GPRS/EDGE, Pomiary Automatyka Kontrola, nr 6,s.5-7, 2006.
11. Maćkowski M.: Wykorzystanie systemów pomiarowych z transmisją danych przez sieci telefonii komórkowej
GSM oraz Internet, Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji, nr 2, 2006.
12. Maćkowski M.: Pakietowa transmisja w sieciach GPRS, EDGE, UMTS w systemach pomiarowych
czasu rzeczywistego, Pomiary Automatyka Kontrola, nr 6, 2008 - przyjęto do druku.
Skrypt:
1. Jurkowski A., Maćkowski M., Michalak S., Pająkowski J., Wawrzyniak M., Komputerowe systemy
pomiarowe. Ćwiczenia laboratoryjne, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 2007.
- 25 -

Autoreferat_M.Mackowski - Wydział Elektroniki i Telekomunikacji

Transkrypt

Podobne dokumenty

Komputer

z komórkowej transmisji danych

PX200N

Nowoczesne sterowanie windami