Nové trendy sietí B3G

BAKALÁRSKA PRÁCA

MICHAL VALLO

ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE Elektrotechnická fakulta Katedra Telekomunikácií

Študijný odbor:

TELEKOMUNIKAČNÝ MANAŽMENT

Vedúci bakalárskej práce: Ing. Marek Krasnovský

Stupeň kvalifikácie: bakalár (Bc.)

Dátum odovzdania záverečnej práce: 19. mája 2006

Žilina 2006

ABSTRAKT

Práca je zameraná na mobilné siete budúcnosti označované všeobecne skratkou

B3G, ktoré sú v súcastnosti ešte len v štádiu vývoja. Informácie a trendy sú rozdelené do

jednotlivých kapitol a písané vzhľadom na súčastný stav sietí na Slovensku i vo svete.

Obsah práce by mal čitateľovi dopomôcť zorientovať sa v problematike riešenia sietí,

rôznych typoch protokolov a službách.

The final work is oriented on mobile net of future, which are general signed as

B3G.This mobile net in present is still in phase of progress. Information and trend are

divided to single chapters and write with regard to present state of nets at Slovak also

world. Content of work will be help to readers fixing problem of net solution, various

protocol and services types.

Žilinská univerzita v Žiline, Univerzitná knižnica

ANOTAČNÝ ZÁZNAM - ZÁVEREČNÁ BAKALÁRSKA PRÁCA Názov práce: Nové trendy sietí B3G Priezvisko a meno: Michal Vallo školský rok: 2005/2006

Fakulta elektrotechnická Katedra telekomunikácií Počet strán: 35 Počet obrázkov: 11 Počet tabuliek: 0 Počet grafov: 0 Počet príloh: 0 Použitá lit: 11 Anotácia v slovenskom (českom) jazyku:

Práca je zameraná na mobilné siete budúcnosti označované všeobecne skratkou

B3G, ktoré sú v súčastnosti ešte len v štádiu vývoja. Informácie a trendy sú rozdelené do jednotlivých kapitol a písané vzhľadom na súčastný stav sietí na Slovensku i vo svete. Obsah práce by mal čitateľovi dopomôct zorientovať sa v problematike riešenia sietí, rôznych typoch protokolov a službách. Anotácia v cudzom jazyku ( angl. resp. nemecký):

The final work is oriented on mobile net of future, which are general signed as B3G.This mobile net in present is still in phase of progress. Information and trend are divided to single chapters and write with regard to present state of nets at Slovak also world. Content of work will be help to readers fixing problem of net solution, various protocol and services types. Vedúci práce: Ing. Marek Krasnovský Recenzent práce: Ing. Tomáš Kurať Dátum odovzdania práce: 19.5.2006 ___________________________________________________________________

Pri vyplňovaní nepoužívajte skratky! Formulár vypisujte strojom alebo paličkovým písmom!

OBSAH

ZOZNAM OBRÁZKOV A TABULIEK ZOZNAM POUŽITÝCH SKRATIEK ÚVOD.................................................................................................................. 1 CIEĽ RIEŠENIA............................................................................................ 2 1. NÁSTUP MOBILNÝCH TELEFÓNNYCH SIETÍ............... 3

1.1. GENERÁCIE MOBILNÝCH SIETÍ........................................... 3 1.1.1. PRVÁ GENERÁCIA (1G)................................................................. 3 1.1.2. DRUHÁ GENERÁCIA (2G).............................................................. 3 1.1.3. DVAAPOLTÁ GENERÁCIA (2,5G)................................................ 3 1.1.4. TRETIA GENERÁCIA (3G).............................................................. 4 1.1.5. TRIAPOLTÁ GENERÁCIA (3,5G)................................................... 5

1.2. IEEE 802, BEZDRÔTOVÉ MAN, LAN, PAN........................ 6 1.2.1. BLUETOOTH.....................................................................................7

2. DEFINÍCIE SIETÍ B3G........................................................................ 8 2.1. B3G (BEYOND THIRD GENERATION)................................ 8 2.2. SPÁJANIE FIXNÉHO A MOBILNÉHO SVETA.................. 8 2.3. TYPY BEZDRÔTOVÝCH SIETÍ............................................... 9

2.3.1. SIETE S INFRAŠTRUKTÚROU...................................................... 9 2.3.2. SIETE BEZ INFRAŠTRUKTÚRY (SIETE MANET)...................... 9

2.4. POŽIADAVKY MOBILNÝCH UŽÍVATEĽOV................... 10 2.5. TRENDY VO SVETE................................................................... 11

2.5.1. JAPONSKO...................................................................................... 11 2.5.2. USA...................................................................................................12 2.5.3. EURÓPA...........................................................................................12

3. KONCEPCIA SIETÍ B3G.................................................................. 13 3.1. KONŠTRUKCIA............................................................................ 13 3.2. ÚPLNÝ MOBILNÝ PRÍSTUP................................................... 13 3.3. PLNE KONVERGOVANÉ SLUŽBY...................................... 13 3.4. AUTONÓMNE SIETE.................................................................. 14 3.5. RÔZNORODOSŤ MOBILNÝCH TERMINÁLOV............. 14 3.6. SOFTVÉROVÉ RIEŠENIE......................................................... 14 3.7. RIEŠENIE POŽIADAVIEK V SIEŤACH B3G..................... 14 3.8. MOBILNÝ KOMUNIKAČNÝ SYSTÉM SIETÍ B3G......... 15

3.8.1. OPORNÁ SIEŤ................................................................................. 15 3.8.2. RÁDIOVÉ ROZHRANIE................................................................ 15 3.8.3. RÁDIOVÁ PRÍSTUPOVÁ SIEŤ..................................................... 16

4. SIEŤOVÁ ARCHITEKTÚRA......................................................... 16 4.1. INTEGRÁCIA SIETÍ.................................................................... 17

4.1.1. SATELITNÁ SIEŤ........................................................................... 18 4.1.2. BUNKOVÁ SIEŤ............................................................................. 18 4.1.3. SIETE WLAN A WPAN.................................................................. 18 4.1.4. SIEŤ MANET................................................................................... 20

4.2. VRSTVOVÝ MODEL SIETÍ B3G............................................ 21

4.2.1. VRSTVA PEVNEJ SIETE............................................................... 21 4.2.2. VRSTVA PERSONÁLNYCH SIETÍ.............................................. 22 4.2.3. VRSTVA VEĽKEJ ZÁŤAŽE.......................................................... 22 4.2.4. BUNKOVÁ VRSTVA..................................................................... 22 4.2.5. DISTRIBUČNÁ VRSTVA............................................................... 22

4.3. MOBILITA TERMINÁLOV V SIEŤACH B3G.................. 22 4.4. ALL-IP SIETE................................................................................. 23

4.4.1. MOBILNÁ IP................................................................................... 23 4.5. PODPORA BUDOVANIA AD-HOC SIETÍ.......................... 25

4.5.1. SMEROVANIE V AD-HOC SIEŤACH.......................................... 25 4.6. APLIKÁCIE A SLUŽBY SIETÍ B3G.......................................25

4.6.1. QoS MODEL.................................................................................... 26 4.6.2. 3G A 4G SLUŽBY.......................................................................... 26 4.6.3. ULTRAVYSOKÁ RÝCHLOSŤ A MULTIMEDIÁLNE

APLIKÁCIE..................................................................................... 27 4.6.4. ELEKTRONICKÝ A MOBILNÝ OBCHOD.................................. 27 4.6.5. UNIFIKOVANÉ MULTIMEDIÁLNE SPRÁVY........................... 27 4.6.6. VoIP (VOICE OVER IP – HLAS CEZ IP)...................................... 27 4.6.7. LOKALIZAČNÉ SLUŽBY.............................................................. 28 4.6.8. VZDELÁVANIE.............................................................................. 28 4.6.9. DOPRAVNÉ SLUŽBY A CESTOVANIE...................................... 28 4.6.10. POHOTOVOSTNÉ SLUŽBY – ZDRAVOTNÍCTVO.................... 28 4.6.11. SENZORY SIETÍ............................................................................. 29 4.6.12. ZÁBAVA.......................................................................................... 29

5. SÚČASTNÝ STAV SIETÍ B3G, SMEROVANIE DO BODÚCNOSTI.......................................... 29 5.1. BUDÚCNOSŤ - MOBILNÁ CIVILIZÁCIA.......................... 29 5.2. POČET MOBILNÝCH TELEFÓNOV

BUDE NARASTAŤ....................................................................... 30 5.3. SLUŽBY V ROKU 2010.............................................................. 30 5.4. IMS (IP MULTIMEDIA SUBSYSTEM)................................. 31 5.5. SITUÁCIA NA SLOVENSKU.................................................. .31

5.5.1. PICHÁDZA HSPDA A HSUPA...................................................... 31 5.6. 4G NAJRV V JAPONSKU.......................................................... 32 5.7. OSOBNÁ VÍZIA NA NASLEDUJÚCICH 15 ROKOV...... 32 5.8. VÝZVY NOVEJ GENERÁCIE MOBILNEJ

KOMUNIKÁCIE............................................................................ 33 5.8.1. OPTIMALIZÁCIA SMEROVACIEHO PROTOKOLU................. 33 5.8.2. QoS PODPORA................................................................................ 34 5.8.3. SIMULÁCIA.................................................................................... 34 5.8.4. BESPEČNOSŤ................................................................................. 34 5.8.5. INTEROPERABILITA A ŠTANADARDIZÁCIA......................... 34

ZÁVER ZOZNAM POUŽITEJ LITERATÚRY VYHLÁSENIE O SAMOSTATNOSTI POĎAKOVANIE

ZOZNAM OBRÁZKOV A TABULIEK

ZOZNAM OBRÁZKOV

Obr . 1.1. Technológie jednotlívých generácií Obr . 3.1. Riešenie požiadaviek účastníkov Obr . 4.1. Sieťová architektúra 4G sietí Obr . 4.2. Komunikácia s využitím satelitnej siete Obr . 4.3. Infraštruktúra WLAN Obr . 4.4. Ad Hoc WLAN Obr . 4.5. Mobilná Ad-Hoc sieť Obr . 4.6. Vrstvový model sietí B3G Obr . 4.7. B3G sieť s IP jadrom Obr . 4.8. Sieťová architektúra Obr . 4.9. Prehľad aplikácií vzhľadom na ich nároky na kvalitu služieb (QoS)

ZOZNAM POUŽITÝCH SKRATIEK

AMPS Advanced Mobile Phone System pokročilý mobilný telefónny systém

AP Access Point prístupový bod

B3G Beyond Third Generation za treťou generáciou

BWA Broadband Wireless Access širokopásmový bezdrôtový prístup

CDMA Code Division Multiple Access kódovo delený viacnásobný prístup

DAB Digital Audio Broadcasting digitálne rozhlasové vysielanie

DSL Digital Subsriber Line digitálna účastnícka linka

EDGE Enhanced Data rates for Global Evolution

vylepšená rýchlos prenosu údajov pre globálnu evolúciu

EP Extension Point rozširujúci bod

ETSI European Telecommunications Standards Institute

európsky telekomunikačný štandardizačný ústav

FPLMTS Future Public Land Mobile Telecommunication System

verejný pozemný mobilný telekomunikačný systém budúcnosti

GPRS General Packet Radio Service univerzálna paketová rádiová služba

GPS Global Positioning System satelitný lokalizačný systém

GSM Global System for Mobile Communications

globálny systém pre mobilnú komunikáciu

H-ARQ Hybrid Automatic Repeat Request hybridné automatické požadovanie opakovania prenosu

HSDPA High-Speed Downlink Packet Access vysokorýchlostný downlink paketový prístup

HSUPA High-Speed Uplink Packet Access vysokorýchlostný uplink paketový prístup

IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers ústav inžinierov elektroniky

IMS IP Multimedia Subsystem IP multimediálny subsystém

IMT-2000 International Mobile Telecommunications for the year 2000

medzinárodné mobilné telekomunikácie pre rok 2000

IP Internet Protocol internetový protokol

ISM Industrial Scientific and Medical označenie pásma

IT informačné technológie

ITU International Telecommunication Union

medzinárodná telekomunikačná únia

KDDI názov firmy

LAN Local Area Network miestna sieť

MAC Media Acces Control médiom riedenie prístupu

MAN Metropolitan Area Network metropolitná sieť

MANET Mobile AdNETwork mobilná Ad Hoc sieť

MMS Multimedia Messaging Service služba multimedialnych správ

NFC Near Field Communication komunikácia na krátke vzdialenosti

NMT Nordic Mobile Telephone analógový štandard pre mobilné telefóny

OMTP Open Mobile Terminal Platform názov organizacie

PAN Personal Area Network osobná sieť

PC Personal Computer počítač

PDA Personal Digital Assistent osobný digitálny asistent

PoE Power over Ethernet napájanie po ethernete

QAM Quadrature Amplitude Modulation kvadratúrna amplitúdová modulácia

QoS Quality of Service kvalita služby

RAN Radio Access Network rádiová sieť

RF Radio Frequency rádiová frekvencia

SDR Software Defined Radio softwareom riadené rádio

SIG Special Interest Group špeciálna záujmová skupina

SMS Short Message Service služba krátkych správ

TCP Transmission Control Protocol komunikačný prenosový protokol

TIM Telecom Italia Mobile názov spoločnosti

UMM Unified Multimedia Messaging unifikované multimediálne správy

UMTS Universal Mobile Telecommunication System

univerzálny mobilný telekomunikačný systém

USB Universal Serial Bus univerzálna sériová zbernica

VoIP Voice Over IP hlas cez IP

W-CDMA Wideband Code Division Multiple Access

širokopásmový kódovo delený viacnásobný prístup

WDS Wireless Distribution System bezdrôtový distribučný systém

Wi-Fi Wireless Fidelity bezdrôtová vernosť

WiMAX World Interoperability for Microwave Access svetový mikrovlnný prístup

WINNER Wireless world INitiative NEw Radio európskym výskumným združením

WLAN Wireless Local Area Network bezdrôtová lokálna sieť

WPAN Wireless Personal Area Network bezdrôtová osobná sieť

ÚVOD

Po vzniku novodobej závislosti na každodennom používaní drobných ale aj

väčších spoločníkov vo forme rôznych technologických zázrakov napr. mobilných

telefónov či PDA prístrojov, vybavených nepreberným množstvom funkcií a

všadeprítomnými možnosťami ich využitia nie je možné, aby sme dokázali pojať všetky

zmeny – pokroky i produkty, ktoré na nás užívateľov chŕlia poskytovatelia

telekomunikačných služieb. Niekedy však nie je na škodu nechať prítomnosť

prítomnosťou a nahliadnuť do budúcnosti bližšej aj vzdialenej a urobiť si krátky prehľad

toho čo sa na nás užívateľov chystá. Niektoré fakty už nás možno obklopujú a iné sa ešte

iba dotvárajú pokusne testujú, simulujú i vymýšlajú.

Táto práca má dopomôcť k vytvoreniu stručného prehľadu vymysleného aj

vymyšlaného v oblasti mobilných sietí a mobilných komunikácií. Náplňou tejto práce je

prehľadné spracovanie informácií a trendov nasledujúcich generácií mobilných sietí.

Mobilné komunikačné siete sa vyvýjajú v poslednom období nesmiernou rýchlosťou vo

všetkých smeroch a je veľmi ťažké sledovať všetky technologické zmeny a nové služby

ktoré pricházdajú. Siete tretej generácie sa sotva zavádzajú a už sa hovorí o sieťach

generácie štvrtej. Prečo je tomu tak? Odpoveď je jednoduchá. Požiadavky účastnikov sa

neustále zväčšujú a je potrebné ich nejakým spôsobom plniť. V sučastnosti sú

požadované aj služby, ktoré bude možné realizovať až s príchodom štvrtej generácie

pretože siete 3G nie su ešte dostatočne technologicky vyspelé. A preto sa už teraz pracuje

na riešeniach, ktoré uspokoja užívateľov.

1

CIEĽ RIEŠENIA

Cieľom páce je zhromaždiť informácie na tému Trendy mobilných sietí B3G

a vhodným spôsobom ich spracovať tak, aby boli rozdelené do jednotlivých kapitol podľa

zadania bakalarskej práce. Práca má obsahovať definície sietí B3G, objasniť sieťovú

architektúru sietí, priblížiť ich koncepciu a smerovanie do budúcnosti. Čitateľ by mal mať

po prečítaní práce prehľad v trendoch a pripravovaných riešeniach sietí budúcnosti.

2

1. NÁSTUP MOBILNÝCH TELEFÓNNYCH SIETÍ 1.1. GENERÁCIE MOBILNÝCH SIETÍ

1.1.1 . PRVÁ GENERÁCIA (1G)

Je to štandard založený na analógovom prenose, ktorý bol predstavený v 80.

rokoch. Prenos reči bol jedinou službou, ktorú tento systém poskytoval. Jeden zo

štandardov je NMT (Nordic Mobile Telephone) používaný v škandidávských krajinách,

vo východnej Evrópe a Rusku. Existuje tiež štandard AMPS (Advanced Mobile Phone

System), používáný prevažne v Spojených štátoch.

1.1.2. DRUHÁ GENERÁCIA (2G)

Mobilné siete GSM: Vývoj GSM, ktorý sa uvádza ako druhá generácia mobilných

sietí, sa začal v roku 1982. Siete tejto generácie sú založené na digitálnom spracovaní

signálu. Kritériá pre požadovaný systém boli: dobrá subjektívna kvalita prenášanej reči,

nízka cenová hladina koncových staníc a servisných služieb, podpora medzinárodného

roamingu, schopnosť realizácie miniatúrnych príručných koncových staníc, podpora pre

rozšírené služby (SMS, regionálne správy atď.), vrátane služieb plánovaných v

budúcnosti (napr. Mobilný terminál počítačovej siete). Tak isto sa začalo pracovať na

klone GSM s názvom PSC 1900 pre Americké krajiny. Výsledok tohoto vývoja je systém

bezpečnejší ako jednoducho odpočúvateľné NMT, umožňuje automatickú lokalizáciu a

poskytuje prenosovú rýchlosť dát 9.6kb/s. Momentálne využíva sieť viac ako 170 krajín.

Pre nedostatočne rýchly dátový prenos GSM sietí vznikli nové štandardy ako "nadstavby"

týchto sietí z generácie 2 na 2.5G.

1.1.3. DVAAPOLTÁ GENERÁCIA (2,5G)

Je chápaná ako most medzi sieťami druhej generácie, ktoré sa orientujú prevažne

na hlasové služby, a sieťami tretej generácie, ktoré sa naopak orientujú predovšetkým na

služby dátové. Je tiež chápaná ako systém 2G, ktorý obsahuje naviac paketové

spojovanie. Nejde teda o žiadne nové systémy, ale o modifikované techniky a technické

zdokonalenia, ktoré sa implementujú do existujúcich sietí. Užívateľom je tak k dispozícii

vysokorýchlostný prenos dát a prístup do celosvetovej počítačovej siete internet. Obecne

známou technológiou 2.5G je GPRS (General Packet Radio Service). Je to technika pre

paketovo orientovaný prenos dát. Preto nie je potrebný súvislý kanál pre prenos a príjem

3

dát, ale vysiela sa a prijíma v paketoch. Tým sa dosahuje účelné využitie RF spektra a

užívatelia platia len za objem prenesených dát. S týmto systémom sa dnes počítá ako so

základom pre siete GSM. GPRS služby boli spustené v priebehu roka 2001.V druhej

polovici toho istého roka sa už užívatelia pripájali rýchlosťami 56kbps (max je 171.2kbps

s využitím všetkých 8 časových dielov ). Ďalšou službou ktorú zahŕňa generácia 2,5 G je

EDGE - systém poskytujúci vysokorýchlostný prenos dát a ďalšie služby s ním spojené.

Niektoré protokoly, ako aj napr. spomínaný EDGE pre GSM a CDMA2000 1x-RTT pre

CDMA sa síce oficiálne zaraďujú do služieb 3G (pretože majú prenosovú rýchlost väčšiu

ako 144 kbit/s), ale v praxi sa väčšina z nich považuje za služby 2.5G (občas sa v

spojitosti s EDGE stretneme s označením 2.75G), a to preto že sú niekoľkokrát pomalešie

ako "pravé" služby 3G.

1.1.4. TRETIA GENERÁCIA (3G)

Štandard pre 3G - IMT-2000/UMTS: Výskum a vývoj mobilného systému, ktorý

by užívateľom malých mobilných telefónnych prístrojov umožnil globálny roaming na

základe existencie jednej univerzálnej mobilnej siete s unifikovanými službami a s

použitým frekvenčným spektrom rovnakým na celom svete, začal už v roku 1986 na

úrovni ITU. Tento vyvíjaný systém dostal názov FPLMTS (Future Public Land Mobile

Telecommunication System), ktorý sa však postupne zmenil na IMT - 2000 (International

Mobile Telecommunications for the year 2000). Európe je výskum, vývoj a

štandardizácia mobilného komunikačného systému tretej generácie, známy ako UMTS

(Universal Mobile Telecommunication System). 3G bezdrôtové služby umožňujú

skvalitnenie práce s aplikáciami, vrátane rýchlejšieho prenosu dát, zvyšuje kapacitu pre

hlasové a dátové služby a príchod prepojenia komutovaných a mobilných sietí.

Najčastejšou využívanou službou súčasnosti sú videohovory a živé vysielanie televízií.

Štandard UMTS, mobilných sietí tretej generácie, je schopný v teoretických podmiekach

dosiahnuť priepustnosť (rýchlosť ) až 1920 Kbps, pričom súčasné UMTS siete disponujú

priepustnosťou v ideálnych podmienkach až 384 Kbps. Nástup tretej generácie telefónov

bol opozdený očakávaním ohromných ziskov z tejto technológie čo viedlo k vypisovaniu

aukcí na predaj licencí pre túto generáciu. Poplatky, ktoré museli telekomunikačné

spoločnosti za licencie zaplatiť ich finančne veľmi zaťažili a opozdily nástup tejto

generácie hlavne v Európe. Výnimkou bolo Japonsko a Kórea, ktorá pred predajom

licencí dala prednosť rýchlemu vývoju IT infraštruktúry. Japonsko bolo prvou krajinou,

ktorá zaviedla tretiu generáciu mobilných telefónov ako prvná. V roku 2005 používalo v

4

Japonsku tieto mobily tretej generácie 40 % užívateľov a v roku 2006 sa očakáva prechod

väčšiny užívateľov a nástup nasledujúcej generácie 3.5 G s prenosovou rýchlosťou 3

Mbity/s. Ukazuje se však, že hlavnou využívanou službou nie su videohovory, ale

sťahovánie hudby poskytované špeciálnymi firmami ako sú KDDI, EZchakuuta a Chaku

Uta Full services. Nákup licencií pre tento systém sa začal uz v roku 2000 ale na

Slovensku technológiu 3G spustil mobilný operátor Orange až v septembri 2005 a T-

Mobile v januári 2006. Jej rozšírenie medzi bežnými používateľmi na slovenskom trhu

bude trvať ešte niekoľko mesiacov. Mobilné siete tretej generácie síce nie su sieťami

podla štandardu IEEE 802.11, ale sú sieťami určenými pre personálne zariadenia ako

PDA a celulárne telefóny.

1.1.5. TRIAPOLTÁ GENERÁCIA (3,5G)

High-Speed Downlink Packet Access (HSDPA) je protokol mobilnej telefónie

označovaný tiež ako technológia 3,5G – triapoltá generácia. Objavil sa v Release 5

štandarde UMTS. HSDPA zvyšuje podstatne prenosovú rýchlosť pre downlink. Je

založené na niekoľkých inováciách architektúry siete, vďaka ktorým sa dosahuje nižšie

opozdenie, rýchlejšie reakcie na zmenu kvality kanálu a spracovanie H-ARQ, teda Hybrid

automatic repeat request, hybridného automatického požadovania na opakovanie prenosu.

Vďaka HSDPA bude pri W-CDMA sieťach (teda európskom UMTS) teoreticky možné

poskytovať zdielané rýchlosti maximálne 14,4 Mbit/s (maximálna rýchlosť na jednu

bunku), efektívne rýchlosti budú podstatne nižšie a pri štarte HSDPA sa očakáva, že

mobilné terminály budú schopné využívať rýchlosti maximálne do 1,8 Mbit/s. Rýchlosť

14,4 Mbit/s pre jedno zariadenie sa nedá v dohľadnej dobe očakávať pri tejto rýchlosti by

totiž terminál (telefon) musel súčastne používať 15 kódov a všetky timesloty čím by pre

seba zabral celú kapacitu jedného sektoru.

5

Obr 1.1. Technológie jednotlívých generácií

1.2. IEEE 802, BEZDRÔTOVÉ MAN, LAN, PAN IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) je asociácia, ktorej

najdôležitejšou úlohou je ustanovovať štandardy pre počítačové formáty a zariadenia.

IEEE 802.11 alebo tiež Wi-Fi (podľa Wi-Fi Aliancie) označuje množinu

bezdrôtových LAN štandardov pracovnej skupiny číslo 11 v IEEE 802 (802 je komisia

určená pre vývoj štandardov LAN a MAN sietí). Prvým štandardom z rodiny 802.11 bol

protokol 802.11 tiež pre odlíšenie niekedy označovaný ako 802.11legacy. Tento bol

vydaný v roku 1997 a špecifikuje prenos signálov v ISM pásme 2.4 - 2.5GHz. S

rýchlosťou prenosu 1 alebo 2Mb/s. 802.11legacy umožňuje aj lokálny prenos

infračerveným frekvenčným spektrom, rovnako s rýchlosťami 1 alebo 2Mb/s.

V septembri 1999 IEEE schválila dve zlepšenia originálneho 802.11 štandardu.

Boli to štandardy 802.11b a 802.11a. 802.11b využíval rovnaké bezlicenčné rádiové

frekvencie ako 802.11legacy (2.4GHz), zvyšoval však "hrubú" prenosovú rýchlosť na

11Mb/s, ktorá sa znižuje s kvalitou signálu na 5,5 Mbit/s, 2 Mbit/s a 1 Mbit/s. Dosah je

orientačne okolo 100m.

IEEE vydala štandard 802.11a pre nelicencované frekvenčné pásmo (5Ghz), na

ktorom 802.11a ponúka maximálnu rýchlosť prenosu dát 54Mb/s. Tak, ako 802.11b, aj

802.11a poskytuje nižšie prenosové rýchlosti pre signál s nižšou kvalitou (48Mbps,

36Mbps, 24Mbps, 18Mbps, 12Mbps, 9Mbps, 6Mbps). Keďže 802.11a pracuje na vyšších

frekvenciách ako štandard 802.11b, jeho dosah je nižší v porovnaní s 802.11b. Rozdielne

rádiové frekvencie robia tieto štandardy vzájomne nekompatibilné.

6

802.11g je ďalšou hlavnou vlnou bezdrôtových technológií. Štandard bol

schválený v júni 2003. 802.11g pracuje v rovnakom pásme 2,4Ghz ako 802.11b.

Poskytuje max. rýchlosť 54Mb/s, ktorá postupne klesá s kvalitou signálu podobne ako u

802.11a, avšak ak je to nutné, až na 1Mb/s. Jeho výhodou je plná spätná kompatibilita so

štandardom 802.11b, čo ho robí jeho logickým následníkom.

Pracovná skupina IEEE číslo 16 - BWA (Broadband Wireless Access) zahájila

svoju činnosť v roku 1999 a vyvíja štandardy pre metropolitné siete (MAN). Prvá norma

802.16 je z roku 2001. Tento štandard je známy ako WiMAX (World Interoperability for

Microwave Access), podľa WiMAX fóra, ktoré zabezpečuje testovanie a certifikáciu

vzájomnej kompatility a interoperability zariadení. Pracuje na frekvenciách 10-66Ghz, na

ktorých musí byť splnená podmienka priamej viditeľnosti. Kapacita siete na fyzickej

vrstve môže dosahovať až 268Mb/s.

V januári 2003 schvaľila IEEE normu 802.16a, ktorá pracuje v pásme 2-11Ghz a

zahŕňa frekvencie licencované, aj bezlicenčné. Rádiové kanály majú šírku pásma od 1,5

do 20Mhz. Použité kmitočty v porovnaní s vyššími umožňujú pokrytie pre viac

užívateľov s rýchlosťami až 63Mb/s, ktorú zdieľajú všetci užívatelia pripojení ku

základňovej stanici. 802.16a je moderná norma pre širokopásmové metropolitné siete a

má svoje kvality hlavne v oblasti pokrytia, schopnosti rastu pri zvyšujúcom sa počte

užívateľov ako aj v oblasti podpory kvality služieb (QoS - Quality of Service).

Alternatívami k americkým štandardom vydaných IEEE sú európske štandardy

Hiperlan/1 a Hiperlan/2, ktoré schválila ETSI (European Telecommunications Standards

Institute). ETSI je podobne ako IEEE nezávislá, nezisková organizácia, ktorej úlohou je

tvorba telekomunikačných štandardov. ETSI bola založená v roku 1988 a sídli na juhu

Francúzska v Sophia-Antipolis.

Štandard Hiperlan/1 bol plánovaný už v roku 1991 a schválený bol v roku 1996.

Poskytuje komunikáciu v pásme 5Ghz s maximálnou prenosovou do 20Mbps.

Špecifikácia Hiperlan/2 bola dokončená vo februári 2000. Využíva 5GHz pásmo a

poskytuje s maximálny prenos 54Mbps.

1.2.1. BLUETOOTH

Bluetooth je priemyselná špecifikácia pre osobné siete (PAN, Personal Area

Network), najskôr vyvíjaná firmou Ericsson, neskôr formulovaná skupinou Bluetooth

SIG (Special Interest Group), ktorá bola pôvodne založená v máji 1999 spoločnosťami

Sony Ericsson, IBM, Intel, Nokia a Toshiba. Dnes má SIG množstvo ďalších členov, z

7

ktorých výraznými propagátormi tohoto štandardu sú 3Com, Agere, Microsoft, Motorola

ale aj iní. Śpecifikácia bola vytvorená v roku 1998 (rev. 0.7), v decembri 1999 bol

vytvorený kompletný štandard 1.0. O rok neskôr v decembri 2000 bol štandard doplnený

radou zmien a boli odstránené nepresnosti, vznikol Bluetooth v1.1 a stal sa stabilnou

špecifikáciou. Bluetooth 1.1 dosahuje maximálnu rýchlosť prenosu 1Mbps, pričom reálna

priepustnosť dát sa pohybuje maximálne okolo 720 Kbps. Komunikácia prebieha v

bezlicenčnom pásme 2,4 Ghz s krátkym dosahom (10m). Výhodou tohoto štandardu sú

malé veľkosti komunikujúcich zariadení, ich nízka cena, robustné spojenie, malý príkon a

jeho užívateľská nenáročnosť (podporuje automatickú konfiguráciu).

2. DEFINÍCIE SIETÍ B3G

2.1. B3G (BEYOND THIRD GENERATION) Samotná skratka B3G znamená v anglickom jazyku Beyond Third Generation.

Označujeme s ňou siete, ktoré nasledujú po sieťach tretej generácie. V predchádzajúcom

období sa objavilo niekoľko definícií, ktoré majú charakterizovať siete B3G. Sú to teda

hlavne vlastnosti, ktoré sú charakteristické pre tento druh sietí. Medzi hlavné prednosti

sietí B3G patrí predovšetkým možnosť komunikovať s kýmkoťvek a na akomkoťvek

mieste vysokou prenosovou rýchlosťou pričom sa budú využívať siete doteraz

vybudované. Teda siete predchádzajúcich generácií. Využívať sa budú pritom sieťové

infraštruktúty rôznych operátorov tak aby bol prenos informácií efektívny a rýchly. Tým

sa zabezpečí oveľa väčšie pokrytie signálom a účastníci budú môcť komunikovať v rámci

celého sveta a zároveň využívať väčšie množstvo rôznych služieb za nižšiu cenu.

2.2 . SPÁJANIE FIXNÉHO A MOBILNÉHO SVETA Keď hovoríme o sieťach B3G, nemáme na mysli len siete mobilné. Predpokladá

sa spájanie sietí mobilných so sieťami fixnými, tak aby sme dosiahli čo najväčšie pokrytie

signálom. S príchodom bezdrôtových technológii ako WiFi či Bluetooth sa stráca pravý

význam slova mobilný. Bezdrôtové technológie pre „pevné“ linky poskytujú stále väčší

dosah, mobilné telefóny zvyšujú rýchlosti. Postupné spájanie fixného a mobilného sveta

preto očakávajú všetky veľké firmy mobilného biznisu.

Pre využitie výhod spojenia fixnej a mobilnej siete Nokia pripravila riešenie

prepojenia GSM siete a siete WiFi. Spolu s technologickým riešením ponúka aj mobilný

8

telefón. Rozmýšlate komu je takéto riešenie vhodné ? Kto potrebuje doma alebo v práci

telefonovať cez sieť WiFi? Telefonovanie cez WiFi je lacnejšie, resp. bezplatné.

Pomocou VoIP (Voice Over IP) – prenosu hlasu po internetovej sieti s využitím

programov ako Skype môžete telefonovať po internete zdarma. Skype umožnuje za

výhodných podmienok volať aj z internetu na pevné či mobilné čísla. Stále však

zákadlom ostáva volanie zdarma. Nokia nie je jediná, ktorá sa snaží o VoIP v mobilnom

telefóne. Taktiež spoločnosť Calysto predstavila zaujímavé zariadenie s podporou

prechodu medzi GSM a WiFi s operačným systémom Windows Mobile 5.0 a s podporou

Skype. Budúcnosť IP telefónia („volania cez internet“) určite trápi všetkých

telekomunikačných operátorov. Môžeme očakávať naozaj kvalitné pripojenie cez mobil

za paušál a volania VoIP budú v cene paušálneho pripojenia. Nakoniec nie je to nič

zvláštne. Internet za paušál je samozrejmosť. Je teda otázkou času, kedy zmizne

pomyslená čiara medzi fixnou, alebo už bezdrôtovou sieťou a mobilnou sieťou.

2.3. TYPY BEZDRÔTOVÝCH SIETÍ V súčastnosti rozoznávane dva typy bezdrôtových mobilných sietí. Prvým typom

sú mobilné bezdrôtové siete s infraštruktúrou a druhým typom sú mobilné bezdrôtové

siete bez ifraštruktúry.

2.3.1. SIETE S INFRAŠTRUKTÚROU

Medzi siete s infraštruktúrou patria celulérne siete, ktoré sú z hladiska využívania

v súčastnosti na vrchole. Niektorí autori nazývajú práve siete s infraštruktúrou

celulárnymi sieťami. Infraštruktúru v týchto sieťach tvoria pevne dané ústredne a

spojenia medzi nimi ako aj pevne určené spojenia (najčastejšie medzi ústredňami a

bázovými stanicami, ktoré slúžia na pokrytie oblastí – buniek signálom s pomocou,

ktorého môžu užívatelia bez toho aby o tom niečo vedeli navzájom komunikovať).

Komunikácia je samozrejme možná aj pri pohybe užívateľa počas ktorej predchádzaniu

strate spojenia pomáhajú rôznou citlivosťou, ktorá ozrkadluje práve poskytovanú službu

užíveteľovi.

2.3.2. SIETE BEZ INFRAŠTRUKTÚRY (SIETE MANET)

Druhým typom sietí sú siete bez infraštruktúry. Tieto siete sa nazývajú aj Mobilné

Ad-Hoc siete v skratke MANET (Mobile AdNETwork) alebo viacúsekové siete tzv.

9

Multi - Hop siete. Siete bez infraštruktúry sa v súčastnosti využívajú hlavne v silových

rezortoch (polícia, armáda, bezpečnostné operácie) záchranných operáciách v zložitom

geografickom teréne, rôznych typoch rokovaní a v neposlednej miere sú ideou sietí

budúcnosti resp. sietí a podsietí tvoriacich základ štvrtej generácie komunikačných

systémov nazývaných v skratke 4G. Ich hlavnou výhodou je neporovnatelná rýchlosť

vytvorenia siete v porovnaní s celulárnym systémom pretože terminály MANET

vykonávajú procesy spojenia a výmeny informácií samostatne a bez nutnosti použitia

akéhokoľvek ďalšieho zariadenia. Armáda, polícia či záchranári nepotrebujú zabezpečiť

žiadnu predchádzajúcu technickú prípravu, čo im jednoznačne umožňuje rýchlejšie

zasiahnuť. Rovnako pri rokovaniach i konferenciách môžu jednotlivé skupiny účastníkov

komunikavať či vymieňať informácie vysokou rýchlosťou a to pri zachovaní bezpečnosti

prenosu informácií. Vidinou MANET sietí je práve vytváranie akéhosi typu MANET

lokálnych podsietí, v ktorých je možná super rýchla výmena informácií – dát a taktiež

prepájanie týchto podsietí medzi sebou. Hlavnou ideou je, aby tieto podsiete umožňovali

užívateľom využívať všetky typy komunikácie a všetky typy komunikačných služieb tj.

od hovorovej komunikácie cez dátovú výmenu až po pripojenia užívateľov do už

pracujúcich komunikačných typov sietí a služieb napr. umožniť využívanie internetových

služieb. Hlavnou vlastnosťou sietí MANET sietí je dynamická zmena topológie siete,

ktorá je spôsobená mobilitou jednotlivých Ad Hoc zariadení, ako aj prírastkom a

úbytkom počtu zariadení. Nezanedbatelnou črtou, ktorá jepovažovaná za nedostatok

MANET sietí je malá šírka pásma, pre ne určená, no aj napriek tomu im umožňuje

vysokokapacitný prenos dát. Terajším nedostatkom je aj ich relatívne vysoká spotreba

energie, ktorá je priamo úmerná množstvu funkcií, ktoré musia vykonávať. Pre budúce

využitie je tiež veľmi dôležitou črtou bezpečnosť prevádzky. Pod týmto pojmom treba

rozumieť rôzne typy mechanizmov zamedzujúce strate či obmedzujúce chybovosť

prenášaných informácií až po rôzne typy útokov na informácie a komunikáciu samotnú

vzhľadom na ich budúce využitie.

2.4. POŽIADAVKY MOBILNÝCH UŽÍVATEĽOV Požiadavky mobilných užívateľov sú zrejmé: chcú rýchly komunikačný

prostriedok, ktorý im umožní efektívne prenášať nielen dáta alebo hlas, ale aj

multimediálne dokumenty, prezentácie alebo klipy bez ohľadu na to kde sa práve

nachádzajú. Chcú takú širokopásmovú bezdrôtovú službu, ktorá im dovolí trvalé

10

pripojenie (always on), bezpečnú komunikáciu vrátane jednotnej autentizácie bez ohľadu

na typ siete a prevádzkovateľa a platbu len za prenesené dáta. Ďalšou požiadavkou je

ľahká synchronizácia dát medzi rozličnými koncovými zariadeniami ako PC, laptop,

iPod, PDA alebo mobilný telefón. Užívatelia chcú používať bezdrôtovú komunikáciu

nielen v práci, ale i doma a na cestách. V každej krajine sa požiadavky na mobilné

komunikačné systémy zvyšujú. V každej krajine má však technologický pokrok iné

tempo.

2.5. TRENDY VO SVETE

2.5.1. JAPONSKO

Trendy v mobilných komunikáciách a nové technológie sa asi najrýchlejšie

vyvíjajú v Japonsku. Najväčší mobilný operátor Japonska NTT DoCoMo je známi nielen

zavedením I-mode.

Ide o mobilný dátový model, ktorý sa ešte inde vo svete vylepšuje. Riešenie

využíva platformu technológie i-mode (istú obdobu služby WAP) japonského mobilného

operátora a bezkontaktných – RFID čipových kariet FeliCa vyvinutých firmou Sony. Táto

technológia umožňuje pomocou mobilného telefónu platiť v 20 000 japonských

obchodoch a viac ako 4000 predajných automatoch. Dôvodom vysvetľujúcim

populárnosť i-režimu v Japonsku je jeho zaujímavosť pre poskytovateľov obsahu svojím

výrazným podielom na výnosoch (kde mobilný prevádzkovateľ prijíma len malý

percentuálny finančný podiel). Spotrebitelia inklinujú k službám, ktoré sú lacné a

spoplatňované na telefónnom účte zákazníkov, ktorý vystavuje mobilný prevádzkovateľ

menom poskytovateľa obsahu služieb. To, čo prebieha v súčasnosti v Japonsku, môže byť

poučné a nasledovaniahodné aj pre regulátorov, a vlády na všetkých kontinentoch. NTT

patril medzi prvých dominantných operátorov na svete, ktorý si nielen vytýčil ambiciózne

ciele, ale ich aj uskutočňuje. Výskumníci už dlhšie pracujú na štandarde, ktorý sa stane

nástupcom UMTS a 3G sietí všeobecne. V správe zverejnenej 23. februára 2006 NTT

DoCoMo uviedol výsledky najnovších testov siete 4G v teréne. Skúšky sa uskutočnili

ešte 14. decembra 2005 v japonskom meste Yokosuka. Oproti experimentu z 9. mája

minulého roku, kedy sa podarilo dosiahnuť rýchlosti downstreamu 1 Gbit/s priniesli

decembrové testy dvaapolnásobok. Na zariadení pohybujúcom sa rýchlosťou 20 km/hod

demonštroval NTT DoCoMo prenos dát 2,5 Gbit/s. Oproti májovému experimentu sa

11

zvýšil počet MIMO antén zo štyroch na šesť a bola použitá modulácia 64-QAM. Pri šírke

pásma 100 MHz bola dosiahnutá spektrálna efektivita 25 bitov/s/Hz, čo je taktiež 2,5x

viac ako v predchádzajúcom májovom pokuse. Rýchlosť prenosu aj spektrálna efektivita

prekonáva požiadavky stanovené v návrhoch rádiokomunikaènej sekcie Medzinárodnej

telekomunikaènej únie (ITU-R) pre štandard 4G, a spľňa kritérium navrhované

európskym výskumným združením WINNER (Wireless world INitiative NEw Radio).

Dôvodov prečo to v Japonsku všetko tak dobre funguje je niekoľko. Nové technológie sa

veľmi rýchlo zavádzajú do prevádzky aj vďaka vzájomnej spolupráci jednotlivých

vývojových spoločností jednak s vládnymi inštitúciami a tiež s výrobným priemyslom.

Celý proces sa tak nielen urýchluje ale aj uľahčuje.

2.5.2. USA

Budovanie nových mobilných komunikačných sietí je nesmierne nákladné.

Využívanie doposiaľ vytvorených sieťových infraštruktúr je preto jednou z možností ako

ušetriť financie pri zavádzaní nových generácií. Tento trend je charakteristický najmä pre

USA a zrejne sa bude uplatňovať aj s príchodom nových sietí s označením B3G. USA nie

je technologicny až tak vyspelé ako Japonsko. Platenie pomocou mobilných telefónov

však ani v tejto krajine nie je cudzie. Spoločnosť MobileLime totiž ohlásila NFC

„platformu novej generácie“. MobileLime je priekopníkom zavádzania NFC v USA (od

r. 2001). V krajine je dnes vyše 27 000 predajných miest vrátane čerpacích staníc PHM

vybavených potrebnou NFC technológiou. Doposiaľ však nad mobilnými telefónmi v

platobnom styku prevažujú inteligentné čipové karty. Nič to však nemení na skutočnosti,

že pre mobily je táto technológia ako stvorená, pričom jej uplatnenie pri bezkáblovom

prenose dát nekončí úlohou elektronickej peňaženky.

2.5.3. EURÓPA

V Európe je situácia úplne iná pretože pri zavádzaní tretej generácie mobilných

komunikačných sietí sa významní národní mobilní operátorí vďaka nákupom licencií za

spektrálné pásma pre 3G poriadne zadĺžili. Je preto otázne či sa vôbec nájdu prostrietky

na budovanie nových sietí B3G. Fínsky ministerský predseda dokonca vyhlásil, že to

môže znížiť európsku konkurencieschopnosť a v rámci únie sa začínajú dokonca ozývať

hlasy, aby vlády nejakým spôsobom pomohli čerstvým držiteľom licencií. Iné zdroje však

popreli akékoľvek tajné rokovania medzi vládou a operátormi.

12

3. KONCEPCIA SIETÍ B3G 3.1. KONŠTRUKCIA

Samostatnou kapitolou je konštrukcia terminálov. Aj keď bude veľmi podobná

s tými z predchádzajúcich generácií, vyžadovať budú použitie komponentov s vyžšími

výkonovými parametrami, prípadne aj vývoj nových technológií. Požiadavky na výkonné

parametre koncových zariadení sú pre niektoré komponenty až niekoľkonásobne vyžšie

ako je to napr. u koncových zeriadení GSM. Avšak výrobné technológie komponentov,

ktoré určujú cenu, kvalitu a dostupnosť komponentov, v mnohých smeroch taký poktrok

nezaznamenali. Trend konštrukcie terminálov mobilných sietí smeruje k celkovej

miniaturizácii a zároveň je snaha poskýtovať čoraz väčšiu funkcionalitu. Mnohé

problémy sú známe z konštrukcie iných mobilných zariadení, napríklad prenosných

počítačov.

3.2. ÚPLNÝ MOBILNÝ PRÍSTUP Mobilné terminály sa stanú komunikačnými a organizačnými nástrojmi

spájajúcimi funkcie mobilného telefónu, počítača do dlane, elektronického diára,

elektronickej peňaženky ale aj digitálneho fotoaparátu. Získavanie informácií z Internetu

a Intranetu, posielanie elektronickej pošty, digitálnych pohľadníc alebo hoci

röntgenových snímok, rezervácia a platba leteniek či lístkov do divadla, diaľkové

ovládanie rôznych prístrojov a zariadení, vzdelávanie, zábava a množstvo ďalších

aplikácií, ktoré si dnes ani nevieme predstaviť, nám sprístupnia mobilné terminály

kdekoľvek a kedykoľvek.

3.3. PLNE KONVERGOVANÉ SLUŽBY Mobilné a personálne komunikácie sú v súčasnej dobe oblasťou telekomunikácií s

najväčšou dynamikou a potenciálom rozvoja, a sú považované za jeden zo základných

stavebných blokov globálnej informačnej infraštruktúry. Plne konvergované služby

umožnia sústrediť viacero systémov do jednej spoločnej databázy. Mobilný účastník tak

bude mať rýchly prístup k väčšiemu množstvu služieb jednoducho a kedykoľvek.

13

3.4. AUTONÓMNE SIETE Vzhľadom na požiadavky mobilných účastníkov a meniace sa prostredie v ktorom

sa mobilné terminály budú využívať, musia byť B3G siete prispôsobitelné podľa potrieb.

Infraštruktúra bude teda založená na autonómnych sieťach, ktoré sú schopné vyhovieť

rôznorodým požiadavkám.

3.5. RÔZNORODOSŤ MOBILNÝCH TERMINÁLOV Očakáva sa velké množstvo rôznych komunikačných zariadení, ktoré budú

zabezpečovať prístup k rôznym službám kdekoľvek. Nébudú to len mobilné telefóny a

PDA prístroje ktoré poznáme v súčastnosti ale vzniknú aj ďalšie, ktoré budú na trhu

dostúpné až neskôr.

3.6. SOFTVÉROVÉ RIEŠENIE S požiadavkou na flexibinejšie služby suvisí aj zvíšená náročnosť na výrobu a

vývoj softwareovej časti pre mobilné terminály. Dôležitým prvkom mobilných terminálov

bude SDR (Software Defined Radio). Je to software, ktorý bude zabezpečovať zmenu

nastavení a parametrov potrebných pre prispôsobenie sa rozličným druhom sietí.

Predpokladá sa použitie inteligentných agentov, ktorí budú zabezpečovať širokú

škálu riadiacich činností. Inteligentným agentom nazývame inteligentný procesor

schopný autonómne sa rozhodovať o spôsobe interakcie s inými procesormi. Inteligentný

agent javí známky inteligencie. To znamená, že do určitej miery spĺňa aspoň niektoré z

nasledujúcich charakteristík:

Dokáže sa učiť

Správa sa autonómne (t.j. samostatnosť a nezávislosť)

Dokáže komunikovať (s ostatnými agentmi)

3.7. RIEŠENIE POŽIADAVIEK V SIEŤACH B3G Nové siete B3G sú pre nás užívateľov ešte stále veľmi vzdialené aj keď systémy

tretej generácie mobilných sietí sa už rozbehli. To však neznamená že popredné vývojové

spoločnosti nepracujú na nových technologických riešeniach sietí budúcich generácií.

Práve naopak, už teraz sú mnohým známe požiadavky ktorých je zo strany zákazníkov

stále viac. Nové siete prinesú nielen obrovské zisky pre mobilných operátorov ale nadlho

14

zamestnajú aj množstvo odborníkov ktorí budú musieť čeliť náporu rôznych otázok

technologického charakteru. V súčastnosti sa technologickým riešením sietí budúcnosti

zaoberá niekoľko inštitúcií. Riešenia prichádzajú práve na základe predpokladaných

požiadaviek mobilných učastníkov v budúcnosti ako aj požiadaviek súčastných. Obrázok

3.7.1. znázorňuje základné požiadavky na siete B3G a ich riešenia.

Obr 3.1. Riešenie požiadaviek účastníkov

3.8. MOBILNÝ KOMUNIKAČNÝ SYSTÉM SIETÍ B3G Mobilný komunikačný systém sietí B3G bude pozostávať z niekoľkých častí.

Hlavnú časť tvorí rádiové rozhranie, rádiová prístupová sieť a oporná sieť.

3.8.1. OPORNÁ SIEŤ

Opornú sieť tvorí základná sieť (core network) a chrbticová sieť (backbone

network). V sieťach 3G je bežné využívanie obidvoch sietí súčastne pričom základná sieť

zabezpečuje prepájanie zatiaľ čo chrbticová sieť sa stará o spájanie viacerých sietí.

3.8.2. RÁDIOVÉ ROZHRANIE

Túto časť komunikačného systému je možné riešiť dvoma spôsobmy tak ako je

naznačené v predchádzajúcom obrázku. To znamená vytvorenie úplne nového rozhrania

alebo použitie existujúcich rozhraní, ktoré však budú vyžadovať nemalé úpravy a

nadstavby. Predpokladá sa že striktný výber jedného alebo druhého riešenia nie je vhodný

a preto môžme očakávať kombináciu obidboch riešení, pričom sa budú vzájomne

dopĺňať.

15

3.8.3. RÁDIOVÁ PRÍSTUPOVÁ SIEŤ

Vzhľadom k tomu, že sieť B3G bude tvorená rôznymi druhmy štandardov, musí

dôjsť aj k úpravám prístupových sietí. RAN (Radio Access Network) – týmto druhom

prístupových sietí sú v súčastnosti prepojené tisíce spoločností, univerzít, podnikov a

vládnych úradov po celom svete. Neustále však prichádzajú nové riešenia a vylebšenia

ktoré pomáhajú znižovať náklady a súčastne zvyšovať objem poskytovaných služieb

mobilných operátorov.

Komplexné riešenie nezávislé od výrobcu mobilnej technológie ktoré využíva IP protokol

na zvýšenie efektívnosti siete, redukciu nákladov a rýchle uvedenie inovatívnych služieb

v oblasti mobilnej komunikácie priniesla nedávno spoločnosť Cisco Systems. Riešenie IP

RAN optimalizácie spoločnosti Cisco spľňa štyri všeobecné požiadavky mobilných

operátorov.

znižuje prevádzkové náklady v GSM a UMTS sieťach využitím IP protokolu na

optimalizáciu a agregáciu prenosovej kapacity pre pripojenie bázových staníc 2. a

3. generácie

efektívne využívanie a agregácia prenosového pásma podporuje prevádzku

hlasových a dátových služiev v 2G (GPRS, EDGE) a 3G (UMTS, HSDPA)

sieťach bez nutnosti pridávania dodatočných E1 liniek

riešenie podporuje vysokokapacitné a menej nákladné alternatívy pripojenia

prostredníctvom technológií ako Metro Ethernet, WiMAX a DSL, ktoré sú vhodné

pre dátovú prevádzku (napr. HSDPA) s vyššími nárokmi na prenosové pásmo

riešenie umožnuje mobilným operátorom vytvoriť nové zdroje príjmov zavedením

a poskytovaním inovatívnych služieb postavených na IP protokole, akými sú

vysielanie videa a IP telefónia

4. SIEŤOVÁ ARCHITEKTÚRA

Ako bolo spomenuté už v úvode, požiadavky účastníkov sa neustále zvyšujú

a s nimi sa zväčšujú aj nároky na mobilné komunikačné siete. Telekomunikačný trh je

jedným veľkým buzines centrom v ktorom sa točia nemalé peniaze. Budovanie a prípravy

na zavedenie nových generácií mobilných sietí a s nimi aj vznik a poskytovanie nových

služieb je preto zaujímavé aj z ekonomického hľadiska. Generácie ktorých príchod sa

očakáva po tretej generácii by mali využívať všetky doposiaľ vytvorené siete tak, aby

16

nebolo nutné investovať množstvo finančných prostriedkov do výstavby nových

sieťových infraštruktúr. Zároveň však musia byť pôvodné siete vhodne nadstavené, aby

dokázali spolahlivo fungovať a bezpečne prenášať dáta aj s príchodom nových systémov.

Obr 4.1. Sieťová architektúra 4G sietí

4.1. INTEGRÁCIA SIETÍ 4G siete sú širokopásmové siete, ktoré integrujú rozdielne sieťové topológie a

platformy. Siete sa budú vzájomne vhodným spôsobom dopĺňať, aby splnili konkrétne

požiadavky. Integrácia rôznych typov sietí v 4G je teda reprezentovaná prekrývaním

rozdielnych okrajov sietí. Existujú dve úrovne integrácie:

integrácia rôznorodých bezdrôtových sietí s premenlivými vysielacími

charakteristikami takými ako bezdrôtová LAN, WAN a PAN ako aj mobilné Ad-

Hoc siete.

17

integrácia bezdrôtových sietí a fixnej sieťe – chrbtica infraštruktúry internet a

PSTN.

4.1.1. SATELITNÁ SIEŤ

Predstavuje anténový systém, ktorý sa pohybuje, resp. krúži nad Zemou a

komunikuje s jednou alebo viacerými pozemnými stanicami. Pri komunikačných

satelitných systémoch komunikuje satelit minimálne s dvoma alebo viacerými

pozemnými stanicami. Pozemná stanica je rovnako anténový systém umiestnený na

(alebo takmer na) Zemi. Satelity sa tiež využívanú ako doplnkové, resp. pomocné

vykrývače pre pozemné bunkové siete.

Obr 4.2. Komunikácia s využitím satelitnej siete

4.1.2. BUNKOVÁ SIEŤ

Sieť druhej generácie a sieť tretej generácie. Teda bunkové siete založené na

digitálnom spracovaní signálu - GSM a UMTS. Ich charakteristiky sú popísané v úvode

práce.

4.1.3. SIETE WLAN A WPAN

V podstate rozoznávame 2 typy bezdrôtových sietí. Môžeme ich konfigurovat ako:

rozšírenia existujúcich drôtových sietí („infrastructure LAN“)

samostatné bezdrôtové siete („ad hoc LAN“)

18

V prvom prípade musíme docieliť, aby existujúca drôtová LAN vedela

komunikovať s bezdrôtovo pripojenými komunikačnými zariadeniami vybavenými

bezdrôtovými adaptérmi, ktoré môžu byť prepojené so zariadením cez štandardné

rozhranie (PC, PCI, ISA, USB, ...), alebo môžu byť zabudované vo vnútri zariadenia.

Adaptéry potom v rámci roamingu komunikujú s niektorým prístupovým (Access Point -

AP) alebo rozširujúcim bodom (Extension Point - EP). Situáciu objasnuje nasledujúci

obrázok.

Obr 4.3. Infraštruktúra WLAN

V takejto konfigurácii nemusí nevyhnutne existovat drôtová LAN. Ak existuje

hovoríme tomu PoE (Power over Ethernet) alebo Wireless Ethernet. V opačnom prípade

ide o WDS (Wireless Distribution System) a AP príp. EP plnia funkciu koordinátorov,

hubov alebo switchov. Bezdrôtovú LAN môžeme pripojiť napríklad aj k nejakej IP sieti,

vtedy plní AP funkciu smerovača (router).

V konfigurácii ad-hoc nemáme nejaký centrálny hub, s ktorým zariadenia v ad-

hoc sieti komunikujú. Ich komunikácia je vzájomná. Rôzne štandardy a technológie majú

na to rôzne protokoly.

19

Obr 4.4. Ad Hoc WLAN

Dnešné úspešné štandardy alebo technológie umožnujú budovanie obidvoch typov

WLAN (alebo WPAN) sietí. V súčasnosti sú tieto technológie vyspelé a poskytujú oproti

iným rôzne výhody, ale majú aj svoje nevýhody. Vedia sa vysporiadať s rušením,

odrazmi, viacnásobne prijatým signálom a ďalšími problémami rádiového kanála. Treba

poznať požiadavky používateľa (rýchlosť, spolahlivosť , QoS, dosah, účel, ...), na základe

ktorých vieme zvoliť najvhodnejšiu technickú realizáciu.

4.1.4. SIEŤ MANET

Mobilná ad-hoc sieť (Mobile ad-hoc net, MANET) je autonómna kolekcia

mobilných uzlov, ktoré komunikujú prostredníctvom bezdrôtového prenosu a nevyžadujú

inštaláciu komunikačnej infraštruktúry. Komunikácia môže byť uvedená do činnosti, ak

sú minimálne dva uzly v dostatočnej vzdialenosti na výmenu paketov. Komunikovať

medzi sebou môžu uzly priamo (single-hop).

Obr 4.5. Mobilná Ad-Hoc sieť

20

Prostredníctvom niekoľkých zreťazených uzlov (multi-hop) je možné vytvoriť

komunikačné cesty, dovoľujúce výmenu dát aj uzlom, ktorých vzájomná vzdialenosť

neumožňuje priamu komunikáciu. Obr 7. znázorňuje uzly, ich komunikačný dosah a

komunikačnú cestu. Bližšie definície siete MANET a jej vlastnosti sú popísané v kapitole

2. Definície sietí B3G.

4.2. VRSTVOVÝ MODEL SIETÍ B3G Rôzne typy sietí a podsietí ktoré budú podporovať siete budúcnosti a teda budú

ich súčasťou majú odlyšné parametre, ktoré ich charakterizujú. Bude teda nutné

zabezpečiť vzájomnú spoluprácu jednotlivých systémov s rôznymi technológiami,

prenosovými rýchlosťami a pokrytím. Siete B3G budú preto založené na princípe

vrstvového modelu, v ktrorom každá vrstva bude zastupovať iné typy sietí.

Obr 4.6. Vrstvový model sietí B3G

4.2.1. VRSTVA PEVNEJ SIETE

Klasické siete doteraz vybudované, ktoré na prenos informácií používajú

metalické vedenia. Tieto systémy budú slúžiť ako prechod medzi pevnou a rádiovou

časťou komunikačnej siete.

21

4.2.2. VRSTVA PERSONÁLNYCH SIETÍ

Siete s krátkym dosahom využívajúce napr. technológiu Bluetooth. Umožňujú

prepojenie rôznych typov zariadení na krátku vzdialenosť (napr. PC a mobilný telefón).

4.2.3. VRSTVA VEĽKEJ ZÁŤAŽE

Táto vrstva zahŕňa siete v velkými prenosovýni rýchlosťami ako napr.WLAN,

Hiperlan 2, ktoré umožňujú asymetrické dátové prenosy.. Sú však určené len na lokálne

použitie.

4.2.4. BUNKOVÁ VRSTVA

2G a 3G bunkové siete. Plne mobilné systémy s globálnym pokrytím. Je určená na

zabezpečenie prenosových rýchlostí do 2 Mb/s.

4.2.5. DISTRIBUČNÁ VRSTVA

Systémy s veľkým dosahom ako DAB (Digital Audio Broadcasting) čiže digitálny

rozhlas. Princíp vysielania je obdobný ako pri technológii GSM, kde jedna frekvencia

môže obslúžiť naraz až 8 telefonujúcich. V prípade DAB jeden kanál poskytuje 1024 MB.

4.3. MOBILITA TERMINÁLOV V SIEŤACH B3G Mobilné terminály vytvárajú schopnosť prístupu k informáciám kedykoľvek,

kdekoľvek a z ktoréhokoľvek miesta - reflektujú a umožňujú mobilnú éru, v ktorej v

súčasnosti žijeme. Už teraz je zrejmé, že takéto zariazenie bude musieť podporovať

mnoho rádiových rozhraní, aby zabezpečilo splnenie rôznych potrieb mobilného

účastníka. Je teda potrebné vytvotiť komunikačné zariadenie schopné prispôsobeniu sa

v rôznych druhoch sietí, ktoré neustále menia svoje vlastnosti.

Aj preto skupina najvýznamnejších mobilných operátorov sveta vytvorila

organizáciu OMTP (Open Mobile Terminal Platform) so sídlom v Londýne. Jej zámerom

je spoločný postup pri definovaní požiadaviek na otvorenú platformu pre mobilné

terminály budúcnosti. Zakladajúcimi členmi tejto iniciatívy sa stali spoločnosti mmO2,

NTT DoCoMo, Orange, SMART Communications, Telefónica Móviles, TIM (Telecom

Italia Mobile), T-Mobile a skupina Vodafone. Cieľom OMTP je definovať požiadavky na

spoločnú platformu, ktorá má byť otvorená, aby mobilné zariadenia mohli poskytovať

štandardizované aplikačné rozhrania, a tým poskytnúť zákazníkom konzistentnejší a

22

zlepšený prístup k službám na rozličných mobilných zariadeniach. Otvorená platforma

zároveň umožní jednotlivým operátorom a výrobcom prispôsobovať a odlíšiť svoju

ponuku v súlade s vlastnou marketingovou a obchodnou stratégiou. Tam, kde existujú,

chcú členovia skupiny OMTP využiť existujúce štandardy a ďalej podporovať ich vývoj v

súlade s požiadavkami tejto organizácie.

Bez ohladu na to aké riešenie sa bude v budúcnosti pre tieto terminály používať musí byť

zabezpečená kvalita poskytovanych služieb.

4.4. ALL-IP SIETE Predpokladá sa, že budúce siete budú úplne paketovo prepojované s použitím

protokolov podobných tým, ktoré sa používajú v súčastnom internete. B3G bezdrôtová

sieť založená na All-IP má skutočne výhody nad jej predchodcami. IP adresa je

kompatibilná, zlúčitelná a nezávislá v súčastných rádiových prístupových technológiách.

To znamená, že jadro siete môže byť navrhnuté a môže sa vyvýjať samostatne, nezávisle

od prístupových sietí. S týmto vývinom sa predpokladá značné zjednodušenie sietí a

zredukovanie výdavkov na údržbu.

Obr 4.7. B3G sieť s IP jadrom

4.4.1. MOBILNÁ IP

S nástupom bezšnúrových PDA zariadení, mobilných telefónov, ale aj iných

zariadení sa nastoľuje požiadavka sprístupnenia internetových aplikácií a internetovej

komunikácie medzi mobilnými zariadeniami aj počas zmeny ich polohy a samozrejme aj

23

po zmene samotnej. Dôležitou požiadavkou je aj nenarušenie či dokonca nezrušenie

internetového spojenia počas migrácie komunikujúceho zeriadenia.

Základné smerovanie informácií v Internete sa uskutočňuje na základe IP adries. Táto

adresa je určená na záklede pevne daného miesta v sieti.a obsahuje aj číslo danej siete.

Kým pri prechode zariadenia s touto IP adresou do novej siete resp. novej oblasti, dané

zeriadenie nedokáže komunikovať pomocou jeho IP adresy. Tento problém mobility rieši

Mobile IP protokol, ktorý využíva dva druhy IP adresy. Prvou je pevne pridelená domáca

adresa zariadenia a druhou je tzv. care-of adresa – CoA, ktorá je pridelovaná na základe

novej polohy zariadenia. To znamená, ze domáca adresa je statická a umožňuje

identifikáciu zariadenia, kým care-of adresa ozrkadluje topológiu nevej siete, do ktorej sa

dané zariadenie dostalo. Pre prideľovanie a spracovávanie týchto adries využíva Mobile

IP dve entity: domáceho agenta a cudzieho agenta. Domáci agent je vlastne proxy

serverom daného zariadenia a pri pohybe zariadenia posiela k nemu všetky informácie.

Cudí agent zabezpečuje komunikáciu domáceho agenta a zariadenia v inej sieti, funkčne

tento cudzí agent zastupuje domáceho agenta.

V oblasti All-IP sietí bolo vytvorených niekoľko návrhov ktoré však majú svoje

nedostatky. Medzinárodná telekomunikačná únia ITU-R pomocou otvorenej sieťovej

architektúry založenej na verejnej IP sieti ponúka ich riešnie.

Obr 4.8. Sieťová architektúra

Server – identifikácia, autorizácia

Agent – lokalizácia terminálov, registrácia účastníkov

Smerovač – zabezpečenie smerovania v sieti

RPB – spojenie smerovačov s mobilnými terminálmi

24

4.5. PODPORA BUDOVANIA AD-HOC SIETÍ Očakáva sa, že dôležitou časťou B3G architektúr sa stanú noninfraštruktúrne

základné mobilné siete. Mobilné Ad-Hoc siete sa rozvíjajú pretože pomáhajú realizovať

sieťové služby pre užívateľov v oblastiach bez komunikačnej infraštruktúry.

4.5.1. SMEROVANIE V AD-HOC SIEŤACH

Sieť Ad-Hoc je decentralizovaná a neexistujú žiadne uzly, ktoré by boli ,,vždy"

dosiahnuteľné (server, domáci agent, ...) a plnili by funkciu podpory prevádzky. Tieto

dôvody vytvárajú hlavný problém, ako uskutočniť smerovanie v takýchto sieťach, na

ktoré nie je vhodné aplikovať tradičné smerovacie algoritmy z pevných alebo mobilných

sietí s istou pevnou infraštruktúrou. Preto musia byť všetky sieťové aktivity, ako

prieskum topológie siete a doručovanie, vykonávané samotnými uzlami, ktoré majú v

sebe včlenenú funkcionalitu smerovania.

Infornácie prenášané v sieťach Ad-Hoc musia byť vhodne nasmerované aby boli

doručené na správne miesto. O určenie tej najsprávnejšej trasy sa starajú smerovače resp.

smerovacie mechanizmy. Smerovacie mechanizmy sú tým úspešnejšie čím sú rýchlejšie a

to sa dá dosiahnuť iba správnou voľbou trasy – najlebšie najkratšie a najbezpečnejšie.

Správnu funkčnosť smerovacieho mechanizmu ovplyvňuje aj priepustnosť a oneskorenie

medzi jednotlivými Ad-Hoc zariadeniami, rychlosť vytvorenia trasy resp. smeru prenosu

informácie a v neposlednom rade aj úspešnosť doručenia informácie. Smerovacie

mechanizny fungujú na princípe smerovacích protokolov. Vsúčastnosti existuje množstvo

protokolov a ich počet stále narastá kôli odstraňovaniu nedostatkov a tiež kôli

charakterom ďalšieho využitia.

Podľa princípu algoritmov jednotlivých protokolov rozdelujeme protokoly do troch

kategórií.

Proaktívne smerovacie protokoly (tzv. table driven)

Reaktívne smerovacie protokoly (tzv. on-demand)

Zmiešané – hybridné smerovacie protokoly

4.6. APLIKÁCIE A SLUŽBY SIETÍ B3G

Pretože mobilné siete B3G budú flexibilné a môžu byť k dispozícii kdekoľvek a

kedykoľvek bez infraštruktúry, ludia si uvedomili komerčné možné výhody ktoré prinesú.

V predchádzajúcich generáciách sietí 2G a 3G sa poskytovali hlavne služby rečového

25

charakteru. Aj keď prenos reči sa v súčastnosti realizuje digitálnou formou stále existujú

prekážky, ktoré je potrebné odstraňovať aby došlo ku skvalitneniu služby. Bez ohľadu na

technológiu, ktorá v danom okamihu realizuje prenos a doručenie služby k užívateľovi je

nutné zabezpečiť kvalitu poskytovanej služby. Kvalitou služieb sa zaoberá QoS model.

4.6.1. QoS MODEL

QoS (Quality of Services) je súhrn vplyvov na vlastnosti služieb, ktoré určujú

stupeň uspokojenia užívateľa s danou službou. Pod QoS skratkou si treba ale predstaviť

množstvo entít, ktoré sú v nej obsiahnuté napr.: šírka pásma, oneskorenie, signalizačný

protokol či mechanizmus riadenia príjmu. Tento model súčastne špecifikuje architektúru,

ktorá umožní poskytnutie služieb, ktoré budú na kvalitatívne vyžšej úrovni ako

v súčastnosti umožňuje sieť Ad-Hoc. Túto architektúru je potrebné prispôsobyť hlavným

vlastnostiam sietí B3G: rýchlej zmene topológie a časovo premenným kapacitám liniek.

Obr 4.9. Prehľad aplikácií vzhľadom na ich nároky na kvalitu služieb (QoS)

4.6.2. 3G A 4G SLUŽBY

V súčastnosti keď sa ešte len zavádzajú siete tretej generácie – 3G sa služby 4G

sietí nedajú ešte jednoznačne a presne definovať. Môžme len predpokladať ich vývoj a

budúce uplatnenie. Odrazovým mostíkom k takýmto predpokladom a hypotézam nám

26

však dopomôžu služby, ktoré sa využívajú v nastupujúcich sieťach 3G. Práve 3G služby

budú najviac podporovať služby v sieťach 4G teda B3G a navzájom sa budú dopĺňať

s novovzniknutými službami sietí 4G.

4.6.3. ULTRAVYSOKÁ RÝCHLOSŤ A MULTIMEDIÁLNE APLIKÁCIE

4G systémy budú poslytovať ultravysokú rýchlosť prenosu od 100 Mbps, čo je 50

krát rýchlejšie než v 3G sieťach. S takouto rýchlosťou môžu užívatelia v reálnom čase

pozerať televíziu, počúvať hudbu, prezerať si internet a využívať mnohé iné nie len

multimediálne orientované aplikácie kdekoľvek. Služby ako videotelefónia a

videokonferencia sú podporované už v sieťach 3G.

4.6.4. ELEKTRONICKÝ A MOBILNÝ OBCHOD

V komerčnom prostredí bude veľmi významnou a užitočnou službou elektronický

obchod (e-commerce) a mobilný obchod (m-commerce). Tieto služby zahŕňajú

elektronické platby odkialkoľvek (napr. v taxiku) a pre biznis veľmi významný

dynamický prístup ku klientom, k súborom a databázam uloženym v centrále,

poskytovanie databáz agentom – mobilných kancelárií.

4.6.5. UNIFIKOVANÉ MULTIMEDIÁLNE SPRÁVY

Unified Multimedia Messaging alebo tiež UMM sa nazývajú unifikované

multimediálne správy, ktoré dokážu prenášať nielen text ale aj reč, video a viacero

ďalších aplikácií v jednom zmiešanom dokumente. Hlavnou výhodou je používanie

jedného čísla pre túto aplikáciu.

4.6.6. VoIP (VOICE OVER IP – HLAS CEZ IP)

Termínom VoIP sa rozumie prenos telefónnych spojení cez internet prípadne

vnútropodnikových sietí intranet s využitím protokolovej sady TCP/IP. Aj keď počítačová

sieť pracujúca na báze TCP/IP nebola navrhnutá na prenos hlasu musí byť tento problém

nejakým spôsobom vyriešený, napríklad úsporné zdrojové kódovanie a kompresia,

podpora štandardného číslovacieho plánu, napojenie na ostatné siete, zavedenie priority

hlasových dát atď.

27

Termín VoIP je člen skupiny XoIP, ktorá ako celok špecifikuje spôsoby integrácie

jednotlivých služieb do sietí na báze protokolu IP. Prechod na sieť s IP prináša celý rad

nových možností ako:

lacnejšie spojenie

budovanie jediného typu siete

efektívnejšie využitie počítačovej siete

mobilita účastníka a unifikovaný systém správ – spoločný prístup k e-mailovým,

hlasovým, faxovým a multimediálnym správam odkiaľkoľvek, kde je dostupná

sieť typu IP. 4.6.7. LOKALIZAČNÉ SLUŽBY

Follow-on služby, automatické volanie vysielané z aktuálneho pracovného

priestoru na lokalizáciu. Lokalizácia mobilného účastníka pomocou pozemných

lokalizačných systémov (GSM), ale aj satelitných lokalizačných systémov ako napr. GPS.

Taktiež podpora informačných služieb pre zverejnenie údajov typu - kde sa nachádza

najbližšia čerpacia stanica a pod.. 4.6.8. VZDELÁVANIE

Možnosť pripojenia na sieť Internet kdekoľvek predstavuje prekonanie velkej

bariéry aj pre študentov a učiteľov. Môžu tak spoločne vytvárať virtuálne učebne alebo

konferenčné sály, mítingy a prednášky.

4.6.9. DOPRAVNÉ SLUŽBY A CESTOVANIE

B3G siete sa stanú významným pomocníkom aj pri cestovaní: napr. získavanie

informácií o stave ciest a počasí. Umožnia prenos lokalizačných informácií významných

pre turistov. Získavanie cestovných poriadkov jednoduchým a rýchlym spôsobom.

Možnosť vytvárania lokálnych podsietí medzi dopravnými prostriedkami. Poradenstvo pri

poruchách – rýchla diagnostika poruchy a privolanie pomoci.

4.6.10. POHOTOVOSTNÉ SLUŽBY - ZDRAVOTNÍCTVO

Urýchlenie vyhľadávania pri záchranných operáciách a tiež skoré získanie a

zasielanie dát do nemocnice (napr. rontgenove snímky). Mobilný prístup k záznamom

(stav pacienta nálezy a pod.). Interaktívna komunikácia s nemocnicou priamo z miesta

28

zásahu. Náhrada pevnej infraštruktúry v prípade živelných pohrôm - zemetrasenia,

požiarov atď..

4.6.11. SENZORY SIETÍ

Mobilné terminály sa môžu používať ako senzory na zber údajov v reálnom čase -

automatizácia každodenných funkcií.Vzdialené čidlá pre počasie a zemské aktivity. Sieť

môže mať veľké množstvo uzlov. Každý uzol môže samostatne zberať a vyhodnocovať

dáta a potom ich zasielať do centrály na ďalšie spracovanie za nízke poplatky.

4.6.12. ZÁBAVA

Viacuživatelské hry budú mocť užívatelia hrať bez ohladu na to kde sa práve

nachadzajú a teda s kýmkoľvek na svete. V reálnom čase môžu stávkovať a interaktívne

sa tak zúčastňovať rôznych súťaží a pretekov. Taktiež zaujímavou oblasťou využitia

mobilných zariadení môže byť prenos informácií ako napr. obrazu a zvuku medzi

užívateľom a robotom, ktorý nám môže strážiť dom na základe našich príkazov zatiaľ čo

my niesme doma.

5. SÚČASTNÝ STAV SIETÍ B3G, SMEROVANIE DO

BODÚCNOSTI

5.1. BUDÚCNOSŤ - MOBILNÁ CIVILIZÁCIA Digitalizácia súkromného a pracovného života človeka predstavuje jednu z

najradikálnejších a najdôležitejších zmien posledného obdobia. Mobilná telefónia a

Internet sú symbolmi masívnej, doslova epochálnej transformácie. To, čo pred

niekoľkými rokmi bolo určené výhradne pre potešenie expertov a nezlomných nadšencov,

dnes zasahuje hlboko do každodenného života ľudí na celej planéte. Vlna mobilnej

komunikácie nás pohltila, pričom tempo jej postupu a miera jej akceptácie predstihnú aj

tie najsmelšie očakávania. A všetko sa vlastne len začína. Zatiaľ čo v niektorých

krajinách sa mobilný trh približuje k bodu, keď ho možno pokladať za nasýtený, v iných

krajinách, napr. v Číne, stále existuje obrovský trhový potenciál, ktorý možno využiť. Ani

ďalšie vyhliadky nie sú zlé, najmä pre výrobcov telefónov a infraštruktúry.

29

5.2. POČET MOBILNÝCH TELEFÓNOV BUDE NARASTAŤ Na svete je v súčastnosti vyše 2,14 miliardy mobilov. Podľa ABI Research by

mala do konca roku 2008 padnúť aj trojmiliardová hranica. Budúci rast bude generovaný

najmä dopytom v Číne a Indii a podporovať ho budú najmä nízke ceny služieb tamojších

operátorov. Už dnes má India jedny z najnižších taríf za mobilné telefonovanie – okolo

1,9 US centov/min. Pokrytie rozvíjajúce sa smerom na vidiek do menších miest a dedín,

kde dnes siete nie sú ešte dobudované, umožní v Číne, Indii a v Afrike získať množstvo

nových zákazníkov. Optimistický scenár hovorí dokonca o 3,5 miliardách mobilných

telefónov na svete v r. 2008. Nezanedbateľná časť tohto počtu pripadne na telefóny 3.

generácie. WCDMA základňa vzrástla medziročne o 142 % na 42 miliónov a na konci

desaťročia by mala tvoriť s 1 miliardou mobilov takmer tretinu celosvetovej bázy. Vďaka

dopytu po najlacnejších low-end telefónoch v rozvíjajúcich sa krajinách však budú v réžii

3G až dvadsiate roky tohto storočia

5.3. SLUŽBY V ROKU 2010 Napriek rýchlemu rastu mobilných 3G sietí, bude vývoj v Európe do konca

desaťročia v réžii GSM/GPRS, teda technológie 2,5-tej generácie. Napriek tomu, že

UMTS rastie rýchlejšie ako GSM v prvej fáze vývoja, na získanie prevahy v najbližších

piatich rokoch to stačiť nebude. Oslabí sa však podiel najjednoduchších telefónov. V roku

2008 bude podiel čistých GSM telefónov (bez podpory GPRS) len 3 % a v roku 2010

poklesne na zanedbateľné 1 %. Aj podiel GPRS technológie (dnes ju obsahuje až 70 %

európskych mobilov) bude postupne klesať. Situácia sa ale v rôznych európskych

krajinách bude podstatne líšiť, čo je zrejmé už dnes. Mobilní operátori sa totiž nachádzajú

v rôznych štádiách implementácie UMTS od plánovania sietí a výbere dodávateľa

technológie po rutinnú komerčnú prevádzku s miliónmi účastníkov. Najväčší pokrok by

mali do roku 2010 dosiahnuť V. Británia (penetrácia 3G 68 %) a Taliansko (až 72 %).

Európsky priemer penetrácie 3G sa bude údajne pohybovať okolo 61 %, čo reprezentuje

asi 200 miliónov 3G telefónov a terminálov. Dnes je pripojiteľných do internetu zhruba

90 % mobilných telefónov v Európe, ale 93 % z nich používa GPRS (vrátane EDGE) a na

3G pripadá len zlomok celkového počtu. Mobilné internetové služby stále nie sú medzi

užívateľmi príliš populárne, keďže v súčasnosti len 21 % z nich použije niektorú (vrátane

MMS) aspoň raz mesačne. Nástupom UMTS a iných 3G technológií sa tento podiel

zvýši, ale ani mobilná televízia a ďalšie pokročilé služby vraj nedokážu prinútiť

30

zákazníkov k ich masovému využívaniu. Mnohým pripadajú príliš komplikované a radšej

uprednostnia fixné pripojenie do internetu. Smutnou správou pre operátorov je

predpoveď, že ani na konci roku 2010 nebude polovica majiteľov 3G mobilov ochotná

využívať pokročilé multimediálne služby na báze IP.

5.4. IMS (IP MULTIMEDIA SUBSYSTEM) Popri UMTS a následne HSDPA dostanú mobilní operátori v najbližších rokoch

ďalšie horúce heslo – IMS (IP Multimedia Subsystem). Technológia IMS

štandardizovaná organizáciou 3GPP umožňuje zdieľanie multimediálnych služieb na báze

internetového protokolu v reálnom čase. U nás sme sa zatiaľ mali možnosť zoznámiť so

službou push to talk, ale IMS prinesie aj ďalšie možnosti vrátane videokomunikácie a

hier. Všeobecne je IMS súčasťou celkového trendu prechodu komunikácie na IP, ktorý sa

prejavuje tak v mobilných, ako aj fixných sieťach. Podľa výsledkov Dell’Oro Group

narastú výnosy telekomunikačných operátorov za IP telefóniu do roku 2010 na 4,7

miliárd USD, čo oproti roku 2004 predstavuje trojnásobok.

5.5. SITUÁCIA NA SLOVENSKU Vývoj v mobilných technológiách je velmi dynamický, množstvo služieb a

nových technológii nám prinášajú operátori krátko relatívne rýchlo. Aký bude další vývoj

na Slovensku závisí možno aj od pripravovaného tendra pre tretieho mobilného operátora,

či príchodu virtuálnych operátorov ale aj o schopnosti alternatívnych operátorov presadiť

sa naozaj relevantnou ponukou.

Tento rok bude na mobilnom trhu prebiehať boj medzi mobilnými operátormi nielen kôli

tretiemu operátorovi ale najmä kôli dátovým technológiám. Aj keď bežný používateľ na

Slovensku nemal ešte veľa času poriadne vyskúšať služby 3G, už teraz vieme ako budú

vyzerať mobilné služby ďalších generácií. V princípe ide hlavne o zvýšenie dátových

prenosov na čo najväčšie maximálne teoretické hodnoty. Z pohľadu súčasných 3G sietí

ide o rôzne nadstavby, upgrade či aktualizácie.

5.5.1. PICHÁDZA HSPDA A HSUPA

Zavedením nového protokolu HSDPA je možné v mobilnej sieti založenej na W-

CDMA dosiahnuť až 14,4 Mbit/s na krátku dobu (hovoríme o downlink čiže o rýchlosti

sťahovania). HSDPA zavádza princíp adaptívneho časového delenia používateľov, tzn.

31

dáta sú vysielané pre toho používateľa, ktorý má najlepšie rádiové podmienky. Pretože na

svete fungujú len dva komerčné projekty, skôr sa o ňom hovorí, ako sa reálne aplikuje v

praxi. HSDPA má však jednu výhodu. Je to technológia, ktorú budú používať všetci

mobilní operátori, ako dátovú nadstavbu pre svoje UMTS siete. Čo bolo EDGE pre GSM,

je HSDPA pre UMTS. HSDPA budú vo svojich sieťach podporovať aj Orange a T-

Mobile. Predpokladá sa, že Orange a T-Mobile svoje nové technológie predstavia v

druhom polroku 2006. Pravdepodobne si však počkajú na rýchlejšie revízie HSDPA s

maximálnym stropom 3,6 Mbps. HSDPA nebude integrovaná len v telefónoch. Dostane

sa aj do notebookov. T-Mobile spolu so spoločnosťou Fujitsu-Siemens už oznámili, že na

jar predstavia prvý notebook s podporou HSDPA, UMTS aj WLAN vďaka jednému

integrovanému čipu. Ďalší protokol ktorý sa k nám v dohľadnej dobe môže dostať je

HSUPA. Je tiež označovaný ako sieť 3,75G. U tohoto protokolu je kladený dôraz najmä

na rýchloť odosielania dát. HSUPA umožňuje odosielať dáta smerom od užívateľa

s maximálnou rýchlosťou 5,5 Mbit/s.

5.6. 4G NAJRV V JAPONSKU Japonský mobilný operátor NTT DoCoMo bol priekopníkom nielen pri zavádzaní

služieb 3. generácie, keď ako prvý na svete v roku 2001 spustil komerčnú sieť WCDMA

(ak budeme abstrahovať od experimentu na ostrove Man), ale medzi prvými testoval aj

HSDPA. Jeho výskumníci už dlhšie pracujú na štandarde, ktorý sa stane nástupcom

UMTS a 3G sietí všeobecne.

Predpokladaný príchod sietí štvrtej generácie je podľa odborníkov odhadovaný na rok

2010. Réálne zavedenie sietí 4G v roku 2010 je však zatial len v Japonsku. Ako rýchlo sa

nové siete dostanú na Slovensko ostáva stále otázne. Technologický pokrok a tempo

v našej krajine zatiaľ nasvedčuje tomu, že to bude o niekoľko rokov neskôr ako

v Japonsku.

5.7. OSOBNÁ VÍZIA NA NASLEDUJÚCICH 15 ROKOV Niekto môže povedať, že 15 rokov je veľmi krátka doba na to aby sa niečo

zmenilo. Ja si to nemyslím.Všetko dnes prebieha vo veľmi rýchlom tempe. V oblasti

informačných technológií, vrátane mobilnej komunikácie je tempo zmien ešte

výraznejšie.

32

V blízkej budúcnosti (5 rokov) stolné počítače úplne nahradia notebooky. Pevné

pripojenie na internet bude nahradené bezdrôtovým. Notebook bude mať vstavanú kartu

cez ktorú sa z ktoréhokoľvek miesta bez problémov pripojí do siete. Mobilné telefóny sa

spoja s dnešnými vreckovými počítačmi. Každý telefón bede mať vlastný operačný

systém. Klávesnica bude zrušená a mobil sa bude ovládať cez dotykový displaj a hlasom.

V strednom horizonte (10 rokov) zmiznú klávesnice aj z notebookov. Notebook

bude tiež ovládaný cez dotykový displej a hlasom. Mobilné telefóny sa spoja s týmito

notebookmi, budú menšie a bez problémov zvládnu aj tie najnáročnejšie funkcie. Začnú

existovať už aj prvé systémy ovládané pomocou ľudských myšlienok. Systém bude

spojený s našou nervovou sústavou. Tým bude stačiť aby sme sa zamyslely nad nejakou

operáciou a systém ju automaticky vykoná. Neskôr bude dochádzať k tomu, že displej

bude nahradený špeciálnymi okuliarmi a pohyb rúk bude snímaný čipom.

V horizonte 15 rokov vznikne virtuálny svet. Základom tohoto sveta bude dnešný

internet. Počet ludí pripojených na sieť sa bude neustále zvišovať. Budeme sa môcť

pohybovať v priestore, ktorý ešte pred niekoľkými rokmi neexistoval. Internet je sice

určitým spôsobom interaktívny ale nie do takej miery aby sme sa mohli phybovať v 3D

priestore ako v reálnom živote. V budúcnosti by sme sa mohli napríklad pohybovať po

virtúale vytvorenom meste. Čipy umiestnené na nohách a rukách budú snímať náš pohyb

a súčastne sa budeme pozerať do priestoru cez okuliare nasadené na očiach. A teraz si

predstavme, že bude vytvorený celý vyrtuálny svet do ktorého sa bubú môcť pripojiť

všetci.

5.8. VÝZVY NOVEJ GENERÁCIE MOBILNEJ KOMUNIKÁCIE

Napriek veľkému množstvu výskumov a pokrokov v budovaní mobilných sietí je

ešte stále mnoho problémov, ktoré treba vyriešiť aby sa nové technológie mohli naplno

komerčne využívať. Výzvy do budúcnosti pre B3G mobilné siete sú však neobmedzené.

5.8.1. OPTIMALIZÁCIA SMEROVACIEHO PROTOKOLU

Smerovaniu v sieťach budúcnosti bolo venovamé najviac výskumných aktivít.

Veľa smerovacích protokolov bolo navrhnutých na riešenie konkrétnych problémov

v určitej špecifickej oblasti. Požiadavkou do budúcnosti je poskytovať stupňovité a

prispôsobivé riešenie, ktoré bude podporovať komercionalizaciu sietí. A tiež

33

optimalizovanie protokolov pre daný prevádzkový cieľ ako napríklad spotreba elektrickej

energie, priepustnosť, oneskorenie alebo dohľad nad mimoriadnymi výdavkami. Niektoré

nádejné iniciatívy zahŕňajú polosamočinné smerovanie.

5.8.2. QoS PODPORA

Velmi dôležitú úlohu zohráva aj kvalita služieb. QoS je súhrn vplyvov na

vlastnosti služieb, ktoré určujú stupeň uspokojenia užívateľa s danou službou.

5.8.3. SIMULÁCIA

Modelovanie a simulácia sú nekompletné a nedostatočne podporované úlohy.

Existujúce pomôcky nerealisticky miešajú fyzické a MAC vrstvy s dátovými linkami,

sieťou a vyžšími vrstvymi. Tejto veci je potrebné venovať väčší výskum. Väčšina

simulačných pomôcok, ktoré sa dnes používajú nepresahujú 100 uzlov čo do veľkosti a

simulácia vo väčších sieťach môže byť len zdokonalením.

5.8.4. BESPEČNOSŤ

Zdokonalovanie bezpečnosťi pre siete B3G je nevyhnutné vzhľadom na ich

budúce využívanie. Nové siete budú mať široké uplatnenie v letectve, zdravotníctve ale

nie len tam. Napr. mobilné platby (m-platby) sú spojené s problémom - ako identifikovať

zákazníka v sieti dôveryhodným a bezpečným spôsobom, ktorý by ochraňoval súkromie

zákazníka. Preto je bezpečnosť v sieťach jednou z najdôležitejších otázok.

5.8.5. INTEROPERABILITA A ŠTANADARDIZÁCIA

Štandardizácia je kritická pre spúšťanie siete a vývojové náklady. Mobilné

aplikácie musia byť schopné komunikovať medzi sebou navzájom, aby bola možná

výmena dát, hlasu a obsahu. Musí tiež dôjsť k ich prijatiu v celosvetom meradle, aby sa

globálne trhy nefragmentovali. Hlavnou otázkou je to, že obsah a služby sú vyvíjané

mnohými odlišnými sektormi - telekomunikácie, vysielanie, internet, počítače, médiá -

ktoré môžu sledovať odlišné záujmy alebo nazetať na veci z odlišných perspektív.

34

ZÁVER Prispôsobenie sa rýchlemu tempu technologického vývoja a mapovanie zmien

komunikačných systémov je veľkou výzvou mnohých publikácií, článkov, ale aj

vedeckých konferencií a vývojových laboratórií. V súčasnosti sa často diskutuje na tému

mobilných komunikačných sietí budúcnosti. Tieto siete označujeme vo všeobecnosti siete

B3G. Pre bežných ľudí je tento pojem asi úplne neznámy. Ale pre tých, ktorých zaujímajú

nové technológie a trendy v oblasti mobilných komunikácií je to už dlhšiu dobu známa

skratka označujúca mobilné siete nasledujúce po tretej generácii – 3G. Existuje mnoho

článkov v ktorých sa píše o mobilných operátoroch, nových štandardoch a službách

prichádzajúcich s novou generáciu 3G. Informácií o sieťach 4G je však stále nedostatok.

Obsah tejto práce je preto veľmi cenný. Prehľadne spracované informácie a fakty,

ktoré sa týkajú práve spomínaných sietí B3G v slovenskom jazyku už dlhšiu dobu

chýbajú. Bakalárska práca pojednáva nielen o trendoch a požiadavkách, ale aj o možných

riešeniach pripravovaných pre budúce generácie mobilných sietí. Stále však ostáva

mnoho nezodpovedaných otázok, ktorými je potrebné sa zaoberať pred ich príchodom.

35

ZOZNAM POUŽITEJ LITERATÚRY [1] PRASANT MOHAPATRA, SRIKANTH V. KRISHNAMURTHY: AD HOC

NETWORKS Technologies and Protocols: Springer Science + Business Media, Inc., 2005

[2] STEFANO BASAGNI, MARCO CONTI, SILVIA GIORDANO, IVAN

STOJMENOVIC: MOBILE AD HOC NETWORKING: IEEE PRESS, 2004

[3] http://www.zive.sk

[4] http://www.mobil.sk

[5] http://www.mobilmania.sk

[6] http://www.efocus.sk

[7] http://zive.cz

[8] http://mobil.sme.sk

[9] http://www.isdn.cz

[10] http://mobil.idnes.cz

[11] http://www.itnews.sk

VYHLÁSENIE O SAMOSTATNOSTI

ČESTNÉ VYHLÁSENIE

Vyhlasujem, že som zadanú bakalársku prácu vypracoval samostatne, pod odborným vedením vedúceho bakalárskej práce (Ing. Marek Krasnovský) a používal som len literatúru uvedenú v práci.

Súhlasím so zapožičiavaním bakalárskej práce.

V Žiline dňa .............................. podpis študenta

POĎAKOVANIE

Touto cestou sa chcem poďakovať svojmu vedúcemu bakalárskej práce

Ing. Marekovi Krasnovskému za pomoc, poskytnuté informácie a cenné rady, ktorými

prispel pri vypracovaní mojej bakalárskej práce.