doc„Zastosowanie dostępu do Internetu w telefonii komórkowej ”
download 
Reklamacja Transkrypt
„Zastosowanie dostępu do Internetu w telefonii komórkowej ”
PA STWOWA WY SZA SZKOŁA ZAWODOWA im. ks. Bronisława Markiewicza w JAROSŁAWIU KIERUNEK: INFORMATYKA SPECJALNO : INFORMATYKA STOSOWANA Dzienne studia in ynierskie Łukasz Emanuel Tatys Nr albumu 12935 „Zastosowanie dost pu do Internetu w telefonii komórkowej ” Praca Dyplomowa napisana pod kierunkiem: prof. nadzw. dr hab. in . Galina Setlak Jarosław 2007 Spis tre ci 1. Wst p................................................................................................................................. 3 2. Cel i zakres pracy .............................................................................................................. 5 3. Podstawy teoretyczne technologii internetowych i telefonii komórkowej ....................... 7 3.1. Historia rozwoju Internetu ......................................................................................... 7 3.2. Zarys historyczny telefonii komórkowej.................................................................. 12 3.3. Generacje telefonii komórkowej .............................................................................. 13 4. Technologie przesyłania danych w telefonii komórkowej.............................................. 21 4.1. Transmisje komutowane .......................................................................................... 21 4.2. Pakietowe technologie transmisji danych ................................................................ 23 4.3. Uniwersalny System Telekomunikacji Ruchomej (UMTS) .................................... 29 4.4. Dodatkowe technologie wspieraj ce telefoni komórkow ..................................... 36 5. Analiza szybko ci transmisji w telefonii komórkowej ................................................... 44 5.1. Eksploatacja Internetu w telefonii komórkowej....................................................... 45 5.2. Przetestowanie technologii oraz praktyczne wykorzystanie .................................... 47 6. Wnioski ........................................................................................................................... 57 7. Literatura ......................................................................................................................... 60 Zał czniki ............................................................................................................................ 63 Spis rysunków i tabel .......................................................................................................... 63 2 1. Wst p "Ka dy, zawsze i wsz dzie, powinien mie dost p do sieci, wizja ta ju wkrótce stanie si rzeczywisto ci "[20] Tapio Hermann Obecne lata XXI wieku w wiatowej telekomunikacji diametralnie si zmieniły dla u ytkowników Internetu. Telekomunikacja, a przesyłanie danych w szczególno ci, staje si najwi kszym przemysłem na wiecie, który dynamicznie si rozwija. Obserwowane tendencje na rynku Informatyczno-Telekomunikacyjnym (IT) wskazuj , e ł czno bezprzewodowa le y u podstaw wi kszo ci rozwijanych obecnie systemów transmisji danych. Internet jest dost pny powszechnie, nawet tam, gdzie nie ma infrastruktury kablowej. Kluczem tego rozwoju jest zastosowanie Internetu, umo liwiaj cego realizacj globalnych poł cze komputerów, smartfonów, palmtopów, telefonów komórkowych oraz innych mobilnych urz dze za pomoc standardowego protokołu komunikacyjnego. Usługi transmisji danych w obecnych czasach to najdynamiczniej rozwijaj ca si oferta telefonii komórkowej. Ka dy nowo powstały telefon komórkowy, laptop, urz dzenie mobilne posiada komutowan jak i pakietow transmisj danych. Telefonia komórkowa zapewnia wygod i dost p do zasobów sieciowych z ka dego zak tka kraju, wiata. Wachlarz zastosowa oraz coraz to nowszych technologii przesyłania danych jest ogromny. Dokonuj c szczegółowych analiz zauwa a si , e technologie pozwalaj tworzy zdalne stanowiska pracy. To daje nieograniczone mo liwo ci nauki i pracy, ale tak e udziału w wydarzeniach kulturalnych bez konieczno ci przemieszczania si . W pracy został przedstawiony komunikacyjnej. proces powstawania Integracja globalnej, istniej cych na multimedialnej wiecie komutowanej sieci sieci komputerowych, telekomunikacyjnych, telewizyjnych, satelitarnych oraz wiele innych w jedn multimedialn struktur . Dzi ki dost powi do Internetu w telefonii komórkowej z ka dego miejsca na Ziemi u ytkownik nie jest tylko odbiorc , ale i nadawc informacji. Wraz z rozwojem globalnej informacji rozwin ł si intelekt u ytkowników poprzez udost pnianie własnych postów, a co si z tym wi e, tworzenie własnych, wirtualnych gazet, programów edukacyjnych, naukowych. Komunikacja z kim mieszkaj cym na innym kontynencie staje si tak samo prosta i naturalna, jak komunikacja z kim z s siedniego domu. Człowiek nie jest ju uzale niony od „kabla” w domowym gniazdku. Utrzymywanie wi zi rodzinnej na odległo , nie powoduje problemów. Dost p do zdalnych informacji 3 przebiera wiele postaci. W ka dym miejscu na wiecie mo na surfowa po sieci w celu poszukiwania informacji lub dla samej rozrywki. Zastosowanie dost pu do Internetu poprzez telefoni komórkowa obejmuje: sztuk , biznes, informacje rz dowe, zdrowie, histori , hobby, nauk oraz wiele innych dziedzin. Wszelkie powy sze zastosowania wi si z interakcj mi dzy zdaln baz informacji a osob , lub ewentualnie komunikacj mi dzy osobami. Badania miały na celu przedstawienie aspektu technicznego bazuj cych na przykładach z ycia wzi tych. W niniejszej pracy zostało przedstawione wiele zalet dost pu do mobilnego Internetu poprzez telefonie komórkow . Telefonia komórkowa nazywana jest mobilnym dost pem do Internetu, gdy umo liwia przemieszczanie si u ytkowników. Wgł biaj c si w temat „Zastosowanie dost pu do Internetu w telefonii komórkowej ” trzeba zwróci uwag , jakie technologie wspieraj mobilny Internet. Takie technologie zostały szczegółowo opisane, przedstawiono wady i zalety poszczególnych technologii. Zaprezentowano równie sposób ich wykorzystywania przez społecze stwo oraz dokonano analizy ka dej technologii, opieraj c si na przeprowadzonych testach. Istotn tre ci tej pracy jest obja nienie integralno ci, jaka nast puje mi dzy w złami informatycznymi. Ukazany został post p techniczny, czyli to co nas otacza, interesuje, naukowcy badaj , a z dnia na dzie staje si codziennym urz dzeniem, technologi , bez której człowiekowi ci ko si obej . Rozwijaj c zagadnienia na temat rozwoju technologii, zauwa a si , e rozwój nigdy si nie ko czy. Korzystanie z technologii XXI wieku umo liwia społecze stwu nie tylko komunikowanie si , ale te poszerzanie wiedzy dotycz cych nowych mo liwo ci, czyli ci gły rozwój intelektualny. 4 2. Cel i zakres pracy Celem niniejszej pracy jest przedstawienie technologii dost pnych w telefonii komórkowej, ich praktycznego zastosowania w oparciu o przeprowadzone testy oraz sprawdzenie płynno ci, synchronizacji przepływu informacji pomi dzy ró nymi mobilnymi technologiami przesyłania danych. Kierunek bada słu ył wyró nieniu technologii mobilnej, która spełnia kryteria producenta, operatora telefonii komórkowej oraz u ytkownika. Praca ta ma na celu równie przedstawienie osi gni post pu technik informatycznych, opieraj cych si na cyfrowych metodach przetwarzania sygnałów. W pracy został opisany rozwój technologiczny, który doprowadził do globalizacji komunikacji elektronicznej, mobilnego dost pu do sieci, co umo liwiło przemieszczania si u ytkowników. Pierwszy rozdział zawiera opis podstaw teoretycznych technologii internetowych i telefonii komórkowej. Uj ta jest historia rozwoju Internetu z uwzgl dnieniem technicznych aspektów zwi zanych z t prac . Jednocze nie przedstawiona została geneza systemów telefonii komórkowej, zwanej mianem generacji. Uj te s pierwsze poł czenia kablowe oraz bezprzewodowe. Rozwój telefonii komórkowej przedstawiono w układzie chronologicznym, to znaczy, e zaprezentowane s kolejno nast puj ce po sobie etapy powstawania coraz to nowszych generacji. Ukazano szybk ewolucj tych technik. Współpraca pomi dzy poszczególnymi elementami sieci komórkowej z sieciami lokalnymi, które doprowadziło do integracji multimedialnej, czyli poł czenia telefonu z Internetem. Drugi rozdział jest po wi cony technologiom, jakie s wykorzystywane przez sieci komórkowe w celu udost pnienia Internetu u ytkownikom. Omówiono przede wszystkim zasady działania poszczególnych technologii, dzi ki którym jest mo liwe wzbogacenie oferty usług operatorów. Ten rozdział zawiera podstawowe wiadomo ci dotycz ce organizacji transmisji danych w telefonii komórkowej przy wykorzystaniu pakietowej transmisji danych. Uj te zostały dost pne usługi w poszczególnych technologiach, w skrócie zaprezentowane tendencje rozwojowe w wiecie systemów ł czno ci i współpraca pomi dzy terminalami. Ostatni rozdział zawiera cz praktyczna. Ukazane zostały w nim wyniki pomiarów szybko ci poszczególnych technologii przesyłania danych. Przedstawiono sprz t, jaki został wykorzystany do bada ze szczególnym uwzgl dnieniem parametrów laptopa i odpowiedniego modemu. Porównano parametry podane przez producenta z wynikami, jakie zostały osi gni te podczas bada . Pr dko była mierzona przy pomocy testera pr dko ci 5 stworzonego do tych celów. Tester pr dko ci został wykonany w technologii PHP. Umieszczony został na studenckim serwerze. Oprócz wskazania pr dko ci miał za zadanie wskazanie, w jakiej technologii pracuje dany modem wykorzystywany w telefonii komórkowej. W celu weryfikacji pomiarów porównano z innymi testerami oraz dokonano zapisu w bazie danych na serwerze studenckim. Rozdział ten jednocze nie dotyczy zastosowa , wi c zostały wymienione propozycje zastosowa dost pu do Internetu w telefonii komórkowej. W pracy zostały przedstawione wnioski autora dotycz ce dalszego rozwoju dost pu do Internetu w telefonii komórkowej. W rozdziale dokonano oceny i podsumowania, która z omówionych technologii jest najlepsza jednocze nie dla operatora i u ytkownika. Zostały wskazane bł dy, jakie mogły wyst pi podczas bada . 6 3. Podstawy teoretyczne technologii internetowych i telefonii komórkowej W tym rozdziale zostanie przedstawiony błyskawiczny rozwój Internetu, jak obecnie staje si najwi ksz sieci komputerow na wiecie. W skład Internetu wchodz du e ilo ci sieci, ogarniaj c cały wiat, bezustannie ewoluuj c, przekształcaj c si w teleinformatycznie komutowan sie . Zasi giem obejmuje cały wiat, integruj c oprócz technologii równie i kultury, obyczaje, ludzi. Poszczególne elementy Internetu obejmuj wiele specjalistycznych technologii przesyłania danych. Ł czy, integruj c w jedno nie tylko karty sieciowe w komputerach stacjonarnych podł czonych na sztywno do sieci, ale równie przeno ne komputery, telefony komórkowe oraz inne urz dzenia mobilne. Dzi ki informacjom zamieszczonym w tym rozdziale mo liwe b dzie zobrazowanie, w jakim tempie na przełomie wieku rozwijały si technologie zwane mianem generacji telefonii komórkowej. 3.1. Historia rozwoju Internetu Internet jest w obecnych czasach najbogatszym ródłem informacji i najta szym rodkiem telekomunikacji. W ułamku czasu znajduje si odpowiedzi na nurtuj ce u ytkownika pytania, wysyła si dokumenty, przykładem mo e by poszukiwanie pracy poprzez Internet, wysłanie CV. Dokonuje si dobrodziejstw, znajduj cych si zakupu domu, samochodu oraz innych w ró nych cz ciach wiata. Dzi ki nowoczesnym technologiom, które b d opisane w czwartym rozdziale, mo na zauwa y , e telefonia komórkowa wkracza w kosmos, co powoduje, Antarktydzie. W literaturze mo na znale e Internet jest dost pny na morzu, nast puj c definicje: Internet [21] „dosłownie w tłumaczeniu (mi dzy sie ), od angielskiego słowa „Inter” oznacza mi dzy i „net” znaczy sie . Internet to sie komputerowa o wiatowym zasi gu ł cz ca sieci lokalne, sieci rozległe i wszystkie komputery do nich podł czone. Spełniaj cy nast puj ce warunki: jest logicznie poł czony w jednorodn sie adresow opart na protokole IP (Internet Protocol), jest w stanie zapewni komunikacj przy u yciu TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), dostarcza, lub wykorzystuje publicznie usługi wy szego poziomu oparte na komunikacji i zwi zanej z ni infrastrukturze.” W stosunku do pierwszych telefonów Internet liczy sobie niewiele lat. Internet jest kamieniem milowym w dziedzinie komunikacji. Pomysł stworzenia sieci zacz ł si w okresie 7 zimniej wojny w 1957 roku. Prawie pi dziesi t lat temu Departament Obrony Stanów Zjednoczonych utworzył organizacj Advanced Research Project Agency (ARPA) [8]. Organizacja ta miała za zadanie unowocze ni armi ameryka sk . W 1967 roku organizacja ARPA opracowała projekt pod nazw ARPANET. W dawnych czasach nie były komputery tak małe, jak dzisiejsze laptopy. Były to ogromne centrale komputerowe zwane superkomputerami. Superkomputer, czyli odpowiednik dzisiejszego komputera składał si z ogromnych skrzy poł czonych ze sob , umieszczonych w klimatyzowanych salach. Do zbudowania sieci komputerowej wykorzystywano pakietow technik przesyłania danych opracowan niezale nie przez Paula Barana, który pracował w Rand Corporation i Donalda Davisa z British National Physical Laboratory. W 1969 roku jego pierwsze w zły znalazły si na Univesity of Kalifornia w Los Angeles, SRI (Stanford Research Institute), Univesity of Kalifornia w Santa Barbara i Univesity of Utah. W 1971 było ju pi tna cie w złów, z których wi kszo znajdowała si w uniwersyteckich centrach badawczych. Budowaniem, ARPANET zajmowała si firma Bolt, Beranek and Newman (BBN) z Bostonu. W 1972 roku podczas mi dzynarodowej konferencji naukowej w Waszyngtonie odbył si pierwszy pokaz działania ARPANET [3].W 1973 roku została zwi kszona ilo w złów, gdy doł czyły si ameryka skie instytuty: Univesity of Kalifornia w Los Angeles, Massachusetts Institute od Technology, i uniwersytety Stanforda i Harvarda. Zasi g równie był poza Atlantyk z Univesity College w Londynie. Sie została wykorzystana do komunikacji mi dzy naukowcami, przesyłania informacji, pracy nad wspólnymi projektami. Aby móc si ze sob porozumiewa , sieci komputerowe potrzebowały standardowego protokołu komunikacyjnego. Zadanie to udało si cz ciowo zrealizowa w 1973 podczas cyklu seminariów prowadzonych na Stanford Univesity, które zaowocowały projektem protokołu kontroli przesyłu TCP. W 1978 wydzielono z TCP drugi człon protokół wewn trzsieciowy (IP), tworz c protokół TCP/IP, który do dzi jest standardem w Internecie. W wikipedii znajduje si techniczne wyja nienie tego protokołu: TCP [23]: „(z angielskiego Transmission Control Protocol) strumieniowy protokół komunikacji mi dzy dwoma komputerami. Został stworzony przez Vintona Cerfa i Roberta Kahna. Jest on cz ci wi kszej cało ci okre lanej jako stos TCP/IP. W modelu OSI TCP odpowiada warstwie Transportowej. W przeciwie stwie do UDP, TCP zapewnia wiarygodne poł czenie dla wy szych warstw komunikacyjnych przy pomocy sum kontrolnych i numerów sekwencyjnych pakietów, w celu weryfikacji wysyłki i odbioru. Brakuj ce pakiety s obsługiwane przez dania retransmisji. Host odbieraj cy pakiety TCP porz dkuje je według numerów sekwencyjnych tak, by przekaza wy szym warstwom modelu OSI pełen, zło ony 8 segment. Chocia protokół definiuje pakiet TCP, to z punktu widzenia wy szej warstwy oprogramowania, dane płyn ce poł czeniem TCP nale y traktowa jako ci g oktetów.” W 1970 roku uruchomiona została pierwsza wersja File Transfer Protocol (FTP), dzi ki któremu powstały w Internecie biblioteki programów, sterowniki do sprz tu i dokumentacji. Pod koniec 1971 roku [22] w sieci ARPANET po raz pierwszy Ray Tomlinson wysłał pierwsz wiadomo elektroniczn . Specjali ci naukowi odkryli szerszy zakres sposobu korzystania z zasobów komunikacji. Nie ograniczali sie tylko do wysyłania i odbierania naukowych dokumentów, ale równie wykorzystywali do osobistych celów. Pocz tkowo wygl d Internetu wskazywał na akademicko- naukowy charakter. W 1972 powstał „Telnet” program, który pozwala nam pracowa na odległym komputerze tak, jak by my siedzieli przed klawiatur całkowicie na tego komputera. Wad jest, e TELNET opiera si rodowisku tekstowym. Z biegiem czasu coraz wi ksza ilo instytucji przył czaj ca si do sieci ARPANET korzystała głownie z wymiany poczty elektronicznej. Szybki rozwój systemu poczty elektronicznej w sieci ARPANET zawdzi cza obsłudze wysyłania i odbierania wiadomo ci tekstowych w skali globalnej. Dzi ki tej funkcji uczeni mogli skonsultowa si z naukowcem, który oddalony jest o setki kilometrów. Opcja przesyłania plików tekstowych w sieci ARPANET całkowicie spełniła wytyczne do wiadczenia. Po raz pierwszy nazwy „Internet” u yli w 1974 Vint Cerf i Bob Kahn w artykule Transmission Control Protocol. W wikipedii [24] „ojcem Internetu” nazywa si wła nie Vinta Cerfa. W 1974 roku Ray Tomlinson stworzył program do przesyłania elektronicznych wiadomo ci w Internecie, wtedy te został wysłany pierwszy e-mail. Natomiast „ojciec Internetu” zało ył pierwszy komercyjny serwis poczty elektronicznej. Pod koniec lat 70-tych zacz to rozwa a mo liwo ci poł czenia ARPA-net z innymi sieciami komputerowymi (internetingu). Osi gni cie tego celu wymagało jednak stworzenia nowego zbioru przepisów przesyłania pakietów mi dzy ró nymi sieciami. W 1983 został ARPANET odł czony od wojska, tworz c MILNET. W ARPANET hosty i sieci zaczynaj u ywa protokołu TCP/IP. Powstał wła ciwy Internet. W 1984 roku do rozwoju Internetu wł czył si National Science Fundation, tworz c NSFNET, sie coraz szybszych superkomputerów, wykorzystywanych do celów naukowych. Została opublikowana specyfikacja Domain Name System (DNS), której twórc jest Paul Mockapetris. Zaprojektowano NNTP (Network News Transfer Protocol), protokół u ywany do wymiany grup dyskusyjnych. Powstała w 1988 roku usługa online Prodigy, pomy lana jako usługa pozwalaj ca na zakupy, dost p do informacji i rozrywki dla zwykłych ludzi. Rok pó niej zako czono oficjalnie prace nad APRANETEM [22]. 9 W 1989 roku. ilo krajów podł czonych do Internetu ci gle si zwi kszała, doł czone zostały, m.in. Kanada, Finlandia, Niemcy. Równie w tym roku powstał Internet Relay Chat (IRC) Rozmowy na ywo, podobnie jak poczta elektroniczna i grupy dyskusyjne, umo liwiaj kontaktowanie si z innymi lud mi na całym wiecie, tyle tylko, e odbywa si to w czasie rzeczywistym. Istnieje wiele sposobów rozmawiania przy pomocy klawiatury z pozostałymi u ytkownikami Internetu. Mo na na przykład skorzysta z licznych serwerów WWW, b d z dostosowanych do indywidualnych potrzeb usług sieciowych w trybie bezpo rednim. Mo na tez poł czy si z którym ze specjalnych, przeznaczonych do tego serwerów Telnetu lub posłu y si oprogramowaniem typu klient, zapewniaj cym dost p do jednej z sieci wiadcz cych usługi w systemie IRC. W 1991 roku przył czona została Polska. Zostały stworzone nowe usługi: wyszukiwarki, serwisy informacyjne oraz ciesz ce si popularno ci do dzisiaj witryny WWW (Word Wide Web), działaj ce na zasadzie hipertekstu, którego twórc był Tima Berners-Lee z CERN. Liczba 1.000.000 [25] komputerów w Internecie została przekroczona w 1992 roku. W tym równie roku udost pniono komercyjnie witryny banków, domów towarowych, bibliotek, sklepów płytowych. W roku 1993 Marc Andreessen i National Center For Supercomputing Applications (NCSA) stworzyli Mosaic – jedn z pierwszych przegl darek graficznych słu c do odczytywania stron z hipertekstem. W tym okresie oprócz pojawienia si internetowej strony WWW Białego domu, to znalazło si około pi razy wi cej serwisów ni w 1992 r. [26]. Internet mobilny zapocz tkowało powstanie protokółu WAP [12] (Wireless Application Protocol). W 1998 roku Nokia, Unwired Planet wraz z Ericssonem i Motorol zaproponowały opracowanie jednolitej, uniwersalnej i ogólnie akceptowanej specyfikacji, umo liwiaj cej tworzenie i udost pnianie abonentom sieci komórkowych dost pu do mobilnego Internetu. Rok pó niej w kwietniu 1999 roku powstała pierwsza specyfikacja dotycz ca WAP. Rok pó niej pojawiły si pierwsze terminale. W 2000 roku umo liwiono korzystanie z Internetu z opcji w menu telefonu komórkowego. Jednym z pierwszych telefonów umo liwiaj cych korzystanie z Internetu w telefonie była Nokia 7110. Wchodz c na rynek cieszyła si du ym zainteresowaniem, gdy była czym innowacyjnym integracja Internetu z komórk . Firma Nokia rekomendowała j : „Wi kszo nowych funkcji telefonu Nokia 7110 (Rys.1) opracowano z my l o tym, aby dost p do usług internetowych stał si szybszy i łatwiejszy” [27]. Koszty jednak dost pu były zbyt wysokie i nie znalazło si du o ch tnych. Lata nast pne sprawiły, e WAP w telefonie, to była standardow opcj . Ka dy produkowany po roku 2001 telefon posiadał ju wbudowan 10 przegl dark WAP. Pierwsze telefony z WAP były czarno-białe. Z technologi WAP wi si standardy odpowiednie z klasycznymi standardami internetowymi. Odpowiednikiem JavaScript w WAP jest WMLS słu cy do tworzenia oraz kodowania serwisów. Rys.1. Pierwszy telefon z usługa WAP NOKIA 7110 [27] Odpowiednikiem szyfrowania SSH jest WTLS. Równie w ramach WAP zdefiniowany został specjalny j zyk opisu stron internetowych, WML (Wireless Markup Language). J zyk WML jest wzorowany na HTML. Jej najwa niejszym elementem jest WAP Proxy serwer, pełni funkcje gatewaya pomi dzy standardowymi internetowymi protokołami komunikacyjnymi, takimi jak TCP/IP. Konwertuje strony odczytywane przez telefon w postaci kodu WML na stron internetow odebranych informacji z Internetu. Cho i operatorzy telefonii komórkowej HTML i odwrotnie w celu odczytania WAP si zacz li nie sprawdził, to zapocz tkował, przekształca swoje usługi na udost pnienie na dost pu do Internetu poprzez telefoni komórkow . Pi głosowe lat pó niej po wej ciu pierwszego telefonu z usługa WAP w Polsce operator ERA GSM wprowadził usług dost pu do Internetu zwan : „blue connect to najszybszy bezprzewodowy Internet w notebooku, komputerze stacjonarnym i telefonie komórkowym. Dzi ki tej usłudze mo esz korzysta z zasobów sieci oraz odbiera i wysyła emaile w ka dym miejscu i czasie, kiedy tylko potrzebujesz” [28]. Pełna architektura WAP przedstawiona została na rysunku (Rys.2). Rys.2. Zasada działania WAP. Opracowanie własne na podstawie[37]. 11 3.2. Zarys historyczny telefonii komórkowej Sposób korzystania z fal elektromagnetycznych uległ całkowitej zmianie na przełomie kilkunastu lat. Dawne przesyłanie danych nale y ju do historii. Doniosłe znaczenie ma rozwój technik przesyłania danych, który dokonał si w ubiegłym wieku. Ewolucj techniczn odnosz c si do transmisji informacji rozpocz ł niemiecki fizyk Heinrich Rudolf Hertz [29] w 1886r, odkrywaj c fale elektromagnetyczne. Kolejnym słynnym fizykiem jest Guglielmo Marconi, który miał wielki wpływ na post p techniki radiowej. W latach 1895-1897 prowadził prace nad konstrukcj radia. Był równie konstruktorem anteny, która jest wykorzystywana do dzi w telefonii komórkowej. Mówi c o telefonii komórkowej trzeba wspomnie o odkryciu telefonu stacjonarnego. W 1876r. Alexander Bell [30] opatentował telefon jako swój wynalazek. Był to pierwszy telefon nie komórkowy, lecz przewodowy. Pierwszy raz zacz to komunikowa si na odległo . Jest to szczególny fakt historyczny dorównuje wynalazkowi druku Jana Gutenberga. Zapocz tkowało to powstanie telefonu komórkowego. W literaturze znajduj si wyja nienie: Telefon komórkowy [1]: „to rodzaj telefonu bezprzewodowego, wykorzystuj cy fale radiowe do przekazu informacji. System telefonii komórkowej dzieli obszar obj ty jej działaniem na „komórki” o promieniu około pi tnastu kilometrów, w którym zainstalowane s przeka niki radiowe z około sto dwudziestoma kanałami transmisji dwukierunkowej”. Pocz tki powstania pierwszych bezprzewodowych poł cze si gaj lat powojennych. W 1946 r. miało miejsce wa ne wydarzenie dla telefonii komórkowej. Policja szwedzka [18] po raz pierwszy testowała system, co jest odnotowane w historii jako próba utworzenia telefonii mobilnej. System ten był poł czony z sieci telefoniczn , przez co wykazuje zwi zek z telefonami komórkowymi, które s obecnie dost pne dla wszystkich u ytkowników. Test ten polegał na umieszczeniu nadajników w radiowozach szwedzkich i sprawdzeniu ich u yteczno ci poprzez działanie w praktyce. Ówczesne baterie tych nadajników nie zdały egzaminu w wymiarze zadowalaj cym, gdy pozwalały na przeprowadzenie kilku rozmów. Nast pnie ulegały rozładowaniu i nie mogły by wówczas wykorzystywane na skal masow . Dopiero w roku 1970 zaistniała realna mo liwo korzystania z tego typu usług telefonii komórkowej. Tego wyczynu dokonano w Finlandii. W samochodach mo na było zamontowa aparaty przeno ne ARP, które nie były podł czone do sieci za pomoc kabla. 12 Urz dzenia te były bezprzewodowe. Mankamentem tej techniki telefonicznej był brak mo liwo ci swobodnego przemieszczania si z aparatem ARP. Czynnikami powoduj cymi taki stan rzeczy była waga i rozmiar takich urz dze . Niemniej zało enie sieci ARP było du ym krokiem do przodu w dobie post pu technicznego. Jednak prawdziwa lawina w rozwoju telefonii komórkowej przypada na 1983r, kiedy to firma Motorola jako pierwsza mogła poszczyci si telefonem komórkowym DynaTAC 8000X. Był to pierwszy model telefonu, który nie sprawiał problemów w przenoszeniu. To wygodne w praktycznym u yciu urz dzenie było dostosowane do potrzeb ka dego człowieka, cho pocz tkowo niewiele osób mogło pozwoli sobie na taki luksus. Z tak praktycznego rozwi zania techniki komórkowej korzystali jedynie biznesmeni, co ułatwiło im prac . Mogli pracowa równie poza murami biura, wiec post p ten wprowadził diametraln ró nic w organizacji pracy. Najwi ksze wady, jakie posiadał taki aparat komórkowy dotyczyły wspomnianego ju rozmiaru i wagi. Nie były one jeszcze tak wygodne jak dzi , ale nadawały si ju do przenoszenia. Oprócz tego problemem był sygnał analogowy, który nie był szyfrowany. Stwarzało to mo liwo podsłuchania rozmów prowadzonych przez u ytkowników tych rz dze . W szybkim czasie nast pił nie tylko rozwój tych aparatów telefonicznych, czyli doskonalenie konkretnych urz dze i poszerzanie ich zastosowa , lecz tak e powstanie kilkunastu podobnych systemów komórkowych, które s okre lane mianem generacji. 3.3. Generacje telefonii komórkowej Pocz tki powstawania od radiotelefonów, które były ju generacji telefonii komórkowej mo na zacz pewna generacja. Radiotelefony wcze nie były ju stosowane przez obywateli oraz wojsko w pierwszych dziesi cioleciach XX wieku. Według wikipedii: Radiotelefon [31] „to niewielka, uproszczona radiostacja nadawczo-odbiorcza słu ca do porozumiewania si głosem na niewielkie odległo ci, pełni ca rol mobilnego telefonu. Zalet i przewag radiotelefonu jest praca bez infrastruktury sieci, oraz du a niezale no , dlatego u ywaj jej słu by profesjonalne, jest tak e jedynym rodkiem ł czno ci podczas wojny, gdy stacje retransmisyjne s zniszczone, oraz podczas innych problemów Np. kl sk ywiołowych.” Radiotelefon zastosowano w 1946 w Stanie Louis. Działanie [14] polegało na tym, e został umieszczony na dachu wysokiego budynku nadajnik, a w samochodzie odbiornik. Ten system posiadał tylko jeden kanał przystosowany do nadawania i odbierania. Zasada działania 13 takiego systemu porówna mo na do ówczesnego CB radia. System ten nosił nazw „przyciskowy”. Dosłownie „Push to talk” przyci nij, aby rozmawia . Generacje telefonii komórkowych bardzo zmieniły si od tamtych czasów, i cho powraca ta technologia, to ju nie jako oddzielny system, ale jako opcja w telefonie. Ciekawostk jest to, e pierwszy telefon posiadaj cy t opcj został wprowadzony na rynek w 2005r. Jest to Nokia 6230i (Rys.3). Rys.3. Nokia 6230i pierwszy telefon z opcja "Push to talk" [32] Opcja ta działa na zasadzie przesyłu danych pakietowo. Szczegóły na temat pakietowej transmisji danych b d przedstawione w czwartym rozdziale. Zanim zostan przedstawione generacje telefonii komórkowej, najpierw nale y wspomnie o zasadzie działania telefonu komórkowego. We wszystkich systemach telefonii komórkowej, o których b dzie mowa w dalszej cz ci pracy, obszar geograficzny jest podzielony na komórki, dlatego te telefony nosz nazw telefonii komórkowej. Rys.4. Zasada działania poł czenia komórkowego. Opracowanie własne na podstawie [14] 14 redni zasi g komórki waha si od 10 do 35 kilometrów, co jest zale ne od systemu, technologii, a, przede wszystkim od poło enia geograficznego. Ka da komórka u ywa zestawu cz stotliwo ci nieu ywanych przez adn z komórek s siednich (Rys.4). Kluczow ide , która umo liwia telefonii komórkowej nowszych generacji posiadanie znacznie wi kszej pojemno , ni ni sze generacje, jest wykorzystanie mniejszych komórek i ponowne wykorzystane tej samej cz stotliwo ci w pobliskich komórkach, lecz nie s siaduj cych. Dzi ki temu struktura komórkowa zwi ksza pojemno i mniejszy pobór mocy, czego skutkiem s , co raz to mniejsze i ta sze telefony komórkowe. Rys.5. BTS na dachu hotelu "Kamena" w Chełmie. Zdj cie wykonane własnor cznie Centrum ka dej komórki jest BTS [18][10] (Rys.5)(Base Tranceiver Station). Stacja bazowa (BTS) ma za zadanie komunikowania si ze wszystkimi telefonami w jej zasi gu. Stacja bazowa składa si z komputera i nadajnika- odbiornika poł czonego z anten . Wszystkie stacje bazowe s poł czone do urz dzenia zwanego MTSO (Mobile Telephone Switching Office – komórkowa centrala telefoniczna). Nast pnie MTSO komunikuje si z PSTN (ang. Public Switched Telephone Network) [33]. Jest to publiczna komutowana sie telefoniczna. Siec jest podzielona na strefy numeracyjne i tym wła nie adresowaniem zajmuje si ten moduł. W ka dej chwili telefon komórkowy znajduje si w okre lonej komórce i jest pod kontrol danego BTSa. W czasie przemieszczania si danej komórki opuszcza dany rejon komórki stacja bazowa zauwa a spadek sygnału telefonu i wysyła zapytanie do pobliskich stacji bazowych, która ma silniejszy sygnał odbioru danego telefonu. Aparat jest informowany o nowym BTSie. Oczywi cie przy okazji jest zmiana kanału, gdy kanał z poprzedniej komórki jest u ywany w starej komórce. Taki proces powtarza si w koło. Jest to proces rytmiczny nosi nazw „handoff” (przej ciem klienta przez stacje bazowa), zajmuje 15 około 300 ms. Przydziałem kanału zajmuje si MTSO. Stacje bazowe pełni funkcje tylko przeka nika radiowego Na przełomie pi dziesi ciu lat od pierwszych radiotelefonów do ówczesnych powstały generacje telefonii komórkowej. Pierwsz generacj (1G) systemów komórkowych zapocz tkowała w latach osiemdziesi tych minionego stulecia. Transmisja przesyłana była technik analogow . System pocz tkowo zaistniał na rynku ameryka skim, wynaleziony przez laboratorium firmy Bell Telephone Company w USA. nosił nazw , AMPS [14] (Advanced Mobile Phone Service). Sie AMPS działa w pa mie 824-894 MHz, składa si z 832 kanałów radiowych o szeroko ci 30 kHz oddzielonych odst pem 45 MHz. Był wdro ony w USA w 1982 roku. System ten wprowadzony tak e został w innych pa stwach, w Wielkiej Brytanii nazywał si TACS (Total Access Communication System). Zmianie uległy zakresy wykorzystywanych cz stotliwo ci - w TACS jest to 900 MHz. Zmniejszony został tak e odst p pomi dzy kanałami i wynosi on 25 kHz. Natomiast w Japonii MSC-L1. Alternatyw dla AMPS na rynku europejskim był NMT (Nordic Mobile Telephone) [34]. System ten na rynku europejskim działał na cz stotliwo ci 450MHz w porównaniu do AMPS, który działa na cz stotliwo ci w pa mie 824-894 MHz. W Polsce telefonia analogowa (Rys.6)nosiła nazw telefonii komórkowej NMT450i moc wyj ciowa terminala analogowa wynosi 4 waty. Na rynku Polskim telefonia komórkowa pierwszej generacji zaistniała dziesi lat pó niej po w prowadzeniu na rynek wiatowy. Pierwsz telefoni komórkow w Polsce był operator PTK Centertel [1]. Dokładnie 18 czerwca 1992 rozpocz ła wiadczenia usług telekomunikacyjnych. Zasi g głównie obejmował du e miasta oraz główne drogi. Rys.6. Telefony analogowe Nokia 450 i NokiaTalkman. Zdj cie wykonane własnor cznie. W 2001 roku sie przestała ju przyjmowa nowych u ytkowników, gdy system 16 analogowy jest przestarzał technologi przesyłania głosu. Technologia działa na niskiej cz stotliwo ci i skanery nieprofesjonalne mog bez problemu przechwyci rozmow , podsłucha . Transmisja w telefonii analogowej jest nie szyfrowana. Telefonia analogowa jest pozbawiona mo liwo ci ograniczyło zasi g transmisji tylko danych. wył cznie w Niekompatybilno danym pa stwie, mi dzy czyli brak Mi dzynarodowego (International roaming) [11]. Operator przestał równie systemami Roamingu wiadczy usługi, gdy popyt na telefonie komórkow wzrósł, a telefonia komórkowa pierwszej generacji posiadała mał pojemno , ze wzgl du na nieoszcz dne zarz dzanie kanałami. Cho NMT i AMPS maj du o wspólnego, to AMPS przyczynił si w pó niejszym czasie do powstania drugiej generacji, poniewa druga generacja pracuje na zbli onej do AMPS cz stotliwo ci. Systemy drugiej (2G) generacji (tzw. Cyfrowe) s rzadko nazywane PCS (Presonal Communications Services – osobiste usługi komunikacyjne) [14]. Wst pnie miała oznacza , e telefony komórkowe maj działa w pa mie 1900Mhz. W ramach europejskiego porozumienia CEPT (Conference Europeenne des Administrations des Postes et des Telecomumunications) [15] w 1982 roku utworzono zespół pod nazw Groupe Specjale Mobile. Miał za zadanie przygotowanie standardu GSM. W 1986 roku utworzono specyfikacj , zawieraj c informacje o systemie cyfrowym. Nast pnie w 1988 roku powołano ETSI (Europejski Instytut Standardów Telekomunikacji), który kontynuował standaryzacje systemu GSM i zmienił rozwini cie na Global System for Mobile Communications, co oznacza ogólno wiatowy system ł czno ci bezprzewodowej. Pocz tkowo opó niono wej cie na rynek cyfrowego systemu, poniewa brakowało testów homolograficznych, sprawdzaj cych system cyfrowy. Cho system był ju w pełni gotowy w 1989 roku, to pierwsza publiczna prezentacja mała miejsce na targach TELECOM w Genewie 1991 roku. W drugim systemie generacji telefonii komórkowej mo na wyodr bni kilka systemów. Odpowiednie systemy powstały w zale no ci od tego, gdzie były stosowane. W Japonii system drugiej generacji nosi nazw PDC, w Ameryce nosi nazw USDC (United states Digital Cellular), w Azji Nosi nazw CdmaOne. Wi cej Informacji na temat wła ciwo ci systemów drugiej generacji mo na znale w ksi ce [4] „UMTS System Telefonii Komórkowej Trzeciej Generacji”, J. Kołakowski, J. Cichocki na stronie 25 jest porównanie wszystkich systemów. Praktycznie wsz dzie, poza USA, u ywany jest system GSM. Globalny System Komunikacji Mobilnej, podobnie jak w innych systemach telefonii komórkowej, ma za zadanie umo liwienie poł czenia przy wykorzystaniu stacji bazowej. System ten, w odró nieniu od technologii analogowej, posiada mo liwo obsłu enia wi kszej ilo ci u ytkowników przy małej ilo ci kanałów radiowych. Jest to system w pełni 17 cyfrowy, sygnał jest przetwarzany przy u yciu technologii cyfrowej. Cechuje si wysok jako ci poł cze , wy sz efektywno ci wykorzystania zasobów radiowych, niezawodn transmisj danych. Transmisja danych w stosunku do innych generacji nie jest szybka, ale jest stabilna, pozbawiona zakłóce , jak miało to w generacji pierwszej. Cyfrowy transfer danych jest trudniejszy w podsłuchu, posiada skuteczn ochron informacji oraz jest wydajniejszy ni sie analogowa. System GSM pracuje na cz stotliwo ci o wiele wy szej ni NMT (450MHz), a mianowicie 900MHz, 1800MHz, 1900 MHz. Wy sz cz stotliwo 1800 MHz stosuje si na zaludnionych obszarach. Specyfikacja standardu GSM pracuj cego w wy szej cz stotliwo ci została opracowana w 1990 roku na wniosek Wielkiej Brytanii. System ten nazywa si DCS, czyli Digital, Communications System. W miejscach o du ym zaludnieniu stosuje si cz stotliwo 1800 i 1900, gdy daje to mo liwo zwi kszenia pojemno ci systemu, czyli obsłu enia wi kszej liczby abonentów. Wad takich wysokich cz stotliwo ci jest stosunkowo mały zasi g nadajnika BTS. W celu powi kszenia zasi giem sieci np.: obszaru lasu, gdzie nie ma du ego popytu, stosuje si ni sz cz stotliwo GSM zapewnienia ci gło 900MHz. komunikacji w wielu krajach europejskich i na wiecie dzi ki mo liwo ci uruchomienia Roamingu mi dzynarodowego, wysoka jako poufno sygnału, transmisji, identyfikacj abonenta za pomoc karty mikroprocesorowej (SIM). Karta SIM [35] to na pierwszy rzut oka niewielki , plastikowy, cienki kawałek płytki z nadrukiem logo operatora. Jest to jednak bardzo wa ny element, gdy w poł czeniu z telefonem komórkowym pozwala na wykonywanie bezpo redniego poł czenia z ka d osob posiadaj c aparat GSM, zakładaj c ze nie jest on zablokowany specyficzn dla tego typu telefonów blokad sim-lock. Karta ta posiada funkcj przechowywania ró nego rodzaju informacji np.: klucze słu ce do identyfikacji abonenta i szyfrowania danych, SMSy, kod dost pu a tak e kod PIN i PUK słu cy do odblokowywania telefonu, czy numery telefoniczne poprzez wprowadzane przez u ytkownika odpowiednie sekwencje cyfr. Hasła na karcie s tak zapisane, aby uniemo liwi ich bezpo rednie odczytanie. Zalet takiej karty jest to, ze posiadacz mo e w ka dej chwili przeło y j do innego aparatu telefonicznego ( takiej wła ciwo ci nie posiadał system NMT Centertel ). Gdy aparat u ytkownika ulegnie zniszczeniu, bateria si rozładuje lub gdy u ytkownik chce zmieni swój telefon, wystarczy tylko zakupi nowy aparat lub po yczy od kogo , by nast pnie swobodnie wło y swoj kart SIM i telefonowa na własny rachunek [7]. Bez karty SIM mo emy jedynie zadzwoni na bezpłatny numer alarmowy 112 w celu wezwania pomocy. Kiedy telefon jest wł czony i prawidłowo wpisany został kod PIN, to nast puje logowanie do sieci GSM. Telefon zaraz po wł czeniu i zalogowaniu odbiera i analizuje sygnały radiowe wykorzystywane przez sieci 18 GSM, przy czym szczególn uwag zwraca terminal na kanały ostatnio u ywane, w przypadku ich nie odnalezienia zaczyna skanowanie całego pasma GSM. Po tym procesie słuchawka dowiaduje si m. in., w jakim jest kraju i do jakiego operatora nale y stacja bazowa, z któr si komunikuje. Po chwili nast puje danie rejestracji. Gdy procedura ta si powiedzie, nast puje kolejny etap wł czania si do sieci. Jest nim identyfikacja abonenta. Operatorzy GSM posiadaj specjalne komputery, na których przechowywane s hasła abonentów danej sieci. S to tzw. centrum identyfikacji. Podczas rejestracji odbywa si dosy skomplikowana procedura, w której wysyłane s informacje do wy ej podanego centrum, które z kolei generuje informacje i przekazuje je z powrotem do telefonu za po rednictwem centrali, na terenie której znajduje si abonent. Równocze nie losowane s kody w centrum identyfikacji oraz przez telefon komórkowy. W centrum identyfikacji jest porównanie obydwu kodów i nast puje proces rejestracji karty SIM, taki skomplikowany proces trwa zaledwie kilka sekund, od tego zale y czy dana tarta SIM zostanie zarejestrowana w systemie GSM. Po zarejestrowaniu jest udost pnione przez operatora odbieranie poł cze oraz inicjowanie, je li abonent nie zalega z opłatami ró nego rodzaju usług, takie jak udost pnienie Internetu. GSM zapewnia równie szerokie i zró nicowane zestawy usług oprócz wysyłania krótkich wiadomo ci tekstowych - SMS, transmisje telefaksow , transmisja danych, dost p do Internetu, poł czenia konferencyjne, wywołanie grupowe, kolejkowanie wywoła , identyfikacje abonenta wywołuj cego i szereg innych. Obecne telefony pracuj ce w systemie GSM maj małe rozmiary i utrzymuje si tendencja do produkowania coraz mniejszych modeli. System GSM daje mo liwo umieszcza budowania tak małych telefonów, e mo na je w zegarkach. Przykładem jest WRISTOMO [36](Rys.7), który stworzyli in ynierowie z firmy Seiko. Oprócz umo liwienia prowadzenia rozmowy posiada przegl dark internetow . Zegarek - telefon jest wodoszczelny, posiada polifoniczne dzwonki, bateria pozwala na 120 minut rozmowy lub 200 godzin czuwania. Wi cej informacji, mo liwo ci rozwi za technicznych na GSM w rozdziale 4.1. Ka dego roku propozycje aparatów komórkowych prezentowane przez znane firmy s coraz ciekawsze, ulepszone o coraz to nowsze techniki. Tak technologi jest na przykład GSM czy UMTS, który to jest ju trzeci generacj (3G). Etapy ewolucji systemów komórkowych trwaj coraz krócej i ko cz si coraz to bardziej zaskakuj co. Tak było w przypadku systemu GSM intensywnie rozpocz to prace w roku 1983, a pierwsze komercyjne sieci ju powstały w roku 1991 roku.. Tak samo było w przypadku trzeciej generacji. Zapocz tkowano prace nad tym projektem w 1992, a w 2001 roku pojawili si ju pierwsi operatorzy obsługuj cy ten system. 19 W latach 2000-2002 w ponad czterdziestu krajach przeprowadzono przetargi na koncesje trzeciej generacji w celu wyłonienia operatorów. Pierwsz sie uruchomił pod nazw rynkow FOMA (freedom of Mobile multimedia Access) operator DoCoMo w Japonii, w pa dzierniku 2001 roku. W Polsce sie trzeciej generacji uruchomili jednocze nie w jednym czasie na przełomie 2005/2006 wszyscy trzej operatorzy Era GSM, Orange, Plus GSM. Lecz niestety ze wzgl du na wysok cz stotliwo i mały zasi g nadajników aden nie pokrył jeszcze zasi giem całego pa stwa. Telefony tak zwanej trzeciej generacji sprzyjaj szybkiemu przesyłaniu informacji oraz obejmuj równie usługi multimedialne. Ta najnowsza technika zwi ksza ilo wprowadzania oferowanych usług telefonii komórkowej. Obecnie trwa proces technologii trzeciej generacji. Ta dziedzina techniki jest bardzo skomplikowana, zwłaszcza w porównaniu z pierwotnymi technologiami. Składa si na to szeroki zakres usług i mo liwo ci transmisji danych. Na jej zło ono wpływa tak e budowa systemu, która ci gle jeszcze ulega zmianom. Brakuje równie specyficznych terminów odnosz cych si bezpo rednio do trzeciej generacji. Pocz tkowy etap realizacji planu dotycz cego wdra ania tej techniki komórkowej nastawiony jest na transmisj naziemn . Trzecia generacja (3G) działa na cz stotliwo ci 2Ghz. Zauwa y mo na, e im nowsza technologia, tym wy sza cz stotliwo , wi cej informacji na temat trzeciej generacji w rozdziale 4.3. Rys.7. Telefon w zegarku na r k [36] 20 4. Technologie przesyłania danych w telefonii komórkowej Gwałtowny rozwój techniczny aparatów komórkowych spowodował całkowita zmian w yciu u ytkowników tych urz dze . W XXI wieku mo na zaobserwowa powszechne zjawisko u ytkowania telefonów komórkowych. Te wygodne, przeno ne aparaty rozprowadzane s na skal masow i wykorzystywane głównie do prowadzenia rozmów telefonicznych. Głównym zadaniem telefonii komórkowej jest transmisja danych, co ułatwia komunikacj ludzi na całym wiecie, a co si z tym wi e sygnałów mowy. Bezsprzeczn zalet tych urz dze to szybko działania systemu, jego niezawodno i sprawno . Przechodzenie pomi dzy poszczególnymi technologiami pozwala na ł czenie si z Internetem ka dego z u ytkowników z ró nych terminali. Opieraj c si o materiały [16] zawarte w „Networld” wrze niowym 2006 na stronie 64 znajdujemy termin „FMC” z j zyka angielskiego „Fixed- Mobile Convergence”. Termin ten okre la zintegrowanie sieci mobilnych, stacjonarnych oraz innych technologicznych aspektów. Za po rednictwem technologii wykorzystywanych w telefonii komórkowej u ytkownicy mog swobodnie komunikowa si i czerpa korzy ci z płynnego przenikania pomi dzy technologiami. FMC wykorzystuje wszystkie dost pne technologie telekomunikacyjne, lecz w tym rozdziale tylko zostan przedstawione technologie, któr s najcz ciej implementowane w telefonii komórkowej. 4.1. Transmisje komutowane Sieci komórkowe zapewniaj szereg ró nych technologii transmisji, które ró ni si mo liwymi do uzyskania pr dko ciami Sytuacja na rynku telekomunikacyjnym coraz silniej zaznacza tendencje do integracji usług telefonicznych z usługami transmisji danych Przedstawia to (Rys.8). Na przełomie dziesi ciu lat istnienia telefonii komórkowej na rynku polskim przewin ło si wiele stanów i typów sprz tu. Twórcy ka dego systemu telekomunikacyjnego dysponuj ograniczonym i ci le okre lonym zakresem cz stotliwo ci. Do przesyłania sygnałów radiowych w telefonii komórkowej dla standardu GSM900 wykorzystuje si pasma le ce w zakresie od 880-960 MHz, dla standardu GSM 1800 od 1710-1880 MHz. Natomiast dla standardu wykorzystywanego w Stanach Zjednoczonych (USA) GSM 1900 stosuje si 21 zakres cz stotliwo ci od 1850-1990 MHz [4] Rys.8. Integracja usług transmisji danych. Opracowanie na podstawie[16] W radiokomunikacji z reguły wymagana jest dwukierunkowa transmisja informacji. W celu transmisji mi dzy cz ci ruchom (abonentem) wymagana jest para kanałów ł czno ci radiowej (cz stotliwo ci); jeden dla sygnałów przychodz cych, drugi dla sygnałów wychodz cych. Kanały te nosz nazw „downlink” (do cz ci ruchomej) i „uplink” (z cz ci ruchomej). W pocz tkowych fazach wdra ania cyfrowej telefonii komórkowej, mi dzy innymi w Polsce, czyli od 1996 do roku 2000, mo liwy był jedynie dost p do mobilnego Internetu z pr dko ci 9,6 kb/s. Umo liwiała to technologia CSD. Według wikipedii: CSD (ang. Circuit Switched Data) [40] jest to „Technologia udost pniona abonentowi praktycznie od samego pocz tku działania sieci GSM, umo liwia ona transfer na poziomie zaledwie 9,6 kb/s w obie strony, (tzn. do abonenta i od niego). Jak we wszystkich technologiach transmisji komutowanej, opłata pobierana jest za czas poł czenia, który w przypadku tak niskiej przepustowo ci z reguły bywa długi.” Do transmisji mowy oraz danych telefon w systemie GSM u ywa cyfrowego kanału radiowego przydzielonego mu na czas poł czenia przez kontroler Stacji Bazowej (BSC- Base Stadion Kontroler, pełni nadzór, kontroluje BTS stacje bazowe). Ka da cz stotliwo jest podzielona na osiem szczelin czasowych, w których mog by transmitowane pojedyncze rozmowy. Dost p do Internetu wykorzystuj cy technologi CSD polegał na zaj ciu tylko jednej szczeliny czasowej przyznanej przez kontroler stacji bazowej, identycznie jak dla 22 rozmowy. Technologia ta nie sprawdziła si i rzadko kto j u ywa, poniewa oprócz tego, ze jest najwolniejsza to jeszcze najdro sza. Płaci si za ka d minut . Nowszym standardem opieraj cym na technologii CSD jest High Speed Circuit Switched Data (HSCSD) [12]. To kolejne rozwi zanie nazwane tak dzi ki innemu systemowi kodowania i korekcji bł dów, co dawało mo liwo osi gni cia pr dko ci transmisji 14,4 kb/s w jednej szczelinie czasowej. W encyklopedii opisana jest ta technologia jako „sposób dost pu do Internetu, wykorzystywany przez telefony GSM. Zasada działania oparta jest na poprzedniku (CSD), lecz ró ni si tym, e mo e działa z pr dko ci do 57,6 kbps (przy wykorzystaniu 4 kanałów) b d 43,2 kbps (3 kanały na odbiór, 1 na wysyłanie), zamiast standardowych 14,4kbps. Mo liwo ta powstała dzi ki wykorzystywaniu przez telefony obsługuj ce HSCSD do 4 kanałów radiowych w jednym czasie.” [41]. Wi cej informacji mo na znale w [42]. Szybko tej technologii komputerowych, ł cz cych si jest przez sie porównywalna z szybko ciami modemów telefonii stacjonarnej. Niestety równie i ta technologia, której jedynym polskim operatorem był PLUS GSM nie sprawdziła si w praktyce. Na czas poł czenia przyznawane s całe kanały cyfrowe, u ytkownik zajmuje je nawet wtedy, gdy nic nie wysyła i nic nie odbiera. Jest to bardzo kosztowne i nieekonomiczne zarówno dla u ytkownika, bo płaci za minut , jak i dla operatora, bo nieekonomicznie zarz dza kanałami. 4.2. Pakietowe technologie transmisji danych Idealnym rozwi zaniem dla operatorów telefonii komórkowej jest ekonomiczny przesył danych. Aby operator optymalnie zarz dzał sieci , wprowadzono pakietow transmisj danych w skrócie GPRS, czyli z angielskiego General Packet Radio Service. Nowe mo liwo ci pojawiły si wraz z t technologi . Została zintegrowana ze standardem GSM. Technologia ta oferuje pakietow transmisje danych, dzi ki czemu abonent nie zajmuje dla siebie całego kanału. Według encyklopedii znajduje si wyja nienie: GPRS [44] „to technologia, która stosowana jest w sieciach GSM do pakietowego przesyłania danych. Oferowana w praktyce pr dko transmisji rz du 30 - 80 kb/s umo liwia korzystanie z Internetu lub z transmisji strumieniowej audio/video. Inn zalet tej technologii jest fakt, e u ytkownik płaci za faktycznie wysłan lub odebran ilo bajtów, a nie za czas, w którym poł czenie było aktywne. GPRS nazywane jest cz sto technologi 2.5 G, poniewa 23 stanowi element ewolucji GSM (jako telefonii komórkowej drugiej generacji) do sieci w standardzie 3G” Specyfikacja GPRS [43] jest rozwijana jako cz standardu GSM przez konsorcjum standaryzacyjne 3rd Generation Partnership Project (3GPP) [47]. Technologia GPRS jest zbiorem protokołów, której cechy s charakterystyczne dla pakietów. Mo na wyró ni kilka ró nych protokołów, opieraj c si na specyfikacji GPRS. Te protokoły pakietowe s obecnie łatwo dost pne i bez trudu mog z nich korzysta u ytkownicy GPRS. Najbardziej znany jest protokół IP. Protokół ten polecany jest w wersjach GPRS. Technologia pakietowej transmisji danych umo liwia stacjom mobilnym wysyłanie i odbieranie pakietów IP w komórce danego systemu głosowego. Podczas poł czenia GPRS niektóre przedziały czasu, na niektórych cz stotliwo ciach s rezerwowane na ruch pakietów. Liczb i poło eniem przedziałów czasowych mo e zarz dza dynamicznie stacja bazowa, zale nie od proporcji transmisji głosu i danych w konkretne komórce. Dost pne przedziały czasowe s dzielone na kilka kanałów logicznych, które stosuje si do ró nych celów takich jak np. kontrola dostarczenia pakietów. Aby wysła pakiet IP stacja mobilna, czyli u ytkownik, da od stacji bazowej odpowiedniego przedziału czasowego. Je li stacja bazowa o wiadczy, e jest to mo liwe, u ytkownik wysyła pakiet kontrolny. Po dotarciu od u ytkownika pakietu, stacja bazowa przesyła do Internetu stałym ł czem dane od i do u ytkownika. Rys.9. Pakietowa Transmisja Danych GPRS. Opracowanie na podstawie [39] 24 Usługa ta jest podstaw do funkcjonowania aplikacji, które to opieraj si na wspomnianym wy ej protokole IP. Podczas projektowania podsystemów GPRS wybrano specjaln sie , która bazuje na protokole pakietowym IP. Nieznacznie zmieniono jednak podsystem stacji bazowych. By móc korzysta z usługi GPRS, nie trzeba instalowa nadajników. Operatorzy stacji bazowych nie musz podejmowa rozbudowy sieci, które byłyby bardzo kosztownymi przedsi wzi ciami. Infrastruktura komunikacji radiowej słu y do przesyłania danych. Stworzono now sie , któr wykorzystuje si tylko do transmisji danych. Pakiety maj swoje własne adresy (Rys.9). Umo liwiaj one powtórne składanie danych po przesłaniu do adresata. Taka transmisja danych w postaci pakietów jest wygodna i korzystna dla operatora telefonii komórkowej i dla abonenta. Operator jest w stanie wykorzystywa sie w sposób efektywny. U ytkownik przegl da strony WWW, gdzie ma dost p do zró nicowanych, interesuj cych go informacji. W tym czasie korzysta jedynie z okre lonej partii pasma, które mo e słu y do przesyłania danych do ró nych abonentów. Koszt poł czenia jest zale ny od liczby danych, które zostały przesłane. Natomiast czas poł czenia nie ma adnego wpływu. Jest to kolejna zaleta GPRS, gdy abonent ma mo liwo ci głego przebywania w sieci za darmo. Jest to tak zwana usługa always on, czyli online. Automatycznie s wykonywane poł czenia. Dzieje si to w chwili, gdy pojawi si danie transmisji danych. Nale y tylko wybra odpowiedni kanał. Aby wysłanie lub odebranie danych było mo liwe, kanał musi by wolny. Tym jednak nie zajmuje si u ytkownik, tylko telefon komórkowy i stacja bazowa. Ewentualny mankament, który mo e wyst pi odno nie transmisji danych, to długi czas logowania w przypadku, gdy sie jest przeci ona. Mo na dokona ich podziału, wyró niaj c trzy klasy: terminale grupy A terminale grupy B terminale grupy C Rozró niaj c w ten sposób klasy, nie brano pod uwag marki telefonu, jego wielko ci, czy te szybko ci transmisji danych. Terminale klasy A - umo liwiaj przesyłanie danych jednocze nie z dwóch strumieni. Wykorzystuje si wówczas standardowe poł czenie komutowane i poł czenie GPRS. Pozwala to równie na prowadzenie rozmowy i w tym samym czasie pobieranie informacji z Internetu. Terminale klasy B - obsługuj dwa sposoby przesyłania danych, lecz tylko jeden w bie cej chwili. W czasie, gdy u ytkownik przegl da strony WWW, transmisja danych GPRS musi by przerwana, w momencie, gdy jest realizowane poł czenie głosowe. 25 Terminale klasy C - obsługuj jedn technik przesyłania danych, która jest wybierana przez u ytkownika. Niektóre sposoby transmisji nie posiadaj mo liwo ci realizacji standardowych poł cze głosowych. Klasy GPRS odnosz si do kanałów umo liwiaj cych wysyłanie i odbiór danych. Numer klasy okre la grup multi-slot. W przypadku klasy (4+2,5) okre la on optymaln ilo kanałów (slotów, które słu na szybko do odbioru). Liczba slotów, które s wykorzystywane, wpływa przesyłania danych. Cyfra 2 odnosi si do wysyłania danych. Cyfra 5 (nie musi by podawana) dotyczy maksymalnej liczby kanałów, z których korzysta si do wysyłania i odbioru informacji. Istniej 4 sloty odbiorcze i 1 nadawczy (4+1=5). W innym przypadku b d to 3 kanały odbiorcze i 2 nadawcze (3+2=5), gdy czwarty kanał jest wykorzystywany jedynie do nadawania danych b d tylko do ich odbioru. Nie mog wyst powa jednak 2 kanały odbiorcze i 3 nadawcze, poniewa kanały nadawcze nie mog przekracza liczby slotów odbiorczych. Pierwsze telefony obsługuj ce GPRS zostały przedstawione na targach CEBIT w 2001roku była to Nokia 6210 oraz Nokia 8310. Na targach CEBIT GPRS okre lono mianem „poł czenia internetowe z pr dko ci błyskawicy” [20] Technologia GPRS zdobyła uznanie u operatorów ze wzgl du na: niski koszt rozbudowy sieci; obsług protokołu TCP/IP; ekonomiczne wykorzystanie sieci; szybsz transmisj danych w porównaniu do innych starszych technologii; Natomiast dla abonentów korzy ci płyn ce z technologii GPRS s nast puj ce: niski koszt dost pu do Internetu; mo liwo bycia online; wysoki wzrost szybko ci niskim kosztem; płynno mo liwo przesyłania danych; bezpiecznego korzystania z Internetu; Kolejnym krokiem w ewolucji, telefonii komórkowej jest poszerzenie usług oraz szybko ci GPRS. W celu usprawnienia widma radiowego, wzrostu przepływno ci danych, przesyłu du ej ilo ci danych w rodowisku radiowym oraz płynnego przechodzenia pomi dzy technologiami wprowadzono EDGE. W wikipedii EDGE [45] „jest usług transmisji pakietowej dostarczan przez sieci radiowe np. GSM. Jest to ulepszona wersja GPRS. Teoretyczna maksymalna szybko poł czenia EDGE wynosi 473,6 kbit/s, faktycznie uzyskiwane pr dko ci s rz du 230 kbit/s, uzyskiwana poprzez zastosowanie wydajniejszej techniki modulacji (8PSK) na wybranych szczelinach czasowych” 26 EDGE skrót ten pochodzi od nazwy „Enhanced rates for GSM Evolution”. W tłumaczeniu brzmi: „podwy szone pr dko ci transmisji dla rozwoju GSM”. Zast puje on inn nazw wywodz c si od skrótu E-GPRS, czyli „Enhaced GPRS”. Jest to w dosłownym rozumieniu „rozszerzony GPRS”. Oznacza to szybkie przesyłanie danych przez telefony komórkowe. Transmisja ta jest dwa razy szybsza ni GPRS. W przedstawieniu liczbowym rednia pr dko pr dko transmisji danych wynosi 100 kbit na sekund , natomiast optymaln szacuje si na 240 kbit na sekund . Zarówno GPRS jak i EDGE to technologie współdziałaj ce. Powoduje to zupełn płynno w przesyłaniu informacji pomi dzy terminalami tych technologii. U ytkownik mo e si spodziewa natychmiastowego wzrostu szybko ci poł cze . Dzieje si to samoistnie, wykluczaj c konieczno zmian ustawie GPRS. Kolejnym walorem technologii EDGE jest krótsze pobieranie plików wielo-bitowych oraz lepsza jako przesyłania plików video drog strumieniow . Zalety te wynikaj z tego, e telefon komórkowy jest w stanie poł czy si z sieciami danych. Współczesna technologia EDGE ł czy w sobie GSM i GPRS, dlatego mo na nazwa sie komórkow GSM/GPRS. Zarówno EDGE, jak i system GSM opieraj si na jednakowych cz stotliwo ciach. Tworzy to pewne ułatwienie dla operatora EDGE, który nie musi troszczy si o pozwolenie na przydzielenie kolejnych pasm cz stotliwo ci; jak to si dzieje w innym systemach. Współpraca EDGE z GSM i GPRS daje mo liwo ci le okre lonej, niewielkiej rozbudowy sieci komórkowych. Wysokim standardem w zakresie globalnych usług GSM oraz EDGE jest tak zwany roaming. Wynikiem oczekiwa operatorów jest efektywno i opłacalno przedstawicieli sieci nowych technologii. EDGE spełnia normy postawione przez komórkowych. Technologia i infrastrukturze stacji bazowych. By poprawi ta bazuje na strukturze interfejs radiowy mi dzy stacj GPRS bazow a abonentem, nale y wstawi nowy moduł do stacji bazowej o charakterze radiowym. Aby uruchomi EDGE, operator musi jedynie dokona instalacji modułów nadawczych i odbiorczych w stacjach bazowych. Nie trzeba martwi si o wgranie odpowiedniego oprogramowania, gdy proces ten odb dzie si automatycznie. Technologia ta mo e udost pni usługi 3D na pa mie cz stotliwo ci GSM, z którego si aktualnie korzysta. Znaczy to, e pasmo 2G urosło do rangi pasma 3G, z powodu wzrostu szybko ci transmisji danych. W przeciwie stwie do GSM, EDGE zapewnia du przepustowo (to jest trzy razy wi cej ni w GPRS) i dobre korzystanie z widma. Nowa technologia mo e funkcjonowa jako odr bna sie mobilna, mo e te uzupełnia przyszłe technologie. Obsługuje kilkakrotnie wy sz liczb klientów ni stwarza mo liwo w innych sieciach oraz korzystania z wi kszej ilo ci interesuj cych usług. 27 Rys.10. Zwi kszona pakietowa transmisja danych EDGE [4] Warto wspomnie równie o technologii, 8PSK co w rozwini ciu daje: „8-Phase Shift Keying”. Potocznie nazywa si j : „o miowarstwow kluczow faz ”. Transmisja danych w GPRS i EDGE przebiega w postaci impulsów, gdzie w przypadku GPRS jeden impuls liczy 1 bit, a w EDGE jeden impuls to 3 bity (Rys.10). Powoduje to znacznie zwi kszon ilo mo liwych do przesłania danych w okre lonym momencie. Wynikiem tego jest szybsza transmisja w EDGE. Trudno ci pojawiaj si natomiast w godzinach szczytu. Sie jest wówczas obci ona nadmiarem wysyłanych informacji, dlatego dowolne poł czenia b d wolniejsze ni wynikałoby to z optymalnej pr dko ci przesyłania danych. Wa niejsze w tym okresie s poł czenia głosowe i one powinny przebiega bez zmian. Na szybko wpływa klasa multi-slot. Istniej transmisji jednak obszary pozbawione mo liwo ci korzystania z EDGE. Dlatego tam poł czenia głosowe przeprowadzane s za pomoc GPRS. Ka dy u ytkownik w sieci GSM zostaje poł czony ze slotem przesyłania danych, który jest jego indywidualnym kanałem w chwili przeprowadzania rozmowy telefonicznej. W EDGE natomiast zasada jest podobna, lecz dotyczy ona jedynie transmisji danych i umo liwia korzystanie z kanału wielu osobom. 28 Korzystaj c z usług EDGE, u ytkownik ma zagwarantowane: szybkie pokrycie sieci , która oferuje korzystne usługi; szybk , wr cz niezawodn transmisj danych; du pojemno przesyłanych informacji, plików wielo-bitowych; uzupełnienie nowych technologii; integracj z sieciami GSM i GPRS; podł czenie si do poczty elektronicznej ( automatycznie sprawdzanie poczty); przegl danie stron internetowych niskim kosztem; obsług wiadomo ci MMS; 4.3. Uniwersalny System Telekomunikacji Ruchomej (UMTS) Najbardziej zaawansowan i przyszło ciow technologi integruj c wi ksz cz systemów radiokomunikacji jest „UMTS” z angielskiego Universal Mobile Telecommunication.[4] Jest to cyfrowa sie komórkowa oferuj ca du o bogatsze spektrum usług dodanych dla klientów w oparciu o szybsz pakietow transmisj danych. Pomysł stworzenia uniwersalnego systemu radiokomunikacji powstał na pocz tku lat dziewi dziesi tych, w czasach wdra ania technologii GSM. Standaryzacj systemu trzeciej generacji została podj ta w 1985 roku przez Mi dzynarodow Unie Telekomunikacji z angielskiego skrót ITU oznaczaj cy International Telecommunication Union. Celem było opracowanie wiatowego przemieszczanie si standardu [4] systemu komórkowego umo liwiaj cego u ytkownika pomi dzy wszystkimi sieciami na wiecie. Koncepcja nowego systemu radiokomunikacji w Europie zaistniała dzi ki programowi Research of Advenced Technologies in Europe (RACE) i była wdra ana w latach 1988-1995 [15]. Nast pnie była kontynuowana w programie Advanced Communications Technologies and Services (ACTS). ITU ci le opisało jak zamierza zintegrowa systemy radiokomunikacji. Dokument nosił ten nazw IMT-2000 i został wydany 1992r. Skrót ten oznacza International Mobile Telecommunications, natomiast liczba, e sie miała by wdro ona w roku 2000, jak równie cz stotliwo , na której b dzie pracowała technologia [14]. Dalsz standaryzacj od 1998 roku zaj ła si organizacja 3rd, Generation Partnership Project (3GPP). Opracowywane dokumenty lub ju zaadoptowane przez organizacje umieszczane s na stronie internetowej pod adresem www.3gpp.org [47]. Dokumentacja jest obszerna i podzielona według specyfikacji tematycznych. 29 Jedn z pierwszych specyfikacji systemu UMTS, któr wydała 3GPP, nosiła nazw „UMTS Release 99” została opublikowana w marcu 2000r [4]. W danej specyfikacji została omówiona Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA) (Rys.11), czyli szerokopasmow wersja dost pu ze zwielokrotnieniem kodowym. Daje ona mo liwo ka dej komórce dost pu do całego pasma. Taki interfejs radiowy taki opiera si na zasadzie, e sygnał u ytkownika mno ony jest przez specjalny sygnał rozpraszaj cy o cz stotliwo , której warto mo e by nawet milion razy wi ksza od cz stotliwo ci sygnału rozpraszanego. Dzi ki temu znacznie poszerza si widmo sygnału nadawanego. Mno c sygnały ró nych u ytkowników przez inne sygnały rozpraszaj ce, mo na nadawa je w tym samym pa mie cz stotliwo ci, nie martwi c si o ich wzajemne zakłócanie si . Aby umo liwi poprawny odbiór transmitowanych sygnałów, konieczna rozpraszaj cych. Wła nie dzi ki nim uda si jest wyłowi znajomo u ytych ci gów z sygnałów pochodz cych od wszystkich u ytkowników tylko te informacje, które zostały nadane przez konkretnego abonenta. Wystarczy jedynie po stronie odbiornika pomno y ci g bitów przez taki sam sygnał rozpraszaj cy, jaki został u yty przy operacji rozpraszania. W ten sposób realizowana jest mi dzy innymi identyfikacja u ytkowników. Rys.11. Sposób kodowania WCDMA. Opracowanie na podstawie [4] 30 Ka dy z abonentów nadaje tak samo. Aby odró ni informacje abonentowi przypisywany jest jego unikalny kod, który wykorzystywany jest na etapie tworzenia rozproszonego widma sygnału wyj ciowego. Kod ten równie wykorzystywany jest po stronie odbiorczej do "odfiltrowania" tego sygnału. Dzi ki kodowaniu zapewniona jest poufno i bezpiecze stwo informacji i nie trzeba stosowa adnych dodatkowych mechanizmów szyfruj cych. We współczesnych systemach przestrze kodowa liczy a 4,4 biliona kombinacji, nie ma zatem ryzyka wyczerpania si kodów dla nowych abonentów. Sygnały o rozproszonym widmie, bardzo zbli onym do widma szumu, s niezwykle trudne do wykrycia i zatem wzgl dnie odporne na podsłuch. Sygnały takie s znacznie bardziej odporne na wszelkiego rodzaju zakłócenia i interferencje naturalne i b d ce wynikiem działalno ci człowieka (zakłócenia przemysłowe, celowe zagłuszanie transmisji). Poł czeniom głosowym i transmisjom danych przypisywane s kody, a nieokre lone kanały cz stotliwo ci. Dlatego nazwa technologii Wideband Code Division Multiple Access oznacza szerokopasmowy wielodost p z podziałem kodowym. Urz dzenie odbieraj ce dane, zna odpowiedni kod i automatycznie odfiltrowuje wszystkie dane, które nie s nim oznaczone tym faktem zmniejsza si obci enie sieci, bo nie zajmuje si całego kanału cz stotliwo ci chyba, e operator dysponuje odpowiednio szerokim pasmem. W takim przypadku, w ka dej komórce wykorzystywany jest ten sam, ale za to bardzo szeroki kanał cz stotliwo ciowy. Odpada zatem problem skomplikowanego planowania przydziału kanałów cz stotliwo ciowych poszczególnym komórkom. Równie dzi ki WCDMA mo liwe jest współpracowanie kilku nadajników naraz, tzn. jeden u ytkownik w celu zwi kszenia przepustowo ci ł cza mo e odbiera dane z kilku nadajników naziemnych, geostacjonarnych. UMTS to kolejny krok w ewolucji (po sieci komórkowej "drugiej generacji") w dziedzinie cyfrowego przesyłania danych. Jest to system "trzeciej generacji" (3G), stanowi on naturaln i logiczn kontynuacj . Daje mo liwo zogniskowania ł czno ci cyfrowej o mo liwej przepustowo ci si gaj cej do 2 Mb/s. Usługi sieci UMTS [7] obejmuj : poł czenia Voip, lokalizacj poprzez systemy namierzania, korzystanie z telewizji, radia, muzyki, wideo (wideo konferencyjne, wideotelefon), poczty elektronicznej, stron WWW, wy wietlanie wideoklipów, realizacj operacji bankowych, komunikacji tekstowej online-czaty. 31 Rys.12. Usługi UMTS. Opracowanie własne na podstawie [4] Na wprowadzenie UMTS został przeznaczony pewien zakres cz stotliwo ci [4]. Zakres ten mo e si powi kszy na przestrzeni najbli szych lat. S to pasma ukierunkowane na zastosowania naziemne i satelitarne (Rys.13): 1900 – 1980 MHz – transmisje naziemne 1980 – 2010 MHz – transmisja do satelity 2110 – 2170 MHz – transmisje naziemne 2170 – 2200 MHz – transmisja od satelity Rys.13. Podział cz stotliwo ci UMTS. Opracowanie na podstawie [4] 32 Zasi g komórki UMTS dzieli si na (Rys.14): Pikokomórki – wielko około kilkadziesi t metrów na obszarach du ego ruchu i w budynkach, biurach; Mikrokomórki – wielko około kilkuset metrów w centrach miast, tak jak GSM 1800,pokrycie zasi giem całego miasta; Makrokomórki – na pozostałych, innych ni wy ej wymienionych obszarach; tak jak dzisiejsze GSM 900,tereny podwiejskie i wiejskie; Satelitarny – globalne pokrycie zasi giem całej kuli ziemskiej, morza, tereny górzyste, tereny podbiegunowe. Rys.14. Globalny zasi g UMTS. Opracowanie Własne na podstawie [6] W rejonach wiata o małym zaludnieniu funkcjonowa maj systemy satelitarne. U ytkownik b dzie posiadaczem jednej komórki, tak jak osoby na obszarach pokrytych sieci poł cze . Jednak aparat ten b dzie musiał by dodatkowo wyposa ony w mo liwo przestawiania si na odbiór okre lonej satelity, co b dzie działo si automatycznie. W ten sposób u ytkownik nie b dzie zmuszony do zakupu kilku telefonów komórkowych, gdy jeden aparat b dzie gwarantował mu najdogodniejsze parametry transmisji. Na obszarach UMTS wdro ono pomy lne rozwi zanie, jakim jest koncepcja nakładaj cych si komórek. Istniał bowiem problem pokrycia danego rejonu wła ciwo ciami, które s zmienne i ruchomymi stacjami o niejednakowym stopniu mobilno ci. System ten 33 zabezpiecza dost p do infrastruktury telekomunikacji w znaczeniu globalnym, drog radiow . U ytkownicy musz mie przecie stały dost p, bez wzgl du gdzie si znajduj . Niewa ne te czy jest to godzina szczytu czy nie, mo liwo u ytkownik ma prawo mie korzystania z usług telekomunikacji zawsze. Bez znaczenia jest równie , czy jest to telefon stacjonarny czy ruchomy, czy jest to sie publiczna, korporacyjna czy te prywatna, czy odbiór odbywa si drog naziemn czy mo e satelitarn . Wszystkie systemy telekomunikacyjne ł cz si w UMTS. Zapewnia to globalny zasi g działania. Mo liwy te jest stały dost p do sieci telekomunikacyjnych, telewizyjnych, teleinformatycznych i radiowych. U ytkownicy s poł czeni drog radiow ze stacj bazow . S przez to podobne pod wzgl dem funkcji do stacji bazowych GSM. Przeprowadzaj procedury nadawania danych i ich odbierania. W systemie UMTS szybko przesyłania informacji jest regulowane przez stacj bazow . By system mógł poprawnie funkcjonowa potrzebuje składników naziemnych. Natomiast uruchomienie segmentu satelitarnego umo liwi globalny zasi g systemu UMTS. Współcze nie trudno jest jeszcze oszacowa Mo na jedynie spodziewa si , e szybko maksymaln pr dko transmisji stworzy mo liwo przesyłania danych. wysyłania danych z pr dko ci porównywaln z jej kablowymi odpowiednikami. Typ sieci satelitarnej b dzie wyznaczał zakres usług. Rodzaje orbit satelitarnych i tym samym ich odległo od kuli ziemskiej ma decyduj ce znaczenie. Tylko kilka satelit jest potrzebnych do stworzenia globalnego zasi gu UMTS. Jest to mo liwe w odniesieniu do GEO [5], czyli systemu geostacjonarnego. Mog wyst pi zakłócenia sygnału radiowego, co jest spowodowane du odległo ci od Ziemi (wynosi ona 40 000 km) [48]. Wpływaj one na spore opó nienie transmisji danych. Powstaje w tym momencie konieczno ograniczenia usług. Mniejsze zakłócenia sygnału radiowego wyst puj w przypadku MEO, czyli systemu z satelit na rednich orbitach. Jednak taka satelita jest widoczna jedynie przez par godzin. To powoduje konieczno przeł czania poł cze na inne satelity. Pozostaj jednak nadal du e opó nienie propagacyjne. LEO [7] jest to system niskoorbitalny, który wyró nia si cechami, poniewa najlepszymi mo liwe jest uzyskanie du ego przepływu informacji przy pomocy małych promieni orbit satelitarnych. Dzi ki temu mo na skorzysta z tej wygodnej usługi szybkiej transmisji danych. Małe opó nienia propagacyjne, a dokładnie 50ms s spowodowane systemem niskoorbitalnym, którego zasi g jest niewielki. Satelita ten widoczny jest z danego miejsca na Ziemi tylko przez kilkadziesi t minut, to te czas radiowy jest bardzo krótki. Du a liczba elementów musi by umieszczona na wielu orbitach, by doszło do globalnego pokrycia zasi giem. Systemy HEO umo liwiaj zaprojektowanie satelitarnego 34 systemu komunikacyjnego. Systemy te s przeznaczone do obsługi danego obszaru na kuli ziemskiej. Ich wła ciwo ci mo na porówna do tych, którymi cechuje si system geostacjonarny. Universal Satelite Radio Access Network ta angielska nazwa jest rozwini ciem skrótu USRAN. Oznacza ona radiow siec satelitarn . Jej działanie opiera si na współpracy z u ytkownikiem i sieci szkieletow (Rys.15). Rys.15. Globalne komutowanie ł cz systemu UMTS. Opracowanie własne. Obsługa klientów mo e wyst powa pod dwoma postaciami: pełnienia funkcji stacji bazowej przez segment satelitarny oraz zmiany tego segmentu w podsystem radiowy. Satelita dokonuje zestawu ł czy radiowych mi dzy kontrolerem sieciowym i u ytkownikiem UMTS. Nale y pami ta przy tym, e satelita musi spełnia funkcj stacji bazowej, a kontroler sieciowy powinien si zawiera w składzie segmentu naziemnego. Dojdzie do tego, je li u ytkownik nie jest pod zasi giem naziemnej stacji bazowej. Wpływa to na łatwiejsze przenoszenie poł cze jednocze nie pełni rol wyst powa w systemach LEO. Je li satelita stanowi podsystem radiowy, to stacji bazowej i radiowej kontrolera sieciowego. Mo e wi c w roli po rednika w transmisji segmentów naziemnych UTRAN, które przebywaj pod jego zasi giem. 35 Z architektury UMTS powstała niezawodno systemu wynikaj ca z makrokomórki. Obszary, gdzie wyst puje problem pokrycia zasi giem przez mikrokomórki i pikokomórki s wypełniane przez w makrokomórkach makrokomórki. powoduje Mo liwo ograniczenie obsługiwania cz sto ci ruchomych przenosze poł cze stacji mi dzy komórkami oraz zminimalizowanie obci enia sieci steruj cymi sygnałami. We wrze niu 1998 [11] roku rozpocz ła si pracaa nad pierwsza sieci satelitarnej ł czno ci osobistej. Wykorzystuje ona 66 satelit kr cych na wysoko ci 800km nad powierzchni Ziemi. Zapewnia pokrycie całego obszaru kuli ziemskiej. Na wiecie znajduje si 11 stacji naziemnych umo liwia wymian informacji mi dzy systemem Iridium a systemami telefonicznymi. 4.4. Dodatkowe technologie wspieraj ce telefoni komórkow W celu zapewnienia szybkiego transferu operatorzy komórkowi korzystaj z sieci bezprzewodowych. Jest to idealne rozwi zanie uzupełnienia telefonii komórkowej. W miejscach o niedu ym zasi gu, ale za to du ym zapotrzebowaniu na szybki Internet tak jak np. lotniska, hotele stosuje si WiFi. Technologia ang. Wireless Fidelity (WiFi) bezprzewodowe poł czenie ze sob komputerów. Zasi g jest do systemu. No nikiem przesyłu danych s Cz stotliwo niedu y w porównaniu do fale radiowe na cz stotliwo ci 2400MHz. ta we wszystkich pa stwach jest zaj ta dla sprz tu nie licencjonowanego. Pocz tek powstawania sieci opartych na technologii WiFi przypada na 1994r. Cena ówczesnych kart była rednio pi razy dro sza od obecnych, efektem tego był słaby rozwój tej technologii. Rok 1997 [14] przyniósł zdecydowane zmiany, gdy Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) zredagowała standard tworzenia i u ytkowanie sieci Wifi, czyli bezprzewodowych sieci lokalnych (WLAN). Standard oznaczony został jako 802.11. Niestety szybko zapomniano o tym standardzie poniewa była niska transmisja danych od 1Mb/s do 2Mb/s. Zaleta technologii WiFi jest fakt, e nie zakłóca pracy z urz dzeniami mikrofalowymi oraz innych urz dze , gdy działa w zakresie kHz i MHz. Rewolucj w technologii Wifi był opracowany standard IEEE 802.11b. Standard ten zakładał przepustowo transmisji danych od 2Mb/s do 11Mb/s. Standard ten przyci gn ł uwag wiatowych producentów. Firmy Cisco, 3COM opracowały swoje karty, które były ta sze od pierwszych kart. Kolejnym standardem był 802.11a. Przepustowo tej technologii si gała 54Mb/s i działa na cz stotliwo ci powy ej 5GHz. Standard 802.11a nie zyskał du o 36 zwolenników, gdy nie był kompatybilny ze standardem „b” i zasi g był mniejszy w stosunku do standardu 802.1b Ka dy u ytkownik posiada wygodny dost p do danych, co jest zasług sieci bezprzewodowej, nie musi przy tym szuka specjalnego miejsca, gdzie jest dost p do sieci. Istnieje tez mo liwo konfiguracji sieci bez potrzeby instalowania struktury kablowej. WIFI gwarantuje transfery 100mb/s. Wskazuje to na kilkakrotnie szybsze poł czenia w GSM od GPRS. Norm WIFI jest brak mechanizmów autentyfikacji, które mo na by porówna do kart SIM. S prowadzone prace nad podniesieniem jako ci zabezpiecze . Najwi kszym mankamentem WIFI jest zasi g, który wynosi około 100metrów. To znaczy, e WIFI mo e stanowi jedynie uzupełnienie GSM, czyli, telefonii, która obejmuje całego pa stwa. W 2007 roku firma Intel planuje zaprezentowa układ scalony, który ma ł czy funkcje WIFI i GSM. Przewidywana nazwa brzmi: „Wireless Wide Area Network (WWAN)”, [49]. Zasi g GSM poł czony z pr dko ci transferu WIFI ma przy pieszy utworzenie telefonii trzeciej generacji. Nie b dzie to wymagało korzystania z kosztownego standardu UMTS. WIFI jako bezprzewodowa sie lokalna wykorzystuje cz stotliwo ci radiowe. To znaczy, e odbiera i wysyła informacje poprzez ziemsk atmosfer . Ogranicza si w ten sposób cz sto poł cze kablowych. Sie u ycia bezprzewodowa zawiera poł czenie mobilno ci u ytkownika i transmisji danych. Współcze nie d y si do integracji du ej ilo ci usług. Nast pstwem tego jest wzrost oczekiwa odno nie urz dze aktywnych w sieci jak i medium transmisyjnego. Coraz wi ksz rol odgrywaj fale radiowe. Sie WIFI wykorzystuje standard IEE 802.11[14]. Tabela 1 Parametry sieci WIFI ( ródło: PC Format 4/2006) Standard 802.11a 802.11b 802.11b+ 802.11g 802.11g+ 802.11g SuperG Pasmo 5,15,7GHz 54Mb/s 2,4GHz 2,4GHz 2,4GHz 2,4GHz 2,4GHz 11Mb/s 22Mb/s 54Mb/s 125Mb/s 108Mb/s 27Mb/s 6Mb/s 7Mb/s 27Mb/s 33Mb/s 50Mb/s Zasi g 2dbi 150 metrów 300 metrów 300 metrów 300 metrów Zgodno brak 802.11b 802.11b Teoretyczna pr dko Realna pr dko Kanały 13 13 300 metrów 300 metrów 802.11b i 802.11b i g 802.11b i g g 13 13 13 13 Oferowane radiowe sieci komputerowe wyst puj w pa mie pozbawione koncesji, co tyczy si UMTS. Cz stotliwo 2,4 Ghz jest pasmem obywatelskim. Firmy produkuj ce 37 urz dzenia w tej cz stotliwo ci zapewniaj bezpiecze stwo dla lokalnej sieci bezprzewodowej. Stosuj one mechanizmy szyfruj ce i uwierzytelniaj ce u ytkowników. Zastosowanie tych urz dze jest w udost pnianiu Internetu, medycynie, handlu, produkcji, magazynowaniu, ł czenie sieci LAN. U ytkownik mo e korzysta z przeno nych terminali i komputerów, wykorzystuj c je do centralnych systemów przetwarzania danych. W 2002 roku wyszło rozporz dzenie Ministerstwa Infrastruktury, które dotyczyło urz dze radiowych badawczo-odbiorczych b d tylko nadawczych. Według dziennika ustaw numer 139.Poz.1162 urz dzenia radiowe mog by u ywane bez pozwolenia i wprowadzenie tej technologii na polski rynek jest mo liwe bez korzystanie z przesyłania danych drog radiow adnych ogranicze . Fakt ten umo liwia na cz stotliwo ciach 2,4 Ghz[13] bez konieczno ci jakichkolwiek opłat za eksploatacj tej cz stotliwo ci. To rozwi zanie jest niezwykle korzystne dla abonamentów sieci bezprzewodowych. Dot d bowiem operatorzy nie mieli mo liwo ci legalnego u ytkowania podanych powy ej cz stotliwo ci. Standard IEE 802.11 okre la sieci bezprzewodowe. Moc oddawana przez urz dzenia WIFI jest bardzo niewielka, gdy maksymalna moc wynosi 100mW (opieraj c si na artykule Axel Sikora, Robert Milewskiego [50]) podczas gdy maksymalna moc telefonu komórkowego wynosi 500mW. Im wi ksza jest odległo , tym fale radiowe maj mniejsz moc. Tote osoby w zasi gu tej sieci s nara enie na małe działanie tych fal radiowych. W aparatach komórkowych antena jest umiejscowiona przy głowie, natomiast w WIFI odległo anteny od głowy liczy od pół do jednego metra. Uwa a si , e działanie telefonu komórkowego trzeciej generacji nie wpływa negatywnie na zdrowie człowieka tak jak bezprzewodowa sie WLAN. Sieci bezprzewodowe spełniaj okre lone normy prawne danego kraju. Szybko ci transferów sieci WIFI s uzale nione od konfiguracji oraz mo liwo ci danego urz dzenia. Na pr dko przesyłania danych wpływaj nast puj ce czynniki: liczba u ytkowników, parametry transmisji (zasi g), typ systemu, ograniczenia wynikaj ce z kablowej architektury sieci. Sieci bezprzewodowe, a zwłaszcza komercyjne wyró niaj si pr dko ci transmisji 11Mbp/s. Zauwa alne ró nice w wydajno ci takich sieci jak TOKEN RING [5], ETHERNET s nieznaczne. Odpowiedni poziom transmisji dla aplikacji (poczta elektroniczna, dost p do baz danych) opieraj cej si na sieci jest zagwarantowany przez sie bezprzewodow . Bezprzewodowa sie WIFI w porównaniu do modemów v90 [13], których pr dko transmisji danych wynosi 56kb/s, jest 200 razy szybsza. Zarówno instalacje zewn trzne, jak i instalacje wewn trzbudynkowe s obj te zasi giem WIFI. Walorem rozwi za sieci komputerowych jest implementacja w systemach istniej cych. Chodzi o rozbudow tych systemów b d budowanie od podstaw. Oferuje si 38 wiele rozwi za polegaj cych na rozbudowie systemów, osi gaj c wi cej funkcji. W dzisiejszych czasach ka da firma ma swoje komputery oraz swoje instalacje sieciowe. Dlatego istnieje tak du o ofert rozbudowy tych systemów radiowych. Podczas rozbudowy sieci mo na spodziewa si lepszej elastyczno ci, funkcjonalno ci sieci. Rozwi zanie sieci WIFI jest podstaw dla budowy indywidualnych sieci. Sieci nowo budowane odpowiednie s dla firm, które dzier awi biuro, budynek, magazyn, hale produkcyjn . Podstawow zalet sieci radiowych jest łatwo monta u i demonta u, proste zmiany miejsca bez potrzeby powtórnej konfiguracji. Siec teleinformatyczna, w skład której wchodz urz dzenia bezprzewodowe, cechuje si wi ksz elastyczno ci ni sieci LAN. Rys.16. Poł czenie peer to peer. Opracowanie własne na podstawie [13] Je eli u ytkownik potrzebuje poł czenia bezprzewodowego, szybkiego komputera peer to peer jest bardzo korzystne, gdy u ytkownicy spotykaj c si w jednym miejscu korzystaj c z komputerów przeno nych (Rys.16). Przestała istnie bariera wymiany informacji stworzona przez kable. U ytkownicy mog jednocze nie przesyła nawzajem pliki, korzystaj c z bezprzewodowego poł czenia peer to peer (punkt do punktu) [13]. Instalacja sieci bezprzewodowej jest odpowiednikiem dla sieci ju istniej cej lub rozbudowy tradycyjnej sieci przewodowej. Dzi ki temu u ytkownik mo e przenosi dane bez potrzeby przebudowy infrastruktury kablowej. Access Point [14] „jest to moduł bezprzewodowy. Element ten dodaje si do sieci podczas jej rozbudowy, je li zamierzamy podł czy si do Internetu bezprzewodowo. Podczas 39 podł czenia do Internetu sieci LAN mo na wykorzysta Access Point (moduł radiowy). Nie trzeba wówczas zakupywa urz dze , które ł cza si z Internetem. W tym przypadku jest oszcz dno . Współczesne stacje bazowe s wyposa one w wiele funkcji, np. router [5], swith, firewall, modem ADSL itp. Access Point zapewnia sieci funkcjonalno i bezpiecze stwo.” Rys.17. Poł czenie sieci LAN znajduj cych si w dwóch budynkach. Opracowanie własne. Konieczne jest poł czenie budynków takich jak biuro i magazyn, ł cz c w ten sposób sieci LAN, aby móc korzysta z udogodnie komputera z dost pem do sieci. Cz sto s to kosztowne inwestycje, które wymagaj zamierzamy zało y uzyskania pozwolenia na tak budow , je li kabel ziemny. W takich wypadkach idealnym rozwi zaniem jest zbudowanie „pomostu radiowego” typu punkt – punkt (Rys.17). Jest ono ta sze, szybsze i nie wymaga adnych pozwole . Innym rozwi zaniem dla firm jest udział w ró nego rodzaju konferencjach, targach i innych imprezach. W celu szybkiego sfinalizowania transakcji jest potrzebny szybki, bezprzewodowy dost p do zasobów sieci, skontaktowania si z sieciami w innych filiach firmy. Takie bezprzewodowe rozwi zanie jest idealne i tylko w taki sposób mo na zrealizowa poł czenie. Rys.18. Poł czenie sieci WIFI w centrum miasta. Opracowanie własne. Siec bezprzewodowa sprawdza si swobodn tak e w domowych sieciach, gdy prac . Komputer nie musi zajmowa zapewnia stałego miejsca, zazwyczaj w pobli u gniazdka telefonicznego. Mo na go instalowa w dowolnym miejscu zarówno w budynku 40 mieszkalnym jak i poza nim i bez przeszkód korzysta z Internetu (Rys.18). Notebook jest pozbawiony kabli, zatem jest to korzystne dla u ytkownika. Poł czenie poprzez WIFI jest zazwyczaj wykorzystywane podczas poł czenia kilku komputerów. Nie trzeba wówczas wykonywa otworów w cianach, by zało y poł czenie kablowe mi dzy budynkami mieszkalnymi. Daje to efektywniejsze korzystanie ze stałego ł cza internetowego (ISDN [5], Neostrada, modem kablowy). Sie nie wymaga rozbudowy o pewne elementy typu serwer. Bardzo cz sto próba ł czenia sieci wewn trz budynku za pomoc kabla staje si niemo liwa do wykonania lub małorentowna. Bardziej opłacalne i mniej pracochłonne jest tworzenie sieci bezprzewodowych w przeciwie stwie do kablowych. Zało enie sieci komputerowej jest ta sze i łatwiejsze. Rys.19. Poł czenie pomi dzy domkami jednorodzinnymi. Opracowanie własne. Takie rozwi zania s doskonałe dla mieszka ców osiedli, domów jednorodzinnych, zarówno w miastach jak i na wsi (Rys.19). Podł czenie do stałego ł cza w małych miejscowo ciach nie jest wykonalne, ze wzgl du brak mo liwo ci technicznych. Rozwi zaniem mo e by budowa lokalnej sieci bezprzewodowej, czyli WIFI jednego ł cza, z którego korzystaliby wszyscy mieszka cy danej miejscowo ci. Taka inwestycja nie jest tak kosztowna jak budowa sieci kablowej. Operatorzy telefonii komórkowej cz sto korzystaj z tego rozwi zania. Stawiaj nadajniki w centrach miast, o rodkach o du ym zapotrzebowaniu na t technologi , tworz c tylko „hot spoty” o małym zasi gu, cz sto nie pobieraj c opłat lub wliczaj c w abonament. Dla operatora jest to korzystne, gdy redukuje koszty zwi zane z instalowaniem wolniejszych technologii, zapewnia odbiorcy lepszy transfer, a co najwa niejsze, komutuje si z innymi technologiami, jakie telefonia komórkowa 41 umo liwia. Kolejn technologi wspieraj c telefoni komórkow a zwłaszcza technologi trzeciej generacji, jest HSDPA. Z j zyka angielskiego High-Speed Downlink Packet Access w skrócie HSDPA jest protokołem telefonii mobilnej. Okre lany czasem terminem 3.5G (lub "3½G") nazywana tak, gdy technologia UMTS zakłada transfery maksymalnie do 2 Mbit/s, natomiast HSDPA osi ga 14,4 Mbit/s[4]. Transfer tak wysoki sprawia, e jest to juz transfer zbli ony do czwartej generacji telefonii komórkowej. Czwarta generacja telefonów komórkowych jeszcze nie istnieje, nie ma odpowiedniej dokumentacji, obecnie na rok 2006 nie okre lono adnych zało e , standardów. Jedynie s wyobra enia projektantów, e czwarta generacja telefonów ma osi ga transfer przewy szaj cy 10 Mbit/s. HSDPA ma okre lone ju standardy, tzn. podobnie jak w odniesieniu do EDGE technologia ta pojawiła si w trakcie wprowadzania UMTS i spełnia zało enia, standardy „UMTS Release 99” wydane przez 3GPP. Wspomniane standardy były przedstawione w rozdziale 2.3. Równie tak jak UMTS jest kodowana za pomoc WCDMA. Historyczny rozwój technologii HSDPA jest bardzo krótki. Pierwsze informacje przedstawienia tej technologii były nast puj ce: „Vodafone zademonstrowało na targach CeBIT 2005 działaj ce poł czenie w technologii HSDPA - pozwalaj cej na transmisj danych z zawrotn szybko ci do 14 Mbit na sekund ” [52] Rok pó niej miało miejsce pierwsze oficjalne udost pnienie nowej technologii HSDPA: „Uruchomienie zaplanowane na targi CeBIT 2006 w niemieckim Hanowerze to wynik cisłej współpracy obu firm nad wdra aniem technologii HSDPA w sieciach komercyjnych. T -mobile i Nokia udost pniaj HSDPA go ciom targów CeBIT w Hanowerze, a jednocze nie uaktywniaj usługi HSDPA w Niemczech.” [53] Technologia HSDPA zapewnia szerokopasmowy dost p do Internetu przez komórk . Usługa blueconnect, o której była mowa w rozdziale 1.1, tak e w czasie powstawania tej pracy zacz ła umo liwia swoim klientom technologi HSDPA. Sie Era jako pierwszy operator w kraju uruchomił komercyjnie 30.10.2006r. [51] „Prezentacja odbyła si podczas Mi dzynarodowych Targów Ł czno ci Intertelecom w Łodzi (22-24 marca). Jest to pierwszy pokaz technologii HSDPA w Polsce.”[54] Wprowadzenie technologii HSDPA wymaga jedynie aktualizacji oprogramowania, podobnie było podczas wprowadzania technologii EDGE. Bez instalacji dodatkowego sprz tu w krótkim czasie i po obni onych kosztach jest wdra ana ta technologia z zało eniem, e 42 technologia UMTS jest ju wdro ona wcze niej. Ta technologia kompatybilno ci terminali. Technologia UMTS daje mo liwo wyró nia si współdziałania ze sob ró nych telefonów komórkowych i sieci niezale nie od tego, jaki producent je dostarczył, (zgodno nowowprowadzanych, chipsetów i telefonów). Skokowe podwy szenie szybko ci transmisji oraz jako wiadczonych usług, dzi ki zastosowaniu technologii HSDPA, automatycznie zwi ksza zainteresowanie samymi usługami 3G/UMTS. Jednocze nie HSDPA dało operatorom narz dzie do ekonomicznego oferowania usług. HSDPA działa w sposób podobny do dopalacza, jest protokołem telefonii mobilnej. W oparciu o sieci TCP/IP zwi ksza od 5 do 8-razy szybko ci gania danych do telefonów, laptopów. Dzi ki tej technologii UMTS podwaja wydajno sieci. Technologia HSDPA rozwija si szybko i dynamicznie i cho jest w fazie wprowadzania przez operatorów, to ju s podejmowane przez firmy integracje sprz towe. „Nokia i Intel nawi zały współprac , na mocy której w notebookach wyposa onych w technologi Centrino Duo b d instalowane moduły sprz towe do odbioru danych transmitowanych w technologii HSDPA (High Speed Downlink Packet Access).”[55] HSDPA kbit/s . WIFI UMTS EDGE CSD HSCDS GPRS 0 Technologie Rys.20. Wzrost pr dko ci technologii przesyłania danych w telefonii komórkowej Celem rozdziału było, przede wszystkim, przedstawienie dost pnych technologii przesyłania danych w telefonii komórkowej powi zanych z dost pem do mobilnego Internetu. W omówionym rozdziale przedstawiono podstawowe technologie mobilne, ich zasady działania, obszar wyst powania, cel wprowadzania. Pr dko ci przedstawione teoretycznie zostan przetestowane w cz ci praktycznej czyli w nast pnym rozdziale (Rys.20). Tendencj wzrostu szybko ci technologii zaobserwowane w tym rozdziale wskazuje dynamiczny rozwój Internetu. 43 5. Analiza szybko ci transmisji w telefonii komórkowej Ta cz pracy obejmuje problematyk zastosowania dost pu do Internetu w telefonii komórkowej, zarówno w konkretnych przykładach, jak i w oparciu o cz praktyczn , czyli przetestowanie omawianych w czwartym rozdziale technologii przesyłania danych. W tym rozdziale pracy badania miały na celu opracowanie podsumowuj cych wniosków na temat technologii przesyłania danych, wskazania wad, zalet oraz zaobserwowanych zjawisk, jakie zaistniały podczas bada . W zakresie problematyki zastosowania dost pu do Internetu w telefonii komórkowej znajduj si rozwi zania biznesowe, jak równie zastosowanie dla telepracowników. Kierunek bada ma słu y ukazaniu ewolucji w kierunku telefonii wykorzystuj cej Internet i coraz bardziej upowszechnienia si mobilnego dost pu do Internetu. Analizy bada dotycz tak e okresy poprzedzaj ce najnowsze technologie, czyli testowanie technologii wolniejszych, starszych, które nie s u ywane przez u ytkowników ze wzgl dów ekonomicznych. Testy zostały wykonywane chronologicznie od komutowanych ł cz po pakietow transmisj danych. Oczekiwane wyniki obejmuj przede wszystkim wskazanie, z jakiej technologii si korzysta na podstawie aplikacji oraz zaprezentowanie szybko ci ł cza. Zanim ukazane zostan wyniki bada , pierwsza cz skupia si na przyczynach dla których ludziom jest potrzebny Internet w telefonii komórkowej oraz mo liwo ciach zastosowa . Dotyczy to tradycyjnych zastosowa w przedsi biorstwie, jak i zaprezentowania rozwi zania dla indywidualnych u ytkowników mobilnych. Ostatnia cz tej pracy dotyczy cz ci praktycznej. Dokładne opisane zostały parametry urz dze , programów, aplikacji. Badania były wykonywane na kilku testerach niezale nych, w celu wyeliminowania bł dów w pomiarze. W celu wyznaczenia dokładnego wyniku pomiaru porównane zostały z danymi producenta i innymi testerami. Tendencje wzrostu szybko ci technologii zaobserwowane w tym rozdziale wskazuj na dynamiczny rozwój Internetu. Dzi ki zastosowaniu Internetu w telefonii komórkowej powstaje proces komutowania ł cz, objawiaj cy si udost pnieniem u ytkowi wy szych przepustowo ci. Korzystanie z Internetowych zasobów w dowolnym miejscu i w ka dym czasie daje szanse nieograniczania mobilno ci klienta. 44 5.1. Eksploatacja Internetu w telefonii komórkowej Powstaj ce dzi ki technikom teleinformatycznym, dost pno do Internetu w telefonii komórkowej nowe formy aktywno ci ludzkiej prowadz w efekcie do powstawania nowych miejsc pracy, nowych rynków. Takie formy tworzenia miejsc pracy inicjuj proces powstawania globalnej, multimedialnej sieci komunikacyjnej, wyposa onej w integralne narz dzia informatyczne, ze zindywidualizowanym dost pem ruchomym, coraz cz ciej szerokopasmowym. Nasilaj si procesy konwergencji w zakresie rozwi za technicznych, metod dystrybucji informacji oraz jej tre ci. Telefonia komórkowa ju dawno przestała by jedynie rodkiem ł czno ci głosowej. Zacz ł w niej dominowa konfigurowane s strumie ruchu zło onego z danych i sygnałów wizyjnych, podsieci korporacji biznesowych. Zostały zintegrowane ró ne media transmisyjne, pojawiły si liczne usługi zdalnie realizowane, eliminuj ce potrzeb przemieszczania si ludzi. Takie rozwi zania umo liwia komunikacj interaktywn , gdzie odbiorcy i nadawcy informacji staj si równorz dnymi uczestnikami komunikacji realizowanej w czasie rzeczywistym i maj mo liwo ingerencji w przebieg tego procesu. technologia teleinformatyczna pozwala tworzy zdalnie funkcjonuj ce systemy edukacyjne, czy stanowiska telepracy, umo liwiaj c nauk i prac , a tak e udział w wydarzeniach kulturalnych bez konieczno ci przemieszczania si . Daje szanse korzystania z du o bogatszych zasobów wiedzy, pracy i kultury. Pozwala te reagowania na powstałe zjawiska. Obserwuje si komunikuj cych si tworzy tworzenie systemy szybkiego rodowisk społecznych, zdalnie, zwanych mobilnymi u ytkownikami. Wiele firm posiada znacz c liczb komputerów w biurze jak równie w ród mobilnych pracowników. W ten sposób udost pnia wszystkie programy, sprz t, a zwłaszcza dane ka demu u ytkownikowi niezale nie od poło enia pracownika. Dost p do Internetu w telefonii komórkowej daje firmom mo liwo korzystania np. z jednej drukarki. Wi kszo firm utrzymuje online rejestry klientów, inwentarza, rachunków nale no ci, sprawozda finansowych i wiele innych informacji. Firma nie musi by skupiona w jednym miejscu, poniewa telefonia komórkowa daje mo liwo korzystania z zasobów w innym pa stwie, wykorzystuj c roaming mi dzynarodowy. Przesył dokumentów, umów poprzez klienta pocztowego nie sprawia adnego problemu i nie trzeba by osobi cie w firmie, co wpływa na koszty eksploracyjne firmy. Przykładem zastosowania trzeciej generacji telefonów, czyli UMTS jest wideo 45 konferencja. Z u yciem tej technologii pracownicy w odległych lokalizacjach mog uczestniczy razem w spotkaniu, widz c i słysze si , a nawet pisa na wirtualnej tablicy. Wideo konferencje s olbrzymim atutem eliminuj cym koszty i czas zwi zany z podró ami. Wraz z rozpowszechnieniem si Internetu wzrósł równie handel elektroniczny. Wielu klientów ceni sobie zakupy, składanie rezerwacji w domu. Kontakt online z firm , sprzedawc wpływa na szybsze dokonywanie transakcji. Wiele zastosowa dost pu do Internetu w telefonii komórkowej znalazło swoje przeznaczenie w edukacji społecze stwa. Pan Mirosław J. Kubiak napisał ksi k omawiaj c temat nauczania na odległo [9]. Wypomina on wady nauczania tradycyjnego, ze wzgl dów ekonomicznych oraz braku mo liwo ci interaktywnego rozwoju społecze stwa. Obszernie ukazuje zastosowania dost pu do Internetu w edukacji. Z bezprzewodowych technologii, z jakich korzysta telefonia komórkowa, korzystaj równie uczelnie, udost pniaj c na terenie uczelni dost p do bezprzewodowego Internetu. W takich miejscach student ma mo liwo korzystania z zasobów biblioteki, bez stania w kolejce i czekania na wydanie ksi ki, mo e j czyta online na własnym komputerze, nawet podczas wykładu, w celu poszerzenia wiedzy. Innym zastosowaniem na uczelniach s produktami. Zawarto dost pne automaty z kaw oraz innymi takich automatów jest okresowo uzupełniana. Wykorzystuj c dost p do Internetu poprzez telefoni komórkow , automat sam wysyła raport o stanie bie cym. Kierowca dowo cy towar wiedziałby, ile ma dokładnie dowie i jak optymalnie zaplanowa tras . Takie informacje mog by przesyłane przewodowo, lecz wtedy to si wi e si to z dodatkowymi opłatami abonamentowymi oraz kosztem okablowania, doprowadzenia linii. Nast pnym zastosowaniem jest zdalny odczyt wodomierzy, mierników-zb dne jest wówczas wysyłanie pracowników w celu odczytu. Równie detektory dymu mog zdalnie reagowa , gdy podczas po aru zostaje zniszczona linia telefoniczna. Pomocne s technologie przysyłania danych dla władz miast. Parkometr mo e przyj nale no np. kart płatnicz , a weryfikacja b dzie przebiegała zdalnie. Po upływie wyznaczonego czasu mo e on sprawdzi , czy samochód stoi nadal i je li tak, poinformowa o tym odpowiednie słu by. Powołuj c si na bibliografi [14] w samych Stanach Zjednoczonych władze mog mie dodatkowy dochód z parkometrów w wysoko ci 10 milionów dolarów. Przeznaczenie dost pu do Internetu w telefonii komórkowej jest skierowane głównie do klientów biznesowych, poniewa w firmach jest u yty system rejestracji komputerowej pism. Dzi ki niej mo na o wiele szybciej uzyska nast puj ce informacje: jakiego rodzaju i ile pism nadeszło w danym dniu, kto załatwia okre lon spraw , przegl d danych z dnia, 46 tygodnia, miesi ca itd. Stosowanie rejestracji komputerowej upraszcza czynno ci ewidencyjne i eliminuje zb dne (nie kwituje si odbioru). Zarejestrowanie pisma przez komórki organizacyjne, do których skierowano pismo w celu jego załatwienia, ułatwia odszukanie pisma. Po załatwieniu sprawy, odszukuje si dane pismo w rejestracji komputerowej i wpisuje si informacje, kiedy i w jaki sposób została załatwiona dana sprawa. Mobilny Internet umo liwia rozwini cie si telepracy. Rozwój potencjalnych telepracowników, telepracodawców jest bardzo ekonomiczny dla ka dej ze stron. Telepraca jest powi zana z telemarketingiem, informacjami telefonicznymi. Do telepracy zalicza si m.in. takie zawody jak grafik komputerowy, webmaster, architekt. Charakteryzuje si ona cz stym kontaktem z klientem lub ewentualnie z pracodawc poprzez Internet(wymiana dokumentów dost p zdalny do baz danych). Do zalet telepracy zalicza si wykonywanie pracy w odpowiednim i dogodnym czasie przez pracownika. Daje to mo liwo poł czenia ycia osobistego z prac . Cz sto jest dodatkow forma zarobkowania. U ytkownicy korzystaj cy z komunikacji miejskiej, nie jednokrotnie odczuli skutki opó nie autobusów lub tramwajów. Alternatywnym rozwi zaniem tego problemu jest projekt GINGER Pana Michała Małeckiego[19]. Projekt umo liwia sprawdzanie aktualnego stanu rozkładu jazdy komunikacji miejskiej za pomoc dost pu do Internetu w telefonii komórkowej. Aplikacje obsługuje j zyk JAVA. 5.2. Przetestowanie technologii oraz praktyczne wykorzystanie Cze praktyczna dotyczyła zastosowania dost pu do Internetu w telefonii komórkowej. W tym celu został stworzony tester pr dko ci. Tester pr dko ci przedstawia, jak mo na zastosowa dost p do Internetu. Głównym zało eniem jest, aby wskazywał, w jakiej technologii pracuje modem. U ytkownik ł cz c si za pomoc modemu GSM, nie ma mo liwo ci sprawdzenia, w jakiej technologii pracuje, kiedy jest przeskok mi dzy technologiami. Tester pr dko ci jest wykonany w technologii PHP. Strona sprawdzaj ca, w jakiej technologii pracuje modem, została umieszczona na studenckim serwerze [56]. Sprawdzanie technologii działa na zasadzie wyliczenia pr dko ci ci gania danych i na podstawie pr dko ci wskazywane jest, w jakiej technologii pracuje modem. Zakres pr dko ci osi ganych w danych technologiach został przedstawiony; omówiony w czwartym rozdziale. Dodatkowo w celu zapisywania wyników jest stworzony panel administracyjny, w którym mo na przegl da , jakie IP osi gn ło, jak pr dko i kiedy. Wyniki s zapisywane w bazie danych. W dalszej cz ci b d pokazane zdj cia Panelu administracyjnego oraz 47 strony pokazuj cej, w jakiej technologii pracuje modem. Mechanizm wyliczania pr dko ci oparty jest na GNU General Public License, na którym mo na bazowa Copyright 2002 (C) Gambit Design Internet, Services, Autor: Derek, T Del Conte, wi cej informacji po adresem internetowym zawartym w literaturze [57]. W celu sprawdzenia poprawno ci działania testera pr dko ci skorygowano go z innymi testerami pr dko ci. Nie ka dy modem GSM posiada dodatkowo oprogramowanie wskazuj ce, w jakiej technologii pracuje modem oraz z jak pr dko ci . Do celów sprawdzenia testera został wybrany modem, który posiada oprogramowanie wskazuj ce pr dko , w jakiej technologii pracuje. Modem Sony Ericsson GC85, który pracuje w technologii CSD, GPRS, EDGE. Program doło ony do modemu przez producenta nosi nazw Wireless Manager steruje kartami, GC82, GC83 oraz GC85 PC Card. Dodatkowo współpracuje ze starszym modemem GC79. Modem GC79 został równie wykorzystany w badaniach, gdy nie było mo liwo ci sprawdzenie modemem GC85 technologii, GPRS, poniewa aktualnie cały kraj jest pokryty zasi giem EDGE. Oprócz testera pr dko ci zrobionego przez autora oraz doł czonego oprogramowania producenta skorygowano wyniki z testerem pr dko ci mierz cym tylko szybko na stronie firmy Intel [58]. Nigdzie nie został w Internecie odnaleziony przez autora podobny tester sprawdzaj cy, w jakiej technologii pracuje modem w celu skorygowania, porównania wyników. Jedynie mo na skorygowa pr dko z innymi testerami. W tym celu został wybrany producent sprz tu pracuj cy aktualnie nad wprowadzeniem urz dze do telefonii komórkowej, posiadaj cych wszystkie technologie opisywane wcze niej. W tabeli ni ej (Tabela 2) została przedstawiona specyfikacja urz dze , jakie zostały u yte w celu przeprowadzenia bada . Tabela 2 Specyfikacja urz dze u ytych w przeprowadzonych testach. Specyfikacja Urz dze Sony Ericsson Sony Ericsson Laptop MSI GC85 GC79 S250 CSD 9.6 kbps 9.6 kbps Procesor: Celeron1,4GHz GPRS 86 kbps 86 kbps RAM: 1024 EDGE 247 kbps BRAK Dysk: 40GB 48 Rys.21. Algorytm działania Testera w formie schematu blokowego. 49 Tester działa w oparciu o algorytm, który jest przedstawiony na rysunku (Rys.21). Z przedstawionego schematu blokowego wynika, e najpierw jest sprawdzana pr dko , a nast pnie przypisana do odpowiedniej technologii w telefonii komórkowej. Schemat blokowy wskazuje równie , e jest mo liwo dokonania ponownego testu, niedokonanie ponownego testu jest równoznaczne z zako czeniem testowania. Przeprowadzone testy zostały dokonane po komercyjnym wdro eniu technologii przez operatora. Warto zwróci uwag , e technologie ju s dost pne od ponad roku, dlatego nie powinny znacznie odbiega od tych, które b dzie mo na zmierzy przy obci eniu sieci wi ksz Pr dko liczb u ytkowników. Poletkiem do wiadczalnym była aglomeracja Chełmska. przesyłania danych zmierzona była w ró nych miejscach, na terenie miasta. Technologia pakietowa, która jest uzale niona od dost pnych kanałów, czyli zale na od obci enia sieci przez klientów była testowana w porze nocnej. Natomiast technologia CSD była testowana w godzinach szczytu, gdy nie zale na jest od dost pnych kanałów, lecz od mo liwo ci danego kanału, który jest przeznaczony na rozmow . Telefonia komórkowa GSM została zaprojektowana do wiadczenia przede wszystkim usług głosowych u ytkownikom mobilnym, lecz nie przemieszczaj cych si z du a pr dko ci . Dlatego w celu osi gni cia jak najwy szych transferów, testy były wykonywane bez przemieszczania si , po zalogowaniu si do sieci i sprawdzeniu poleceniem ping, czy jest odpowiedz od serwera i nast pnie zostały wykonane pomiary. Na komputerze, przeznaczonym do testów był zainstalowany system Windows XP wraz z przegl dark internetow Firefox 2.0.0.1. Wyniki pomiarów pr dko ci s podane w bitach na sekund (bps - ang. bits per second) i ich krotno ciach: kbit/s, Mbit/s, Gbit/s, kB/s, MB/s itd. Tester pr dko ci bazuje na kbps (kilo bity na sekunde) podzielone przez 8 zamienia na KB/sec (Kilo Bajty na sekund ). Poni ej s przedstawione zdj cia z przeprowadzonych do wiadcze . Ka de do wiadczenie dotyczyło poszczególnie ka dej technologii omawianej w czwartym rozdziale. Tester w pierw bada pr dko i nast pnie porównuje wynik do odpowiedniej technologii, przedstawia to rysunek Rys.21. Pierwsze s przedstawione zdj cia technologii EDGE poniewa cechuje si najwy sz pr dko ci . Kolejn pakietowa transmisj danych GPRS a na ko cu CSD. 50 Wyniki do wiadcze przeprowadzonych testów dla technologii EDGE: Rys.22. Maksymalny wynik pomiaru w technologii EDGE testerem pr dko ci. Przykładem otrzymanych wyników technologii EDGE jest Rys.22. Na tym rysunku wskazana jest pr dko oraz fakt, e odpowiada to technologii EDGE. Nast pnym rysunkiem jest widok panelu administracyjnego, w którym widoczne s dane pobierane z bazy danych przeprowadzonych testów. (Rys.23, Rys.27, Rys.31). Rys.23. Panel Administracyjny z wynikami pomiarów w technologii EDGE. 51 Rys.24. Maksymalna pr dko w technologii EDGE wykazana Wirelessem Manager. Kolejnym dowodem na to, e wyniki bada pokrywaj si zało eniami testera stworzonego w PHP s zdj cia z testerów Wirelessem Manager (Rys.24, Rys.28, Rys.32) oraz ze stron Intela (Rys.25, Rys.29, Rys.33). Reasumuj ce wyniki poszczególnych technologii s przedstawione w tabelach (Tabela 3, Tabela 4, Tabela 5). Rys.25. Maksymalna pr dko w technologii EDGE wykazana na stronie Intela. Tabela 3 Wyniki pomiarów pr dko ci osi gni tych podczas testowania technologii EDGE Nr pomiaru modemem Sony Ericsson GC85 Technologia EDGE Pomiar 1 Pomiar 2 Pomiar 3 Pomiar 4 Pomiar 5 Pomiar 6 Pomiar 7 Pomiar 8 Pomiar 9 Pomiar 10 MIN pomiaru: MAX pomiaru: rednia pomiaru: Tester pr dko ci Wykonany w PHP Oprogramowanie doł czone do modemu 141,7 221,9 114,1 153,8 189,6 205,3 210,3 219,3 229,3 169,3 114,1 229,3 185,46 158,9 198,3 131,9 150,2 169,7 199,2 201,9 188,7 220,4 155 131,9 220,4 177,42 Tester pr dko ci umieszczony na stronie www.intel.com 130,5 163,8 111,9 140,5 160,6 164,2 160,1 160,8 164,9 153,2 111,9 164,9 151,05 52 Wyniki do wiadcze przeprowadzonych testów dla technologii GPRS: Rys.26. Maksymalny wynik pomiaru w technologii GPRS testerem pr dko ci. Rys.27. Panel Administracyjny z wynikami pomiarów w technologii GPRS. 53 Rys.28. Maksymalna pr dko Rys.29. Maksymalna pr dko w technologii GPRS wykazana Wirelessem Manager. w technologii GPRS wykazana na stronie Intela. Tabela 4 Wyniki pomiarów pr dko ci osi gni tych podczas testowania technologii GPRS. Nr pomiaru modemem Sony Ericsson GC79 Technologia GPRS Pomiar 1 Pomiar 2 Pomiar 3 Pomiar 4 Pomiar 5 Pomiar 6 Pomiar 7 Pomiar 8 Pomiar 9 Pomiar 10 MIN pomiaru: MAX pomiaru: rednia pomiaru: Tester pr dko ci Wykonany w PHP Oprogramowanie doł czone do modemu 45,9 40,4 53,4 49,4 50,2 44,9 42,8 30,2 24,9 20 20 53,4 40,21 43,9 45,4 51,1 47,4 45,2 40,9 40,8 28,9 23,9 18 18 51,1 38,55 Tester pr dko ci umieszczony na stronie www.intel.com 40,9 38,4 50,4 44,7 48,2 37,6 32,8 30,2 22,9 19,2 19,2 50,4 36,53 54 Wyniki do wiadcze przeprowadzonych testów dla technologii CSD: Rys. 30. Maksymalny wynik pomiaru w technologii CSD przy pomocy testera. Rys.31. Panel Administracyjny z wynikami pomiarów w technologii CSD. 55 Rys.32. Maksymalna pr dko Rys.33. Maksymalna pr dko w technologii CSD wykazana Wirelessem Manager. w technologii CSD wykazana na stronie Intela. Tabela 5 Wyniki pomiarów pr dko ci osi gni tych podczas testowania technologii CSD. Nr pomiaru modemem Sony Ericsson GC89 Technologia CSD Tester pr dko ci Wykonany w PHP Oprogramowanie doł czone do Modemu Tester pr dko ci umieszczony na stronie www.intel.com Pomiar 1 7,2 9,1 6,9 Pomiar 2 8,8 9,6 6,8 Pomiar 3 6,5 9,5 6,9 MIN pomiaru: 6,5 9,1 6,8 MAX pomiaru: 8,8 9,6 6,9 rednia pomiaru: 7,5 9,4 6,9 56 6. Wnioski Na podstawie przegl du literatury z zakresu podstaw teoretycznych oraz wykonanych testów i analizy mo na wysun nast puj ce wnioski: 1. Tester nadaje si nie tylko do zastosowa w telefonii komórkowej. 2. Technologia CSD nie nadaje si do korzystnego zastosowania w telefonii komórkowej. 3. Ze wzgl du na pr dko , optymaln technologi do korzystania z Internetu w telefonii komórkowej jest rozszerzona pakietowa transmisja danych EDGE 4. Sposób w jaki ł czy si modem z technologi CSD uniemo liwia płynne przechodzenia w technologie o wy szych pr dko ciach 5. Przej cie mi dzy GPRS a EDGE jest płynne, bo s to obydwie technologie pakietowej transmisji danych i maj identyczny sposób ł czenia. 6. Do przegl dania jednej strony internetowej nadaj si technologia GPRS, lecz nie nadaj si do ci gania plików wi kszych. 7. Do ci gania wi kszych plików np. muzycznych wystarcza technologia EDGE 8. Technologia CSD nadaje si jedynie do komunikacji tekstowych np. Telnet, gdzie nie jest potrzebne szybkie oraz du ej przepustowo ci ł cze. Wyniki bada pr dko ci, cho podane przez producenta, s znacznie odbiegaj od teoretycznego maksimum zadawalaj ce. Tester pr dko ci stworzony do tych celów sprawdził si w ka dym przypadku. Cel został zrealizowany w pełni zało e . Tester nie sprawiał adnych problemów, ró nice pomi dzy wynikami z innych testerów były zbli one. Najbardziej satysfakcjonuj cym wynikiem, jaki uzyskano w badaniach, był 229,3 kbps w technologii EDGE. Doł czone oprogramowanie przez producenta wskazywało ró nice nie, co ni sz jedynie o 9kbps. Znacznie wi ksza ró nica była widoczna na testerze umieszczonym na stronie producenta Intel. Wyniki mog by takie, gdy strona producenta mo e by bardziej obci ona ni szkolny serwer. rednia pr dko pomiaru przy pomocy testera pr dko ci wynosiła 185,46 kbps. Porównuj c ten wynik mo na stwierdzi , przewy sza ona pr dko najni szej Neostrady. Daje to mo liwo e znacznie swobodnego surfowania po Internecie, swobodnego wysyłania, odbierania stosunkowo du ych plików, lecz niestety jeszcze nie ogl dania płynnie telewizji. Pingi rednio do serwera szkolnego wynosiły 400ms.Opieraj c si na kalkulatorze [58] umieszczonym na stronie Intela taka pr dko umo liwia ci gni cie danych wielko ci 10MB w czasie 10minut. Technologie EDGE mo na 57 poleci w zupełno ci przeci tnemu odbiorcy korzystaj cego z Internetu zamiast kablowej Neostrady. Nast pn technologi , jaka była testowana o ni szych pr dko ciach była pakietowa transmisja danych GPRS. W testach była zauwa alna du a ró nica pomi dzy technologi EDGE. Pr dko maksymalna, jak uzyskano w testach wynosiła 53,4 kbps. W porównaniu do testera Intela ró nica była zaledwie 3kbps. Pr dko poni ej 40 bps uzyskano tylko w dwóch przypadkach na dziesi , rednia w wi kszo ci pomiarów była na poziomie 38kbps. Nie jest to wynik zadawalaj cy, bior c pod uwag , e skala testera została obni ona z maksimum 80 kbs, jakie mo e uzyska technologi GPRS do 53,6. Skala została obni ona, gdy mogło wyst pi nie sprawdzenie si testera i mógłby bł dnie okre li , w jakiej technologii pracuje modem GSM. Zakładaj c, e w du ej aglomeracji miejskiej wyst puje ogromne nasilenie u ytkowników, to nie osi gnie si du ej pr dko ci w technologii EDGE. W takim przypadku pr dko w wynikach bada zakłada si , e mo e nawet spa nie osi gn ło si o ¼. Nawet po obni eniu skali maksimum, jakie zakłada ta technologia, mo na powiedzie , e nie wiele wi cej ni połowa mo liwo ci technologii GPRS. Natomiast w cało ci spełnił swoje zadanie tester pr dko ci i prawidłowo w ka dym przypadku rozpoznał, w jakiej technologii pracuje modem. Przechodzenie pomi dzy technologi GPRS na EDGE oraz odwrotnie, nie było odczuwalne. Nie zdarzyło si pod czas testów, aby modem si rozł czył, zawiesił. Podsumowuj c technologi GPRS, mo na stwierdzi , e jest zdatna do przesyłania plików, gdy niska pr dko w dłu szym czasie zapewnia przesłanie plików. Ponadto technologia GPRS nie jest podatna na znikome awarie, bior c pod uwag problemy z ł czno ci , jest dopuszczalne podzielenie w partiach. Je li nast pi rozł czenie, istnieje mo liwo poł czenia ponownego i doko czenie przesyłania kolejnych partii danych. Cho trzeba zaznaczy , e podczas testów nie było zauwa alne rozł czenie. Wad technologii GPRS jest brak korzystania z ró nego rodzaju programów typu pcAnywhere, skype, poniewa obraz jest przekazywany z niewielkim opó nieniem. Lecz je li u ytkownikowi nie zale y na pracy w czasie rzeczywistym, to w zupełno ci wystarcza. Za technologi GPRS przemawia przede wszystkim fakt, e jest ogólnie dost pna. Najmniej zadawalaj ce wyniki bada dotyczyły technologii CSD. Technologia ta nie ma mo liwo ci współpracowania z pakietow transmisj danych, czyli nie ma mo liwo ci przej cia w technologi oferuj c wy sz pr dko ci . Cho nie ma wpływu na t technologi ilo u ytkowników, to uzyskano najni sze pr dko ci. Były one zarazem najbardziej zbli one do pr dko ci wzorcowych, najbli sze ideowi. Tester pr dko ci równie w tym przypadku 58 sprawdził si bez zarzutów, cho nieco ni rednia ni tester producenta. Producenta oprogramowanie wskazywało idealne zło enia tej technologii, czyli 9,6 kbps. Ping do serwera studenta wynosił około 1000ms. Wykonano tylko 3 pomiary tej technologii w porównaniu do wcze niejszych, gdzie wykonywano pomiarów 10. Wynikiem tak małej ilo ci pomiarów był zbyt wysoki koszt. Opłaty za korzystanie z tej technologii wynosi około złotówka za minut , aby dokona jednego pomiaru trzeba odczeka pi minut. Ta technologia nie spełnia adnych zało e , co do u ytkowania oraz zastosowania Internetu. ci gni cie 10MB zajmuje około godziny, czyli koszty s kolosalne a, co najgorsze , ze załadowanie jednej strony zajmuje około trzech minut. Reasumuj c przeprowadzona analiza technologii, pozwala na sformułowanie nast puj cego wniosku: im technologia starsza, wolniejsza, tym wyniki s bardziej do siebie zbli one i bli sze ideałowi. Nie wiadomo, jakie wyniki były by podczas testowania omawianych technologii trzeciej generacji, a mianowicie UMTS i HSDPA. Nie było mo liwo przetestowania tych technologii, ze wzgl dów na brak pokrycia zasi giem wi kszego obszaru kraju. Technologia UMTS została wprowadzona ponad rok temu w stosunku do pisanej pracy, pokryte s tylko wi ksze miasta. Operatorzy zapewniaj , e tam gdzie zasi g jest UMTS tam i równie HSDPA. Zało y mo na, e pr dko ci osi gane w tych technologiach na pewno b d wy sze ni dotychczasowych, testowanych technologii. Teoretycznie przechodzenie pomi dzy technologiami od GPRS po EDGE, UMTS do HSDPA nie powinno by odczuwalne przy u yciu modemu kompatybilnego z ka d z technologi , gdy technologie te bazuj na pakietowej transmisji danych. Jedyny odczuwalny b dzie tylko wzrost pr dko ci ci ganych, wysyłanych danych. 59 7. Literatura Pozycje ksi kowe: 1. Aktualizacje encyklopedyczne suplement do wielkiej ilustrowanej encyklopedii powszechnej Gutenberga Tom 6 „Technika”, Wyd. Kurpisz, Pozna , 1997 2. Buchanan W.: Internet, Wyd. WKiŁ, Warszawa, 1999 3. Castells M.: Galaktyka Internetu. Refleksje nad Internetem, biznesem i społecze stwem, Wyd. Rebis, Pozna , 2003 4. Cichocki J., Kołakowski J.: UMTS System Telefonii Komórkowej Trzeciej Generacji, Wyd. WKiŁ, Warszawa, 2006 5. Comer D., Schubert A.: Sieci komputerowe i intersieci, Wyd. Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2000 6. Hołubowicz W., Szwabe M.: GSM- ale to proste, Wyd. Holkom, Pozna , 1999 7. Hołubowicz W., Płóciennik P.: Cyfrowe systemy telefonii komórkowej GSM 900, GSM 1800, UMTS, Wyd. Polsoft, Pozna , 1998 8. Kennedy A.: Internet, Wyd. Pascal, Bielsko-Biała, 2000 9. Kubiak M. J.: Internet dla nauczycieli: nauczanie na odległo , Wyd. EDU-MIKOM, Warszawa, 1997 10. Ludwin W.: Telefonia komórkowa, Wyd. FPT, Kraków, 1994 11. Płótniak Dariusz: „Telefon komórkowy od A do Z”, Wyd. Mikom, Warszawa, 1998 12. Simon A., Walczyk M.: Sieci komórkowe GSM/GPRS: usługi i bezpiecze stwo, Wyd. Sylab, Kraków, 2002 13. Sportach M.: Sieci komputerowe: ksi ga eksperta, Wyd. 2 popr. i uzup. Helion Gliwice, 2004 14. Tanenbaum Andrew S.: Sieci komputerowe, Wyd. Helion, Gliwice, 2004 15. Tomaszewski W.: Telefony komórkowe, Wyd. Helion, Warszawa, 2004 Czasopisma: 16. Niedzielewski D.: „Konwergencja ze znakiem zapytania” Cz.: „Networld sieci komputerowe i telekomunikacja”, Nr 9/2006 (127), Wyd. IDG strony 64-71 17. Urbanek A, Gettlich P. „Technologie dost pu szerokopasmowego, HSPA – High Speed Packet Access. Przy pieszanie w mobilnej transmisji danych” Cz.:. „Networld szerokopasmowe sieci mobilne”, Nr 4/2006 wyd. specjalne Wyd. IDG strony 4-11 60 18. Zieli ski M.: „Jak działa sie GSM” Cz.:„Komputer wiat”, Nr 20/2006 (207) 25.098.10 Wyd. Axel Springer Polska str. 66-68 19. Grusza M.: „Mobilny rozkład jazdy” Cz.: „Twoja komórka”, Nr 11/06, Wyd. PIN Strony internetowe: 20. Godel W.: GPRS, czyli poł czenia internetowe z pr dko ci błyskawicy, http://www.telefon.pl/modules.php?name=_News&file=article&sid=583 21. Tekst udost pniany na licencji GNU Free Documentation License, Internet, http://pl.wikipedia.org/wiki/Internet 22. Tekst udost pniany na licencji GNU Free Documentation License, Historia Internetu, http://pl.wikipedia.org/wiki/Historia_Internetu 23. Tekst udost pniany na licencji GNU Free Documentation License, TCP, http://pl.wikipedia.org/wiki/TCP 24. Tekst udost pniany na licencji GNU Free Documentation License, Vint Cerf http://pl.wikipedia.org/wiki/Vint_Cerf 25. Wróbel S, Rygiel Ł, O wi cim, 1999, http://www.pz2.edu.pl/strony/przewodnik/tekst/4-historia.html 26. Richter A., Historia Internetu, http://www.kaila.biz/design/htm/article/historia.htm 27. Nokia, http://www.nokia.com.pl/nokia/telefony/modele/7110/ 28. Era GSM, Bezprzewodowy Internet, http://www.blueconnect.pl 29. Tekst udost pniany na licencji GNU Free Documentation License, Hertz, http://pl.wikipedia.org/wiki/Heinrich_Hertz 30. Tekst udost pniany na licencji GNU Free Documentation License, Bell, http://pl.wikipedia.org/wiki/Alexander_Graham_Bell 31. Tekst udost pniany na licencji GNU Free Documentation License, Radiotelefon, http://pl.wikipedia.org/wiki/Radiotelefon 32. Nokia, http://www.nokia.com.pl/nokia/telefony/modele/complete.html 33. Historia telefonii komórkowej, http://www.fkn.pl/artykuly/artykul/ida__160/ids__1/adid__12/ 34. Tekst udost pniany na licencji GNU Free Documentation License, NMT, http://pl.wikipedia.org/wiki/Nordic_Mobile_Telephone 35. Tekst udost pniany na licencji GNU Free Documentation License, Sim, http://pl.wikipedia.org/wiki/Karta_SIM 36. Wro ski S., http://www.frazpc.pl/news/6720-Telefon_+_zegarek_=_WRISTOMO 37. FKN, Historia telefonii komórkowej, 61 http://www.fkn.pl/artykuly/artykul/ida__160/ids__1/adid__12/ 38. Wrocławski R., Transmisja danych z komórki, http://www.fkn.pl/artykuly/artykul/ida__148/ids__3/word1__gprs/ 39. Hamera D., GPRS, czyli pakiety w powietrzu, http://www.fkn.pl/4,0,1357638,1,2,artykul.html 40. Tekst udost pniany na licencji GNU Free Documentation License, CSD, http://pl.wikipedia.org/wiki/CSD 41. Tekst udost pniany na licencji GNU Free Documentation License, HSCSD, http://pl.wikipedia.org/wiki/HSCSD 42. Twoja Komórka nr 7/99, http://www.fkn.pl/2,3691,1357726,4,1,artykul.html 43. Specyfikacja GPRS, http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/23060.htm 44. Tekst udost pniany na licencji GNU Free Documentation License, GPRS, http://pl.wikipedia.org/wiki/GPRS 45. Tekst udost pniany na licencji GNU Free Documentation License, EDGE, http://pl.wikipedia.org/wiki/EDGE 46. Nazarko M., Raczkowski K. na podstawie wykładów dr in . Hajdera M, Sieci komputerowe-podstawy, Politechnika Rzeszowska Zakład Systemów rozproszonych, Rzeszów 2002, http://www.prz.rzeszow.pl/pl/zsr/pliki/sieci_wyklady/2/wyklad2.pdf 47. Specyfikacja standardów www.3gpp.org 48. Keller T, Systemy i sieci Radiowe, http://weiti.czuby.net/SISR/SISR_wyklad_09.pdf 49. Tekst udost pniany na licencji GNU Free Documentation License, WiFi http://pl.wikipedia.org/wiki/WiFi 50. Sikora A., Milewski R.:. Wi-Fi do lamusa, http://www.pcworld.pl/artykuly/392097.html 51. Tekst udost pniany na licencji GNU Free Documentation License, HSDPA http://pl.wikipedia.org/wiki/High-Speed_Downlink_Packet_Access 52. Godel W.: Działaj ce demo HSDPA, http://www.telefon.pl/modules.php?name=_News&file=article&sid=2232 53. Nokia, http://www.nokia.com.pl/nokia/informacje/prasa/2006/prasa0527.html 54. Katarzyna P k, http://media.ericsson.pl/notatka_53778.html 55. Sokołowski D., IDG.pl, http://www.idg.pl/news/101000.html 56. Tatys Łukasz, http://student.pwszjar.edu.pl/~tatys_lukasz 57. Derek, T Del Conte, http://www.gambitdesign.com/bandwidthmeter/ 58. Intel Corporation,http://www.intel.com/ca/personal/digital-life/broadband/index.htm 62 Zał czniki Tester pr dko ci w formie strony php wraz z pod stronami - umieszczony na płycie CD Wyniki pomiarów w formie JPG oraz EXEL – umieszczone na płycie CD Prezentacja multimedialna pracy – umieszczone na płycie CD Spis rysunków i tabel Rys.1. Pierwszy telefon z usługa WAP NOKIA 7110 [27] ..................................................... 11 Rys.2. Zasada działania WAP. Opracowanie własne na podstawie[37]. ................................. 11 Rys.3. Nokia 6230i pierwszy telefon z opcja "Push to talk" [32] ............................................ 14 Rys.4. Zasada działania poł czenia komórkowego. Opracowanie własne na podstawie [14]. 14 Rys.5. BTS na dachu hotelu "Kamena" w Chełmie. Zdj cie wykonane własnor cznie.......... 15 Rys.6. Telefony analogowe Nokia 450 i NokiaTalkman. Zdj cie wykonane własnor cznie.. 16 Rys.7. Telefon w zegarku na r k [36] .................................................................................... 20 Rys.8. Integracja usług transmisji danych. Opracowanie na podstawie[16]............................ 22 Rys.9. Pakietowa Transmisja Danych GPRS. Opracowanie na podstawie [39]...................... 24 Rys.10. Zwi kszona pakietowa transmisja danych EDGE [4]................................................. 28 Rys.11. Sposób kodowania WCDMA. Opracowanie na podstawie [4]................................... 30 Rys.12. Usługi UMTS. Opracowanie własne na podstawie [4]............................................... 32 Rys.13. Podział cz stotliwo ci UMTS. Opracowanie na podstawie [4] .................................. 32 Rys.14. Globalny zasi g UMTS. Opracowanie Własne na podstawie [6]............................... 33 Rys.15. Globalne komutowanie ł cz systemu UMTS. Opracowanie własne. ......................... 35 Rys.16. Poł czenie peer to peer. Opracowanie własne na podstawie [13] .............................. 39 Rys.17. Poł czenie sieci LAN znajduj cych si w dwóch budynkach. Opracowanie własne. 40 Rys.18. Poł czenie sieci WIFI w centrum miasta. Opracowanie własne. ............................... 40 Rys.19. Poł czenie pomi dzy domkami jednorodzinnymi. Opracowanie własne................... 41 Rys.20. Wzrost pr dko ci technologii przesyłania danych w telefonii komórkowej .............. 43 Rys.21. Algorytm działania Testera w formie schematu blokowego. ..................................... 49 Rys.22. Maksymalny wynik pomiaru w technologii EDGE testerem pr dko ci..................... 51 Rys.23. Panel Administracyjny z wynikami pomiarów w technologii EDGE. ....................... 51 Rys.24. Maksymalna pr dko w technologii EDGE wykazana Wirelessem Manager. ......... 52 Rys.25. Maksymalna pr dko w technologii EDGE wykazana na stronie Intela. ................. 52 63 Rys.26. Maksymalny wynik pomiaru w technologii GPRS testerem pr dko ci. .................... 53 Rys.27. Panel Administracyjny z wynikami pomiarów w technologii GPRS. ........................ 53 Rys.28. Maksymalna pr dko w technologii GPRS wykazana Wirelessem Manager........... 54 Rys.29. Maksymalna pr dko w technologii GPRS wykazana na stronie Intela. .................. 54 Rys. 30. Maksymalny wynik pomiaru w technologii CSD przy pomocy testera. ................... 55 Rys.31. Panel Administracyjny z wynikami pomiarów w technologii CSD. .......................... 55 Rys.32. Maksymalna pr dko w technologii CSD wykazana Wirelessem Manager............. 56 Rys.33. Maksymalna pr dko w technologii CSD wykazana na stronie Intela. .................... 56 Tabela 1 Parametry sieci WIFI ( ródło: PC Format 4/2006) .................................................. 37 Tabela 2 Specyfikacja urz dze u ytych w przeprowadzonych testach.................................. 48 Tabela 3 Wyniki pomiarów pr dko ci osi gni tych podczas testowania technologii EDGE . 52 Tabela 4 Wyniki pomiarów pr dko ci osi gni tych podczas testowania technologii GPRS. . 54 Tabela 5 Wyniki pomiarów pr dko ci osi gni tych podczas testowania technologii CSD. ... 56 64
