Badania usług komunikacji elektronicznej w terenie wyzwania i rozwiązania

Transkrypt

1 Bogdan Chojnacki Andrzej Pękalski Instytut Łączności - Państwowy Instytut Badawczy Badania usług komunikacji elektronicznej w terenie wyzwania i rozwiązania Właściwości usług komunikacji elektronicznej postrzegane przez ich użytkowników zależą od lokalizacji, w której są one wykorzystywane. Właściwości te ulegają także zmianom w czasie. Jest to widoczne zwłaszcza w przypadku sieci radiokomunikacyjnych. Mobilne laboratorium umożliwiające prowadzenie badań w terenie, odpowiednio wyposażone w aparaturę i procedury badań, obsługiwane przez doświadczony personel, pozwoli na obiektywne stwierdzenie, jakich usług mogą oczekiwać ich użytkownicy w rzeczywistym otoczeniu. Może to być interesująca oferta dla wszystkich operatorów telekomunikacyjnych, w tym komercyjnych, jako narzędzie do kontroli i certyfikacji usług. Wyniki badań, zależne od lokalizacji i czasu powinny być uzyskiwane i prezentowane tak, aby były atrakcyjne dla klienta laboratorium oraz wiarygodne dla wszystkich interesariuszy, także dla usługodawców. 1. Wprowadzenie Dynamiczny rozwój usług komunikacji elektronicznej a w tym usług telekomunikacyjnych, spowodował, że bardzo często wobec oferty usługi, którą próbuje nas zainteresować usługodawca, stawiamy sobie pytania: co ta usługa mnie daje, za co mam płacić, czy cechy tej usługi są dla mnie satysfakcjonujące? Najczęściej nie ma prostych i jasnych odpowiedzi na takie pytania. Częściowo jest to spowodowane względami marketingowymi produkty pojawiające się na rynku nie są szczegółowo wyspecyfikowane a handlowcy nie zawsze eksponują ich najważniejsze cechy. W wielu przypadkach trzeba się zdać na doradców i zaryzykować kupienie produktu niezbyt dobrze poznanego. Względy techniczne również powodują to, że często istota konkretnej usługi nie jest precyzyjnie określona. Wynika to zarówno ze złożoności infrastruktury technicznej zaangażowanej do świadczenia nowoczesnych usług telekomunikacyjnych, różnych i różnie interpretowanych standardów, warunków użytkowania i obsługiwania konkretnych urządzeń biorących udział w usługach zarówno po stronie usługodawcy jak i usługobiorcy. Do tego dochodzą czynniki zależne od lokalizacji, w której usługa jest świadczona, od czasu wpływającego na warunki ruchowe, a także od innych czynników, takich jak kompromisowe rozwiązania techniczne czy nawet pogoda. Zmienność właściwości usług jest szczególnie widoczna w przypadku sieci mobilnych. W szczególności warunki propagacji fal radiowych, zapewniających dostęp do sieci, są uzależnione od terenu, w pewnym stopniu od pogody, ale warunki realizacji takich usług zależą także od ruchliwości i chwilowego ugrupowania użytkowników. Wymienione powyżej względy prowadzą do wniosku, że należy nie tylko opisywać właściwości usług w warunkach typowych (przeciętnych), jakie założono przy projektowaniu infrastruktury do świadczenia tych usług, lecz sprawdzać, jakie usługi są faktycznie oferowane w konkretnych miejscach i w określonym czasie. To dopiero może być podstawą do zweryfikowania ofert i zobowiązań usługodawców. Postulat wykonywania badań usług, zwłaszcza z punktu widzenia usługobiorców, prowadzi do zidentyfikowania potrzeby istnienia narzędzi pozwalających wykonywać badania w lokalizacjach i w czasie odpowiednim z punktu widzenia użytkowników. Z tego wynika szereg wyzwań i rozwiązań, będących próbą odpowiedzi na te wyzwania.

2 2. WYZWANIE PIERWSZE: wykonywanie badań w lokalizacji wskazanej przez klienta, na obcym terenie. Laboratoria są najczęściej postrzegane jako miejsca specjalnie przygotowane do prowadzenia badań, odpowiednio wyposażone i obsługiwane przez wysokokwalifikowany personel. Ma to zapewnić warunki, dzięki którym wyniki badań będą dokładne, wiarygodne i powtarzalne. Często jest to związane ze specjalną i rozbudowaną infrastrukturą stanowiącą zaplecze środowiskowe i techniczno-organizacyjne dla podstawowych form działania laboratorium. W większości przypadków laboratoria są stacjonarne (w ustalonej lokalizacji), a klienci laboratoriów dostarczają do nich obiekty wymagające badania. Laboratoria stacjonarne mogą wykonywać badania zdalnie, jeśli przedmiot badania i obiekt badany oraz metody badań to umożliwiają. Są jednak takie obiekty badane, których nie da się przenieść do laboratorium stacjonarnego i badania muszą być wykonane w terenie. Wtedy to potrzeba badań i klient laboratorium decydują o miejscu, czasie a w dużym stopniu też o warunkach badań. Dotyczy to na przykład obiektów budowlanych, badań środowiskowych czy też usług komunikacji elektronicznej. W takim przypadku laboratorium musi być dostarczone do miejsca wykonywania badań i tam realizować funkcje badawcze. Laboratorium mobilne musi się charakteryzować możliwością przemieszczania oraz możliwością autonomicznego działania, tj bez możliwości bezpośredniego korzystania z zaplecza techniczno-organizacyjnego. Mobilność i autonomia działania mogą wymagać kompromisowych rozwiązań w zakresie zapewnienia odpowiednich warunków środowiskowych czy doboru wyposażenia badawczego i odpowiednio wykwalifikowanego personelu. Jednak muszą być spełnione wszystkie warunki, które zapewnią, że wyniki badań będą wartościowe. Zrealizowanie powyższych postulatów jest możliwe przy wykorzystaniu odpowiednich pojazdów, wyposażonych w niezbędną infrastrukturę pokładową. Zestaw aparatury badawczej powinien skutecznie pracować na pokładzie pojazdu jeśli jest taka potrzeba to również w czasie jazdy. Rozbudowane środki łączności pomiędzy mobilnym laboratorium a jego stacjonarnym zapleczem mogą skutecznie umożliwić zdalne korzystanie ze środków techniczno-organizacyjnych a zwłaszcza informatycznych podobnie jak w przypadku laboratorium stacjonarnego. 3. WYZWANIE DRUGIE: wykonywanie badań w ruchu. Zakładając, że w obszarze komunikacji elektronicznej mamy do czynienia z rynkiem usług, ale i konkurencją usługodawców, należy się spodziewać zapotrzebowania na takie badania, które będą sprzyjać budowie przewagi na rynku pod każdym względem. Jedną z cech telekomunikacji jest dążenie do zapewnienia usług w każdym miejscu i o każdej porze. Jest to wymaganie sprzeczne z tendencją do budowy infrastruktury możliwie ekonomicznie, tj. tak, aby zapewnić jej jak najlepsze wykorzystanie przy jak najniższych kosztach inwestycyjnych i eksploatacyjnych. Takie podejście może prowadzić do tego, że są miejsca i/lub okresy czasu, gdy dostępność oferowanych usług lub ich jakość jest ograniczona. Do pewnego stopnia można to przewidzieć w trakcie projektowania infrastruktury sieciowej. Jednak zarówno założenia teoretyczne jak i rezultaty praktycznie osiągnięte powinny być potwierdzane eksperymentalnie. W przypadku sieci użytkowników stacjonarnych takie badanie jest prostsze, gdyż ilość lokalizacji użytkowników sieci jest ograniczona, a lokalizacje te są znane. Użytkownicy ruchomi praktycznie swobodnie poruszają się w zasięgu sieci (niezależnie od tego, że chwilowo mogą przebywać w określonym miejscu) i mogą postrzegać ciągłą zmienność usługi w czasie i przestrzeni. Dlatego też badanie usług w takich warunkach wymaga wykonywania jak największej liczby pomiarów. Z kolei, aby wykonać dużo pomiarów w rozsądnym czasie, najlepiej jest wykonywać je w trakcie przemieszczania się laboratorium wykonującego badania. Poza pewnymi szczególnymi aspektami związanymi z odbiorem fal radiowych w czasie poruszania się, mobilne laboratorium usług radiokomunikacyjnych powinno działać podobnie jak

3 stacjonarne. Jedynie ilość wyników badań może być znacznie większa w celu jak najlepszego zobrazowania (chciałoby się, aby było ono ciągłe) parametrów usług w przestrzeni. Z tego wynika, że pozyskiwanie wyników, a także ich przetwarzanie powinno być zautomatyzowane. Takie podejście powinno być atrakcyjne dla wszystkich operatorów telekomunikacyjnych, a zwłaszcza tych dysponujących sieciami radiokomunikacyjnymi. 4. WYZWANIE TRZECIE: klient decyduje o zakresie badań i finansuje je. Zainteresowanie ofertą wykonywania badań usług w terenie powinno wynikać z kalkulacji zainteresowanych, a w tym zwłaszcza usługodawców. Jeśli im się opłaca stworzyć i utrzymywać taką służbę, to ją tworzą. Praktyka odchudzania firm telekomunikacyjnych pokazuje, że poszukują one szeregu usług, w tym usług badawczych na wyspecjalizowanym rynku. Dzięki temu usługodawcy optymalizują koszty, zwłaszcza inwestycyjne, kierując środki na zadania bezpośrednio produkcyjne. Badania usług stają się dla operatorów telekomunikacyjnych przedmiotem działalności operacyjnej i to wykonywanej w czasie i o zakresie wynikających z potrzeb. Oznacza to, że zewnętrzne laboratorium wykonujące badania usług działa na podstawie umowy określającej techniczne i organizacyjne warunki działania oraz warunki finansowania tej działalności. Z tego wynika potrzeba kalkulacji wszystkich kosztów działania laboratorium, a w tym działania w terenie. Jest jasne, że umowa na wykonanie badań usług musi być interesująca dla obydwu stron. Czas i zakres badań oraz wynagrodzenie za ich wykonanie muszą odpowiadać korzyściom oczekiwanych przez zleceniodawcę, czyli firmę telekomunikacyjną. Z drugiej strony dla zleceniobiorcy, czyli laboratorium wykonującego badania musi to być zadanie wykonalne i opłacalne. Istotna jest również współpraca techniczno-organizacyjna, która oznacza umożliwienie laboratorium do takiego wglądu w funkcjonowanie infrastruktury i korzystanie z usług, aby wyniki badań odpowiadały wspólnie przyjętym założeniom. Zleceniodawca jest niewątpliwie stroną wiodącą w ustalaniu celów, zakresu i czasu badań. Laboratorium prowadzące badania odpowiada za metodykę i rzetelność wyników. W przypadku badań terenowych współpraca służb zleceniodawcy i personelu badawczego powinna się odbywać bez bezpośredniego wsparcia ze strony organów zarządzających, choć zapewnienie stałej łączności pomiędzy wszystkimi zainteresowanymi może mieć pozytywne znaczenie. 5. WYZWANIE CZWARTE: odpowiedni zestaw aparatury i procedur badań Wyposażenie mobilnego laboratorium a w konsekwencji sposób jego działania powinien wynikać z potrzeb badawczych. Jeśli laboratorium ma być projektowane z uwzględnieniem wyrażonych lub przewidywanych potrzeb klientów, należy dokonać rozeznania sytuacji na rynku usług. Warto uwzględnić obecnie świadczone usługi i problemy z tym związane, postrzegane zarówno przez usługobiorców (jak np. związane z funkcjonalnością czy jakością usług), jak i usługodawców (np. związane z projektowaniem czy funkcjonowaniem infrastruktury). Funkcjonalność laboratorium powinna zapewnić również badania rozwiązań rozwijanych i wdrażanych do stosowania. Dotyczy to również technik i technologii, które są w fazie eksperymentalnej. Teoretycznie, największy potencjał daje wyposażenie uniwersalne i jak najbardziej precyzyjne. Praktycznie (i ze względów technicznych i ekonomicznych) skuteczniejsze wydaje się skonfigurowanie wyposażenia do ograniczonego zakresu badań. Dzięki temu uzyska się: skonkretyzowanie funkcji oraz parametrów aparatury i ograniczenie rynku dostawców, ograniczenie i sprecyzowanie wymagań dotyczących infrastruktury laboratorium (powierzchni/kubatury pomieszczenia, zasilania i klimatyzacji, okablowania itp.), łatwiejsze opanowanie procesów i procedur badań, a przez to zmniejszenie wymagań wobec personelu.

4 System antenowy Tester urządzeń i protokołów Analizator widma elektromagnetycznego Skaner radiowy i generator ruchu Odbiornik parametrów badań (lokalizacji, prędkości, klimatu...) Ethernet/GPIB Komputer PC do sterowania badaniami i przetwarzania wyników Zespół łączności telefonicznej i transmisji danych Przenośny skaner radiowy Tablet PC do sterowania badaniami Zestaw przenośny Drukarka/skaner lokalne Rysunek 1 Przykładowa konfiguracja wyposażenia laboratorium do badań usług komunikacji elektronicznej w terenie Wyspecjalizowana konfiguracja wyposażenia laboratorium powinna być opracowana tak, aby jej funkcjonalność odpowiadała potrzebom zidentyfikowanych lub potencjalnych klientów. Zestaw wyposażenia badawczego powinien być konsekwencją wcześniejszego podjęcia wyzwania 3, czyli zbadania rynku usług badawczych, na którym laboratorium będzie działać. Uwzględnić jednak również wyzwania kolejne, zmierzające do zapewnienia wysokiego poziomu rezultatów działania laboratorium i budowanie w ten sposób atrakcyjnej marki laboratorium. 6. WYZWANIE PIĄTE: sprawne i skuteczne wykonanie umowy z klientem Zwykle zleceniodawca badań dąży do określania czasu i warunków realizacji umowy w sposób dla niego wygodny zrealizować ją jak najszybciej i jak najprościej. Reguły funkcjonowania laboratorium powinny wychodzić naprzeciw takiemu podejściu.

5 Ze strony organizacyjnej celowe jest opracowanie takiego toku postępowania, aby wykonywanie badań zostało zawczasu jak najlepiej przygotowane. Powinna zostać również dokonana identyfikacja i analiza ryzyk, które mogą wystąpić w trakcie badań. Część z tych przygotowań powinna być wykonana w trakcie rutynowej obsługi laboratorium (kontrola sprawności aparatury, szkolenie personelu,...) i to bez związku z konkretnym zamówieniem. Już w trakcie opracowywania umowy powinien zostać precyzyjnie określony zakres i metody badań oraz sposób prezentacji wyników. Dzięki temu formalny czas realizacji samej umowy może być krótszy niż gdyby te działania podjąć dopiero po jej akceptacji. Szczególne znaczenie mają te przygotowania, które pozwalają skrócić czas wykonywania badań w terenie, kiedy to warunki pracy są z reguły mniej sprzyjające, a koszty działalności - większe. Dużą szansą na szybkie i sprawne wykonanie badań jest ich automatyzacja. Dotyczy to zarówno procesów pozyskiwania danych jak i ich przetwarzania do postaci wymaganej przez zleceniodawcę. Najdalej idącym modelem działania w tym zakresie jest ograniczenie roli człowieka do kontrolowania procesów badań bez potrzeby ingerowania w nie. Ingerencja powinna polegać tylko na rozpoczynaniu i kończeniu badań oraz na reagowaniu na stany awaryjne, które nie mogą być obsłużone w sposób automatyczny. Realizacja postulatu zaawansowanej automatyzacji pracy laboratorium wymaga dysponowania obok odpowiedniej aparatury i to przystosowanej do sterowania z zewnątrz, także komputera o odpowiedniej mocy przetwarzania w czasie rzeczywistym i oprogramowania pozwalającego na implementację zautomatyzowanych procesów badań. 7. WYZWANIE SZÓSTE: wyniki badań o formie atrakcyjnej i łatwej do wykorzystania przez klienta Forma wyników badań jest niemniej ważna niż same wyniki. Tradycyjnie wyniki liczbowe są zestawiane w postaci tabel, a na podstawie tych tabel są sporządzane diagramy, wykresy, mapy, które wraz z ich werbalnym opisem stanowią końcowy produkt badań. W tym procesie tabele mają drugorzędne znaczenie i stanowią jedynie dowód pochodzenia ich zobrazowania. Badania w terenie, i do tego zautomatyzowane, mogą dawać wielkie ilości danych liczbowych, które bez wizualizacji graficznej mogłyby być trudne do zinterpretowania i wykorzystania. Najlepiej byłoby gdyby to klient laboratorium określił, jakie informacje i w jakiej postaci są mu potrzebne, a laboratorium taki produkt dostarczyło. Laboratorium powinno być gotowe dostarczyć produkt w każdej postaci: od raportów drukowanych po multimedialne prezentacje wysokiej jakości. Wyniki badań przed przetworzeniem powinny być archiwizowane zarówno jako dowód pochodzenia przetworzonych wyników, jak i do porównań historycznych. Wstępne przetwarzanie wyników powinno być wykonywane bezpośrednio po ich uzyskaniu, a więc w terenie. Wyniki tej fazy przetwarzania powinny sygnalizować błędy, które mogą być skutkiem awarii laboratorium lub obiektu badanego. Wtedy operator laboratorium powinien zdecydować czy dalsze badania mają sens, czy należy je powtórzyć, czy też generalnie przerwać badania w terenie. Ostateczne przetwarzanie wyników i ich długoterminowa archiwizacja powinno być wykonywane stacjonarnie i nie ma potrzeby angażowania do tego mobilnego laboratorium. Istotne z punktu widzenia sprawności działania może być przesyłanie na bieżąco wyników z mobilnego laboratorium pracującego w terenie, do ośrodka przetwarzania. 8. WYZWANIE SIÓDME: wyniki badań niepodważalne, nawet jeśli nie są po myśli zainteresowanych. Badania laboratoryjne, a w tym badania w terenie, powinny być wykonywane tak, aby ich wyniki nie budziły wątpliwości. Jeśli jednak ktoś próbuje podważać poprawność wyników, to laboratorium powinno mieć środki na dowiedzenie, że badania zostały wykonane zgodnie z najlepszymi praktykami profesjonalnymi, przy użyciu sprawdzonej aparatury i w warunkach określonych w umowie ze zleceniodawcą badań.

6 Wstępnie, laboratoria opracowują sposób działania wykorzystujący aktualny stan wiedzy w zakresie organizacji i zarządzania w postaci Księgi Jakości. Najistotniejszym elementem Księgi Jakości są procedury badań. Jest pożądane, aby procedury badań odwoływały się do norm (krajowych, europejskich, światowych) Procedury badań mogą stanowić opracowanie wynikające z własnych doświadczeń i środków, które pozostają do dyspozycji laboratorium. Księga Jakości i jej aplikacja są przedmiotem audytu, którego pozytywny wynik jest podstawą akredytacji laboratorium przez (w przypadku Polski) Polskie Centrum Akredytacji. Praktycznym problemem jest przestrzeganie zasad zapisanych w Księdze Jakości w przypadku realizacji konkretnej umowy na wykonanie badań. To dopiero daje podstawę do stwierdzenia, że wyniki badań uzyskane w sposób zgodny z uznanymi regułami są wiarygodne. Jest to również mechanizm, który powinien zapewnić obiektywność wyników, nawet jeśli wykazują one negatywne zjawiska podmiotu będącego przedmiotem badań. 9. Wnioski Wykonywanie badań w terenie i zbudowanie w tym celu odpowiedniego laboratorium jest przedsięwzięciem wymagającym rozwiązania wielu problemów, które w laboratorium stacjonarnym nie występują tak ostro. Jeśli do tego dodać uwarunkowania rynkowe i zamiar skutecznego działania w tych warunkach to ilość i waga wyzwań rośnie. Przegląd tych wyzwań i możliwych rozwiązań wskazuje na to, że jest realne stworzenie mobilnego laboratorium do badania usług komunikacji elektronicznej w dowolnym miejscu i czasie. Jednocześnie jest to przedsięwzięcie wymagające innowacyjnego rozwiązania szeregu problemów. Innowacyjność w tym przypadku polega na twórczym, ale przede wszystkim pragmatycznym wykorzystaniu znanych i osiągalnych rozwiązań w celu osiągnięcia satysfakcjonującego wyniku badań przy optymalnym zaangażowaniu środków. Laboratorium o takim charakterze jest budowane przez Instytut Łączności i Wojskowe Zakłady Łączności nr 1 1. Prototyp będzie opracowany zgodnie z przemysłowymi reżimami technologicznymi. Projektowane laboratorium ma wspierać działania zespołów dowodzenia i łączności, przede wszystkim tych służb, które korzystają z systemów TETRA. Przewiduje się możliwości rozszerzenia funkcji badawczych mobilnych laboratoriów na te obszary, w których będzie zapotrzebowanie na badania usług komunikacji elektronicznej w terenie. Literatura 1. M. Woźniak, Wykorzystanie Ruchomych Stacji Pomiarowych w procesie monitorowania i lokalizacji sygnałów radiowych, 6. Konferencji Naukowej Informatyka Sztuka czy Rzemiosło (KNWS 09), Rydzyna, 3-5 czerwca Matthias Pötschke, Nils Posegga, LTE drive tests in one of Germany s first research mobile radio networks, NEWS from Rohde&Schwarz (2010) No. 200, 3. R.J. ZIELIŃSKI Badanie właściwości systemów trankingowych pracujących w oparciu o interfejs radiowy CDMA x, Krajowa Konferencja Radiokomunikacji, Radiofonii i Telewizji, Kraków, Praca tego konsorcjum jest finansowana ze środków na naukę w latach , jako projekt rozwojowy.