Moderní mobilní datové sítě (1)

Všechny mobilní datové sítě současnosti již přešly výhradně na paketový režim neboli na datové přenosy, které ...


Všechny mobilní datové sítě současnosti již přešly výhradně na paketový režim
neboli na datové přenosy, které zatěžují přenosové pásmo pouze a tehdy, když je
potřeba nějaká data přenášet. Původně dominovaly mobilním sítím přenosy na bázi
přepojování okruhů, kdy se dala sice garantovat přenosová rychlost, ale platilo
se (logicky), podobně jako u hlasových hovorů, za strávený čas. Zatím poslední
mobilní technologií, která využívala tuto koncepci, byla HSCSD (High Speed
Circuit Switch Data), se kterou se můžete ještě stále setkat v některých sítích
GSM včetně té od české pobočky firmy Telefónica O2.
Obrovská výhoda paketových datových přenosů také spočívá v tom, že není potřeba
provádět tzv. handover. Pokud při probíhající komunikaci vyjede mobilní stanice
ze signálu jedné základnové stanice, přihlásí se automaticky k jiné a začne
posílat data tam. V síti je pouze potřeba mít server, který si uchovává
informace o aktuální poloze uživatele, aby při probíhajícím přenosu dat mohla
síť při změně základnové stanice plynule pokračovat.
Rádiové rozhraní Při rozvoji mobilních datových sítí hrají klíčovou roli v
zásadě tři faktory šířka přenosového pásma, metoda vícenásobného přístupu,
která je využita, a v neposlední řadě pak modulace signálu. Ta určuje počet
bitů, které je možné v jeden okamžik přenést. V současných mobilních datových
sítích se můžeme setkat s kombinacemi následujících technik:
FDMA (Frequency Division Multiple Access) odlišuje jednotlivé kanály podle
frekvence jejich nosné vlny. Jeden kanál tak může například používat nosnou
vlnu o frekvenci 900 MHz, jiný 920 MHz atd. Velice podobný systém se využívá i
pro duplexní režim, kdy je pro komunikaci "mobilní stanice základnová stanice"
vyhrazen jeden kanál a pro opačný směr zase jiný. Tato technika se pak nazývá
FDD (Frequency Division Duplex).
TDMA (Time Division Multiple Access) odlišuje jednotlivé kanály podle času.
Každý uživatel má v daném kanálu vyhrazen určitý časový okamžik, kdy komunikuje
se základnovou stanicí pouze a jedině on. Obdobný systém se využívá i pro
duplexní režim, kdy se v čase (obvykle velice rychle) střídá směr mobilní
stanice základnová stanice a směr opačný. Tato technika se pak nazývá TDD (Time
Division Duplex), případně také ping-pong (tento název se používá zejména ve
fixních sítích).
CDMA (Code Division Multiple Access) využívá relativně široké kanály (v
mobilních sítích obvykle násobky 1,25 MHz či 5 MHz). Užitečný signál je v tomto
případě kódován unikátním kódem, který rozprostře signál po celé šíři spektra
přenosového kanálu. Díky tomu je možné, že na jednom kanále v jednom okamžiku
komunikuje víc uživatelů najednou. OFDM(A) (Orthogonal Frequency Division
Multiplexing/Multiple Access) vytvoří v rámci jednoho přenosového kanálu
několik tisíc subkanálů, ve kterých paralelně přenáší informace.
Volba rádiového rozhraní má také kritický vliv na latenci neboli RTT (Round
Trip Time), což je doba, která uplyne mezi odesláním požadavku na zaslání dat z
mobilní stanice a jejich doručením k mobilní stanici. Tato doba je kritická
zejména pro dvě aplikace on-line hry a IP telefonii. Důležitou roli hraje však
i při surfování na webu.
Sítě minulé a současné
Pojďme se podívat tedy na to, s jakými mobilními datovými sítěmi se v
současnosti můžeme setkat a jak tyto sítě v principu fungují:
n GPRS
Jedná se de facto o nadstavbu pro sítě GSM. Síť GPRS (General Packet Radio
Service) sdílí se sítí GSM základnové stanice (BTS), datový spoj mezi BTS a
kontrolérem základnových stanic (BSC) fungující na protokolu A.bis a částečně i
BSC. K BSC je totiž připojena PCU (Packet Control Unit), která umožňuje řídit
paketové datové přenosy na připojených BTS. Od PCU dále jsou již původní GSM
síť a připojená GPRS zcela oddělené a sdílejí spolu pouze některé síťové prvky
z tzv. jádra sítě, jako je BGW (Billing Gateway účtovací brána), HLR (Home
Location Register databáze účastníků) a případně i další prvky.
GPRS síť se pak skládá z uzlu SGSN (Serving GPRS Support Node), který
zprostředkovává spojení mezi GPRS sítí a klíčovými prvky GSM sítě a řídí GPRS
provoz v dané části sítě, a brány GGSN (Gateway GSN), která zprostředkovává
spojení mezi GPRS sítí a internetem.
Stejně jako GSM síť používá i GPRS kanály o šířce 200 kHz rozdělené na celkem 8
timeslotů (pevných časových úseků o délce trvání 0,577 ms TDMA) a s duplexním
režimem FDD. Jako modulace je využit GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying).
Přenosová rychlost činí maximálně 21,4 Kb/s na timeslot a v jednom směru je
možné spojit až 4 timesloty. Latence se pohybuje v rozmezí 800 až 1 500 ms.
Přenosová rychlost závisí na volbě kódovacího schématu, která určuje, kolik
bitů a v jakém složení se v daném timeslotu má použít na přenos užitečné
informace a kolik na opravný kód.
n EDGE Technologie Enhanced Data for GSM/GPRS Evolution původně měla provést
inovaci jak GSM, tak GPRS sítě. Nakonec zůstalo pouze u inovace GPRS sítě.
Hlavní inovace spočívá ve změně modulace na 8PSK (8 Phase Shift Keying) a
náhrady původních 4 kódovacích schémat za 9 modulačních a kódovacích schémat,
která jsou nově rozdělena do tří skupin podle toho, pro jak kvalitní příjem
signálu je lze použít. Maximální přenosová rychlost stoupla na 59,2 Kb/s na
timeslot, přičemž je možné v jednom směru použít až 4 timesloty najednou.
Latence se pohybuje v rozmezí 600 až 1 000 ms.
(pal) 6 1441









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.