Zastosowanie dostpu do Internetu w telefonii komórkowej

Transkrypt

1 PASTWOWA WYSZA SZKOŁA ZAWODOWA im. ks. Bronisława Markiewicza w JAROSŁAWIU KIERUNEK: INFORMATYKA SPECJALNO: INFORMATYKA STOSOWANA Dzienne studia inynierskie Łukasz Emanuel Tatys Nr albumu Zastosowanie dostpu do Internetu w telefonii komórkowej Praca Dyplomowa napisana pod kierunkiem: prof. nadzw. dr hab. in. Galina Setlak Jarosław 2007

2 Spis treci 1. Wstp Cel i zakres pracy Podstawy teoretyczne technologii internetowych i telefonii komórkowej Historia rozwoju Internetu Zarys historyczny telefonii komórkowej Generacje telefonii komórkowej Technologie przesyłania danych w telefonii komórkowej Transmisje komutowane Pakietowe technologie transmisji danych Uniwersalny System Telekomunikacji Ruchomej (UMTS) Dodatkowe technologie wspierajce telefoni komórkow Analiza szybkoci transmisji w telefonii komórkowej Eksploatacja Internetu w telefonii komórkowej Przetestowanie technologii oraz praktyczne wykorzystanie Wnioski Literatura Załczniki Spis rysunków i tabel

3 1. Wstp "Kady, zawsze i wszdzie, powinien mie dostp do sieci, wizja ta ju wkrótce stanie si rzeczywistoci"[20] Tapio Hermann Obecne lata XXI wieku w wiatowej telekomunikacji diametralnie si zmieniły dla uytkowników Internetu. Telekomunikacja, a przesyłanie danych w szczególnoci, staje si najwikszym przemysłem na wiecie, który dynamicznie si rozwija. Obserwowane tendencje na rynku Informatyczno-Telekomunikacyjnym (IT) wskazuj, e łczno bezprzewodowa ley u podstaw wikszoci rozwijanych obecnie systemów transmisji danych. Internet jest dostpny powszechnie, nawet tam, gdzie nie ma infrastruktury kablowej. Kluczem tego rozwoju jest zastosowanie Internetu, umoliwiajcego realizacj globalnych połcze komputerów, smartfonów, palmtopów, telefonów komórkowych oraz innych mobilnych urzdze za pomoc standardowego protokołu komunikacyjnego. Usługi transmisji danych w obecnych czasach to najdynamiczniej rozwijajca si oferta telefonii komórkowej. Kady nowo powstały telefon komórkowy, laptop, urzdzenie mobilne posiada komutowan jak i pakietow transmisj danych. Telefonia komórkowa zapewnia wygod i dostp do zasobów sieciowych z kadego zaktka kraju, wiata. Wachlarz zastosowa oraz coraz to nowszych technologii przesyłania danych jest ogromny. Dokonujc szczegółowych analiz zauwaa si, e technologie pozwalaj tworzy zdalne stanowiska pracy. To daje nieograniczone moliwoci nauki i pracy, ale take udziału w wydarzeniach kulturalnych bez koniecznoci przemieszczania si. W pracy został przedstawiony proces powstawania globalnej, multimedialnej komutowanej sieci komunikacyjnej. Integracja istniejcych na wiecie sieci komputerowych, telekomunikacyjnych, telewizyjnych, satelitarnych oraz wiele innych w jedn multimedialn struktur. Dziki dostpowi do Internetu w telefonii komórkowej z kadego miejsca na Ziemi uytkownik nie jest tylko odbiorc, ale i nadawc informacji. Wraz z rozwojem globalnej informacji rozwinł si intelekt uytkowników poprzez udostpnianie własnych postów, a co si z tym wie, tworzenie własnych, wirtualnych gazet, programów edukacyjnych, naukowych. Komunikacja z kim mieszkajcym na innym kontynencie staje si tak samo prosta i naturalna, jak komunikacja z kim z ssiedniego domu. Człowiek nie jest ju uzaleniony od kabla w domowym gniazdku. Utrzymywanie wizi rodzinnej na odległo, nie powoduje problemów. Dostp do zdalnych informacji 3

4 przebiera wiele postaci. W kadym miejscu na wiecie mona surfowa po sieci w celu poszukiwania informacji lub dla samej rozrywki. Zastosowanie dostpu do Internetu poprzez telefoni komórkowa obejmuje: sztuk, biznes, informacje rzdowe, zdrowie, histori, hobby, nauk oraz wiele innych dziedzin. Wszelkie powysze zastosowania wi si z interakcj midzy zdaln baz informacji a osob, lub ewentualnie komunikacj midzy osobami. Badania miały na celu przedstawienie aspektu technicznego bazujcych na przykładach z ycia wzitych. W niniejszej pracy zostało przedstawione wiele zalet dostpu do mobilnego Internetu poprzez telefonie komórkow. Telefonia komórkowa nazywana jest mobilnym dostpem do Internetu, gdy umoliwia przemieszczanie si uytkowników. Wgłbiajc si w temat Zastosowanie dostpu do Internetu w telefonii komórkowej trzeba zwróci uwag, jakie technologie wspieraj mobilny Internet. Takie technologie zostały szczegółowo opisane, przedstawiono wady i zalety poszczególnych technologii. Zaprezentowano równie sposób ich wykorzystywania przez społeczestwo oraz dokonano analizy kadej technologii, opierajc si na przeprowadzonych testach. Istotn treci tej pracy jest objanienie integralnoci, jaka nastpuje midzy wzłami informatycznymi. Ukazany został postp techniczny, czyli to co nas otacza, interesuje, naukowcy badaj, a z dnia na dzie staje si codziennym urzdzeniem, technologi, bez której człowiekowi ciko si obej. Rozwijajc zagadnienia na temat rozwoju technologii, zauwaa si, e rozwój nigdy si nie koczy. Korzystanie z technologii XXI wieku umoliwia społeczestwu nie tylko komunikowanie si, ale te poszerzanie wiedzy dotyczcych nowych moliwoci, czyli cigły rozwój intelektualny. 4

5 2. Cel i zakres pracy Celem niniejszej pracy jest przedstawienie technologii dostpnych w telefonii komórkowej, ich praktycznego zastosowania w oparciu o przeprowadzone testy oraz sprawdzenie płynnoci, synchronizacji przepływu informacji pomidzy rónymi mobilnymi technologiami przesyłania danych. Kierunek bada słuył wyrónieniu technologii mobilnej, która spełnia kryteria producenta, operatora telefonii komórkowej oraz uytkownika. Praca ta ma na celu równie przedstawienie osigni postpu technik informatycznych, opierajcych si na cyfrowych metodach przetwarzania sygnałów. W pracy został opisany rozwój technologiczny, który doprowadził do globalizacji komunikacji elektronicznej, mobilnego dostpu do sieci, co umoliwiło przemieszczania si uytkowników. Pierwszy rozdział zawiera opis podstaw teoretycznych technologii internetowych i telefonii komórkowej. Ujta jest historia rozwoju Internetu z uwzgldnieniem technicznych aspektów zwizanych z t prac. Jednoczenie przedstawiona została geneza systemów telefonii komórkowej, zwanej mianem generacji. Ujte s pierwsze połczenia kablowe oraz bezprzewodowe. Rozwój telefonii komórkowej przedstawiono w układzie chronologicznym, to znaczy, e zaprezentowane s kolejno nastpujce po sobie etapy powstawania coraz to nowszych generacji. Ukazano szybk ewolucj tych technik. Współpraca pomidzy poszczególnymi elementami sieci komórkowej z sieciami lokalnymi, które doprowadziło do integracji multimedialnej, czyli połczenia telefonu z Internetem. Drugi rozdział jest powicony technologiom, jakie s wykorzystywane przez sieci komórkowe w celu udostpnienia Internetu uytkownikom. Omówiono przede wszystkim zasady działania poszczególnych technologii, dziki którym jest moliwe wzbogacenie oferty usług operatorów. Ten rozdział zawiera podstawowe wiadomoci dotyczce organizacji transmisji danych w telefonii komórkowej przy wykorzystaniu pakietowej transmisji danych. Ujte zostały dostpne usługi w poszczególnych technologiach, w skrócie zaprezentowane tendencje rozwojowe w wiecie systemów łcznoci i współpraca pomidzy terminalami. Ostatni rozdział zawiera cz praktyczna. Ukazane zostały w nim wyniki pomiarów szybkoci poszczególnych technologii przesyłania danych. Przedstawiono sprzt, jaki został wykorzystany do bada ze szczególnym uwzgldnieniem parametrów laptopa i odpowiedniego modemu. Porównano parametry podane przez producenta z wynikami, jakie zostały osignite podczas bada. Prdko była mierzona przy pomocy testera prdkoci 5

6 stworzonego do tych celów. Tester prdkoci został wykonany w technologii PHP. Umieszczony został na studenckim serwerze. Oprócz wskazania prdkoci miał za zadanie wskazanie, w jakiej technologii pracuje dany modem wykorzystywany w telefonii komórkowej. W celu weryfikacji pomiarów porównano z innymi testerami oraz dokonano zapisu w bazie danych na serwerze studenckim. Rozdział ten jednoczenie dotyczy zastosowa, wic zostały wymienione propozycje zastosowa dostpu do Internetu w telefonii komórkowej. W pracy zostały przedstawione wnioski autora dotyczce dalszego rozwoju dostpu do Internetu w telefonii komórkowej. W rozdziale dokonano oceny i podsumowania, która z omówionych technologii jest najlepsza jednoczenie dla operatora i uytkownika. Zostały wskazane błdy, jakie mogły wystpi podczas bada. 6

7 3. Podstawy teoretyczne technologii internetowych i telefonii komórkowej W tym rozdziale zostanie przedstawiony błyskawiczny rozwój Internetu, jak obecnie staje si najwiksz sieci komputerow na wiecie. W skład Internetu wchodz due iloci sieci, ogarniajc cały wiat, bezustannie ewoluujc, przekształcajc si w teleinformatycznie komutowan sie. Zasigiem obejmuje cały wiat, integrujc oprócz technologii równie i kultury, obyczaje, ludzi. Poszczególne elementy Internetu obejmuj wiele specjalistycznych technologii przesyłania danych. Łczy, integrujc w jedno nie tylko karty sieciowe w komputerach stacjonarnych podłczonych na sztywno do sieci, ale równie przenone komputery, telefony komórkowe oraz inne urzdzenia mobilne. Dziki informacjom zamieszczonym w tym rozdziale moliwe bdzie zobrazowanie, w jakim tempie na przełomie wieku rozwijały si technologie zwane mianem generacji telefonii komórkowej Historia rozwoju Internetu Internet jest w obecnych czasach najbogatszym ródłem informacji i najtaszym rodkiem telekomunikacji. W ułamku czasu znajduje si odpowiedzi na nurtujce uytkownika pytania, wysyła si dokumenty, przykładem moe by poszukiwanie pracy poprzez Internet, wysłanie CV. Dokonuje si zakupu domu, samochodu oraz innych dobrodziejstw, znajdujcych si w rónych czciach wiata. Dziki nowoczesnym technologiom, które bd opisane w czwartym rozdziale, mona zauway, e telefonia komórkowa wkracza w kosmos, co powoduje, e Internet jest dostpny na morzu, Antarktydzie. W literaturze mona znale nastpujc definicje: Internet [21] dosłownie w tłumaczeniu (midzy sie), od angielskiego słowa Inter oznacza midzy i net znaczy sie. Internet to sie komputerowa o wiatowym zasigu łczca sieci lokalne, sieci rozległe i wszystkie komputery do nich podłczone. Spełniajcy nastpujce warunki: jest logicznie połczony w jednorodn sie adresow opart na protokole IP (Internet Protocol), jest w stanie zapewni komunikacj przy uyciu TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), dostarcza, lub wykorzystuje publicznie usługi wyszego poziomu oparte na komunikacji i zwizanej z ni infrastrukturze. W stosunku do pierwszych telefonów Internet liczy sobie niewiele lat. Internet jest kamieniem milowym w dziedzinie komunikacji. Pomysł stworzenia sieci zaczł si w okresie 7

8 zimniej wojny w 1957 roku. Prawie pidziesit lat temu Departament Obrony Stanów Zjednoczonych utworzył organizacj Advanced Research Project Agency (ARPA) [8]. Organizacja ta miała za zadanie unowoczeni armi amerykask. W 1967 roku organizacja ARPA opracowała projekt pod nazw ARPANET. W dawnych czasach nie były komputery tak małe, jak dzisiejsze laptopy. Były to ogromne centrale komputerowe zwane superkomputerami. Superkomputer, czyli odpowiednik dzisiejszego komputera składał si z ogromnych skrzy połczonych ze sob, umieszczonych w klimatyzowanych salach. Do zbudowania sieci komputerowej wykorzystywano pakietow technik przesyłania danych opracowan niezalenie przez Paula Barana, który pracował w Rand Corporation i Donalda Davisa z British National Physical Laboratory. W 1969 roku jego pierwsze wzły znalazły si na Univesity of Kalifornia w Los Angeles, SRI (Stanford Research Institute), Univesity of Kalifornia w Santa Barbara i Univesity of Utah. W 1971 było ju pitnacie wzłów, z których wikszo znajdowała si w uniwersyteckich centrach badawczych. Budowaniem, ARPANET zajmowała si firma Bolt, Beranek and Newman (BBN) z Bostonu. W 1972 roku podczas midzynarodowej konferencji naukowej w Waszyngtonie odbył si pierwszy pokaz działania ARPANET [3].W 1973 roku została zwikszona ilo wzłów, gdy dołczyły si amerykaskie instytuty: Univesity of Kalifornia w Los Angeles, Massachusetts Institute od Technology, i uniwersytety Stanforda i Harvarda. Zasig równie był poza Atlantyk z Univesity College w Londynie. Sie została wykorzystana do komunikacji midzy naukowcami, przesyłania informacji, pracy nad wspólnymi projektami. Aby móc si ze sob porozumiewa, sieci komputerowe potrzebowały standardowego protokołu komunikacyjnego. Zadanie to udało si czciowo zrealizowa w 1973 podczas cyklu seminariów prowadzonych na Stanford Univesity, które zaowocowały projektem protokołu kontroli przesyłu TCP. W 1978 wydzielono z TCP drugi człon protokół wewntrzsieciowy (IP), tworzc protokół TCP/IP, który do dzi jest standardem w Internecie. W wikipedii znajduje si techniczne wyjanienie tego protokołu: TCP [23]: (z angielskiego Transmission Control Protocol) strumieniowy protokół komunikacji midzy dwoma komputerami. Został stworzony przez Vintona Cerfa i Roberta Kahna. Jest on czci wikszej całoci okrelanej jako stos TCP/IP. W modelu OSI TCP odpowiada warstwie Transportowej. W przeciwiestwie do UDP, TCP zapewnia wiarygodne połczenie dla wyszych warstw komunikacyjnych przy pomocy sum kontrolnych i numerów sekwencyjnych pakietów, w celu weryfikacji wysyłki i odbioru. Brakujce pakiety s obsługiwane przez dania retransmisji. Host odbierajcy pakiety TCP porzdkuje je według numerów sekwencyjnych tak, by przekaza wyszym warstwom modelu OSI pełen, złoony 8

9 segment. Chocia protokół definiuje pakiet TCP, to z punktu widzenia wyszej warstwy oprogramowania, dane płynce połczeniem TCP naley traktowa jako cig oktetów. W 1970 roku uruchomiona została pierwsza wersja File Transfer Protocol (FTP), dziki któremu powstały w Internecie biblioteki programów, sterowniki do sprztu i dokumentacji. Pod koniec 1971 roku [22] w sieci ARPANET po raz pierwszy Ray Tomlinson wysłał pierwsz wiadomo elektroniczn. Specjalici naukowi odkryli szerszy zakres sposobu korzystania z zasobów komunikacji. Nie ograniczali sie tylko do wysyłania i odbierania naukowych dokumentów, ale równie wykorzystywali do osobistych celów. Pocztkowo wygld Internetu wskazywał na akademicko- naukowy charakter. W 1972 powstał Telnet program, który pozwala nam pracowa na odległym komputerze tak, jak bymy siedzieli przed klawiatur tego komputera. Wad jest, e TELNET opiera si całkowicie na rodowisku tekstowym. Z biegiem czasu coraz wiksza ilo instytucji przyłczajca si do sieci ARPANET korzystała głownie z wymiany poczty elektronicznej. Szybki rozwój systemu poczty elektronicznej w sieci ARPANET zawdzicza obsłudze wysyłania i odbierania wiadomoci tekstowych w skali globalnej. Dziki tej funkcji uczeni mogli skonsultowa si z naukowcem, który oddalony jest o setki kilometrów. Opcja przesyłania plików tekstowych w sieci ARPANET całkowicie spełniła wytyczne dowiadczenia. Po raz pierwszy nazwy Internet uyli w 1974 Vint Cerf i Bob Kahn w artykule Transmission Control Protocol. W wikipedii [24] ojcem Internetu nazywa si włanie Vinta Cerfa. W 1974 roku Ray Tomlinson stworzył program do przesyłania elektronicznych wiadomoci w Internecie, wtedy te został wysłany pierwszy . Natomiast ojciec Internetu załoył pierwszy komercyjny serwis poczty elektronicznej. Pod koniec lat 70-tych zaczto rozwaa moliwoci połczenia ARPA-net z innymi sieciami komputerowymi (internetingu). Osignicie tego celu wymagało jednak stworzenia nowego zbioru przepisów przesyłania pakietów midzy rónymi sieciami. W 1983 został ARPANET odłczony od wojska, tworzc MILNET. W ARPANET hosty i sieci zaczynaj uywa protokołu TCP/IP. Powstał właciwy Internet. W 1984 roku do rozwoju Internetu włczył si National Science Fundation, tworzc NSFNET, sie coraz szybszych superkomputerów, wykorzystywanych do celów naukowych. Została opublikowana specyfikacja Domain Name System (DNS), której twórc jest Paul Mockapetris. Zaprojektowano NNTP (Network News Transfer Protocol), protokół uywany do wymiany grup dyskusyjnych. Powstała w 1988 roku usługa online Prodigy, pomylana jako usługa pozwalajca na zakupy, dostp do informacji i rozrywki dla zwykłych ludzi. Rok póniej zakoczono oficjalnie prace nad APRANETEM [22]. 9

10 W 1989 roku. ilo krajów podłczonych do Internetu cigle si zwikszała, dołczone zostały, m.in. Kanada, Finlandia, Niemcy. Równie w tym roku powstał Internet Relay Chat (IRC) Rozmowy na ywo, podobnie jak poczta elektroniczna i grupy dyskusyjne, umoliwiaj kontaktowanie si z innymi ludmi na całym wiecie, tyle tylko, e odbywa si to w czasie rzeczywistym. Istnieje wiele sposobów rozmawiania przy pomocy klawiatury z pozostałymi uytkownikami Internetu. Mona na przykład skorzysta z licznych serwerów WWW, bd z dostosowanych do indywidualnych potrzeb usług sieciowych w trybie bezporednim. Mona tez połczy si z którym ze specjalnych, przeznaczonych do tego serwerów Telnetu lub posłuy si oprogramowaniem typu klient, zapewniajcym dostp do jednej z sieci wiadczcych usługi w systemie IRC. W 1991 roku przyłczona została Polska. Zostały stworzone nowe usługi: wyszukiwarki, serwisy informacyjne oraz cieszce si popularnoci do dzisiaj witryny WWW (Word Wide Web), działajce na zasadzie hipertekstu, którego twórc był Tima Berners-Lee z CERN. Liczba [25] komputerów w Internecie została przekroczona w 1992 roku. W tym równie roku udostpniono komercyjnie witryny banków, domów towarowych, bibliotek, sklepów płytowych. W roku 1993 Marc Andreessen i National Center For Supercomputing Applications (NCSA) stworzyli Mosaic jedn z pierwszych przegldarek graficznych słuc do odczytywania stron z hipertekstem. W tym okresie oprócz pojawienia si internetowej strony WWW Białego domu, to znalazło si około pi razy wicej serwisów ni w 1992 r. [26]. Internet mobilny zapocztkowało powstanie protokółu WAP [12] (Wireless Application Protocol). W 1998 roku Nokia, Unwired Planet wraz z Ericssonem i Motorol zaproponowały opracowanie jednolitej, uniwersalnej i ogólnie akceptowanej specyfikacji, umoliwiajcej tworzenie i udostpnianie abonentom sieci komórkowych dostpu do mobilnego Internetu. Rok póniej w kwietniu 1999 roku powstała pierwsza specyfikacja dotyczca WAP. Rok póniej pojawiły si pierwsze terminale. W 2000 roku umoliwiono korzystanie z Internetu z opcji w menu telefonu komórkowego. Jednym z pierwszych telefonów umoliwiajcych korzystanie z Internetu w telefonie była Nokia Wchodzc na rynek cieszyła si duym zainteresowaniem, gdy była czym innowacyjnym integracja Internetu z komórk. Firma Nokia rekomendowała j: Wikszo nowych funkcji telefonu Nokia 7110 (Rys.1) opracowano z myl o tym, aby dostp do usług internetowych stał si szybszy i łatwiejszy [27]. Koszty jednak dostpu były zbyt wysokie i nie znalazło si duo chtnych. Lata nastpne sprawiły, e WAP w telefonie, to była standardow opcj. Kady produkowany po roku 2001 telefon posiadał ju wbudowan 10

11 przegldark WAP. Pierwsze telefony z WAP były czarno-białe. Z technologi WAP wi si standardy odpowiednie z klasycznymi standardami internetowymi. Odpowiednikiem JavaScript w WAP jest WMLS słucy do tworzenia oraz kodowania serwisów. Rys.1. Pierwszy telefon z usługa WAP NOKIA 7110 [27] Odpowiednikiem szyfrowania SSH jest WTLS. Równie w ramach WAP zdefiniowany został specjalny jzyk opisu stron internetowych, WML (Wireless Markup Language). Jzyk WML jest wzorowany na HTML. Jej najwaniejszym elementem jest WAP Proxy serwer, pełni funkcje gatewaya pomidzy standardowymi internetowymi protokołami komunikacyjnymi, takimi jak TCP/IP. Konwertuje strony odczytywane przez telefon w postaci kodu WML na stron internetow HTML i odwrotnie w celu odczytania odebranych informacji z Internetu. Cho WAP si nie sprawdził, to zapocztkował, i operatorzy telefonii komórkowej zaczli przekształca swoje usługi głosowe na udostpnienie na dostpu do Internetu poprzez telefoni komórkow. Pi lat póniej po wejciu pierwszego telefonu z usługa WAP w Polsce operator ERA GSM wprowadził usług dostpu do Internetu zwan: blue connect to najszybszy bezprzewodowy Internet w notebooku, komputerze stacjonarnym i telefonie komórkowym. Dziki tej usłudze moesz korzysta z zasobów sieci oraz odbiera i wysyła e w kadym miejscu i czasie, kiedy tylko potrzebujesz [28]. Pełna architektura WAP przedstawiona została na rysunku (Rys.2). Rys.2. Zasada działania WAP. Opracowanie własne na podstawie[37]. 11

12 3.2. Zarys historyczny telefonii komórkowej Sposób korzystania z fal elektromagnetycznych uległ całkowitej zmianie na przełomie kilkunastu lat. Dawne przesyłanie danych naley ju do historii. Doniosłe znaczenie ma rozwój technik przesyłania danych, który dokonał si w ubiegłym wieku. Ewolucj techniczn odnoszc si do transmisji informacji rozpoczł niemiecki fizyk Heinrich Rudolf Hertz [29] w 1886r, odkrywajc fale elektromagnetyczne. Kolejnym słynnym fizykiem jest Guglielmo Marconi, który miał wielki wpływ na postp techniki radiowej. W latach prowadził prace nad konstrukcj radia. Był równie konstruktorem anteny, która jest wykorzystywana do dzi w telefonii komórkowej. Mówic o telefonii komórkowej trzeba wspomnie o odkryciu telefonu stacjonarnego. W 1876r. Alexander Bell [30] opatentował telefon jako swój wynalazek. Był to pierwszy telefon nie komórkowy, lecz przewodowy. Pierwszy raz zaczto komunikowa si na odległo. Jest to szczególny fakt historyczny dorównuje wynalazkowi druku Jana Gutenberga. Zapocztkowało to powstanie telefonu komórkowego. W literaturze znajduj si wyjanienie: Telefon komórkowy [1]: to rodzaj telefonu bezprzewodowego, wykorzystujcy fale radiowe do przekazu informacji. System telefonii komórkowej dzieli obszar objty jej działaniem na komórki o promieniu około pitnastu kilometrów, w którym zainstalowane s przekaniki radiowe z około sto dwudziestoma kanałami transmisji dwukierunkowej. Pocztki powstania pierwszych bezprzewodowych połcze sigaj lat powojennych. W 1946 r. miało miejsce wane wydarzenie dla telefonii komórkowej. Policja szwedzka [18] po raz pierwszy testowała system, co jest odnotowane w historii jako próba utworzenia telefonii mobilnej. System ten był połczony z sieci telefoniczn, przez co wykazuje zwizek z telefonami komórkowymi, które s obecnie dostpne dla wszystkich uytkowników. Test ten polegał na umieszczeniu nadajników w radiowozach szwedzkich i sprawdzeniu ich uytecznoci poprzez działanie w praktyce. Ówczesne baterie tych nadajników nie zdały egzaminu w wymiarze zadowalajcym, gdy pozwalały na przeprowadzenie kilku rozmów. Nastpnie ulegały rozładowaniu i nie mogły by wówczas wykorzystywane na skal masow. Dopiero w roku 1970 zaistniała realna moliwo korzystania z tego typu usług telefonii komórkowej. Tego wyczynu dokonano w Finlandii. W samochodach mona było zamontowa aparaty przenone ARP, które nie były podłczone do sieci za pomoc kabla. 12

13 Urzdzenia te były bezprzewodowe. Mankamentem tej techniki telefonicznej był brak moliwoci swobodnego przemieszczania si z aparatem ARP. Czynnikami powodujcymi taki stan rzeczy była waga i rozmiar takich urzdze. Niemniej załoenie sieci ARP było duym krokiem do przodu w dobie postpu technicznego. Jednak prawdziwa lawina w rozwoju telefonii komórkowej przypada na 1983r, kiedy to firma Motorola jako pierwsza mogła poszczyci si telefonem komórkowym DynaTAC 8000X. Był to pierwszy model telefonu, który nie sprawiał problemów w przenoszeniu. To wygodne w praktycznym uyciu urzdzenie było dostosowane do potrzeb kadego człowieka, cho pocztkowo niewiele osób mogło pozwoli sobie na taki luksus. Z tak praktycznego rozwizania techniki komórkowej korzystali jedynie biznesmeni, co ułatwiło im prac. Mogli pracowa równie poza murami biura, wiec postp ten wprowadził diametraln rónic w organizacji pracy. Najwiksze wady, jakie posiadał taki aparat komórkowy dotyczyły wspomnianego ju rozmiaru i wagi. Nie były one jeszcze tak wygodne jak dzi, ale nadawały si ju do przenoszenia. Oprócz tego problemem był sygnał analogowy, który nie był szyfrowany. Stwarzało to moliwo podsłuchania rozmów prowadzonych przez uytkowników tych rzdze. W szybkim czasie nastpił nie tylko rozwój tych aparatów telefonicznych, czyli doskonalenie konkretnych urzdze i poszerzanie ich zastosowa, lecz take powstanie kilkunastu podobnych systemów komórkowych, które s okrelane mianem generacji Generacje telefonii komórkowej Pocztki powstawania generacji telefonii komórkowej mona zacz od radiotelefonów, które były ju pewna generacja. Radiotelefony wczenie były ju stosowane przez obywateli oraz wojsko w pierwszych dziesicioleciach XX wieku. Według wikipedii: Radiotelefon [31] to niewielka, uproszczona radiostacja nadawczo-odbiorcza słuca do porozumiewania si głosem na niewielkie odległoci, pełnica rol mobilnego telefonu. Zalet i przewag radiotelefonu jest praca bez infrastruktury sieci, oraz dua niezaleno, dlatego uywaj jej słuby profesjonalne, jest take jedynym rodkiem łcznoci podczas wojny, gdy stacje retransmisyjne s zniszczone, oraz podczas innych problemów Np. klsk ywiołowych. Radiotelefon zastosowano w 1946 w Stanie Louis. Działanie [14] polegało na tym, e został umieszczony na dachu wysokiego budynku nadajnik, a w samochodzie odbiornik. Ten system posiadał tylko jeden kanał przystosowany do nadawania i odbierania. Zasada działania 13

14 takiego systemu porówna mona do ówczesnego CB radia. System ten nosił nazw przyciskowy. Dosłownie Push to talk przycinij, aby rozmawia. Generacje telefonii komórkowych bardzo zmieniły si od tamtych czasów, i cho powraca ta technologia, to ju nie jako oddzielny system, ale jako opcja w telefonie. Ciekawostk jest to, e pierwszy telefon posiadajcy t opcj został wprowadzony na rynek w 2005r. Jest to Nokia 6230i (Rys.3). Rys.3. Nokia 6230i pierwszy telefon z opcja "Push to talk" [32] Opcja ta działa na zasadzie przesyłu danych pakietowo. Szczegóły na temat pakietowej transmisji danych bd przedstawione w czwartym rozdziale. Zanim zostan przedstawione generacje telefonii komórkowej, najpierw naley wspomnie o zasadzie działania telefonu komórkowego. We wszystkich systemach telefonii komórkowej, o których bdzie mowa w dalszej czci pracy, obszar geograficzny jest podzielony na komórki, dlatego te telefony nosz nazw telefonii komórkowej. Rys.4. Zasada działania połczenia komórkowego. Opracowanie własne na podstawie [14] 14

15 redni zasig komórki waha si od 10 do 35 kilometrów, co jest zalene od systemu, technologii, a, przede wszystkim od połoenia geograficznego. Kada komórka uywa zestawu czstotliwoci nieuywanych przez adn z komórek ssiednich (Rys.4). Kluczow ide, która umoliwia telefonii komórkowej nowszych generacji posiadanie znacznie wikszej pojemno, ni nisze generacje, jest wykorzystanie mniejszych komórek i ponowne wykorzystane tej samej czstotliwoci w pobliskich komórkach, lecz nie ssiadujcych. Dziki temu struktura komórkowa zwiksza pojemno i mniejszy pobór mocy, czego skutkiem s, co raz to mniejsze i tasze telefony komórkowe. Rys.5. BTS na dachu hotelu "Kamena" w Chełmie. Zdjcie wykonane własnorcznie Centrum kadej komórki jest BTS [18][10] (Rys.5)(Base Tranceiver Station). Stacja bazowa (BTS) ma za zadanie komunikowania si ze wszystkimi telefonami w jej zasigu. Stacja bazowa składa si z komputera i nadajnika- odbiornika połczonego z anten. Wszystkie stacje bazowe s połczone do urzdzenia zwanego MTSO (Mobile Telephone Switching Office komórkowa centrala telefoniczna). Nastpnie MTSO komunikuje si z PSTN (ang. Public Switched Telephone Network) [33]. Jest to publiczna komutowana sie telefoniczna. Siec jest podzielona na strefy numeracyjne i tym włanie adresowaniem zajmuje si ten moduł. W kadej chwili telefon komórkowy znajduje si w okrelonej komórce i jest pod kontrol danego BTSa. W czasie przemieszczania si danej komórki opuszcza dany rejon komórki stacja bazowa zauwaa spadek sygnału telefonu i wysyła zapytanie do pobliskich stacji bazowych, która ma silniejszy sygnał odbioru danego telefonu. Aparat jest informowany o nowym BTSie. Oczywicie przy okazji jest zmiana kanału, gdy kanał z poprzedniej komórki jest uywany w starej komórce. Taki proces powtarza si w koło. Jest to proces rytmiczny nosi nazw handoff (przejciem klienta przez stacje bazowa), zajmuje 15

16 około 300 ms. Przydziałem kanału zajmuje si MTSO. Stacje bazowe pełni funkcje tylko przekanika radiowego Na przełomie pidziesiciu lat od pierwszych radiotelefonów do ówczesnych powstały generacje telefonii komórkowej. Pierwsz generacj (1G) systemów komórkowych zapocztkowała w latach osiemdziesitych minionego stulecia. Transmisja przesyłana była technik analogow. System pocztkowo zaistniał na rynku amerykaskim, wynaleziony przez laboratorium firmy Bell Telephone Company w USA. nosił nazw, AMPS [14] (Advanced Mobile Phone Service). Sie AMPS działa w pamie MHz, składa si z 832 kanałów radiowych o szerokoci 30 khz oddzielonych odstpem 45 MHz. Był wdroony w USA w 1982 roku. System ten wprowadzony take został w innych pastwach, w Wielkiej Brytanii nazywał si TACS (Total Access Communication System). Zmianie uległy zakresy wykorzystywanych czstotliwoci - w TACS jest to 900 MHz. Zmniejszony został take odstp pomidzy kanałami i wynosi on 25 khz. Natomiast w Japonii MSC-L1. Alternatyw dla AMPS na rynku europejskim był NMT (Nordic Mobile Telephone) [34]. System ten na rynku europejskim działał na czstotliwoci 450MHz w porównaniu do AMPS, który działa na czstotliwoci w pamie MHz. W Polsce telefonia analogowa (Rys.6)nosiła nazw telefonii komórkowej NMT450i moc wyjciowa terminala analogowa wynosi 4 waty. Na rynku Polskim telefonia komórkowa pierwszej generacji zaistniała dziesi lat póniej po w prowadzeniu na rynek wiatowy. Pierwsz telefoni komórkow w Polsce był operator PTK Centertel [1]. Dokładnie 18 czerwca 1992 rozpoczła wiadczenia usług telekomunikacyjnych. Zasig głównie obejmował due miasta oraz główne drogi. Rys.6. Telefony analogowe Nokia 450 i NokiaTalkman. Zdjcie wykonane własnorcznie. W 2001 roku sie przestała ju przyjmowa nowych uytkowników, gdy system 16

17 analogowy jest przestarzał technologi przesyłania głosu. Technologia działa na niskiej czstotliwoci i skanery nieprofesjonalne mog bez problemu przechwyci rozmow, podsłucha. Transmisja w telefonii analogowej jest nie szyfrowana. Telefonia analogowa jest pozbawiona moliwoci transmisji danych. Niekompatybilno midzy systemami ograniczyło zasig tylko wyłcznie w danym pastwie, czyli brak Roamingu Midzynarodowego (International roaming) [11]. Operator przestał równie wiadczy usługi, gdy popyt na telefonie komórkow wzrósł, a telefonia komórkowa pierwszej generacji posiadała mał pojemno, ze wzgldu na nieoszczdne zarzdzanie kanałami. Cho NMT i AMPS maj duo wspólnego, to AMPS przyczynił si w póniejszym czasie do powstania drugiej generacji, poniewa druga generacja pracuje na zblionej do AMPS czstotliwoci. Systemy drugiej (2G) generacji (tzw. Cyfrowe) s rzadko nazywane PCS (Presonal Communications Services osobiste usługi komunikacyjne) [14]. Wstpnie miała oznacza, e telefony komórkowe maj działa w pamie 1900Mhz. W ramach europejskiego porozumienia CEPT (Conference Europeenne des Administrations des Postes et des Telecomumunications) [15] w 1982 roku utworzono zespół pod nazw Groupe Specjale Mobile. Miał za zadanie przygotowanie standardu GSM. W 1986 roku utworzono specyfikacj, zawierajc informacje o systemie cyfrowym. Nastpnie w 1988 roku powołano ETSI (Europejski Instytut Standardów Telekomunikacji), który kontynuował standaryzacje systemu GSM i zmienił rozwinicie na Global System for Mobile Communications, co oznacza ogólnowiatowy system łcznoci bezprzewodowej. Pocztkowo opóniono wejcie na rynek cyfrowego systemu, poniewa brakowało testów homolograficznych, sprawdzajcych system cyfrowy. Cho system był ju w pełni gotowy w 1989 roku, to pierwsza publiczna prezentacja mała miejsce na targach TELECOM w Genewie 1991 roku. W drugim systemie generacji telefonii komórkowej mona wyodrbni kilka systemów. Odpowiednie systemy powstały w zalenoci od tego, gdzie były stosowane. W Japonii system drugiej generacji nosi nazw PDC, w Ameryce nosi nazw USDC (United states Digital Cellular), w Azji Nosi nazw CdmaOne. Wicej Informacji na temat właciwoci systemów drugiej generacji mona znale w ksice [4] UMTS System Telefonii Komórkowej Trzeciej Generacji, J. Kołakowski, J. Cichocki na stronie 25 jest porównanie wszystkich systemów. Praktycznie wszdzie, poza USA, uywany jest system GSM. Globalny System Komunikacji Mobilnej, podobnie jak w innych systemach telefonii komórkowej, ma za zadanie umoliwienie połczenia przy wykorzystaniu stacji bazowej. System ten, w odrónieniu od technologii analogowej, posiada moliwo obsłuenia wikszej iloci uytkowników przy małej iloci kanałów radiowych. Jest to system w pełni 17

18 cyfrowy, sygnał jest przetwarzany przy uyciu technologii cyfrowej. Cechuje si wysok jakoci połcze, wysz efektywnoci wykorzystania zasobów radiowych, niezawodn transmisj danych. Transmisja danych w stosunku do innych generacji nie jest szybka, ale jest stabilna, pozbawiona zakłóce, jak miało to w generacji pierwszej. Cyfrowy transfer danych jest trudniejszy w podsłuchu, posiada skuteczn ochron informacji oraz jest wydajniejszy ni sie analogowa. System GSM pracuje na czstotliwoci o wiele wyszej ni NMT (450MHz), a mianowicie 900MHz, 1800MHz, 1900 MHz. Wysz czstotliwo 1800 MHz stosuje si na zaludnionych obszarach. Specyfikacja standardu GSM pracujcego w wyszej czstotliwoci została opracowana w 1990 roku na wniosek Wielkiej Brytanii. System ten nazywa si DCS, czyli Digital, Communications System. W miejscach o duym zaludnieniu stosuje si czstotliwo 1800 i 1900, gdy daje to moliwo zwikszenia pojemnoci systemu, czyli obsłuenia wikszej liczby abonentów. Wad takich wysokich czstotliwoci jest stosunkowo mały zasig nadajnika BTS. W celu powikszenia zasigiem sieci np.: obszaru lasu, gdzie nie ma duego popytu, stosuje si nisz czstotliwo 900MHz. GSM zapewnienia cigło komunikacji w wielu krajach europejskich i na wiecie dziki moliwoci uruchomienia Roamingu midzynarodowego, wysoka jako sygnału, poufno transmisji, identyfikacj abonenta za pomoc karty mikroprocesorowej (SIM). Karta SIM [35] to na pierwszy rzut oka niewielki, plastikowy, cienki kawałek płytki z nadrukiem logo operatora. Jest to jednak bardzo wany element, gdy w połczeniu z telefonem komórkowym pozwala na wykonywanie bezporedniego połczenia z kad osob posiadajc aparat GSM, zakładajc ze nie jest on zablokowany specyficzn dla tego typu telefonów blokad sim-lock. Karta ta posiada funkcj przechowywania rónego rodzaju informacji np.: klucze słuce do identyfikacji abonenta i szyfrowania danych, SMSy, kod dostpu a take kod PIN i PUK słucy do odblokowywania telefonu, czy numery telefoniczne poprzez wprowadzane przez uytkownika odpowiednie sekwencje cyfr. Hasła na karcie s tak zapisane, aby uniemoliwi ich bezporednie odczytanie. Zalet takiej karty jest to, ze posiadacz moe w kadej chwili przełoy j do innego aparatu telefonicznego ( takiej właciwoci nie posiadał system NMT Centertel ). Gdy aparat uytkownika ulegnie zniszczeniu, bateria si rozładuje lub gdy uytkownik chce zmieni swój telefon, wystarczy tylko zakupi nowy aparat lub poyczy od kogo, by nastpnie swobodnie włoy swoj kart SIM i telefonowa na własny rachunek [7]. Bez karty SIM moemy jedynie zadzwoni na bezpłatny numer alarmowy 112 w celu wezwania pomocy. Kiedy telefon jest włczony i prawidłowo wpisany został kod PIN, to nastpuje logowanie do sieci GSM. Telefon zaraz po włczeniu i zalogowaniu odbiera i analizuje sygnały radiowe wykorzystywane przez sieci 18

19 GSM, przy czym szczególn uwag zwraca terminal na kanały ostatnio uywane, w przypadku ich nie odnalezienia zaczyna skanowanie całego pasma GSM. Po tym procesie słuchawka dowiaduje si m. in., w jakim jest kraju i do jakiego operatora naley stacja bazowa, z któr si komunikuje. Po chwili nastpuje danie rejestracji. Gdy procedura ta si powiedzie, nastpuje kolejny etap włczania si do sieci. Jest nim identyfikacja abonenta. Operatorzy GSM posiadaj specjalne komputery, na których przechowywane s hasła abonentów danej sieci. S to tzw. centrum identyfikacji. Podczas rejestracji odbywa si dosy skomplikowana procedura, w której wysyłane s informacje do wyej podanego centrum, które z kolei generuje informacje i przekazuje je z powrotem do telefonu za porednictwem centrali, na terenie której znajduje si abonent. Równoczenie losowane s kody w centrum identyfikacji oraz przez telefon komórkowy. W centrum identyfikacji jest porównanie obydwu kodów i nastpuje proces rejestracji karty SIM, taki skomplikowany proces trwa zaledwie kilka sekund, od tego zaley czy dana tarta SIM zostanie zarejestrowana w systemie GSM. Po zarejestrowaniu jest udostpnione przez operatora odbieranie połcze oraz inicjowanie, jeli abonent nie zalega z opłatami rónego rodzaju usług, takie jak udostpnienie Internetu. GSM zapewnia równie szerokie i zrónicowane zestawy usług oprócz wysyłania krótkich wiadomoci tekstowych - SMS, transmisje telefaksow, transmisja danych, dostp do Internetu, połczenia konferencyjne, wywołanie grupowe, kolejkowanie wywoła, identyfikacje abonenta wywołujcego i szereg innych. Obecne telefony pracujce w systemie GSM maj małe rozmiary i utrzymuje si tendencja do produkowania coraz mniejszych modeli. System GSM daje moliwo budowania tak małych telefonów, e mona umieszcza je w zegarkach. Przykładem jest WRISTOMO [36](Rys.7), który stworzyli inynierowie z firmy Seiko. Oprócz umoliwienia prowadzenia rozmowy posiada przegldark internetow. Zegarek - telefon jest wodoszczelny, posiada polifoniczne dzwonki, bateria pozwala na 120 minut rozmowy lub 200 godzin czuwania. Wicej informacji, moliwoci rozwiza technicznych na GSM w rozdziale 4.1. Kadego roku propozycje aparatów komórkowych prezentowane przez znane firmy s coraz ciekawsze, ulepszone o coraz to nowsze techniki. Tak technologi jest na przykład GSM czy UMTS, który to jest ju trzeci generacj (3G). Etapy ewolucji systemów komórkowych trwaj coraz krócej i kocz si coraz to bardziej zaskakujco. Tak było w przypadku systemu GSM intensywnie rozpoczto prace w roku 1983, a pierwsze komercyjne sieci ju powstały w roku 1991 roku.. Tak samo było w przypadku trzeciej generacji. Zapocztkowano prace nad tym projektem w 1992, a w 2001 roku pojawili si ju pierwsi operatorzy obsługujcy ten system. 19

20 W latach w ponad czterdziestu krajach przeprowadzono przetargi na koncesje trzeciej generacji w celu wyłonienia operatorów. Pierwsz sie uruchomił pod nazw rynkow FOMA (freedom of Mobile multimedia Access) operator DoCoMo w Japonii, w padzierniku 2001 roku. W Polsce sie trzeciej generacji uruchomili jednoczenie w jednym czasie na przełomie 2005/2006 wszyscy trzej operatorzy Era GSM, Orange, Plus GSM. Lecz niestety ze wzgldu na wysok czstotliwo i mały zasig nadajników aden nie pokrył jeszcze zasigiem całego pastwa. Telefony tak zwanej trzeciej generacji sprzyjaj szybkiemu przesyłaniu informacji oraz obejmuj równie usługi multimedialne. Ta najnowsza technika zwiksza ilo oferowanych usług telefonii komórkowej. Obecnie trwa proces wprowadzania technologii trzeciej generacji. Ta dziedzina techniki jest bardzo skomplikowana, zwłaszcza w porównaniu z pierwotnymi technologiami. Składa si na to szeroki zakres usług i moliwoci transmisji danych. Na jej złoono wpływa take budowa systemu, która cigle jeszcze ulega zmianom. Brakuje równie specyficznych terminów odnoszcych si bezporednio do trzeciej generacji. Pocztkowy etap realizacji planu dotyczcego wdraania tej techniki komórkowej nastawiony jest na transmisj naziemn. Trzecia generacja (3G) działa na czstotliwoci 2Ghz. Zauway mona, e im nowsza technologia, tym wysza czstotliwo, wicej informacji na temat trzeciej generacji w rozdziale 4.3. Rys.7. Telefon w zegarku na rk [36] 20

21 4. Technologie przesyłania danych w telefonii komórkowej Gwałtowny rozwój techniczny aparatów komórkowych spowodował całkowita zmian w yciu uytkowników tych urzdze. W XXI wieku mona zaobserwowa powszechne zjawisko uytkowania telefonów komórkowych. Te wygodne, przenone aparaty rozprowadzane s na skal masow i wykorzystywane głównie do prowadzenia rozmów telefonicznych. Głównym zadaniem telefonii komórkowej jest transmisja danych, co ułatwia komunikacj ludzi na całym wiecie, a co si z tym wie sygnałów mowy. Bezsprzeczn zalet tych urzdze to szybko działania systemu, jego niezawodno i sprawno. Przechodzenie pomidzy poszczególnymi technologiami pozwala na łczenie si z Internetem kadego z uytkowników z rónych terminali. Opierajc si o materiały [16] zawarte w Networld wrzeniowym 2006 na stronie 64 znajdujemy termin FMC z jzyka angielskiego Fixed- Mobile Convergence. Termin ten okrela zintegrowanie sieci mobilnych, stacjonarnych oraz innych technologicznych aspektów. Za porednictwem technologii wykorzystywanych w telefonii komórkowej uytkownicy mog swobodnie komunikowa si i czerpa korzyci z płynnego przenikania pomidzy technologiami. FMC wykorzystuje wszystkie dostpne technologie telekomunikacyjne, lecz w tym rozdziale tylko zostan przedstawione technologie, któr s najczciej implementowane w telefonii komórkowej Transmisje komutowane Sieci komórkowe zapewniaj szereg rónych technologii transmisji, które róni si moliwymi do uzyskania prdkociami Sytuacja na rynku telekomunikacyjnym coraz silniej zaznacza tendencje do integracji usług telefonicznych z usługami transmisji danych Przedstawia to (Rys.8). Na przełomie dziesiciu lat istnienia telefonii komórkowej na rynku polskim przewinło si wiele stanów i typów sprztu. Twórcy kadego systemu telekomunikacyjnego dysponuj ograniczonym i cile okrelonym zakresem czstotliwoci. Do przesyłania sygnałów radiowych w telefonii komórkowej dla standardu GSM900 wykorzystuje si pasma lece w zakresie od MHz, dla standardu GSM 1800 od MHz. Natomiast dla standardu wykorzystywanego w Stanach Zjednoczonych (USA) GSM 1900 stosuje si 21

22 zakres czstotliwoci od MHz [4] Rys.8. Integracja usług transmisji danych. Opracowanie na podstawie[16] W radiokomunikacji z reguły wymagana jest dwukierunkowa transmisja informacji. W celu transmisji midzy czci ruchom (abonentem) wymagana jest para kanałów łcznoci radiowej (czstotliwoci); jeden dla sygnałów przychodzcych, drugi dla sygnałów wychodzcych. Kanały te nosz nazw downlink (do czci ruchomej) i uplink (z czci ruchomej). W pocztkowych fazach wdraania cyfrowej telefonii komórkowej, midzy innymi w Polsce, czyli od 1996 do roku 2000, moliwy był jedynie dostp do mobilnego Internetu z prdkoci 9,6 kb/s. Umoliwiała to technologia CSD. Według wikipedii: CSD (ang. Circuit Switched Data) [40] jest to Technologia udostpniona abonentowi praktycznie od samego pocztku działania sieci GSM, umoliwia ona transfer na poziomie zaledwie 9,6 kb/s w obie strony, (tzn. do abonenta i od niego). Jak we wszystkich technologiach transmisji komutowanej, opłata pobierana jest za czas połczenia, który w przypadku tak niskiej przepustowoci z reguły bywa długi. Do transmisji mowy oraz danych telefon w systemie GSM uywa cyfrowego kanału radiowego przydzielonego mu na czas połczenia przez kontroler Stacji Bazowej (BSC- Base Stadion Kontroler, pełni nadzór, kontroluje BTS stacje bazowe). Kada czstotliwo jest podzielona na osiem szczelin czasowych, w których mog by transmitowane pojedyncze rozmowy. Dostp do Internetu wykorzystujcy technologi CSD polegał na zajciu tylko jednej szczeliny czasowej przyznanej przez kontroler stacji bazowej, identycznie jak dla 22

23 rozmowy. Technologia ta nie sprawdziła si i rzadko kto j uywa, poniewa oprócz tego, ze jest najwolniejsza to jeszcze najdrosza. Płaci si za kad minut. Nowszym standardem opierajcym na technologii CSD jest High Speed Circuit Switched Data (HSCSD) [12]. To kolejne rozwizanie nazwane tak dziki innemu systemowi kodowania i korekcji błdów, co dawało moliwo osignicia prdkoci transmisji 14,4 kb/s w jednej szczelinie czasowej. W encyklopedii opisana jest ta technologia jako sposób dostpu do Internetu, wykorzystywany przez telefony GSM. Zasada działania oparta jest na poprzedniku (CSD), lecz róni si tym, e moe działa z prdkoci do 57,6 kbps (przy wykorzystaniu 4 kanałów) bd 43,2 kbps (3 kanały na odbiór, 1 na wysyłanie), zamiast standardowych 14,4kbps. Moliwo ta powstała dziki wykorzystywaniu przez telefony obsługujce HSCSD do 4 kanałów radiowych w jednym czasie. [41]. Wicej informacji mona znale w [42]. Szybko tej technologii jest porównywalna z szybkociami modemów komputerowych, łczcych si przez sie telefonii stacjonarnej. Niestety równie i ta technologia, której jedynym polskim operatorem był PLUS GSM nie sprawdziła si w praktyce. Na czas połczenia przyznawane s całe kanały cyfrowe, uytkownik zajmuje je nawet wtedy, gdy nic nie wysyła i nic nie odbiera. Jest to bardzo kosztowne i nieekonomiczne zarówno dla uytkownika, bo płaci za minut, jak i dla operatora, bo nieekonomicznie zarzdza kanałami Pakietowe technologie transmisji danych Idealnym rozwizaniem dla operatorów telefonii komórkowej jest ekonomiczny przesył danych. Aby operator optymalnie zarzdzał sieci, wprowadzono pakietow transmisj danych w skrócie GPRS, czyli z angielskiego General Packet Radio Service. Nowe moliwoci pojawiły si wraz z t technologi. Została zintegrowana ze standardem GSM. Technologia ta oferuje pakietow transmisje danych, dziki czemu abonent nie zajmuje dla siebie całego kanału. Według encyklopedii znajduje si wyjanienie: GPRS [44] to technologia, która stosowana jest w sieciach GSM do pakietowego przesyłania danych. Oferowana w praktyce prdko transmisji rzdu kb/s umoliwia korzystanie z Internetu lub z transmisji strumieniowej audio/video. Inn zalet tej technologii jest fakt, e uytkownik płaci za faktycznie wysłan lub odebran ilo bajtów, a nie za czas, w którym połczenie było aktywne. GPRS nazywane jest czsto technologi 2.5 G, poniewa 23

24 stanowi element ewolucji GSM (jako telefonii komórkowej drugiej generacji) do sieci w standardzie 3G Specyfikacja GPRS [43] jest rozwijana jako cz standardu GSM przez konsorcjum standaryzacyjne 3rd Generation Partnership Project (3GPP) [47]. Technologia GPRS jest zbiorem protokołów, której cechy s charakterystyczne dla pakietów. Mona wyróni kilka rónych protokołów, opierajc si na specyfikacji GPRS. Te protokoły pakietowe s obecnie łatwo dostpne i bez trudu mog z nich korzysta uytkownicy GPRS. Najbardziej znany jest protokół IP. Protokół ten polecany jest w wersjach GPRS. Technologia pakietowej transmisji danych umoliwia stacjom mobilnym wysyłanie i odbieranie pakietów IP w komórce danego systemu głosowego. Podczas połczenia GPRS niektóre przedziały czasu, na niektórych czstotliwociach s rezerwowane na ruch pakietów. Liczb i połoeniem przedziałów czasowych moe zarzdza dynamicznie stacja bazowa, zalenie od proporcji transmisji głosu i danych w konkretne komórce. Dostpne przedziały czasowe s dzielone na kilka kanałów logicznych, które stosuje si do rónych celów takich jak np. kontrola dostarczenia pakietów. Aby wysła pakiet IP stacja mobilna, czyli uytkownik, da od stacji bazowej odpowiedniego przedziału czasowego. Jeli stacja bazowa owiadczy, e jest to moliwe, uytkownik wysyła pakiet kontrolny. Po dotarciu od uytkownika pakietu, stacja bazowa przesyła do Internetu stałym łczem dane od i do uytkownika. Rys.9. Pakietowa Transmisja Danych GPRS. Opracowanie na podstawie [39] 24

25 Usługa ta jest podstaw do funkcjonowania aplikacji, które to opieraj si na wspomnianym wyej protokole IP. Podczas projektowania podsystemów GPRS wybrano specjaln sie, która bazuje na protokole pakietowym IP. Nieznacznie zmieniono jednak podsystem stacji bazowych. By móc korzysta z usługi GPRS, nie trzeba instalowa nadajników. Operatorzy stacji bazowych nie musz podejmowa rozbudowy sieci, które byłyby bardzo kosztownymi przedsiwziciami. Infrastruktura komunikacji radiowej słuy do przesyłania danych. Stworzono now sie, któr wykorzystuje si tylko do transmisji danych. Pakiety maj swoje własne adresy (Rys.9). Umoliwiaj one powtórne składanie danych po przesłaniu do adresata. Taka transmisja danych w postaci pakietów jest wygodna i korzystna dla operatora telefonii komórkowej i dla abonenta. Operator jest w stanie wykorzystywa sie w sposób efektywny. Uytkownik przeglda strony WWW, gdzie ma dostp do zrónicowanych, interesujcych go informacji. W tym czasie korzysta jedynie z okrelonej partii pasma, które moe słuy do przesyłania danych do rónych abonentów. Koszt połczenia jest zaleny od liczby danych, które zostały przesłane. Natomiast czas połczenia nie ma adnego wpływu. Jest to kolejna zaleta GPRS, gdy abonent ma moliwo cigłego przebywania w sieci za darmo. Jest to tak zwana usługa always on, czyli online. Automatycznie s wykonywane połczenia. Dzieje si to w chwili, gdy pojawi si danie transmisji danych. Naley tylko wybra odpowiedni kanał. Aby wysłanie lub odebranie danych było moliwe, kanał musi by wolny. Tym jednak nie zajmuje si uytkownik, tylko telefon komórkowy i stacja bazowa. Ewentualny mankament, który moe wystpi odnonie transmisji danych, to długi czas logowania w przypadku, gdy sie jest przeciona. Mona dokona ich podziału, wyróniajc trzy klasy: terminale grupy A terminale grupy B terminale grupy C Rozróniajc w ten sposób klasy, nie brano pod uwag marki telefonu, jego wielkoci, czy te szybkoci transmisji danych. Terminale klasy A - umoliwiaj przesyłanie danych jednoczenie z dwóch strumieni. Wykorzystuje si wówczas standardowe połczenie komutowane i połczenie GPRS. Pozwala to równie na prowadzenie rozmowy i w tym samym czasie pobieranie informacji z Internetu. Terminale klasy B - obsługuj dwa sposoby przesyłania danych, lecz tylko jeden w biecej chwili. W czasie, gdy uytkownik przeglda strony WWW, transmisja danych GPRS musi by przerwana, w momencie, gdy jest realizowane połczenie głosowe. 25

26 Terminale klasy C - obsługuj jedn technik przesyłania danych, która jest wybierana przez uytkownika. Niektóre sposoby transmisji nie posiadaj moliwoci realizacji standardowych połcze głosowych. Klasy GPRS odnosz si do kanałów umoliwiajcych wysyłanie i odbiór danych. Numer klasy okrela grup multi-slot. W przypadku klasy (4+2,5) okrela on optymaln ilo kanałów (slotów, które słu do odbioru). Liczba slotów, które s wykorzystywane, wpływa na szybko przesyłania danych. Cyfra 2 odnosi si do wysyłania danych. Cyfra 5 (nie musi by podawana) dotyczy maksymalnej liczby kanałów, z których korzysta si do wysyłania i odbioru informacji. Istniej 4 sloty odbiorcze i 1 nadawczy (4+1=5). W innym przypadku bd to 3 kanały odbiorcze i 2 nadawcze (3+2=5), gdy czwarty kanał jest wykorzystywany jedynie do nadawania danych bd tylko do ich odbioru. Nie mog wystpowa jednak 2 kanały odbiorcze i 3 nadawcze, poniewa kanały nadawcze nie mog przekracza liczby slotów odbiorczych. Pierwsze telefony obsługujce GPRS zostały przedstawione na targach CEBIT w 2001roku była to Nokia 6210 oraz Nokia Na targach CEBIT GPRS okrelono mianem połczenia internetowe z prdkoci błyskawicy [20] Technologia GPRS zdobyła uznanie u operatorów ze wzgldu na: niski koszt rozbudowy sieci; obsług protokołu TCP/IP; ekonomiczne wykorzystanie sieci; szybsz transmisj danych w porównaniu do innych starszych technologii; Natomiast dla abonentów korzyci płynce z technologii GPRS s nastpujce: niski koszt dostpu do Internetu; moliwo bycia online; wysoki wzrost szybkoci niskim kosztem; płynno przesyłania danych; moliwo bezpiecznego korzystania z Internetu; Kolejnym krokiem w ewolucji, telefonii komórkowej jest poszerzenie usług oraz szybkoci GPRS. W celu usprawnienia widma radiowego, wzrostu przepływnoci danych, przesyłu duej iloci danych w rodowisku radiowym oraz płynnego przechodzenia pomidzy technologiami wprowadzono EDGE. W wikipedii EDGE [45] jest usług transmisji pakietowej dostarczan przez sieci radiowe np. GSM. Jest to ulepszona wersja GPRS. Teoretyczna maksymalna szybko połczenia EDGE wynosi 473,6 kbit/s, faktycznie uzyskiwane prdkoci s rzdu 230 kbit/s, uzyskiwana poprzez zastosowanie wydajniejszej techniki modulacji (8PSK) na wybranych szczelinach czasowych 26

27 EDGE skrót ten pochodzi od nazwy Enhanced rates for GSM Evolution. W tłumaczeniu brzmi: podwyszone prdkoci transmisji dla rozwoju GSM. Zastpuje on inn nazw wywodzc si od skrótu E-GPRS, czyli Enhaced GPRS. Jest to w dosłownym rozumieniu rozszerzony GPRS. Oznacza to szybkie przesyłanie danych przez telefony komórkowe. Transmisja ta jest dwa razy szybsza ni GPRS. W przedstawieniu liczbowym rednia prdko transmisji danych wynosi 100 kbit na sekund, natomiast optymaln prdko szacuje si na 240 kbit na sekund. Zarówno GPRS jak i EDGE to technologie współdziałajce. Powoduje to zupełn płynno w przesyłaniu informacji pomidzy terminalami tych technologii. Uytkownik moe si spodziewa natychmiastowego wzrostu szybkoci połcze. Dzieje si to samoistnie, wykluczajc konieczno zmian ustawie GPRS. Kolejnym walorem technologii EDGE jest krótsze pobieranie plików wielo-bitowych oraz lepsza jako przesyłania plików video drog strumieniow. Zalety te wynikaj z tego, e telefon komórkowy jest w stanie połczy si z sieciami danych. Współczesna technologia EDGE łczy w sobie GSM i GPRS, dlatego mona nazwa sie komórkow GSM/GPRS. Zarówno EDGE, jak i system GSM opieraj si na jednakowych czstotliwociach. Tworzy to pewne ułatwienie dla operatora EDGE, który nie musi troszczy si o pozwolenie na przydzielenie kolejnych pasm czstotliwoci; jak to si dzieje w innym systemach. Współpraca EDGE z GSM i GPRS daje moliwo cile okrelonej, niewielkiej rozbudowy sieci komórkowych. Wysokim standardem w zakresie globalnych usług GSM oraz EDGE jest tak zwany roaming. Wynikiem oczekiwa operatorów jest efektywno i opłacalno nowych technologii. EDGE spełnia normy postawione przez przedstawicieli sieci komórkowych. Technologia ta bazuje na strukturze GPRS i infrastrukturze stacji bazowych. By poprawi interfejs radiowy midzy stacj bazow a abonentem, naley wstawi nowy moduł do stacji bazowej o charakterze radiowym. Aby uruchomi EDGE, operator musi jedynie dokona instalacji modułów nadawczych i odbiorczych w stacjach bazowych. Nie trzeba martwi si o wgranie odpowiedniego oprogramowania, gdy proces ten odbdzie si automatycznie. Technologia ta moe udostpni usługi 3D na pamie czstotliwoci GSM, z którego si aktualnie korzysta. Znaczy to, e pasmo 2G urosło do rangi pasma 3G, z powodu wzrostu szybkoci transmisji danych. W przeciwiestwie do GSM, EDGE zapewnia du przepustowo (to jest trzy razy wicej ni w GPRS) i dobre korzystanie z widma. Nowa technologia moe funkcjonowa jako odrbna sie mobilna, moe te uzupełnia przyszłe technologie. Obsługuje kilkakrotnie wysz liczb klientów ni w innych sieciach oraz stwarza moliwo korzystania z wikszej iloci interesujcych usług. 27

28 Rys.10. Zwikszona pakietowa transmisja danych EDGE [4] Warto wspomnie równie o technologii, 8PSK co w rozwiniciu daje: 8-Phase Shift Keying. Potocznie nazywa si j: omiowarstwow kluczow faz. Transmisja danych w GPRS i EDGE przebiega w postaci impulsów, gdzie w przypadku GPRS jeden impuls liczy 1 bit, a w EDGE jeden impuls to 3 bity (Rys.10). Powoduje to znacznie zwikszon ilo moliwych do przesłania danych w okrelonym momencie. Wynikiem tego jest szybsza transmisja w EDGE. Trudnoci pojawiaj si natomiast w godzinach szczytu. Sie jest wówczas obciona nadmiarem wysyłanych informacji, dlatego dowolne połczenia bd wolniejsze ni wynikałoby to z optymalnej prdkoci przesyłania danych. Waniejsze w tym okresie s połczenia głosowe i one powinny przebiega bez zmian. Na szybko transmisji wpływa klasa multi-slot. Istniej jednak obszary pozbawione moliwoci korzystania z EDGE. Dlatego tam połczenia głosowe przeprowadzane s za pomoc GPRS. Kady uytkownik w sieci GSM zostaje połczony ze slotem przesyłania danych, który jest jego indywidualnym kanałem w chwili przeprowadzania rozmowy telefonicznej. W EDGE natomiast zasada jest podobna, lecz dotyczy ona jedynie transmisji danych i umoliwia korzystanie z kanału wielu osobom. 28

29 Korzystajc z usług EDGE, uytkownik ma zagwarantowane: szybkie pokrycie sieci, która oferuje korzystne usługi; szybk, wrcz niezawodn transmisj danych; du pojemno przesyłanych informacji, plików wielo-bitowych; uzupełnienie nowych technologii; integracj z sieciami GSM i GPRS; podłczenie si do poczty elektronicznej ( automatycznie sprawdzanie poczty); przegldanie stron internetowych niskim kosztem; obsług wiadomoci MMS; 4.3. Uniwersalny System Telekomunikacji Ruchomej (UMTS) Najbardziej zaawansowan i przyszłociow technologi integrujc wiksz cz systemów radiokomunikacji jest UMTS z angielskiego Universal Mobile Telecommunication.[4] Jest to cyfrowa sie komórkowa oferujca duo bogatsze spektrum usług dodanych dla klientów w oparciu o szybsz pakietow transmisj danych. Pomysł stworzenia uniwersalnego systemu radiokomunikacji powstał na pocztku lat dziewidziesitych, w czasach wdraania technologii GSM. Standaryzacj systemu trzeciej generacji została podjta w 1985 roku przez Midzynarodow Unie Telekomunikacji z angielskiego skrót ITU oznaczajcy International Telecommunication Union. Celem było opracowanie wiatowego standardu [4] systemu komórkowego umoliwiajcego przemieszczanie si uytkownika pomidzy wszystkimi sieciami na wiecie. Koncepcja nowego systemu radiokomunikacji w Europie zaistniała dziki programowi Research of Advenced Technologies in Europe (RACE) i była wdraana w latach [15]. Nastpnie była kontynuowana w programie Advanced Communications Technologies and Services (ACTS). ITU cile opisało jak zamierza zintegrowa systemy radiokomunikacji. Dokument nosił ten nazw IMT-2000 i został wydany 1992r. Skrót ten oznacza International Mobile Telecommunications, natomiast liczba, e sie miała by wdroona w roku 2000, jak równie czstotliwo, na której bdzie pracowała technologia [14]. Dalsz standaryzacj od 1998 roku zajła si organizacja 3rd, Generation Partnership Project (3GPP). Opracowywane dokumenty lub ju zaadoptowane przez organizacje umieszczane s na stronie internetowej pod adresem [47]. Dokumentacja jest obszerna i podzielona według specyfikacji tematycznych. 29

30 Jedn z pierwszych specyfikacji systemu UMTS, któr wydała 3GPP, nosiła nazw UMTS Release 99 została opublikowana w marcu 2000r [4]. W danej specyfikacji została omówiona Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA) (Rys.11), czyli szerokopasmow wersja dostpu ze zwielokrotnieniem kodowym. Daje ona moliwo kadej komórce dostpu do całego pasma. Taki interfejs radiowy taki opiera si na zasadzie, e sygnał uytkownika mnoony jest przez specjalny sygnał rozpraszajcy o czstotliwo, której warto moe by nawet milion razy wiksza od czstotliwoci sygnału rozpraszanego. Dziki temu znacznie poszerza si widmo sygnału nadawanego. Mnoc sygnały rónych uytkowników przez inne sygnały rozpraszajce, mona nadawa je w tym samym pamie czstotliwoci, nie martwic si o ich wzajemne zakłócanie si. Aby umoliwi poprawny odbiór transmitowanych sygnałów, konieczna jest znajomo uytych cigów rozpraszajcych. Włanie dziki nim uda si wyłowi z sygnałów pochodzcych od wszystkich uytkowników tylko te informacje, które zostały nadane przez konkretnego abonenta. Wystarczy jedynie po stronie odbiornika pomnoy cig bitów przez taki sam sygnał rozpraszajcy, jaki został uyty przy operacji rozpraszania. W ten sposób realizowana jest midzy innymi identyfikacja uytkowników. Rys.11. Sposób kodowania WCDMA. Opracowanie na podstawie [4] 30

31 Kady z abonentów nadaje tak samo. Aby odróni informacje abonentowi przypisywany jest jego unikalny kod, który wykorzystywany jest na etapie tworzenia rozproszonego widma sygnału wyjciowego. Kod ten równie wykorzystywany jest po stronie odbiorczej do "odfiltrowania" tego sygnału. Dziki kodowaniu zapewniona jest poufno i bezpieczestwo informacji i nie trzeba stosowa adnych dodatkowych mechanizmów szyfrujcych. We współczesnych systemach przestrze kodowa liczy a 4,4 biliona kombinacji, nie ma zatem ryzyka wyczerpania si kodów dla nowych abonentów. Sygnały o rozproszonym widmie, bardzo zblionym do widma szumu, s niezwykle trudne do wykrycia i zatem wzgldnie odporne na podsłuch. Sygnały takie s znacznie bardziej odporne na wszelkiego rodzaju zakłócenia i interferencje naturalne i bdce wynikiem działalnoci człowieka (zakłócenia przemysłowe, celowe zagłuszanie transmisji). Połczeniom głosowym i transmisjom danych przypisywane s kody, a nieokrelone kanały czstotliwoci. Dlatego nazwa technologii Wideband Code Division Multiple Access oznacza szerokopasmowy wielodostp z podziałem kodowym. Urzdzenie odbierajce dane, zna odpowiedni kod i automatycznie odfiltrowuje wszystkie dane, które nie s nim oznaczone tym faktem zmniejsza si obcienie sieci, bo nie zajmuje si całego kanału czstotliwoci chyba, e operator dysponuje odpowiednio szerokim pasmem. W takim przypadku, w kadej komórce wykorzystywany jest ten sam, ale za to bardzo szeroki kanał czstotliwociowy. Odpada zatem problem skomplikowanego planowania przydziału kanałów czstotliwociowych poszczególnym komórkom. Równie dziki WCDMA moliwe jest współpracowanie kilku nadajników naraz, tzn. jeden uytkownik w celu zwikszenia przepustowoci łcza moe odbiera dane z kilku nadajników naziemnych, geostacjonarnych. UMTS to kolejny krok w ewolucji (po sieci komórkowej "drugiej generacji") w dziedzinie cyfrowego przesyłania danych. Jest to system "trzeciej generacji" (3G), stanowi on naturaln i logiczn kontynuacj. Daje moliwo zogniskowania łcznoci cyfrowej o moliwej przepustowoci sigajcej do 2 Mb/s. Usługi sieci UMTS [7] obejmuj: połczenia Voip, lokalizacj poprzez systemy namierzania, korzystanie z telewizji, radia, muzyki, wideo (wideo konferencyjne, wideotelefon), poczty elektronicznej, stron WWW, wywietlanie wideoklipów, realizacj operacji bankowych, komunikacji tekstowej online-czaty. 31

32 Rys.12. Usługi UMTS. Opracowanie własne na podstawie [4] Na wprowadzenie UMTS został przeznaczony pewien zakres czstotliwoci [4]. Zakres ten moe si powikszy na przestrzeni najbliszych lat. S to pasma ukierunkowane na zastosowania naziemne i satelitarne (Rys.13): MHz transmisje naziemne MHz transmisja do satelity MHz transmisje naziemne MHz transmisja od satelity Rys.13. Podział czstotliwoci UMTS. Opracowanie na podstawie [4] 32

33 Zasig komórki UMTS dzieli si na (Rys.14): Pikokomórki wielko około kilkadziesit metrów na obszarach duego ruchu i w budynkach, biurach; Mikrokomórki wielko około kilkuset metrów w centrach miast, tak jak GSM 1800,pokrycie zasigiem całego miasta; Makrokomórki na pozostałych, innych ni wyej wymienionych obszarach; tak jak dzisiejsze GSM 900,tereny podwiejskie i wiejskie; Satelitarny globalne pokrycie zasigiem całej kuli ziemskiej, morza, tereny górzyste, tereny podbiegunowe. Rys.14. Globalny zasig UMTS. Opracowanie Własne na podstawie [6] W rejonach wiata o małym zaludnieniu funkcjonowa maj systemy satelitarne. Uytkownik bdzie posiadaczem jednej komórki, tak jak osoby na obszarach pokrytych sieci połcze. Jednak aparat ten bdzie musiał by dodatkowo wyposaony w moliwo przestawiania si na odbiór okrelonej satelity, co bdzie działo si automatycznie. W ten sposób uytkownik nie bdzie zmuszony do zakupu kilku telefonów komórkowych, gdy jeden aparat bdzie gwarantował mu najdogodniejsze parametry transmisji. Na obszarach UMTS wdroono pomylne rozwizanie, jakim jest koncepcja nakładajcych si komórek. Istniał bowiem problem pokrycia danego rejonu właciwociami, które s zmienne i ruchomymi stacjami o niejednakowym stopniu mobilnoci. System ten 33

34 zabezpiecza dostp do infrastruktury telekomunikacji w znaczeniu globalnym, drog radiow. Uytkownicy musz mie przecie stały dostp, bez wzgldu gdzie si znajduj. Niewane te czy jest to godzina szczytu czy nie, moliwo korzystania z usług telekomunikacji uytkownik ma prawo mie zawsze. Bez znaczenia jest równie, czy jest to telefon stacjonarny czy ruchomy, czy jest to sie publiczna, korporacyjna czy te prywatna, czy odbiór odbywa si drog naziemn czy moe satelitarn. Wszystkie systemy telekomunikacyjne łcz si w UMTS. Zapewnia to globalny zasig działania. Moliwy te jest stały dostp do sieci telekomunikacyjnych, telewizyjnych, teleinformatycznych i radiowych. Uytkownicy s połczeni drog radiow ze stacj bazow. S przez to podobne pod wzgldem funkcji do stacji bazowych GSM. Przeprowadzaj procedury nadawania danych i ich odbierania. W systemie UMTS szybko przesyłania informacji jest regulowane przez stacj bazow. By system mógł poprawnie funkcjonowa potrzebuje składników naziemnych. Natomiast uruchomienie segmentu satelitarnego umoliwi globalny zasig systemu UMTS. Współczenie trudno jest jeszcze oszacowa maksymaln prdko przesyłania danych. Mona jedynie spodziewa si, e szybko transmisji stworzy moliwo wysyłania danych z prdkoci porównywaln z jej kablowymi odpowiednikami. Typ sieci satelitarnej bdzie wyznaczał zakres usług. Rodzaje orbit satelitarnych i tym samym ich odległo od kuli ziemskiej ma decydujce znaczenie. Tylko kilka satelit jest potrzebnych do stworzenia globalnego zasigu UMTS. Jest to moliwe w odniesieniu do GEO [5], czyli systemu geostacjonarnego. Mog wystpi zakłócenia sygnału radiowego, co jest spowodowane du odległoci od Ziemi (wynosi ona km) [48]. Wpływaj one na spore opónienie transmisji danych. Powstaje w tym momencie konieczno ograniczenia usług. Mniejsze zakłócenia sygnału radiowego wystpuj w przypadku MEO, czyli systemu z satelit na rednich orbitach. Jednak taka satelita jest widoczna jedynie przez par godzin. To powoduje konieczno przełczania połcze na inne satelity. Pozostaj jednak nadal due opónienie propagacyjne. LEO [7] jest to system niskoorbitalny, który wyrónia si najlepszymi cechami, poniewa moliwe jest uzyskanie duego przepływu informacji przy pomocy małych promieni orbit satelitarnych. Dziki temu mona skorzysta z tej wygodnej usługi szybkiej transmisji danych. Małe opónienia propagacyjne, a dokładnie 50ms s spowodowane systemem niskoorbitalnym, którego zasig jest niewielki. Satelita ten widoczny jest z danego miejsca na Ziemi tylko przez kilkadziesit minut, to te czas radiowy jest bardzo krótki. Dua liczba elementów musi by umieszczona na wielu orbitach, by doszło do globalnego pokrycia zasigiem. Systemy HEO umoliwiaj zaprojektowanie satelitarnego 34

35 systemu komunikacyjnego. Systemy te s przeznaczone do obsługi danego obszaru na kuli ziemskiej. Ich właciwoci mona porówna do tych, którymi cechuje si system geostacjonarny. Universal Satelite Radio Access Network ta angielska nazwa jest rozwiniciem skrótu USRAN. Oznacza ona radiow siec satelitarn. Jej działanie opiera si na współpracy z uytkownikiem i sieci szkieletow (Rys.15). Rys.15. Globalne komutowanie łcz systemu UMTS. Opracowanie własne. Obsługa klientów moe wystpowa pod dwoma postaciami: pełnienia funkcji stacji bazowej przez segment satelitarny oraz zmiany tego segmentu w podsystem radiowy. Satelita dokonuje zestawu łczy radiowych midzy kontrolerem sieciowym i uytkownikiem UMTS. Naley pamita przy tym, e satelita musi spełnia funkcj stacji bazowej, a kontroler sieciowy powinien si zawiera w składzie segmentu naziemnego. Dojdzie do tego, jeli uytkownik nie jest pod zasigiem naziemnej stacji bazowej. Wpływa to na łatwiejsze przenoszenie połcze w systemach LEO. Jeli satelita stanowi podsystem radiowy, to jednoczenie pełni rol stacji bazowej i radiowej kontrolera sieciowego. Moe wic wystpowa w roli porednika w transmisji segmentów naziemnych UTRAN, które przebywaj pod jego zasigiem. 35

36 Z architektury UMTS powstała niezawodno systemu wynikajca z makrokomórki. Obszary, gdzie wystpuje problem pokrycia zasigiem przez mikrokomórki i pikokomórki s wypełniane przez makrokomórki. Moliwo obsługiwania ruchomych stacji w makrokomórkach powoduje ograniczenie czstoci przenosze połcze midzy komórkami oraz zminimalizowanie obcienia sieci sterujcymi sygnałami. We wrzeniu 1998 [11] roku rozpoczła si pracaa nad pierwsza sieci satelitarnej łcznoci osobistej. Wykorzystuje ona 66 satelit krcych na wysokoci 800km nad powierzchni Ziemi. Zapewnia pokrycie całego obszaru kuli ziemskiej. Na wiecie znajduje si 11 stacji naziemnych umoliwia wymian informacji midzy systemem Iridium a systemami telefonicznymi Dodatkowe technologie wspierajce telefoni komórkow W celu zapewnienia szybkiego transferu operatorzy komórkowi korzystaj z sieci bezprzewodowych. Jest to idealne rozwizanie uzupełnienia telefonii komórkowej. W miejscach o nieduym zasigu, ale za to duym zapotrzebowaniu na szybki Internet tak jak np. lotniska, hotele stosuje si WiFi. Technologia ang. Wireless Fidelity (WiFi) bezprzewodowe połczenie ze sob komputerów. Zasig jest do nieduy w porównaniu do systemu. Nonikiem przesyłu danych s fale radiowe na czstotliwoci 2400MHz. Czstotliwo ta we wszystkich pastwach jest zajta dla sprztu nie licencjonowanego. Pocztek powstawania sieci opartych na technologii WiFi przypada na 1994r. Cena ówczesnych kart była rednio pi razy drosza od obecnych, efektem tego był słaby rozwój tej technologii. Rok 1997 [14] przyniósł zdecydowane zmiany, gdy Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) zredagowała standard tworzenia i uytkowanie sieci Wifi, czyli bezprzewodowych sieci lokalnych (WLAN). Standard oznaczony został jako Niestety szybko zapomniano o tym standardzie poniewa była niska transmisja danych od 1Mb/s do 2Mb/s. Zaleta technologii WiFi jest fakt, e nie zakłóca pracy z urzdzeniami mikrofalowymi oraz innych urzdze, gdy działa w zakresie khz i MHz. Rewolucj w technologii Wifi był opracowany standard IEEE b. Standard ten zakładał przepustowo transmisji danych od 2Mb/s do 11Mb/s. Standard ten przycignł uwag wiatowych producentów. Firmy Cisco, 3COM opracowały swoje karty, które były tasze od pierwszych kart. Kolejnym standardem był a. Przepustowo tej technologii sigała 54Mb/s i działa na czstotliwoci powyej 5GHz. Standard a nie zyskał duo 36

37 zwolenników, gdy nie był kompatybilny ze standardem b i zasig był mniejszy w stosunku do standardu 802.1b Kady uytkownik posiada wygodny dostp do danych, co jest zasług sieci bezprzewodowej, nie musi przy tym szuka specjalnego miejsca, gdzie jest dostp do sieci. Istnieje tez moliwo konfiguracji sieci bez potrzeby instalowania struktury kablowej. WIFI gwarantuje transfery 100mb/s. Wskazuje to na kilkakrotnie szybsze połczenia w GSM od GPRS. Norm WIFI jest brak mechanizmów autentyfikacji, które mona by porówna do kart SIM. S prowadzone prace nad podniesieniem jakoci zabezpiecze. Najwikszym mankamentem WIFI jest zasig, który wynosi około 100metrów. To znaczy, e WIFI moe stanowi jedynie uzupełnienie GSM, czyli, telefonii, która obejmuje całego pastwa. W 2007 roku firma Intel planuje zaprezentowa układ scalony, który ma łczy funkcje WIFI i GSM. Przewidywana nazwa brzmi: Wireless Wide Area Network (WWAN), [49]. Zasig GSM połczony z prdkoci transferu WIFI ma przypieszy utworzenie telefonii trzeciej generacji. Nie bdzie to wymagało korzystania z kosztownego standardu UMTS. WIFI jako bezprzewodowa sie lokalna wykorzystuje czstotliwoci radiowe. To znaczy, e odbiera i wysyła informacje poprzez ziemsk atmosfer. Ogranicza si w ten sposób czsto uycia połcze kablowych. Sie bezprzewodowa zawiera połczenie mobilnoci uytkownika i transmisji danych. Współczenie dy si do integracji duej iloci usług. Nastpstwem tego jest wzrost oczekiwa odnonie urzdze aktywnych w sieci jak i medium transmisyjnego. Coraz wiksz rol odgrywaj fale radiowe. Sie WIFI wykorzystuje standard IEE [14]. Tabela 1 Parametry sieci WIFI ( ródło: PC Format 4/2006) Standard a b b g g g SuperG Pasmo 5,1-2,4GHz 2,4GHz 2,4GHz 2,4GHz 2,4GHz 5,7GHz Teoretyczna 54Mb/s 11Mb/s 22Mb/s 54Mb/s 125Mb/s 108Mb/s prdko Realna prdko 27Mb/s 6Mb/s 7Mb/s 27Mb/s 33Mb/s 50Mb/s Zasig 2dbi 150 metrów 300 metrów 300 metrów 300 metrów 300 metrów 300 metrów Zgodno brak b b b i g b i g b i g Kanały Oferowane radiowe sieci komputerowe wystpuj w pamie pozbawione koncesji, co tyczy si UMTS. Czstotliwo 2,4 Ghz jest pasmem obywatelskim. Firmy produkujce 37

38 urzdzenia w tej czstotliwoci zapewniaj bezpieczestwo dla lokalnej sieci bezprzewodowej. Stosuj one mechanizmy szyfrujce i uwierzytelniajce uytkowników. Zastosowanie tych urzdze jest w udostpnianiu Internetu, medycynie, handlu, produkcji, magazynowaniu, łczenie sieci LAN. Uytkownik moe korzysta z przenonych terminali i komputerów, wykorzystujc je do centralnych systemów przetwarzania danych. W 2002 roku wyszło rozporzdzenie Ministerstwa Infrastruktury, które dotyczyło urzdze radiowych badawczo-odbiorczych bd tylko nadawczych. Według dziennika ustaw numer 139.Poz.1162 urzdzenia radiowe mog by uywane bez pozwolenia i wprowadzenie tej technologii na polski rynek jest moliwe bez adnych ogranicze. Fakt ten umoliwia korzystanie z przesyłania danych drog radiow na czstotliwociach 2,4 Ghz[13] bez koniecznoci jakichkolwiek opłat za eksploatacj tej czstotliwoci. To rozwizanie jest niezwykle korzystne dla abonamentów sieci bezprzewodowych. Dotd bowiem operatorzy nie mieli moliwoci legalnego uytkowania podanych powyej czstotliwoci. Standard IEE okrela sieci bezprzewodowe. Moc oddawana przez urzdzenia WIFI jest bardzo niewielka, gdy maksymalna moc wynosi 100mW (opierajc si na artykule Axel Sikora, Robert Milewskiego [50]) podczas gdy maksymalna moc telefonu komórkowego wynosi 500mW. Im wiksza jest odległo, tym fale radiowe maj mniejsz moc. Tote osoby w zasigu tej sieci s naraenie na małe działanie tych fal radiowych. W aparatach komórkowych antena jest umiejscowiona przy głowie, natomiast w WIFI odległo anteny od głowy liczy od pół do jednego metra. Uwaa si, e działanie telefonu komórkowego trzeciej generacji nie wpływa negatywnie na zdrowie człowieka tak jak bezprzewodowa sie WLAN. Sieci bezprzewodowe spełniaj okrelone normy prawne danego kraju. Szybkoci transferów sieci WIFI s uzalenione od konfiguracji oraz moliwoci danego urzdzenia. Na prdko przesyłania danych wpływaj nastpujce czynniki: liczba uytkowników, parametry transmisji (zasig), typ systemu, ograniczenia wynikajce z kablowej architektury sieci. Sieci bezprzewodowe, a zwłaszcza komercyjne wyróniaj si prdkoci transmisji 11Mbp/s. Zauwaalne rónice w wydajnoci takich sieci jak TOKEN RING [5], ETHERNET s nieznaczne. Odpowiedni poziom transmisji dla aplikacji (poczta elektroniczna, dostp do baz danych) opierajcej si na sieci jest zagwarantowany przez sie bezprzewodow. Bezprzewodowa sie WIFI w porównaniu do modemów v90 [13], których prdko transmisji danych wynosi 56kb/s, jest 200 razy szybsza. Zarówno instalacje zewntrzne, jak i instalacje wewntrzbudynkowe s objte zasigiem WIFI. Walorem rozwiza sieci komputerowych jest implementacja w systemach istniejcych. Chodzi o rozbudow tych systemów bd budowanie od podstaw. Oferuje si 38

39 wiele rozwiza polegajcych na rozbudowie systemów, osigajc wicej funkcji. W dzisiejszych czasach kada firma ma swoje komputery oraz swoje instalacje sieciowe. Dlatego istnieje tak duo ofert rozbudowy tych systemów radiowych. Podczas rozbudowy sieci mona spodziewa si lepszej elastycznoci, funkcjonalnoci sieci. Rozwizanie sieci WIFI jest podstaw dla budowy indywidualnych sieci. Sieci nowo budowane odpowiednie s dla firm, które dzierawi biuro, budynek, magazyn, hale produkcyjn. Podstawow zalet sieci radiowych jest łatwo montau i demontau, proste zmiany miejsca bez potrzeby powtórnej konfiguracji. Siec teleinformatyczna, w skład której wchodz urzdzenia bezprzewodowe, cechuje si wiksz elastycznoci ni sieci LAN. Rys.16. Połczenie peer to peer. Opracowanie własne na podstawie [13] Jeeli uytkownik potrzebuje połczenia bezprzewodowego, szybkiego komputera peer to peer jest bardzo korzystne, gdy uytkownicy spotykajc si w jednym miejscu korzystajc z komputerów przenonych (Rys.16). Przestała istnie bariera wymiany informacji stworzona przez kable. Uytkownicy mog jednoczenie przesyła nawzajem pliki, korzystajc z bezprzewodowego połczenia peer to peer (punkt do punktu) [13]. Instalacja sieci bezprzewodowej jest odpowiednikiem dla sieci ju istniejcej lub rozbudowy tradycyjnej sieci przewodowej. Dziki temu uytkownik moe przenosi dane bez potrzeby przebudowy infrastruktury kablowej. Access Point [14] jest to moduł bezprzewodowy. Element ten dodaje si do sieci podczas jej rozbudowy, jeli zamierzamy podłczy si do Internetu bezprzewodowo. Podczas 39

40 podłczenia do Internetu sieci LAN mona wykorzysta Access Point (moduł radiowy). Nie trzeba wówczas zakupywa urzdze, które łcza si z Internetem. W tym przypadku jest oszczdno. Współczesne stacje bazowe s wyposaone w wiele funkcji, np. router [5], swith, firewall, modem ADSL itp. Access Point zapewnia sieci funkcjonalno i bezpieczestwo. Rys.17. Połczenie sieci LAN znajdujcych si w dwóch budynkach. Opracowanie własne. Konieczne jest połczenie budynków takich jak biuro i magazyn, łczc w ten sposób sieci LAN, aby móc korzysta z udogodnie komputera z dostpem do sieci. Czsto s to kosztowne inwestycje, które wymagaj uzyskania pozwolenia na tak budow, jeli zamierzamy załoy kabel ziemny. W takich wypadkach idealnym rozwizaniem jest zbudowanie pomostu radiowego typu punkt punkt (Rys.17). Jest ono tasze, szybsze i nie wymaga adnych pozwole. Innym rozwizaniem dla firm jest udział w rónego rodzaju konferencjach, targach i innych imprezach. W celu szybkiego sfinalizowania transakcji jest potrzebny szybki, bezprzewodowy dostp do zasobów sieci, skontaktowania si z sieciami w innych filiach firmy. Takie bezprzewodowe rozwizanie jest idealne i tylko w taki sposób mona zrealizowa połczenie. Rys.18. Połczenie sieci WIFI w centrum miasta. Opracowanie własne. Siec bezprzewodowa sprawdza si take w domowych sieciach, gdy zapewnia swobodn prac. Komputer nie musi zajmowa stałego miejsca, zazwyczaj w pobliu gniazdka telefonicznego. Mona go instalowa w dowolnym miejscu zarówno w budynku 40

41 mieszkalnym jak i poza nim i bez przeszkód korzysta z Internetu (Rys.18). Notebook jest pozbawiony kabli, zatem jest to korzystne dla uytkownika. Połczenie poprzez WIFI jest zazwyczaj wykorzystywane podczas połczenia kilku komputerów. Nie trzeba wówczas wykonywa otworów w cianach, by załoy połczenie kablowe midzy budynkami mieszkalnymi. Daje to efektywniejsze korzystanie ze stałego łcza internetowego (ISDN [5], Neostrada, modem kablowy). Sie nie wymaga rozbudowy o pewne elementy typu serwer. Bardzo czsto próba łczenia sieci wewntrz budynku za pomoc kabla staje si niemoliwa do wykonania lub małorentowna. Bardziej opłacalne i mniej pracochłonne jest tworzenie sieci bezprzewodowych w przeciwiestwie do kablowych. Załoenie sieci komputerowej jest tasze i łatwiejsze. Rys.19. Połczenie pomidzy domkami jednorodzinnymi. Opracowanie własne. Takie rozwizania s doskonałe dla mieszkaców osiedli, domów jednorodzinnych, zarówno w miastach jak i na wsi (Rys.19). Podłczenie do stałego łcza w małych miejscowociach nie jest wykonalne, ze wzgldu brak moliwoci technicznych. Rozwizaniem moe by budowa lokalnej sieci bezprzewodowej, czyli WIFI jednego łcza, z którego korzystaliby wszyscy mieszkacy danej miejscowoci. Taka inwestycja nie jest tak kosztowna jak budowa sieci kablowej. Operatorzy telefonii komórkowej czsto korzystaj z tego rozwizania. Stawiaj nadajniki w centrach miast, orodkach o duym zapotrzebowaniu na t technologi, tworzc tylko hot spoty o małym zasigu, czsto nie pobierajc opłat lub wliczajc w abonament. Dla operatora jest to korzystne, gdy redukuje koszty zwizane z instalowaniem wolniejszych technologii, zapewnia odbiorcy lepszy transfer, a co najwaniejsze, komutuje si z innymi technologiami, jakie telefonia komórkowa 41

42 umoliwia. Kolejn technologi wspierajc telefoni komórkow a zwłaszcza technologi trzeciej generacji, jest HSDPA. Z jzyka angielskiego High-Speed Downlink Packet Access w skrócie HSDPA jest protokołem telefonii mobilnej. Okrelany czasem terminem 3.5G (lub "3½G") nazywana tak, gdy technologia UMTS zakłada transfery maksymalnie do 2 Mbit/s, natomiast HSDPA osiga 14,4 Mbit/s[4]. Transfer tak wysoki sprawia, e jest to juz transfer zbliony do czwartej generacji telefonii komórkowej. Czwarta generacja telefonów komórkowych jeszcze nie istnieje, nie ma odpowiedniej dokumentacji, obecnie na rok 2006 nie okrelono adnych załoe, standardów. Jedynie s wyobraenia projektantów, e czwarta generacja telefonów ma osiga transfer przewyszajcy 10 Mbit/s. HSDPA ma okrelone ju standardy, tzn. podobnie jak w odniesieniu do EDGE technologia ta pojawiła si w trakcie wprowadzania UMTS i spełnia załoenia, standardy UMTS Release 99 wydane przez 3GPP. Wspomniane standardy były przedstawione w rozdziale 2.3. Równie tak jak UMTS jest kodowana za pomoc WCDMA. Historyczny rozwój technologii HSDPA jest bardzo krótki. Pierwsze informacje przedstawienia tej technologii były nastpujce: Vodafone zademonstrowało na targach CeBIT 2005 działajce połczenie w technologii HSDPA - pozwalajcej na transmisj danych z zawrotn szybkoci do 14 Mbit na sekund [52] Rok póniej miało miejsce pierwsze oficjalne udostpnienie nowej technologii HSDPA: Uruchomienie zaplanowane na targi CeBIT 2006 w niemieckim Hanowerze to wynik cisłej współpracy obu firm nad wdraaniem technologii HSDPA w sieciach komercyjnych. T -mobile i Nokia udostpniaj HSDPA gociom targów CeBIT w Hanowerze, a jednoczenie uaktywniaj usługi HSDPA w Niemczech. [53] Technologia HSDPA zapewnia szerokopasmowy dostp do Internetu przez komórk. Usługa blueconnect, o której była mowa w rozdziale 1.1, take w czasie powstawania tej pracy zaczła umoliwia swoim klientom technologi HSDPA. Sie Era jako pierwszy operator w kraju uruchomił komercyjnie r. [51] Prezentacja odbyła si podczas Midzynarodowych Targów Łcznoci Intertelecom w Łodzi (22-24 marca). Jest to pierwszy pokaz technologii HSDPA w Polsce. [54] Wprowadzenie technologii HSDPA wymaga jedynie aktualizacji oprogramowania, podobnie było podczas wprowadzania technologii EDGE. Bez instalacji dodatkowego sprztu w krótkim czasie i po obnionych kosztach jest wdraana ta technologia z załoeniem, e 42

43 technologia UMTS jest ju wdroona wczeniej. Ta technologia wyrónia si kompatybilnoci terminali. Technologia UMTS daje moliwo współdziałania ze sob rónych telefonów komórkowych i sieci niezalenie od tego, jaki producent je dostarczył, (zgodno nowowprowadzanych, chipsetów i telefonów). Skokowe podwyszenie szybkoci transmisji oraz jako wiadczonych usług, dziki zastosowaniu technologii HSDPA, automatycznie zwiksza zainteresowanie samymi usługami 3G/UMTS. Jednoczenie HSDPA dało operatorom narzdzie do ekonomicznego oferowania usług. HSDPA działa w sposób podobny do dopalacza, jest protokołem telefonii mobilnej. W oparciu o sieci TCP/IP zwiksza od 5 do 8-razy szybko cigania danych do telefonów, laptopów. Dziki tej technologii UMTS podwaja wydajno sieci. Technologia HSDPA rozwija si szybko i dynamicznie i cho jest w fazie wprowadzania przez operatorów, to ju s podejmowane przez firmy integracje sprztowe. Nokia i Intel nawizały współprac, na mocy której w notebookach wyposaonych w technologi Centrino Duo bd instalowane moduły sprztowe do odbioru danych transmitowanych w technologii HSDPA (High Speed Downlink Packet Access). [55] HSDPA WIFI kbit/s. EDGE UMTS 0 CSD HSCDS GPRS Technologie Rys.20. Wzrost prdkoci technologii przesyłania danych w telefonii komórkowej Celem rozdziału było, przede wszystkim, przedstawienie dostpnych technologii przesyłania danych w telefonii komórkowej powizanych z dostpem do mobilnego Internetu. W omówionym rozdziale przedstawiono podstawowe technologie mobilne, ich zasady działania, obszar wystpowania, cel wprowadzania. Prdkoci przedstawione teoretycznie zostan przetestowane w czci praktycznej czyli w nastpnym rozdziale (Rys.20). Tendencj wzrostu szybkoci technologii zaobserwowane w tym rozdziale wskazuje dynamiczny rozwój Internetu. 43

44 5. Analiza szybkoci transmisji w telefonii komórkowej Ta cz pracy obejmuje problematyk zastosowania dostpu do Internetu w telefonii komórkowej, zarówno w konkretnych przykładach, jak i w oparciu o cz praktyczn, czyli przetestowanie omawianych w czwartym rozdziale technologii przesyłania danych. W tym rozdziale pracy badania miały na celu opracowanie podsumowujcych wniosków na temat technologii przesyłania danych, wskazania wad, zalet oraz zaobserwowanych zjawisk, jakie zaistniały podczas bada. W zakresie problematyki zastosowania dostpu do Internetu w telefonii komórkowej znajduj si rozwizania biznesowe, jak równie zastosowanie dla telepracowników. Kierunek bada ma słuy ukazaniu ewolucji w kierunku telefonii wykorzystujcej Internet i coraz bardziej upowszechnienia si mobilnego dostpu do Internetu. Analizy bada dotycz take okresy poprzedzajce najnowsze technologie, czyli testowanie technologii wolniejszych, starszych, które nie s uywane przez uytkowników ze wzgldów ekonomicznych. Testy zostały wykonywane chronologicznie od komutowanych łcz po pakietow transmisj danych. Oczekiwane wyniki obejmuj przede wszystkim wskazanie, z jakiej technologii si korzysta na podstawie aplikacji oraz zaprezentowanie szybkoci łcza. Zanim ukazane zostan wyniki bada, pierwsza cz skupia si na przyczynach dla których ludziom jest potrzebny Internet w telefonii komórkowej oraz moliwociach zastosowa. Dotyczy to tradycyjnych zastosowa w przedsibiorstwie, jak i zaprezentowania rozwizania dla indywidualnych uytkowników mobilnych. Ostatnia cz tej pracy dotyczy czci praktycznej. Dokładne opisane zostały parametry urzdze, programów, aplikacji. Badania były wykonywane na kilku testerach niezalenych, w celu wyeliminowania błdów w pomiarze. W celu wyznaczenia dokładnego wyniku pomiaru porównane zostały z danymi producenta i innymi testerami. Tendencje wzrostu szybkoci technologii zaobserwowane w tym rozdziale wskazuj na dynamiczny rozwój Internetu. Dziki zastosowaniu Internetu w telefonii komórkowej powstaje proces komutowania łcz, objawiajcy si udostpnieniem uytkowi wyszych przepustowoci. Korzystanie z Internetowych zasobów w dowolnym miejscu i w kadym czasie daje szanse nieograniczania mobilnoci klienta. 44

45 5.1. Eksploatacja Internetu w telefonii komórkowej Powstajce dziki technikom teleinformatycznym, dostpno do Internetu w telefonii komórkowej nowe formy aktywnoci ludzkiej prowadz w efekcie do powstawania nowych miejsc pracy, nowych rynków. Takie formy tworzenia miejsc pracy inicjuj proces powstawania globalnej, multimedialnej sieci komunikacyjnej, wyposaonej w integralne narzdzia informatyczne, ze zindywidualizowanym dostpem ruchomym, coraz czciej szerokopasmowym. Nasilaj si procesy konwergencji w zakresie rozwiza technicznych, metod dystrybucji informacji oraz jej treci. Telefonia komórkowa ju dawno przestała by jedynie rodkiem łcznoci głosowej. Zaczł w niej dominowa strumie ruchu złoonego z danych i sygnałów wizyjnych, konfigurowane s podsieci korporacji biznesowych. Zostały zintegrowane róne media transmisyjne, pojawiły si liczne usługi zdalnie realizowane, eliminujce potrzeb przemieszczania si ludzi. Takie rozwizania umoliwia komunikacj interaktywn, gdzie odbiorcy i nadawcy informacji staj si równorzdnymi uczestnikami komunikacji realizowanej w czasie rzeczywistym i maj moliwo ingerencji w przebieg tego procesu. technologia teleinformatyczna pozwala tworzy zdalnie funkcjonujce systemy edukacyjne, czy stanowiska telepracy, umoliwiajc nauk i prac, a take udział w wydarzeniach kulturalnych bez koniecznoci przemieszczania si. Daje szanse korzystania z duo bogatszych zasobów wiedzy, pracy i kultury. Pozwala te tworzy systemy szybkiego reagowania na powstałe zjawiska. Obserwuje si tworzenie rodowisk społecznych, komunikujcych si zdalnie, zwanych mobilnymi uytkownikami. Wiele firm posiada znaczc liczb komputerów w biurze jak równie wród mobilnych pracowników. W ten sposób udostpnia wszystkie programy, sprzt, a zwłaszcza dane kademu uytkownikowi niezalenie od połoenia pracownika. Dostp do Internetu w telefonii komórkowej daje firmom moliwo korzystania np. z jednej drukarki. Wikszo firm utrzymuje online rejestry klientów, inwentarza, rachunków nalenoci, sprawozda finansowych i wiele innych informacji. Firma nie musi by skupiona w jednym miejscu, poniewa telefonia komórkowa daje moliwo korzystania z zasobów w innym pastwie, wykorzystujc roaming midzynarodowy. Przesył dokumentów, umów poprzez klienta pocztowego nie sprawia adnego problemu i nie trzeba by osobicie w firmie, co wpływa na koszty eksploracyjne firmy. Przykładem zastosowania trzeciej generacji telefonów, czyli UMTS jest wideo 45

46 konferencja. Z uyciem tej technologii pracownicy w odległych lokalizacjach mog uczestniczy razem w spotkaniu, widzc i słysze si, a nawet pisa na wirtualnej tablicy. Wideo konferencje s olbrzymim atutem eliminujcym koszty i czas zwizany z podróami. Wraz z rozpowszechnieniem si Internetu wzrósł równie handel elektroniczny. Wielu klientów ceni sobie zakupy, składanie rezerwacji w domu. Kontakt online z firm, sprzedawc wpływa na szybsze dokonywanie transakcji. Wiele zastosowa dostpu do Internetu w telefonii komórkowej znalazło swoje przeznaczenie w edukacji społeczestwa. Pan Mirosław J. Kubiak napisał ksik omawiajc temat nauczania na odległo [9]. Wypomina on wady nauczania tradycyjnego, ze wzgldów ekonomicznych oraz braku moliwoci interaktywnego rozwoju społeczestwa. Obszernie ukazuje zastosowania dostpu do Internetu w edukacji. Z bezprzewodowych technologii, z jakich korzysta telefonia komórkowa, korzystaj równie uczelnie, udostpniajc na terenie uczelni dostp do bezprzewodowego Internetu. W takich miejscach student ma moliwo korzystania z zasobów biblioteki, bez stania w kolejce i czekania na wydanie ksiki, moe j czyta online na własnym komputerze, nawet podczas wykładu, w celu poszerzenia wiedzy. Innym zastosowaniem na uczelniach s dostpne automaty z kaw oraz innymi produktami. Zawarto takich automatów jest okresowo uzupełniana. Wykorzystujc dostp do Internetu poprzez telefoni komórkow, automat sam wysyła raport o stanie biecym. Kierowca dowocy towar wiedziałby, ile ma dokładnie dowie i jak optymalnie zaplanowa tras. Takie informacje mog by przesyłane przewodowo, lecz wtedy to si wie si to z dodatkowymi opłatami abonamentowymi oraz kosztem okablowania, doprowadzenia linii. Nastpnym zastosowaniem jest zdalny odczyt wodomierzy, mierników-zbdne jest wówczas wysyłanie pracowników w celu odczytu. Równie detektory dymu mog zdalnie reagowa, gdy podczas poaru zostaje zniszczona linia telefoniczna. Pomocne s technologie przysyłania danych dla władz miast. Parkometr moe przyj naleno np. kart płatnicz, a weryfikacja bdzie przebiegała zdalnie. Po upływie wyznaczonego czasu moe on sprawdzi, czy samochód stoi nadal i jeli tak, poinformowa o tym odpowiednie słuby. Powołujc si na bibliografi [14] w samych Stanach Zjednoczonych władze mog mie dodatkowy dochód z parkometrów w wysokoci 10 milionów dolarów. Przeznaczenie dostpu do Internetu w telefonii komórkowej jest skierowane głównie do klientów biznesowych, poniewa w firmach jest uyty system rejestracji komputerowej pism. Dziki niej mona o wiele szybciej uzyska nastpujce informacje: jakiego rodzaju i ile pism nadeszło w danym dniu, kto załatwia okrelon spraw, przegld danych z dnia, 46

47 tygodnia, miesica itd. Stosowanie rejestracji komputerowej upraszcza czynnoci ewidencyjne i eliminuje zbdne (nie kwituje si odbioru). Zarejestrowanie pisma przez komórki organizacyjne, do których skierowano pismo w celu jego załatwienia, ułatwia odszukanie pisma. Po załatwieniu sprawy, odszukuje si dane pismo w rejestracji komputerowej i wpisuje si informacje, kiedy i w jaki sposób została załatwiona dana sprawa. Mobilny Internet umoliwia rozwinicie si telepracy. Rozwój potencjalnych telepracowników, telepracodawców jest bardzo ekonomiczny dla kadej ze stron. Telepraca jest powizana z telemarketingiem, informacjami telefonicznymi. Do telepracy zalicza si m.in. takie zawody jak grafik komputerowy, webmaster, architekt. Charakteryzuje si ona czstym kontaktem z klientem lub ewentualnie z pracodawc poprzez Internet(wymiana dokumentów dostp zdalny do baz danych). Do zalet telepracy zalicza si wykonywanie pracy w odpowiednim i dogodnym czasie przez pracownika. Daje to moliwo połczenia ycia osobistego z prac. Czsto jest dodatkow forma zarobkowania. Uytkownicy korzystajcy z komunikacji miejskiej, nie jednokrotnie odczuli skutki opónie autobusów lub tramwajów. Alternatywnym rozwizaniem tego problemu jest projekt GINGER Pana Michała Małeckiego[19]. Projekt umoliwia sprawdzanie aktualnego stanu rozkładu jazdy komunikacji miejskiej za pomoc dostpu do Internetu w telefonii komórkowej. Aplikacje obsługuje jzyk JAVA Przetestowanie technologii oraz praktyczne wykorzystanie Cze praktyczna dotyczyła zastosowania dostpu do Internetu w telefonii komórkowej. W tym celu został stworzony tester prdkoci. Tester prdkoci przedstawia, jak mona zastosowa dostp do Internetu. Głównym załoeniem jest, aby wskazywał, w jakiej technologii pracuje modem. Uytkownik łczc si za pomoc modemu GSM, nie ma moliwoci sprawdzenia, w jakiej technologii pracuje, kiedy jest przeskok midzy technologiami. Tester prdkoci jest wykonany w technologii PHP. Strona sprawdzajca, w jakiej technologii pracuje modem, została umieszczona na studenckim serwerze [56]. Sprawdzanie technologii działa na zasadzie wyliczenia prdkoci cigania danych i na podstawie prdkoci wskazywane jest, w jakiej technologii pracuje modem. Zakres prdkoci osiganych w danych technologiach został przedstawiony; omówiony w czwartym rozdziale. Dodatkowo w celu zapisywania wyników jest stworzony panel administracyjny, w którym mona przeglda, jakie IP osignło, jak prdko i kiedy. Wyniki s zapisywane w bazie danych. W dalszej czci bd pokazane zdjcia Panelu administracyjnego oraz 47

48 strony pokazujcej, w jakiej technologii pracuje modem. Mechanizm wyliczania prdkoci oparty jest na GNU General Public License, na którym mona bazowa Copyright 2002 (C) Gambit Design Internet, Services, Autor: Derek, T Del Conte, wicej informacji po adresem internetowym zawartym w literaturze [57]. W celu sprawdzenia poprawnoci działania testera prdkoci skorygowano go z innymi testerami prdkoci. Nie kady modem GSM posiada dodatkowo oprogramowanie wskazujce, w jakiej technologii pracuje modem oraz z jak prdkoci. Do celów sprawdzenia testera został wybrany modem, który posiada oprogramowanie wskazujce prdko, w jakiej technologii pracuje. Modem Sony Ericsson GC85, który pracuje w technologii CSD, GPRS, EDGE. Program dołoony do modemu przez producenta nosi nazw Wireless Manager steruje kartami, GC82, GC83 oraz GC85 PC Card. Dodatkowo współpracuje ze starszym modemem GC79. Modem GC79 został równie wykorzystany w badaniach, gdy nie było moliwoci sprawdzenie modemem GC85 technologii, GPRS, poniewa aktualnie cały kraj jest pokryty zasigiem EDGE. Oprócz testera prdkoci zrobionego przez autora oraz dołczonego oprogramowania producenta skorygowano wyniki z testerem prdkoci mierzcym tylko szybko na stronie firmy Intel [58]. Nigdzie nie został w Internecie odnaleziony przez autora podobny tester sprawdzajcy, w jakiej technologii pracuje modem w celu skorygowania, porównania wyników. Jedynie mona skorygowa prdko z innymi testerami. W tym celu został wybrany producent sprztu pracujcy aktualnie nad wprowadzeniem urzdze do telefonii komórkowej, posiadajcych wszystkie technologie opisywane wczeniej. W tabeli niej (Tabela 2) została przedstawiona specyfikacja urzdze, jakie zostały uyte w celu przeprowadzenia bada. Tabela 2 Specyfikacja urzdze uytych w przeprowadzonych testach. Specyfikacja Urzdze Sony Ericsson GC85 Sony Ericsson GC79 CSD 9.6 kbps 9.6 kbps GPRS 86 kbps 86 kbps EDGE 247 kbps BRAK Laptop MSI S250 Procesor: Celeron1,4GHz RAM: 1024 Dysk: 40GB 48

49 Rys.21. Algorytm działania Testera w formie schematu blokowego. 49

50 Tester działa w oparciu o algorytm, który jest przedstawiony na rysunku (Rys.21). Z przedstawionego schematu blokowego wynika, e najpierw jest sprawdzana prdko, a nastpnie przypisana do odpowiedniej technologii w telefonii komórkowej. Schemat blokowy wskazuje równie, e jest moliwo dokonania ponownego testu, niedokonanie ponownego testu jest równoznaczne z zakoczeniem testowania. Przeprowadzone testy zostały dokonane po komercyjnym wdroeniu technologii przez operatora. Warto zwróci uwag, e technologie ju s dostpne od ponad roku, dlatego nie powinny znacznie odbiega od tych, które bdzie mona zmierzy przy obcieniu sieci wiksz liczb uytkowników. Poletkiem dowiadczalnym była aglomeracja Chełmska. Prdko przesyłania danych zmierzona była w rónych miejscach, na terenie miasta. Technologia pakietowa, która jest uzaleniona od dostpnych kanałów, czyli zalena od obcienia sieci przez klientów była testowana w porze nocnej. Natomiast technologia CSD była testowana w godzinach szczytu, gdy nie zalena jest od dostpnych kanałów, lecz od moliwoci danego kanału, który jest przeznaczony na rozmow. Telefonia komórkowa GSM została zaprojektowana do wiadczenia przede wszystkim usług głosowych uytkownikom mobilnym, lecz nie przemieszczajcych si z dua prdkoci. Dlatego w celu osignicia jak najwyszych transferów, testy były wykonywane bez przemieszczania si, po zalogowaniu si do sieci i sprawdzeniu poleceniem ping, czy jest odpowiedz od serwera i nastpnie zostały wykonane pomiary. Na komputerze, przeznaczonym do testów był zainstalowany system Windows XP wraz z przegldark internetow Firefox Wyniki pomiarów prdkoci s podane w bitach na sekund (bps - ang. bits per second) i ich krotnociach: kbit/s, Mbit/s, Gbit/s, kb/s, MB/s itd. Tester prdkoci bazuje na kbps (kilo bity na sekunde) podzielone przez 8 zamienia na KB/sec (Kilo Bajty na sekund). Poniej s przedstawione zdjcia z przeprowadzonych dowiadcze. Kade dowiadczenie dotyczyło poszczególnie kadej technologii omawianej w czwartym rozdziale. Tester w pierw bada prdko i nastpnie porównuje wynik do odpowiedniej technologii, przedstawia to rysunek Rys.21. Pierwsze s przedstawione zdjcia technologii EDGE poniewa cechuje si najwysz prdkoci. Kolejn pakietowa transmisj danych GPRS a na kocu CSD. 50

51 Wyniki dowiadcze przeprowadzonych testów dla technologii EDGE: Rys.22. Maksymalny wynik pomiaru w technologii EDGE testerem prdkoci. Przykładem otrzymanych wyników technologii EDGE jest Rys.22. Na tym rysunku wskazana jest prdko oraz fakt, e odpowiada to technologii EDGE. Nastpnym rysunkiem jest widok panelu administracyjnego, w którym widoczne s dane pobierane z bazy danych przeprowadzonych testów. (Rys.23, Rys.27, Rys.31). Rys.23. Panel Administracyjny z wynikami pomiarów w technologii EDGE. 51

52 Rys.24. Maksymalna prdko w technologii EDGE wykazana Wirelessem Manager. Kolejnym dowodem na to, e wyniki bada pokrywaj si załoeniami testera stworzonego w PHP s zdjcia z testerów Wirelessem Manager (Rys.24, Rys.28, Rys.32) oraz ze stron Intela (Rys.25, Rys.29, Rys.33). Reasumujce wyniki poszczególnych technologii s przedstawione w tabelach (Tabela 3, Tabela 4, Tabela 5). Rys.25. Maksymalna prdko w technologii EDGE wykazana na stronie Intela. Tabela 3 Wyniki pomiarów prdkoci osignitych podczas testowania technologii EDGE Nr pomiaru modemem Sony Ericsson GC85 Technologia EDGE Tester prdkoci Wykonany w PHP Oprogramowanie dołczone do modemu Tester prdkoci umieszczony na stronie Pomiar 1 141,7 158,9 130,5 Pomiar 2 221,9 198,3 163,8 Pomiar 3 114,1 131,9 111,9 Pomiar 4 153,8 150,2 140,5 Pomiar 5 189,6 169,7 160,6 Pomiar 6 205,3 199,2 164,2 Pomiar 7 210,3 201,9 160,1 Pomiar 8 219,3 188,7 160,8 Pomiar 9 229,3 220,4 164,9 Pomiar , ,2 MIN pomiaru: 114,1 131,9 111,9 MAX pomiaru: 229,3 220,4 164,9 rednia pomiaru: 185,46 177,42 151,05 52

53 Wyniki dowiadcze przeprowadzonych testów dla technologii GPRS: Rys.26. Maksymalny wynik pomiaru w technologii GPRS testerem prdkoci. Rys.27. Panel Administracyjny z wynikami pomiarów w technologii GPRS. 53

54 Rys.28. Maksymalna prdko w technologii GPRS wykazana Wirelessem Manager. Rys.29. Maksymalna prdko w technologii GPRS wykazana na stronie Intela. Tabela 4 Wyniki pomiarów prdkoci osignitych podczas testowania technologii GPRS. Nr pomiaru modemem Sony Ericsson GC79 Technologia GPRS Tester prdkoci Wykonany w PHP Oprogramowanie dołczone do modemu Tester prdkoci umieszczony na stronie Pomiar 1 45,9 43,9 40,9 Pomiar 2 40,4 45,4 38,4 Pomiar 3 53,4 51,1 50,4 Pomiar 4 49,4 47,4 44,7 Pomiar 5 50,2 45,2 48,2 Pomiar 6 44,9 40,9 37,6 Pomiar 7 42,8 40,8 32,8 Pomiar 8 30,2 28,9 30,2 Pomiar 9 24,9 23,9 22,9 Pomiar ,2 MIN pomiaru: ,2 MAX pomiaru: 53,4 51,1 50,4 rednia pomiaru: 40,21 38,55 36,53 54

55 Wyniki dowiadcze przeprowadzonych testów dla technologii CSD: Rys. 30. Maksymalny wynik pomiaru w technologii CSD przy pomocy testera. Rys.31. Panel Administracyjny z wynikami pomiarów w technologii CSD. 55

56 Rys.32. Maksymalna prdko w technologii CSD wykazana Wirelessem Manager. Rys.33. Maksymalna prdko w technologii CSD wykazana na stronie Intela. Tabela 5 Wyniki pomiarów prdkoci osignitych podczas testowania technologii CSD. Nr pomiaru modemem Sony Ericsson GC89 Technologia CSD Tester prdkoci Wykonany w PHP Oprogramowanie dołczone do Modemu Tester prdkoci umieszczony na stronie Pomiar 1 7,2 9,1 6,9 Pomiar 2 8,8 9,6 6,8 Pomiar 3 6,5 9,5 6,9 MIN pomiaru: 6,5 9,1 6,8 MAX pomiaru: 8,8 9,6 6,9 rednia pomiaru: 7,5 9,4 6,9 56