Architektura systemu teleinformatycznego państwa - w. 7

Transkrypt

1 Architektura systemu teleinformatycznego państwa - w. 7 dr Piotr Jastrzębski

2 Szerokopasmowe sieci telekomunikacyjne radiowe - cz.2

3 Szerokopasmowe sieci telekomunikacyjne radiowe Główne rodzaje: naziemne komórkowe - GSM, UMTS, LTE i TETRA, naziemne - WiMAX, Wi-Fi, Bluetooth, satelitarne - Globalstar, Inmarsat, Intersputnik, Eutelsat, Intelsat, EchoStar, Hughes, Iridium, SED Systems, SES, Telesat, Tooway, Viasat Inc.

4 UMTS Uniwersalny System Telekomunikacji Ruchomej (ang. Universal Mobile Telecommunications System, UMTS) najpopularniejszy obecnie standard telefonii komórkowej trzeciej generacji. Sieci budowane na bazie tego standardu oferują swoim użytkownikom możliwość wykonywania połączeń głosowych, wideorozmów, wysyłania wiadomości tekstowych oraz przesyłania danych. Dzięki zaimplementowanej technologii HSPA - (HSDPA + HSUPA) (będącej częścią standardu UMTS) użytkownicy mogą uzyskać transfer z przepływnością 21,6 Mbit/s podczas odbierania informacji i 5,76 Mbit/s podczas wysyłania danych.

5 Rysunek 1:

6 UTRAN Węzły Node B będące odpowiednikiem stacji BTS (stacji bazowej sieci GSM) oraz kontrolery sieci radiowej RNC (Radio Network Controller), odpowiadające sterownikom BSC (kontrolery stacji bazowej sieci GSM). dr Piotr Jastrzębski RysunekArchitektura 2: systemu teleinformatycznego państwa - w. 7

7 HSDPA High-Speed Downlink Packet Access, HSDPA technika używana w sieciach komórkowych budowanych w standardzie UMTS umożliwiająca przesyłanie danych z sieci w stronę terminala z teoretyczną przepływnością 21,6 Mbit/s (jest to wartość maksymalna, występująca tylko w niektórych sieciach). Jako pierwszy usługi na bazie HSDPA zaoferowała swoim abonentom amerykańska firma Cingular Wireless na przełomie roku 2005/2006. W lutym 2008 na świecie było już 174 sieci (w 76 krajach), w których można używać tej technologii. Często spotyka się także określenie sieci HSDPA, odnosi się ono do sieci komórkowych budowanych w standardzie UMTS, które wspomagają transmisję za pomocą technologii HSDPA.

8 HSPA+ Evolved High Speed Packet Access (HSPA+) standard bezprzewodowej komunikacji szerokopasmowej zdefiniowany przez konsorcjum 3GPP i opisany w zbiorze dokumentów oznaczonym jako Release 7. Technologia zapewnia mobilny dostęp do internetu z szybkością dosyłową do 42 Mb/s oraz wysyłanie do 11 Mb/s (wersja Dual-Cell HSPA+ pracuje z prędkościami odpowiednio 84 Mb/s oraz 22 Mb/s). HSPA+ jest ewolucją standardu HSPA, na HSPA składają się natomiast technologie HSUPA (High Speed Uplink Packet Access szybka transmisja pakietów od klienta) oraz HSDPA (High Speed Downlink Packet Access szybka transmisja pakietów do klienta).

9 HSPA+ czyli 4G w Play(?) Rysunek 3:

10 CDMA CDMA (od ang. code-division multiple access) metoda dostępu do medium transmisyjnego polegająca na przypisaniu poszczególnym użytkownikom korzystającym z tego samego kanału do przesyłania danych, sekwencji rozpraszających, dzięki którym odbiornik jednoznacznie zidentyfikuje przeznaczoną dla niego transmisję. Transmisja z rozpraszaniem ma charakterystykę podobną do sygnałów szumowych.

11 4G czy LTE? 4G (skrót od angielskiego 4th generation ) - czwarta generacja telefonii komórkowej. LTE (skrót od angielskiego Long Term Evolution) - nazwa technologii, za pośrednictwem której odbywa się transmisja danych w sieci 4G.

12 Rysunek 4:

13 epc (evolved Packet Core) Mobility Management Entity (MME) jest głównym punktem zarządzającym sieci LTE. HSS (Home Subscriber Server) - zadanie: uwierzytelnienie użytkownika. Packet Data Network Gateway (PDN Gateway) - realizuje połączenia między urządzeniem abonenta a innymi sieciami, pełni także funkcję wejścia i wyjścia danych na zewnątrz sieci LTE. Serving Gateway (SGW) - zarządza mobilnością użytkownika, główna granica między warstwą radiową LTE a siecią szkieletową. SGW - utrzymuje połączenia pomiędzy e-node B a PDNG. Policy and Charging Rules Function - system do analizy ruchu w sieci oraz funkcję naliczania odpowiednich opłat.

14 LTE Advanced (4,5G, 5G Evolution) Konsorcjum 3GPP pracuje aktualnie nad technologią, która ma spełniać wymogi ITU względem technologii IMT-Advanced, a jest nią technologia LTE-Advanced. Prace nad LTE-A rozpoczęły się w kwietniu 2008 r. Operatorzy i producenci uzgodnili podczas wstępnych prac podstawowe założenia LTE-Advanced: ma być z technologicznego punktu widzenia rozszerzeniem LTE ma spełniać wymogi ITU dotyczące IMT-Advanced i stać się pierwszą na świecie telefonią komórkową czwartej generacji (4G) współpracować ma w pełni z LTE i innymi technologiami radiowymi.

15 LTE-Advanced PLUS Szybkość Internetu do 300 Mb/s dzięki połączeniu (agregacji) dwóch częstotliwości (2600 MHz oraz 1800 MHz) zwiększona została maksymalna prędkość przesyłu danych. Stabilność sieci - co oznacza lepszą jakość Internetu dla obecnych klientów. Modulacja 256-QAM 3CA (Carrier Agregation) MIMO 4 4

16 LTE-Advanced (LTE+) T-Mobile Modulacja 256-QAM agregacja pasm MIMO 4 4

17 LTE-Advanced (LTE+) Orange agregacja pasm <- komunikacja Modulacja 256-QAM MIMO sprzęt jest, ale nie wszędzie uruchomione komercyjnie

18 5G Ready w Play 5G READY to zaawansowana sieć LTE gotowa na technologię 5G, która pojawi się w przyszłości. MIMO 4x4 Agregacja pasm Modulacja QAM Synchronizacja fazy Cloud Air Większa pojemność sieci oznacza to możliwość komfortowego korzystania z sieci przez większą liczbę użytkowników.

19 MIMO 4x4 Rysunek 5:

20 Agregacja pasm Rysunek 6:

21 Częstotliwości komórkowe u%c5%bcywane_w_sieci_gsm#kana%c5%82y_gsm_w_ Polsce Operatorzy_z_dost%C4%99pem_do_pasma_LTE_w_Polsce rezerwacje-ogolnopolskie/

22 TDD TDD (ang. Time Division Duplex) sposób zorganizowania dostępu do sieci radiowej, polegający na wykorzystaniu w danej komórce (ang. cell) zakresu częstotliwości, w którym transmisja danych przeprowadzana jest w obie strony pomiędzy stacją bazową i terminalami. Czas, w którym przeprowadzane są transmisje, dzieli się na tzw. szczeliny czasowe (ang. time slots). W poszczególnych szczelinach czasowych transmisja przeprowadzana jest w tylko jedną ze stron - do stacji bazowej lub w kierunku terminali.

23 FDD FDD (ang. Frequency Division Duplex) sposób zorganizowania dostępu do sieci radiowej, polegający na wykorzystaniu w danej komórce (ang. cell) dwóch zakresów częstotliwości - jeden z nich używany jest przez terminale do transmisji w kierunku stacji bazowej, a drugi wykorzystywany jest przez stację bazową do transmisji w stronę terminali.

24 FDD vs TDD Różnica między nimi polega na sposobie, w jaki realizowana jest transmisja danych. W przypadku FDD są one pobierane oraz wysyłane na różnych częstotliwościach. W przypadku TDD oba procesy zachodzą w ramach jednego pasma, zamieniając kierunki przesyłu danych poprzez wykorzystanie tzw. szczelin czasowych. Co za tym idzie, technologia TDD umożliwia bardziej elastyczne gospodarowanie przepustowością, przykładowo przy ściąganiu dużych plików koncentrując się na pobieraniu danych, zamiast je wysyłać.

25 Bibliografia Wykorzystano teksty z polsko- i anglojęzycznej wikipedii na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa-na tych samych warunkach 3.0 Unported (CC BY-SA 3.0). Infrastruktura Teleinformatyczna Państwa, Instytut Łączności, Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Zastosowań Technik Łączności Elektronicznej, Warszawa 2008.