Informatika | Távközlés » Mobil kommunikáció

Mobil kommunikáció 1. GSM, UMTS maghálózat felépítése AUC TRIPLET BTS Node BSC RNC VLR HLR GMSC MSC PSTN EIR MS UE SGSN GGSN GPRS INTERNET PS MSC: Mobile Switching Centre – Mobil Kapcsoló Központ. Felel a hívótól a hívottig a hívás felépítéséért, irányításáért, a kapcsolási funkciók ellátásáért. Biztosítja az előfizetők részére az alap- és kiegészítő szolgáltatásokat. Interfész szerepe is van HLR: Home Location Register – Honos Meghatározó Regiszter. Információkat tárol a szolgáltató összes előfizetőjéről. Egy központi adatbázis, amelyben a PLMN összes előfizetője nyilván van tartva a nemzetközi mobil előfizetői azonosítójával (IMSI, MSISDN, TRIPLET, VLR). VLR: Visitor Location Register – Látogató Meghatározó Regiszter. Azokról a GSM előfizetőkről tárol információkat, akik a szolgáltatási területen belül tartózkodnak. IMSI FLAG, LAI, TRIPLET. AUC: Authentication Centre –

Hitelesítési központ. A hálózat előfizetőihez rendeli a tripletet A hálózat oldaláról jelentős feladatot végez az előfizetőhöz tartozó biztonsági funkciók ellátásában. EIR: Equipment Identity Register – Készülékazonosító Regiszter. A hálózatban használatban lévő mobil készülékek azonosítóját regisztrálja (IMEI). Van fekete, fehér és szürke lista A fekete a legfontosabb. (CEIR) BTS: Bázisállomás adó-vevő egység – Base Transciver Station. Funkciója a megfelelő rádiós kapcsolat megteremtése a rendszer és a mobil előfizető között. Besugárzási területe a cella, amely a mobil hálózat alapsejtjének is tekinthető. BSC: Base Station Controller – Bázisállomás Vezérlő. Kapcsolatot teremt BTS és MSC között. Biztosítja a rádiós interfészen történő kommunikáció szervezését és vezérlését SGSN, GGSN: GPRS kapcsoló node-ok. IP alapon működnek Az SGSN (Serving GPRS Support Node) a GSM hálózattal való

kapcsolatot biztosítja. A GGSN (Gateway GPRS Support Node) egy gateway, ami routerként működik az Internet felé a belső hálózatból. 1 MS: Mobile Station azaz mobil állomás, a GSM előfizetői oldala. Két részből áll, a ME (Mobil Equipment) illetve a SIM (Subscriber Identity Modul). A GSM hálózati elemei: HLR VLR IMSI, MSISDN, Triplet, Pre/postpaid, helyadat (MSC) IMSI, MSISDN, Triplet, Pre/postpaid, LAI A HLR adatbázis szerűen rekordokból áll, ezek vannak itt ábrázolva. A VLR olyan regiszter, mely minden központban megtalálható. Azokról az előfizetőkről vezet nyilvántartást, akik a központ által kiszolgált területen tartózkodnak, így ez egy állandóan változó adatbázis. Ha a körzetbe belép valaki, akkor a HLR-ből átkérik az adatait. IMSI: International Mobile Subsrciber Identity, vagyis nemzetközi mobil előfizetői azonosító szám, mely minden SIM kártyán más és más az egyedi azonosítás végett. MSISDN: a mobil

előfizető ISDN száma, melyből egy kártyához általában egy db tartozik. Triplet: egy számhármas, mely az előfizető hitelesítés vizsgálatát és titkosítását állítja elő. LAI: Location Area Identity, vagyis olyan azonosító szám, mely az adott cellát azonosítja. 2. A GSM rádiós interfésze A rádiós átvitel zavarai és megoldásai: Ha nincs térerő, akkor annak 4 oka lehet: 1. Lefedetlen területen vagyok, messze a bázisállomástól Úthossz vagy útvonal miatti veszteség (path loss). távolság A telefon 8 vivőt tud eltárolni, mindig a legerősebb vivőről olvassa az információt. Erről fogja érezni a hívást. Mindig az optimális csatornát használja a készülék 2. A jel terjedése nem megfelelő: visszavert hullámok A jelek erősíthetik, vagy gyengíthetik egymást, szélsőséges estben ki is olthatják egymást. Érzékenység Fading-elhalkulás 2 A jelet a készülék nem tudja feldolgozni a fading pontban, ugyanis darabjai

hiányoznak a információnak. Ennek kiküszöbölésére találták ki a frekvencia ugrálást/hopping: a vivő frekvenciát változtatják, minden csomag más csatornán történik. 127 ugrás/sec az ugrálás sebessége. Nincs elég idő arra, hogy beszélgetés megszakadjon. A vételi teljesítmény hatását csillapítani a frekvencia ugráltatással lehet. Kizárólag csak élőbeszéd közben ugrál! 3. A takarás okozhatja az árnyékolást: ez a takarásos fading pl: alagút, metró A készülékben: Voice Activity Detector - felismeri a beszédet, valamint a szüneteket és közvetíti. A szüneteknél csak azt küldi el, hogy hány másodpercnyi szünet van egy SID (Silence Indicator) csomagban. Ez kevesebb információt tartalmaz, így nem terheli meg annyira az akkumulátort. A „túloldal” fogja a SID jelet és egy mesterséges zajgenerátort működtet, hogy az ember komfortérzete ne legyen rossz. Ez a DTX-Discontinuous Transmission - nem folyamatos átvitel. 4.

|S| Inter Symbol interferencia: jelek közötti áthallás t 1 =1 Mivel az 1-es hosszabb úton halad ezért t 2 =2 u. azon az időpillanatban jelenik meg t1 Erre megoldás: csinálunk egy ismert t1 szintjel sorozatot, pl.: 11111 ez torzul és ebből következtetünk arra, hogyan torzult. Beszélgetéskor 570 microsecként meg kell csinálni Az ismert t2 transzformáció: Training Sequence. GSM rádiós interface: (chiphing = titkosítás) az előfizetői információ titkosítja. IMSI helyettTMSI ( Temporary Mobile Subscriber Identity) Átmeneti mobil azonosító szám. IMSI védelme: minden hívás felépítés előtt ellenőrini kell, jogom van –e használni a szolgáltatást. Be,-kikapcsolásnál, hívás kezdeményezésnél és fogadásnál A TMSI az IMSI-t védi a rádiós interface-en. Duplex a készülékek közti átvitel. Ez ha a mobilból az állomás felé megy – Uplink Ha fordítva van – Downlink. Ha egyszerre alkalmazzuk – duplex FDD (frekvencia duplexelés):

frekvenciával elkülönülnek az uplink és downlink. GSM, UMTS. TDD (idő duplexeléd): az idő egyik részében kifelé megy az információ, másik részében befelé ugyanazon a frekin. Internetezésre alkalmazzák UMTS alkalmazza Többszörös hozzáférés: FDMA: Frekvencia Division Multiple Access = frekvencia osztásos többszörös hozzáférés. Minden előfizető a kommunikációra külön frekit használ – frekvencia párok. Ne zavarják egymást. A 3 1 2 3 4 f Az ábrán is láthatóan, az 1-es előfizető más frekvenciát használ a kommunikációra, mint a 2-es, 3-as 1 TDMA: Time Division Multiple Access – időosztásos többszörös hozzáférés. 200 kHz a sávszélesség. Egy frekvencián történik a komunikáció, de más időpontban használják az adott frekvenciát. Ahány vivő freki van, annyiszor 8-an tudunk telefonálni az adott hálózatban. 3 0 1 2 3 4 5 6 7 CDMA: Kódosztásos többszörös hozzáférés. UMTS-re jellemző. Minden

felhasználó idő ugyan azt az 5 MHz-es sávot használja a kommunikációra megosztva, viszont a felhasználókhoz egy kód van rendelve, mivel ki lehet szűrni az általa adott infót. Itt fontos a teljesítményszabályozás, hiszen a túl nagy teljesítmény elnyomja a többi felhasználót. Bázisállomás: BTS = Base Transceiver Station – adóvevő. Jól látható tornyok, tetején antenna. Antennának 2 típusa van: Körsugárzó antenna: bot alakú, 360 fokos körben sugároz Szektorsugárzó antenna: hosszú, szürke dobozok, egy bizonyos szögben (120 fok) sugároz csak, léteznek 30 ill 60 fokos antennák is. Az, hogy melyiket alkalmazzák, függ: forgalomtól, ill. hogy mekkora forgalmat kell ellátnia (ez homogén-e vagy nem), melyik szolgáltatóval van kapcsolat. Nagyobb terhelést bír el a 3*120 fokos, mint a 360 fokos típusú. Mikro antenna: Mikrohullám: egyenes irányban terjed. Lezárják a tetejét BSC: Bázisállomás vezérlő egység (Base Station

Controller). Feladata: rádiós menedzsment feladatait ellássa. GSM-ben van egy frekitartomány, amelyben az előfizetők kommunikálnak A rádiós forgalmat irányítsa a bázisállomásokon – ez a rádiós menedzsment feladata. Előfizető átmegy-e az egyik cellából a másikba – biztosítsa az új csatornát. Hand over Több bázisállomás vezérlő is működik egy hálózaton belül. Mobil kapcsoló központ: Mobile Switching Centre (MSC). Mikrohullámú összeköttetés Az optikai kábel széles sávú, nagy sebességű átvitelt tesz lehetővé. Az összeköttetés ált nem a szolg. tulajdonában van, hanem bérli A kábelek a föld alatt vannak MSC feladatai: kapcsolás – kapcsoló szám felismerése (irányító funkció); digitális központok. Numero 7-es hálózaton keresztül jól tudnak egymással kommunikálni A mobil központok fele Budapesten van. PLMN: Public Land Mobile Network – Nyilvános Mobil Földi Hálózat. 3 PLMN van Magyarországon, lefedik

egymást, más a frekvencia tartományuk. 3. Quality of Service (QoS) osztályai, jellemzői Jellemző Információ Válaszidő Toleráns-e a hibákra? Kapcsolat mód garantált sávszélesség Conversational Streaming (párbeszéd) Beszéd Multimédia, (konferencia is), MP3, MPEG4 videotelefonálás (on line) Best effort Interaktív <<1s Igen <1s Igen Web, adatbázisban való kutakodások <10s Nem IP, PS PS PS 4 Best effort Background (háttérosztály) MMS, SMS, email >10s Nem CS, PS Duplexelés FDD TDD TDD (FDD) TDD, FDD Párbeszéd (Conversational) osztály jellemzői: Beszéd: - szimmetrikus forgalom - Round Trip Time < 400 ms - AMR (Adaptive Multi-rate) codec - AMR-WB (AMR Wideband) codec (Release 5): Mintavétel: 16 kHz; hang és audio jelek minőségi kódolása; sebesség: 24÷6,6 kbps Videotelefon: - áramkörkapcsolt: H. 324; - csomagkapcsolt: SÍP (Session Initiation Protocol). Streaming osztály jellemzői: - kevésbé szigorú

késleltetési előírások - aszimmetrikus - szolgáltatások: web broadcast (nagyszámú „hallgatóság” kapcsolódik egy médiaszervezethez); videoanyag kívánságra (pl. nagy cégek saját oktatóanyagokat tárolnak szerverükön, és azt a mobilon meg lehet nézni). Interactive osztály jellemzői: - tranzakció-orientált szolgáltatás: alkalmazás: nagy adatbázisok kezelése, web böngészés; alkalmazott protokollok: HTTP, DNS; jellemzők: asszimetrikus, kis kapcsolási idő, nagy mennyiségű adatletöltés. Background osztály jellemzői: - alkalmankénti egyirányú kapcsolat: csomagkapcsolt átvitel; MMS, SMS, e-mail. 4. UMTS cellái, jellemzői UMTS rádiós hozzáférés CDMA: Code Division Multiple Access • Egy előfizető-egy kód Duplexelés: FDD  Különböző frekvenciasávok downlink és uplink átvitelre  FD-CDMA=WCDMA (Wideband CDMA) TDD  Ugyanaz a frekvenciasáv downlink és uplink átvitelre  TD-CDMA (Time Division CDMA). UMTS

frekvenciasávok (Európa) Duplexelés Uplink UMTS-FDD 1920 - 1980 MHz Downlink Sáv 2110 - 2170 MHz 60 + 60 MHz UMTS-TDD 1900 - 1920 MHz UL/DL 2010 - 2025 MHz UL/DL 20 + 15 MHz Műhold 1980 - 2010 MHz 2170 - 2200 MHz A frekvenciasávokat 1992-ben specifikálták 5 30 + 30 MHz Csatorna távolság: 5,10, vagy 20 MHz 2000-ben, új frekvenciasávok  806 - 960 MHz, 1710 - 1885 MHz  2500 - 2690 MHz UMTS FDD UMTS UMTS FDD Műhold DECT GSM 1800 GSM Europe [MHz] 1800 1900 Páratlan sávok 2000 2100 2200 2500 2600 2700 Páros sávok Makrocella: 350m-20km, vidék, külváros, max. 384 kbps Föld cella Kevésbé lakott vidéki terület (szatelit) lefedettségét biztosítja. Átviteli sebesség max. 114 kbit/s FDD Makrocella sávot használja. A sebesség limitált, max. 400 km/h-val lehet közlekedni. Mikrocella Mikrocella: 50-300m, város kültér. Max. átviteli sebesség 384 Pikokbit/s. Közepes mobilitást jelent cella Városi, kinti környezetet jelent.

FDD és TDD frekit is lehet használni. Általában FDD, de a szolgáltatótól függ. Pikocella: néhány 10 m. Cella mérete: 300m – pár 10m Épületen belül van. Az antennákat a falra erősítik fel. F3+f4; f3:FDD; f4: TDD. A legmagasabb sávszélesség áll rendelkezésre Átviteli sebesség max 2 Mbit/sec 5. WDCMA CDMA= kódosztásos többszörös hozzáférés, a kód különbözteti meg az előfizetőket egymástól. Ha ez szélessávon történik, akkor nevezzük WCDMA-nak (Wideband CDMA) Az UMTS a WCDMA-t használja. Hartlay-Shannon törvény: C: csatornaátviteli kapacitás (bit/s) C=Blog 2 (1+S/N) ahol B: csatorna sávszélesség (Hz) S: jelteljesítmény (W) N: zajteljesítmény (W) Tehát egy csatorna átviteli kapacitása függ a sávszélességből a teljesítménytől és a zajteljesítménytől S/N≈ ln(2)·C/B a jel-zaj viszonyt optimális szinten kell tartani. 6 Ha B leszűkül, kisebb sebességű adatot tudunk átvinni és fordítva A nagysebességű

átvitel csak szélessávon oldható meg! A szélessáv miatt pedig csak kódosztásos megkülönböztetést lehet használni. Mo.-n a szélessáv 5 MHz Spead Spectrum a kiterjesztett spektrumátvitel. Kiterjesztés megvalósulhat: Frekvenciaugrással FH – frekvencia sávot kell hozzá ismerni Direktszekvenciával DS (Direkt Sorozatos kiterjesztés) – CDMA használatát teszi lehetővé. Működése: 10101 (bit) XOR Előfizető 1. Kiterjesztett bitsorozat információ Kiterjesztő bitsorozat 4-szer annyi bitet kapunk=20 bit 1101 (4) Összeadódnak és úgy jut ki 0011 Előfizető 2. Kiterjesztett bitsorozat. információ Kiterjesztő bitsorozat 0110 (=chip) ←Spreading Több millió is lehet; a kódok 256 bitesek is lehetnek Sprading a neve a kiterjesztésnek, míg a kódoknak spreading kód. Kiterjesztés-szűkülés: háttérzaj 3 1 2 ellaposodik a jel Közép frekvencia 5 MHz Az E 1 jel kihozása a közös csatornából visszaszűkítéssel. 7 ∑ XP

25 dB XOR Kiterjesztett bitsorozat 1101 Kiterjesztés szűkítés: Összefoglalva: Rádiós IF szűkítés SNR in SnR out =SNR in +P G ahol P G =földolgozási erősítés, é Vevő Optimalizálni kell P G =10log 10 (R PN /R info ) [dB] ahol R PN = kiterjesztő bitsorozat átviteli sebesség R info = mutatja, hogy mekkora információs sebességet akarunk elérni Tehát ha R info = 2 Mbit akkor P G rosszabb lesz; minél több infó nagy sebességen állandó sávszélességgel rosszabb földolgozási erősítést ad. 6. UMTS teljesítmény szabályozása Rádiós interface jellemezői: 5 Mhz-es a sáv 4 áll rendelkezésre 1-et a szolgáltató használ 1 sávot sok előfizető használ egyszerre kódosztásos sávosztást használnak fontos, hogy a teljesítmény kb. egy forma legyen, mert így a felhasználók nem zavarják egymást. A jelinterferencia arányt a cellában optimalizálni lehet, annak érdekében, hogy minden előfizető egyenlő eséllyel kommunikáljon.

SIR (Signal Interf. Ratio) – megadja azt a viszonyt, hogy jobb a jel, mint a zaj (jelzaj viszony) [dB] Az interferencia függ abból, hogy milyen messze vannak egymástól a mobil telefonok. Előfordul, hogy a szomszédos cellákban Note B lévő telefonok és zavarhatják egymást. UE Szomszédos cella UE 8 Az átviteli sebesség akkor jó, ha az UE mérsékelten zavar. Ha a SIR rossz, akkor a beszédátvitel nem megfelelő. Kisugárzott információ jel kimeneti teljesítményén múlik, hogy mekkora a zavar (ki-kit zavar). 1500-szor mérik a teljesítményt másodpercenként a beszélgetés alatt, ha rossz, akkor csökkentéssel vagy növeléssel korrigálják a teljesítményt. Teljesítményszabályozási fajták 1. Állandó, belső, zárt hurkú szabályozás 2. Külső zárthurkú szabályozás 3. Nyílt hurkú szabályozás 1. Belső, zárt hurkú szabályozás: SIR UE (1500/mp) SIR cél 1. Állandó belső zárt hurkú szabályozá BER Load Control (teljesítmény

kontrol) 2. Külső zárthurkú szabályozá BER – Bit Error Rate, Bit hibaarány RNC Note B ↑ UE Szabályoz 3. Nyílt hurkú szabályozás: a legelső bekapcsoláskor a telefon figyeli az adót, és megbecsli mekkora teljesítménnyel kell sugároznia. A sugárzás megkezdése után, az adó máris szabályozza. BER RNC SIR cél UE RNC (Külsőhurkú szabályozás) Node B (Zárthurkú szabályozás) SIR cél Idő Teljesítményszabályozás működése: a) A mobil megméri a SIR-t és elküldi a Node B-nek, az összehasonlítja, s ah eltér, akkor szabályoz. ez az állandó belső zárt hurkú szabályozás b) Az RNC a SIR célt határozza meg ez a külső zárthurkú szabályozás Függ: Cellákban levők számétól Mobilok mozgásától 9 Bit hibaarány c) Legelső kapcsolat meghatározása: (a telefon bekapcsolásának) A kezdő teljesítmény meghatározása az adó-bázis állomás jeleiről történik (kb. meghatározás) pontossága: - tolerancia +- 9-12

[dB] nyílt hurkú teljesítmény-szabályozás nincs visszacsatolás RRM – rádiós erőforrások menedzselése, kezelése: Ismert a frekvencia sáv, a cellák száma, előfizetők száma ezek hatékony menedzselése fontos Garantálni kell a QoS-t Conversational osztály Ezekben biztosítani kell az átviteli sebességet Streaming osztály Best of Effortra törekszik a szolgáltató= képességei Interaktív szerint a legjobbat kell biztosítani Background Előre tervezett lefedettség biztosítása ( túl tervezik, hogy ne legyen probléma) Kapacitás optimalizálás – az összes előfizetőt egyenlő minőségben kell kiszolgálni Vezetési folyamatok: Teljesítményszabályozás Handover: • Csatornaváltás kapcsolat közben • Típusok  Durva (hard) handover Frekvenciák közötti: a WCDMA vivőfrekvenciák közötti handover (egy cellában több vivő is van) Rendszerek közötti: CDMA FDD-TDD rendszer között, vagy UMTS és más rendszer között (UMTS-GSM

között)   Finom (soft) handover: Két Node B között Finomabb (softer) handover: Egy Node B két szektora között Terhelésvezérlés, beléptetés vezérlés: milyen kód 7. BLUETOOTH RENDSZER JELLEMZŐI A Bluetooth nevet adták annak az új rádiós technikának, amelyet hordozható vagy fix irodai eszközök rövid távolságú rádiós összeköttetésre lehet használni. A kicsi és olcsó beépített bluetooth chipek segítségével számítógépek, nyomtatók, mobiltelefonok és más eszközök közötti vezeték nélküli kommunikációra nyílt lehetőség. Olyan rádiós kapcsolat megteremtése volt a cél, amely a bonyolult kábelezést egy univerzális, minden eszköz számára elérhető átviteli rendszerrel helyettesíti. A bluetooth legközelebbi versenytársa az infravörös technológia, hiszen mindkét megoldás elsősorban az adatátvitelre koncentrál. A bluetooth képes szilárd tárgyakon áthatolni, és a piacon belül maximális mozgási

szabadságot tesz lehetővé, olyan adatátviteli lehetőségeket nyújt, amikre az infravörös technológia csak nehezen, vagy egyáltalán nem képes. A hangkommunikáció is lehetséges vele. Amint a mobiltelefon a számítógép hatásugarán belül ér, megkezdődhet az adatok szinkronizálása. 10 Pikohálózatok és elosztóhálózatok: Pikohálózat: A bluetooth hálózat alapegysége, amely egy mester eszközből és max, hét aktív szolga eszközből áll. A szolga mindig csak a mesterrel kommunikál és csak abban az esetben, ha a mester azt engedélyezi. A mester határozza meg az ún Bluetooth csatornát és az órajel fázisát is, amelyet majd a pikohálózatban működő összes eszköz használni fog. Pikohálózat S S S Pikohálózat S M S S S S S M S M – Master S - Slave S Elosztóhálózat: A pikohálózat bármelyik eleme egy másik pikohálózat eleme is lehet egyben és ugyanúgy vagy szolga, vagy mester funkciót is elláthat. A

pikohálózatok egybefonódásaként keletkezett hálózatot hívjuk elosztóhálózatnak. A bluetooth rendszert 10 pikohálózat együttes működésére optimalizált. Rádiós átviteli jellemzők: A Bluetooth technológia egy széles spektrumú, teljes-duplex, frekvenciaugráltatásos átvitelt használ, 1600 ugrással másodpercenként. A rendszer a 2,402 GHz és 2,480 GHz közötti tartományban 79 vivőfrekvenciát használ, 1 MHz-es csatornaosztással. A frekvenciasáv alján és tetején egy ún védősáv van A bluetooth rádiómodul GFSK modulációt használ. Duplexelés: Időosztásos duplexelést használ. A keret időrésekre van osztva Az időrések számozva vannak, a pikohálózat mesterének bluetooth órája szerint. A mester minden páratlan, a szolga minden páros időrésben ad, és a szolga csak páratlan számú időrésekben kezdheti az adást. A csomagok 1, 3, 5 egymás utáni időrést foglalhatnak le Összesen 7 darab szimultán kapcsolatot lehet

létrehozni és fenntartani. Csomag formátumok: Minden csomag 3 részből áll, elérés kódból, a fejrészből, és egy adatrészből. Az elérés kódot időszinkronizálásra, ofszet kompenzációra, keresésre és tudakozódásra használják. A fejrész tartalmazza a csomagazonosító információt, a csomagszámozást a csomagok újrarendezése céljából, a folyamat kontroll bitjeit, a szolga címét, és hibaellenőrző biteket a fejrész számára. Az adatrész vagy beszédbiteket, vagy adatátviteli biteket, vagy mindkettőt tartalmazhat. Frekvencia ugrálás: Hogy a más jelekkel való interferencia elkerülhető legyen, azokat a vivőket, amelyeken a csomagok átvitelre kerülnek, a rendszer egy ál-véletlen ugrálási sorozat szerint változtatja. A bluetooth lényegesen gyorsabb ugrálási sebességet használ és rövidebb csomagokat. A párhuzamosan ugráló csomagok egyazon pillanatban más vivőfrekit használnak. Egycsomagos átvitel esetén az ugrálás

gyakorisága 1600 másodpercenként A frekvencia ugrálás sorozata a pikohálózatra egyedi érték, és a mester eszköz címe határozza meg, az ugrálás sorozat fázisát pedig a mestereszköz órája állítja elő. 79 vivőfrekvenciát felhasználva 1600-szor történik az ugrálás másodpercenként. 11 Adaptív frekvencia ugrálás: = alkalmazkodó frekvenciaugráltatás. Frekvenciaugrások száma 800. WLAN ütközés elkerülésére Bluetooth csatorna és szinkronizálás: ~t egy pikohálózatban végeredményben az ugrálási sorozat határozza meg. Egy FH csatorna 1 Mbit/sec bruttó átviteli sebességet biztosít az eszközök számára. Ezt a kapacitást kell az eszközöknek megosztani a párhuzamos kapcsolatok alatt. Fizikai összeköttetések: Az időréseket váltogatva használja a mester és a szolga átvitelre. A mester által küldött üzenetben megtalálható annak a szolgaeszköznek címe, amelynek az üzenet szól. Hogy a több szolgával való

kommunikáció esetében az ütközés elkerülhető legyen az FH csatornán, a mester egy speciális lekérdezési módszert alkalmaz. Ez azt jelenti, hogy a mester dönti el, hogy melyik szolgaeszközzel akar kapcsolatba kerülni. Szinkron és aszinkron átvitel: A bluetooth alapsávi átvitel két fajta összeköttetést tud kezelni: szinkron, kapcsolat-orientált összeköttetést (SCO) és aszinkron, kapcsolat-nélküli összeköttetést (ACL). SCO: egy szimmetrikus pont-pont összeköttetés egy mester és egy szolga eszköz között. A mester szabályos időközönként lefoglal 1-1 időrést az átvitel számára (áramkörkapcsolt megoldás). Ezzel a megoldással beszédátviteli összeköttetést lehet létrehozni. A bitsebesség 64 kbit/s mindkét irányban A mester eszköz egyszerre max 3 SCO kapcsolatot tud fenntartani, amíg a szolgaeszközök 2, vagy 3 összeköttetést támogatnak. Az SCO csomagok soha nem kerülnek ismételt átvitelre. ACL: Az ACL kapcsolatot egy

ponttöbb pont összeköttetés létrehozására használják egy mester és több szolga eszköz között, azokban az időrésekben, ahol a mester nem használ SCO kapcsolatot, ACL kapcsolatot tud bármely szolgával létrehozni, ha szolga eszköz is erre van beállítva (csomagkapcsolt megoldás). Egy időben csak 1 ACL kapcsolat lehet A legtöbb ACL csomag átküldésekor csomagismétlést alkalmaznak. Az aszinkron átvitel esetén max 732,2 kbit/s átviteli sebesség érhető el. Bluetooth eszközök teljesítménye: Élettani hatásuk nem számottevő. Úgy tervezték őket, hogy alacsony legyen a teljesítményük, ugyanis ezek többnyire hordozható eszközök elemeit ill. akkumulátorait használják Sugárzási teljesítmény alapján: 1-es osztály (100 mW), 2-es osztály (2,5 mW), 3-as osztály (1 mW). Kapcsolatkezelés: Eszköz címzés: BD ADDR (Bluetooth Device Address) Bluetooth adóvevő egység 48 bites egyedi eszköz címe. AM ADDR (Active Member Address): Ez egy 3

bites szám, és csak akkor érvényes, ha a csatornán a szolga eszköz éppen aktív. Néhány esetben MAC címnek is hívják PM ADDR (Parked Member Address): A cím 8 bites és megkülönbözteti a parkoló módban található szolgaeszközöket. Csak akkor érvényes, ha az eszköz „parkoló módban van” AR ADDR (Access Request Address): Ezt a címet a parkoló módban lévő szolgák használják arra a célra, hogy az elérési ablakban meghatározzák azt a szolga-mester irányú félidőrést, amelyben az elérési kérést lehet elküldeni. Csak addig érvényes, amíg a szolga eszköz parkoló módban van és nem szükségszerűen egyedi eszköz. A bluetooth egységek állapotai: nyugalmi, lekérdező, kereső, kapcsolt állapot. Kapcsolt még lehet: aktív, „szaglászó”, tartó, parkoló. Nyugalmi állapot: (standby) a bluetooth eszköz kezdeti alacsonyenergiájú állapota. Csak az eszköz saját órája fut és nincs kapcsolatban más eszközökkel. 12 8.

DECT rendszer DECT: digitális vezeték nélküli telekommunikáció Eredetileg európai szabvány volt. Széleskörű, kis kiterjedésű hálózati alkalmazásokra fejlesztették ki, üzleti, telephelyi és nyilvános környezetekre. Rugalmas a frekvenciasáv lefoglalása, többszörös szolgáltatás támogatása nagy felhasználói sűrűség, alacsony működtetési költségek, egyszerű installáció. Szabványok: Az ETSI tagszervezetei fejlesztették ki. Első DECT szabvány 1992-ben, második 1995-ben. Olyan átfogó követelményrendszer ez, mely lehetővé teszi bármilyen típusú távközlési hálózat elérését. Rendszer elemei: 1; rögzített (fix) rész: FP, ez egy vezérlőt és egy vagy több bázisállomást tartalmaz. 2; hordozható rész: PP, általában egy DECT telefon, de lehet laptop, WLAN vezérlő is. A DECT technológia segítségével irodai környezetben nagy számú előfizetőt lehet kiszolgálni. A többvivős (Multi Carrier), időosztásos

hozzáférésű (TDMA), időosztásos duplexelésű (TDD) rádiós elérési mód, valamint a dinamikus csatornaválasztás és lefoglalás képessége lehetővé teszi egy nagy kapacitású pikocellás rendszer hatékony működtetését, még egy viszonylag túlzsúfolt és gyenge minőségű rádiós környezetben is. Bázisállomás PSTN / ISDN Külső hálózat DECT központ Rádiós rész PBX Bázisállomás Rádióspektrum és hozzáférés: A vezeték nélküli felhasználók bárhol kezdeményezhetnek és fogadhatnak hívást a DECT lefedettségű területeken és a mozgás még aktív kommunikáció közben is lehetséges. Amikor a rádiós csatornák zavarják egymást (interferálnak) a DECT láthatatlan handover képessége biztosítja, hogy a kapcsolat egy új, interferencia mentes csatornán folytatódjon. MC/TDMA/TDD elve: A DECT rádiós interfésze a többvivős (Multi Carrier), időosztásos hozzáférésű (TDMA), időosztásos duplexelésű (TDD) rádiós

elérési módon alapul. A DECT frekvenciasávban 10 vivőfrekvencia található az 1810 és 1900 MHz közötti sávban. Az időspektrum 10ms hosszúságú keretekre van osztva, amelyben 24 időrés van. 13 A DECT alapkiépítésében a 10 ms-os keretidőt két részre osztják, amelyekben 12-12 időrés található a downlink és uplink átvitel céljaira. A csatorna adatsebessége 32 kbit/s. Az ADPCM, adaptív impulzus kód moduláció 32 kbit/s sebességű beszédcsatornát állít elő. Ha az adatátvitel CRC-t is használ, csatornánként a sebesség csak 24 kbit/s. A rádió spektrum felhasználása: Az MC/TDMA/TDD alapelveket használva a DECT teljes spektrumában összesen 120 duplex csatorna használható bármely pontban. A különböző kommunikációs kapcsolatok a szomszédos cellákban ugyanazokat a csatornákat tudják használni. A rendszer telepítése emiatt nagyon egyszerű, hiszen csak a lefedett terület nagyságát és a várható forgalmat kell figyelembe

venni. 1; Folyamatos közvetítő szolgálat: A DECT bázisállomás legalább egy csatornán folyamatosan olyan jelet sugároz (jelzőcsatorna), amely segítségével a DECT telefon rá tud hangolni a rendszerre. Ezek a jelek egy aktív kommunikáció részei is lehetnek, de lehet „üres” hordozó csatorna is. A bázisállomás jelzőcsatornája közvetítő, azaz minden DECT mobil számára hasznos információkat sugároz. Az információ az időrés „A” mezejében kerül átküldésre. A telefon a jelzőcsatornát figyelve kielemzi a vett információkat, amelyből megállapítja, hogy jogosult-e az adott rendszert használni. 2; Dinamikus csatorna választás és lefoglalás: Minden DECT berendezés legalább minden harmincadik másodpercben rendszeresen pásztázza a környező rádióspektrumot. A pásztázás azt jelenti, hogy minden nem aktív csatornán megméri az RF jel erősségét. A pásztázás végeredményben a telefon egy háttértevékenysége, amely

segítségével az eszköz felméri a szabad és foglalt csatornákat és egy ún. RSSI (vett jelerősség indikátor) listát készít az időrés/vivő adatokra Ezt a listát majd a csatornaválasztás során lehet figyelembe venni. A forgalommentes csatornákon nem történik felhasználói adatok átvitele. Az RSSI listában az alacsonyszintű értékek azokhoz a csatornákhoz tartoznak, amelyek vagy szabadok, vagy gyakorlatilag interferenciamentesek, míg a magas RSSI értékhez tartozó csatornák vagy foglaltak, vagy nagy interferenciával rendelkeznek. Az RSSI információk segítségével a DECT telefon és a bázisállomás mindig a legoptimálisabb csatornát kiválasztja ahhoz, hogy egy új kapcsolatot hozzon létre. A DECT készülék mindig a legerősebb bázisállomáshoz fog csatlakozni. Forgalmi esetek: Hívásfelépítés: 1; Híváskezdeményezés DECT készülék felől: ezt mindig a készülék indítja, kiválasztja a legjobb csatornát, amelyen keresztül eléri

a bázisállomást, a készülékek a bázisállomás által küldött közvetítő csatornák jeleire tudnak szinkronozni. 2; Hálózat felöl érkező hívásfelépítés: A folyamatos közvetítő csatorna segítségével a hálózat egy keresési üzenetet küld szét, amely tartalmazza a készülék azonosítóját. A készülék veszi az üzenetet, amelyben a rendszer közli, hogy a megadott azonosítói DECT terminál építsen fel egy kapcsolatot a rendszerrel. Ezután a kapcsolat felépítése az előzőekhez hasonlóan történik A handover eljárás: 14 A dinamikus csatorna választás és lefoglalás, valamint a finom (láthatatlan) handover segítségével, a készülék, még mielőtt elhagyná az aktuális kommunikációs csatornát egy második rádiós összeköttetést is kiépít egy újonnan választott csatornán, amelyik vagy ugyanahhoz a cellához, vagy egy másik cellához tartozik. 1; Intracellás handover: Amikor az aktív csatorna minősége gyengül a

készülék ráhangol egy másik, eredetileg szabad csatornára a cellában. A két kapcsolat időben átmenetileg együtt fut miközben a két csatorna minőségét folyamatosan kell mérni és értékelni. Nem túl sok idő elteltével a bázisállomás megállapítja, hogy melyik a jobb minőségű csatorna, és a rosszabb csatornát megszünteti. 2; Intercellás handover: Ha a DECT készülék egyik cella területéről egy másikba mozog át, az aktuális cellából érkező jel erőssége nagy mértékben lecsökken, viszont a szomszédos cellához tartozó csatorna jel erősség jelentősen javul. Egy adott pillanatban a szomszédos bázisállomás jele erősebbé válik és a handover fentiekhez hasonló módon játszódik le. 9. WLAN hálózat Helyi számítógépes hálózatok. Vezeték nélküli LAN hálózat 2000. után terjedt el széles körben Rádiós frekvenciákat használ a „levegő” interfészen keresztül az adatok átvitelére. A hatósugár épületen belül

maximum 100 méter, épületen kívül max. 200 méter is lehet, de több antenna és adó alkalmazásával ez a terület megnövelhető A WLAN-hoz szükség van egy fix csatlakozási pontra, amely segítségével az összes WLAN hálózatban lévő vezeték nélküli egység a vezetékes hálózatra kapcsolható (pl. nagysebességű ADSL hálózatra). Alkalmazása népszerű oktatási intézményekben, irodaépületekben, mivel az épületen belül több felhasználó egyidejű hozzáférését biztosítja az internet hálózathoz. Üdülőhelyeken, apartman-házakban és repülőtereken is lehet már WLAN hálózathoz kapcsolódni. WLAN szabványok: 2 fajtája: - 2,4 GHz-en működő: (beltér, iroda, kis telephely) viszonylag kis teljesítményű, zárt felhasználói csoport, nem kell fizetni érte a belső felhasználónak. Fajtái: Home RF, IEEE 802.11b, IEEE 80211g - 5 GHz-en működő: (külső, pár száz méter) nem megy át a falon, nyílt felhasználású, közcélú,

nyilvános, kell fizetni érte. 1. Home RF: 2,4 GHz-en működik, és frekvenciamodulációt használ (FHSS) Legfőbb hiányossága az 1,6 Mbit/s bruttó adatsebesség, és annak a ténye, hogy a szabványt egyre kevesebb gyártó támogatja. A szabvány 20 verzióját (10 Mbit/s sebesség) 2001 végén mutatták be, ez már 8 beszédcsatornát is támogat. De ekkor már a 80211b szabvány népszerűbb volt. 2. IEEE 80211b: A legelterjedtebb szabvány 2,4 GHz-en működik DSSS (direkt sorozatú kiterjesztett spektrum) modulációt használ. A max bruttó letöltési adatsebesség a hálózatban 11 Mbit/s, de a távolság miatt bekövetkező ún. sebesség-visszaesési ráta 55, 2, 1 Mbit/s lehet A széles körű irodai felhasználás mellett a szabványt sok otthoni hálózatban is alkalmazzák a relative nagy sebesség, a széles körű alkalmazhatóság és a viszonylag alacsony árak mellett. Használják repülőtereken, elárusítóhelyeken, de nagyon népszerű a személyes

szórakoztatásban, vállalatoknál és egyéb közösségi helyeken is, ott, ahol a széles körben elérhető vezeték nélküli hálózati alkalmazása szükséges. Hátránya: 2,4 GHz-es vezeték 15 nélküli telefonok és a mikrohullámú sütők közelsége zavarhatja a hálózat működését és korlátozhatja annak kiterjeszthetőségét. Létezik egy továbbfejlesztett változata is 3. IEEE 80211a: 2001 végén került bemutatásra 5GHz-es frekvenciasávban működik, adatátviteli sebesség: 54 Mbit/s. 13 interferenciamentes csatornával rendelkezik, amelyek lehetővé teszik a nagy felhasználói sűrűségű, többalkalmazásos installációt. A szabvány elfogadása nem a tervezett ütemben alakult. Oka: ezek az eszközök nem képesek együttműködni a 802.11b szabványú eszközökkel, azaz nincs visszamenőleges kompatibilitás Létezik egy turbó módú verziója. Csak nagy térerősségű jelek esetében lehet használni „mindent vagy semmit” elvén

működik. 4. IEEE 80211g: 54 Mbit/s átviteli sebességet támogat, és kompatibilis a 80211b szabvánnyal. A nagy sebességet az OFDM (ortogonális frekvenciaosztásos multiplexelés) eljárás biztosítja, amelyet a 802.11a is használ A kompatibilitást a 2,4 GHz-es sáv alkalmazása biztosítja, valamint az a tény, hogy a szabvány támogatja a CCK (komplemens kódú kulcs) modulációs sémát is, amelyet padig a 802.11b szabvány használ Negatívuma: csak három olyan zavarmentes csatornát használ, amely nem lapolódik át a mikrosütők és zsinórnélküli telefonok által használt sávval. 5. HiperLan/1: Nagysebességű (20 Mbit/s) kommunikációra fejlesztették ki az 5 GHz-es sávban. Segítségével rugalmas hálózati kialakítás válik lehetővé WLAN kiterjesztését segíti elő. Európai szabvány Olyan lefedettséget tud biztosítani, amelynek lényegében nincsenek korlátai, hiszen egy hálózati csomópont több végponthoz és hálózati csomóponthoz is

kapcsolható, és a hálózati csomópontok bárhová áthelyezhetők. Az eszközök Európában az 5,15-5,30 GHz frekvenciasávban működnek, amiben 5 csatorna található. A 0, 1 és 2 számú csatornák a szabványban foglalt európai alapcsatornák, a 4 és 5 számú, pedig nemzeti felhasználású csatorna. A HiperLan/1 nem igényel különösebb konfigurációt, központi vezérlőt és nem támogatja a valós izokrón átvitelt. A hálózatok kialakítása és fenntartása a többi megoldáshoz viszonyítva drága és a sávszélesség sem garantált. 6. HiprLan/2: Az ETSI BRAN (szélessávú rádiós elérésű hálózatok munkacsoport) fejlesztette ki. Olyan flexibilis rádió LAN szabvány, amely nagysebességű elérést (54 Mbit/s) biztosít számos hálózat felé. Mint pl a 3G mobile hálózat, ATM és IP alapú hálózatok, valamint a privát WLAN hálózatok. Az alapalkalmazásokban adat, beszéd és videó átvitel is szerepel Q0S (szolgáltatásminőség)

paraméterek figyelembe vétele mellett. A szabványt ATM cellák IP csomagok, firewire csomagok (IEEE 1394) és digitális hang (cellás mobil hálózatok felől érkező) továbbítására tervezték. A HiperLan/2, s HipeLan/1 jobb szolgáltatásminőséget és garantáltabb sávszélességet biztosít. A WLAN eszköz: Ahhoz az egységhez kapcsolódik, amelyik részt vesz a WLAN hálózati kommunikációban. Két modulból áll: a rádiómodemből és az ún. MAC (üzenethitelesítő kód) kontrollerből A WLAN eszköz első része a rádiómodem. Ez továbbítja az adatokat a frekvenciasávra és veszi a többi egység felől érkező rádiójeleket. A második része a MAC kontroller, amely a MAC protokoll futásáért felelős. Az idő nagyobb részében a rádió modem és a MAC mikrokontroller kezeli az átvitelt, és csak néhány menedzsment funkció hárul a driverre. A különböző gyártók különböző módon választják szét a két funkciót, de néhány gyártó csak

a MAC számára ad drivert, hogy alacsony áron tudja kínálni az eszközt. 16