Dostęp do Internetu za pomocą sieci komórkowych

Dostęp do Internetu za pomocą sieci
komórkowych
Michał Wielgosz
IV rok ASiSK, nr albumu 4242
PWSZ Elbląg
Elbląg 2008
1
W Europie obowiązującym standardem sieci komórkowych jest Global System for Mobile
Communications (GSM). UmoŜliwia on przesyłanie danych.
Częstotliwości
Sieci GSM w Europie działają w dwóch standardach GSM 900 i GSM 1800.
Standard GSM 900 wykorzystuje częstotliwości w zakresie 880 – 915 MHz w kierunku od
telefonu do nadajnika sieci oraz 925 – 960 MHz w kierunku przeciwnym. Natomiast GSM
1800 wykorzystuje analogicznie częstotliwości 1710 – 1785 MHz w kierunku od
uŜytkownika i 1805 – 1880 MHz w kierunku przeciwnym. Częstotliwości podzielone są na
kanały co 200 kHz.
Szczeliny czasowe
KaŜdy kanał podzielony jest na 8 następujących po sobie szczelin czasowych.
Transmisja danych z wykorzystaniem komutacji łączy
Transmisja ta charakteryzuje się tym, Ŝe kanał zajęty jest przez cały czas trwania połączenia,
nawet gdy dane nie są aktualnie przesyłane. Technologiami działającymi w oparciu o
komutację łączy są:
Circuit Switched Data (CSD) – pierwszy standard transmisji danych w sieciach
komórkowych. UmoŜliwia zajęcie jednej szczeliny czasowej w kierunku od i do uŜytkownika.
Transmisja danych odbywa się z prędkością 9,6 kb\s.
High Speed Circuit Switched Data (HSCSD) – jest rozwinięciem CSD. Pozwala na zajęcie do
4 szczelin czasowych w przypadku pobierania danych przez uŜytkownika oraz jednej podczas
wysyłania. Transmisję danych w pojedynczej szczelinie odbywa się z prędkością 14,6 kb\s.
Opłata naliczana jest za czas połączenia, a nie za ilość przesłanych danych. Powoduje to, Ŝe
korzystanie z CSD i HSCSD jest kosztowne.
Transmisja danych z wykorzystaniem komutacji pakietów
W odróŜnieniu od transmisji z wykorzystaniem komutacji łączy, kanał zajęty jest tylko
podczas transmisji danych. Technologiami działającymi w oparciu o komutację pakietów są:
General Packet Radio Service (GPRS) – pozwala na transmisję z prędkością do 20 kb\s w
pojedynczej szczelinie czasowej. Większy transfer w porównaniu z poprzednimi
technologiami transmisji, udało się osiągnąć dzięki zastąpieniu kodowania protekcyjnego
kodowaniem CS (ang. Coding Schema). Technologie CSD i HSCSD wykorzystywały to
samo kodowanie protekcyjne, które było uŜywane wcześniej do transmisji mowy. W
kodowaniu tym na kaŜde X bitów przypada drugie tyle bitów nadmiarowych. W GPRS
uŜywane są cztery schematy kodowania róŜniące się między sobą ilością danych
redundantnych. Zapewniają one transfer w pojedynczej szczelinie czasowej na poziomie:
Schemat
CS-1
CS-2
CS-3
CS-4
Transfer [kb\s]
8
12
14,4
20
Prędkość z jaką urządzenie jest w stanie transmitować dane zaleŜna jest od tego, jakiej
klasy GPRS obsługuje (ang. GPRS Multislot Class). Najczęściej informacje takie podawane
są w postaci np. „5+2”. Pierwsza cyfra „5” oznacza, Ŝe moŜe zostać zajęte 5 szczelin
czasowych w kierunku od sieci komórkowej do uŜytkownika. Natomiast „2” oznacza liczbę
szczelin moŜliwych do zajęcia w kierunku przeciwnym.
2
Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE) – standard ten jest następcą GPRS. Dzięki
zastosowaniu modulacji 8-PSK ( ang. 8 Phase Shift Keying), która pozwala na przesłanie za
pomocą 1 symbolu 3 bitów, zwiększono szybkość transmisji danych do prędkości 59,2 kb\s w
pojedynczej szczelinie czasowej. W wcześniej opisanych technikach dostępu do internetu
stosowano modulację GSMK (ang. Gaussian Minimum Shift Keying), która umoŜliwia
przesłanie za pomocą pojedynczego symbolu 1 bitu. Modulację GSMK uzyskuje się poprzez
modulację częstotliwości natomiast 8-PSK dzięki zmianie fazy. Modulacja 8-PSK zapewnia 3
krotny wzrost przepływowości bitowej w porównaniu z GMSK.
W przypadku EDGE występuje 9 schematów modulacji i kodowania (ang. Coding
and modulation scheme). Spowodowane jest to większą podatnością na błędy podczas
transmisji z uŜyciem modulacji 8-PSK. Dane obarczone błędem mogą zostać ponownie
wysłane z wykorzystaniem innego schematu kodowania o większej korekcji błędów.
Schemat
MCS-1
MCS-2
MCS-3
MCS-4
MCS-5
MCS-6
MCS-7
MCS-8
MCS-9
Modulacja
GMSK
GMSK
GMSK
GMSK
8-PSK
8-PSK
8-PSK
8-PSK
8-PSK
Transfer [kb\s]
8,8
11,2
14,8
17,6
22,4
29,6
44,8
54,4
59,2
Podobnie jak w przypadku GPRS tak i w technice EDGE występuje pojęcie multislot
class. Większość dostępnych urządzeń pracuje w trybie multislot class od 10 do 12. Pozwala
to na zajęcie 4 szczelin czasowych w kierunku do uŜytkownika i do 4 szczelin w kierunku
przeciwnym.
W odróŜnieniu od technologii opierających się na komutacji łączy opłata w transmisjach z
wykorzystaniem komutacji pakietów pobierana jest u większości operatorów za ilość
przesłanych danych. Skutkuje to znacznym obniŜeniem kosztów w przypadku takich
zastosowań, jak przeglądanie zawartości stron internetowych, gdzie uŜytkownik przez
większość czasu nie przesyła danych.
3