Living in a Network Centric World

Prepis

1 U3V Moderné prostriedky a telekomunikačné systémy informatiky Ing. Miroslav ĎULÍK, PhD. dulik@aoslm.sk ICQ: Tlf. AOS LM:

2 Obsah 1. Vývoj v telekomunikáciách 2. Bunkové systémy 3. GSM - UMTS 4. Satelitné spojenie 5. GPS 6. WLAN 7. Bluetooth Obsah: 2

4 Obsah Začiatky Optické telegrafy (od 1790) 4

5 Obsah Začiatky II hlas 1946 A-Netz (160 MHz) 5

6 Vývoj v telekomunikáciách 1.Vývoj v telekomunikáciách Mobilita Vysoká prenosová kapacita (multimédiá) Nové služby (SMS, video, e-banking) Verejná dostupnosť 6

7 Vývoj v telekomunikáciách Telekomunikačné systémy Pevné Mobilné Diaľkové Lokálne Bunkové Kruhové -Metalické -Optické -Koaxiálne -Rádioreléové Pozn. Iba základné príklady 7 -Satelitné -GSM, UMTS -WLAN -Bluetooth -Infračervené

8 Vývoj v telekomunikáciách Historický vývoj mobilných štandardov 8

9 Vývoj v telekomunikáciách Siete podľa fyzickej veľkosti WAN MAN LAN PAN Wide Area Network Desiatky km tisícky km Metropolitan Area Network Jednotky km desiatky km Local Area Network Desiatky m - stovky m Personal Area Network Do niekoľko metrov 9

10 Vývoj v telekomunikáciách Siete podľa fyzickej veľkosti II Región - WAN Oblasť mesta - MAN Zoskupenie budov, väčšia budova -LAN Miestnosť -PAN 10

11 Vývoj v telekomunikáciách Mobilita doma 11

12 Vývoj v telekomunikáciách Mobilita na ceste UMTS, WLAN, DAB, GSM, cdma2000, TETRA,... ad hoc Personal Travel Assistant, DAB, PDA, laptop, GSM, UMTS, WLAN, Bluetooth,... 12

13 Vývoj v telekomunikáciách Mobilita a bezdrôtové služby LAN, WLAN 780 kbit/s GSM 53 kbit/s Bluetooth 500 kbit/s UMTS, GSM 115 kbit/s LAN 100 Mbit/s, WLAN 54 Mbit/s UMTS, DECT 2 Mbit/s GSM/EDGE 384 kbit/s, WLAN 780 kbit/s GSM 115 kbit/s, WLAN 11 Mbit/s UMTS, GSM 384 kbit/s 13

14 Vývoj v telekomunikáciách Mobilita a bezdrôtové služby IMT-2000 The ITU vision of global wireless access in the 21 st century Satellite Global Suburban Urban In-Building Macrocell Microcell Picocell Basic Terminal PDA Terminal Audio/Visual Terminal 14

15 Vývoj v telekomunikáciách Služby Video Dáta Hlas siete UMTS Prenosová rýchlosť Video konferencia Video telefón Tele konferencia Lekárske informácie WWW video WWW Hlasová pošta Elektronický obchod Elektronické noviny Elektronické publikovanie Video on Demand Navigácia v aute ISDN karaoke Prenos digitálnych správ (obraz, zvuk) Prenos digitálnych správ (zvuk) Mobilná TV Mobilný rozhlas Hlasová pošta E - mail Prenos digitálnych správ (dáta) Krátke správy Bod Bod Bob - Multibod 15

16 Vývoj v telekomunikáciách Generačný vývoj 2G 3G 3.5G 4G /4 2005/6? 16 B3G GSM/GPRS EDGE/UMTS HSDPA?? Peak, kbps GPRS EDGE UMTS UMTS- HSPDA UMTS- MIMO double Typical User, kbps double

17 Vývoj v telekomunikáciách IMT 2000 Podnikateľský sektor Videokonferencie Video telefón Dopravný informačný systém Navigačný systém Osobná bezpečnosť Verejný sektor Databázy Informačné služby Video Mobilná multimediálna sieť Karakoe na žiadosť Hudba na žiadosť Prenosná televízia Interaktívna televízia Interaktívne hry Video na žiadosť Záchranný systém Dialkový kontrolný systém Pager informačné služby noviny, počasie, finančné informácie Elektronické noviny elekronická kniha, televízny predaj, domáci školský systém Privátna sféra 17

19 Bunkové systémy Klasický systém vysielač s veľkým výkonom pokrytie rozsiahlej oblasti nízka intenzita prevádzky AM, FM, simplex (duplex) jednoduchá prevádzka malý rozsah a nizka kvalita služieb robustné zariadenia AMPS 18 rád. kanálov x 100 buniek 1800 rád. kanálov 19 Bunkový systém myšlienka 1947 D.H. Ring (reálne 70. r.) vysielače s malým výkonom pokrytie malých oblastí, buniek, opakované využitie frekvencií, zložité riadenie, spájanie buniek (zvyšovanie kapacity) technicky náročné

20 Bunkové systémy Stála telefónna sieť Telefónna ústredňa Rádiotelefónna ústredňa Rádiotelefónna sieť Mobilná stanica Bunka Spoje Registre Dohľadové centrum Základňová stanica 20

21 Bunkové systémy K= K= K=7 1 K=19 A A j i A A 1 D A Záver Čím väčšia hodnota D, tým menšie rušenia Kohraničené zhora, maximálnym počtom pridelených rádiových kanálov K=i 2 +i.j+j 2 A A Zistiť hodnotu K (S/I) 21

22 Bunkové systémy Mobilita a bezdrôtové služby 1km 22

23 Bunkové systémy Mobilita a bezdrôtové služby f 23

24 GSM - UMTS 1. Vývoj v telekomunikáciách 2. Bunkové systémy 3. GSM - UMTS 4. Satelitné spojenie 5. GPS 6. WLAN 7. Bluetooth Obsah: 24

25 GSM - UMTS GSM - UMTS Technická špecifikácia GSM Poskytnuté frekvencie pre GSM sú: od 890 MHz do 915 MHz pre komunikáciu smerom k základňovým staniciam GSM (uplink) od 935 MHz do 960 MHz pre príjem signálu smerom ku koncovému terminálu (downlink). Digital Cellular System (DCS 1800) má 75 MHz v pásme 1800 MHz PCS 1900 v Spojených Štátoch 25

26 GSM - UMTS Služby GSM - UMTS obojsmerný prenos správ (send/receive messages point to point) uloženie správy a následné presmerovanie správ (store and forward deliverying) potvrdenie úspešného doručenia zaslaných správ (aknowledgement of successful deivery). Služby zahŕňa odporúčanie GSM Phase 1, ďalšie sú v GSM Phase 2 (2+) Služby GSM Phase 1 Najstaršia je GSM Phase 1 - tá vychádza z prvého konceptu mobilnej siete GSM a ponúka tieto služby: call forwarding - presmerovanie hovorov, blokovanie príchodzích hovorov podľa kritérií, blokovanie odchodzích hovorov podľa kritérií, indikácia nedosiahnuteľnosti / volaný neodpovedá - služby presmerovania, roaming. 26

27 GSM - UMTS GSM - UMTS GSM Phase 2 definujú tieto služby: SMS služba - odosielanie a príjem krátkych správ do 160 znakov, tele konferenčný hovor - spojenie viacero hovorov na jednu linku, pridržanie a prehodenie hovoru - call waiting a call hold, dátové a faxové služby, identifikácia volajúceho, zamedzenie identifikácie volajúceho CLIP a CLIR, tarifikácia podľa impulzov siete - Advice of Charge AoC, Cell Broadcast - distribúcia lokálnych informácií o dĺžke cca 80 znakov, definícia uzavretých užívateľských skupín - CUG GSM Phase 2+ má poskytovať tieto služby: zvyšuje počet hovorov prenášaných kanálom na dvojnásobok zvýšenie rýchlosti prenosu dát až na 64 kbps spojením multiplexu priame rozhranie medzi DECT a GSM priama kompatibilita s PMR/Public Access Mobile Radio (PAMR) definícia GSM ako fixnej lokálnej bezdrôtovej slučky možnosť definície virtuálnych privátnych sietí rozšírenie možností uskladnenia dát na SIM karte ďalšie nadštandardné služby, ktoré nie sú pevne definované. 27

28 GSM - UMTS GSM UMTS Smerové antény Tri-Sector antenna for a cell 28

29 GSM - UMTS Prepnutie hovoru podľa oblasti realizácie Vnútrobunkové prepnutie RTÚ RTÚ Medzibunkové prepnutie Bunkový systém A Bunkový systém B 29 Roaming

31 Satelitné spojenie Satelitné spojenie 1945 Arthur C. Clarke publishes an essay about Extra Terrestrial Relays 1957 first satellite SPUTNIK 1960 first reflecting communication satellite ECHO 1963 first geostationary satellite SYNCOM 1965 first commercial geostationary satellite Satellit Early Bird (INTELSAT I): 240 duplex telephone channels or 1 TV channel, 1.5 years lifetime 1976 three MARISAT satellites for maritime communication 1982 first mobile satellite telephone system INMARSAT-A 1988 first satellite system for mobile phones and data communication INMARSAT-C 1993 first digital satellite telephone system 1998 global satellite systems for small mobile phones 31

32 Satelitné spojenie 32

33 Satelitné spojenie Iridium 66 satelitov 800 km Teledesic 288 satelitov 700 km 33

34 Satelitné spojenie Mobile User Link (MUL) Inter Satellite Link (ISL) Gateway Link (GWL) GWL MUL small cells (spotbeams) footprint base station or gateway ISDN PSTN GSM PSTN: Public Switched Telephone Network User data 34

35 Orbit km above earth surface visibility of a satellite minutes global radio coverage possible Satelitné spojenie latency comparable with terrestrial long distance connections, 5-10 ms but now handover necessary from one satellite to another many satellites necessary for global coverage more complex systems due to moving satellites Examples: Iridium (start 1998, 66 satellites) Bankruptcy in 2000, deal with US DoD (free use, saving from deorbiting ) 35

36 Satelitné spojenie GEO -Inmarsat I 36

37 Satelitné spojenie GEO -Inmarsat II kb/s - ISDN 37

39 GPS Zloženie systému GPS Systém GPS se skládá z troch základných segmentov (podsystémov): Kozmického (Space Segment) Kontrolného (Control Segment) Užívateľského (User Segment) 39

40 GPS Zloženie systému GPS Kozmický segment kozmický segment 24 družíc pravidelne rozmiestnených na 6-tich takmer kruhových obežných dráhach, 3 družice sú vedené ako náhradné. Výška družíc km, sklon obežnej dráhy k rovine rovníku 55. Riadiaci segment Monitorovacie stanice. riadiaci Sledujú jednotlivé segment družice a výsledky posielajú hlavnej riadiacej stanici k spoločnému vyhodnoteniu. Hlavná monitorovacia riadiaca stanica stanica. Analyzuje dáta z monitorovacích staníc o stave družíc. pozemné antény Pozemné antény. Vysielajú povely vydané hl. riadiacej stanici pre korekciu obežnej dráhy. Hlavná riadiaca stanica Užívateľský segment užívateľský segment Užívateľský segment zahrňuje ľubovoľný počet prijímačov GPS skonštruovaných k príjmu, dekódovaniu a spracovaniu družicových signálov GPS. Prijímače GPS môžu byť používané samostatne, môžu byť integrované alebo začlenené do ďalších užívateľských systémov. Majú rôznu konštrukciu a funkciu, v závislosti na ich využití. 40

41 GPS GPS Základné poskytované údaje: Presná zemepisná poloha (presnosť niekoľko metrov) Nadmorská výška Rýchlosť a smer pohybu Presný čas 41

42 GPS GPS 42

44 WLAN WLAN Wireless Local Area Network WLAN často iba rozširujú siete LAN, namiesto ich úplnej náhrady. Poskytujú používateľovi pripojenie k počítačovej sieti bez trvalého obmedzenia pohybu pripojeným rozvodným káblom. Nasadenie WLAN je možné v širokej oblasti pracovných činností, preto je nasledujúci zoznam iba malou ukážkou použiteľných aplikácií: - zber údajov v rozsiahlych priestoroch (nemocnice, skladové priestory,..), - vybudovanie počítačovej siete v priestoroch kde nie je možné budovať klasické LAN (historické budovy), - zabezpečenie prístupu k údajom správcom sietí pri konfigurácii a servisných prácach u používateľov, - stále pripojenie mobilných používateľov do siete pri ich pohybe alebo krátkodobej zmene pracoviska, - zriadenie dočasných počítačových sietí pre krízové štáby a skupiny v krátkom čase bez ohľadu na typ prostredia. 44

45 WLAN WLAN Pre aplikácie WLAN sú frekvenčné pásma: MHz, ,5 MHz, MHz a MHz Normy a/b/g/n 45

46 WLAN Základné zapojenia Počítač s kartou WLAN 2x Rádiový prístupový bod WLAN 46

47 WLAN Hybridná infraštruktúra Server, pripojený do siete LAN káblovým rozvodom Káblový rozvod siete LAN Rádiový prístupový bod WLAN Retranslátor pre zvýšenie dosahu Rádiové spoje Počítač s kartou WLAN 47

48 WLAN Most napr. prepojenie budov Server Káblový rozvod siete LAN A Rádiový prenášač Rádiový prenášač Káblový rozvod siete LAN B 48

49 WLAN WLAN ako bunkový systém 49

50 WLAN WLAN dosahy, rýchlosti Dnes až prenosová rýchlosť 360 Mb/s!!!! 50

51 WLAN WLAN možné vyhotovenia Prístupový bod, alebo ako klient Môžu byť aj súčasťou základnej dosky PC 51

53 Bluetooth Bluetooth Firemný systém podporovaný konzorciom Ericsson, IBM, Nokia, Toshiba a Intel Bezlicenčné pásmo 2400 až MHz Určené pre mobilné zariadenia a siete s malým dosahom (metre) Pracuje v režime Master/Slave (identifikácia, synchronizácia) 53

54 Bluetooth Bluetooth - možné režimy Asymetrický prenos dát až 723,2 kbit/s v jednom smere a 57,6 kbit/s v druhom smere Symetrický prenos 64 kbit/s v oboch smeroch 54

55 Bluetooth Sluchátka Mikrofóny Prenos FM signálu Prenos GPS signálu Prenos dát z/do mobilu... Bluetooth 55

56 Odpovedi na otázky Záver 56