javno predavanje - vsmti.hr · nastavku predavanja nije vidljiva obi čnom korisniku mr.sc. oliver...

1

Javno predavanje

MOBILNE MREŽE DRUGE GENERACIJEGSM i GPRS

mr.sc. Oliver Jukić[email protected]

http://tkojetko.irb.hr/znanstvenikDetalji.php?sifznan=9369

mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 2

ORGANIZATORI

� Grad Slatina� Udruga inovatora Virovitičko-podravske

županije� Hvala!

2


ANALOGNO vs. DIGITALNO

� Na latinskom digit znači prst, dok na engleskom znači znamenka – korijen vjerojatno proizlazi iz činjenice da su ljudi prvo brojali “na prste”

� Analogni sat: vrijeme određujemo analogno trenutnom položaju kazaljki

� Digitalni sat: jednostavno očitavamo vrijeme koje je zapisano u obliku brojeva (digit)


ANALOGNO vs. DIGITALNO

� Digitalno je ono što na neki način možemo numerički zapisati i na isti način pročitati

� Od 10 ljudi svi će potpuno jednako pročitati vrijeme na digitalnom satu, dok za analogni to ne mora vrijediti

� Kod prijenosa i pohranjivanja podataka ovo svojstvo ima veliku važnost

3


ANALOGNI PRIJENOS

� Govoreći u telefonsku slušalicu svojim glasom stvaramo vibracije koje se u mikrofonu pretvaraju u električni signal

� Signal možemo zamisliti kao naponsku vrijednost ovisnu o vremenu, koju je moguće putem npr. bakrene žice prenijeti na neku udaljenu lokaciju


ANALOGNI PRIJENOS

4


ANALOGNI PRIJENOS

� Na drugoj strani veze električni signal se u zvučniku pretvara u mehanički koji stvara titranje membrane zvučnika

� Sugovornik na drugoj strani čuje glas


ANALOGNI PRIJENOS

� Problem kod analognog prijenosa je taj što je električni signal osjetljiv na vanjske utjecaje, te je tijekom prijenosa podložan promjenama

� U tom slučaju, na drugoj strani ćemo čuti izobličeni glas, moguće i sa prekidima (primjer izobličenja glasa je distorzija na električnoj gitari)

5


DIGITALNI PRIJENOS

� Umjesto toga, zamislimo da od izvornog signala uzimamo uzorke u vrlo kratkim vremenskim intervalima

� Vrijednost svakog uzorka ćemo “zapamtiti” te umjesto signala (analogno) slati brojčane vrijednosti pojedinih uzoraka (digitalno)


DIGITALNI PRIJENOS

6


DIGITALNI PRIJENOS

� U prethodnom primjeru ćemo umjesto cijelog signala prenositi samo vrijednosti:

2,3,6,9,10,10,10,10,9,5,2� Ukoliko te vrijednosti pretvorimo u binarni

brojevni sustav (sustav koji zapisuje brojeve koristeći samo znamenke 0 i 1) dobivamo za prenijeti samo slijed nula i jedinica:

0010,0011,0110,1001,1010,1010,1010,1010,1001,0101,0010

� Koristili smo 4 binarne znamenke za kodiranje jedne decimalne, ali to ne mora uvijek biti tako


DIGITALNI PRIJENOS

001000110110...

7


DIGITALNI PRIJENOS

� Zbog čega su nule i jedinice zahvale za prijenos?

� Jednostavna prezentacija: ima ili nema struje/napona/svjetla/magnetiziranosti

� Ovakav signal sastavljen samo od nula i jedinica također je podložan vanjskim utjecajima, ali je na njih otporniji. Kako?


DIGITALNI PRIJENOS

8


DIGITALNI PRIJENOS

� Stoga će sugovornik na drugoj strani čuti uvijek jednako ono što mu se govori

� Koliko je takav uzorkovani signal vjeran svome originalu, ovisi o brzini kojom uzimamo uzorke i granulaciji vrijednosti

� Za razumljivi ljudski govor dovoljna je frekvencija uzimanja uzoraka od 8000 puta u sekundi (8 kHz)


DIGITALNI PRIJENOS

� Ljudski govor kodira se sa 8 bita po uzorku, stoga imamo:

8000 uzoraka x 8 bita = 64000 bita

� Kapacitet jednog govornog kanala u ISDN iznosi upravo 64 kbit/s – kako bi vjerno mogao prenositi govor

� Za prijenos podataka ISDN-om možemo spojiti dva kanala i dobiti dvostruko veću brzinu

9


DIGITALNI PRIJENOS

� Brzina prijenosa ovisi o brzini sklopova na krajevima veze (“žice”)

� Logika je jednostavna: veća željena brzina, skuplji sklopovi

� Naravno da je digitalni prijenos idealan za prijenos podataka, koji sami po sebi imaju digitalnu prirodu


VRSTE PRIJENOSA

� Komutacija kanala (kanalni prijenos): prije prijenosa se uspostavi komunikacijski put kroz mrežu i on postoji dok god traje “razgovor” te se preko njega prenose signali

� Tipičan primjer je telefonski razgovor

10


VRSTE PRIJENOSA

� Komutacija paketa (paketski prijenos): nije nužna uspostava komunikacijskog puta kroz mrežu

� Informacije se šalju u manjim nakupinama nula i jedinica (paketima), koji se na dolaznoj strani čitaju i od njih se slaže informacija

� Tipičan primjer je prijenos datoteka


MOBILNE GENERACIJE: 1G

� Analogni sustavi prijenosa iz 1980-ih godina

� Primjer: NMT standard (Nordic Mobile Telephone) koji su nekada koristili stari 099 mobiteli (u ponudi T-HT)

� Zbog toga se često desilo da se sugovornika izrazito loše čuje, ali veza nije “pucala”

11


MOBILNE GENERACIJE: 2G

� Digitalni sustavi prijenosa s početka 1990-ih godina

� Primjer: GSM (Global System for Mobile communications; Group Spécial Mobile)

� Sugovornika se dobro čuje, ali ako kvaliteta prijenosa padne ispod neke razine, veza “puca”


MOBILNE GENERACIJE: 2.5G

� Međukorak između 2G i 3G� Paketski prijenos podataka na 2G

platformi� Tipičan primjer je GPRS (General

Packet Radio Service)

12


MOBILNE GENERACIJE: 3G i 4G

� Poboljšane performanse i brzina prijenosa

� Primjer je UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)

� 4G: evolucija gdje su sve usluge dostupne “uvijek i svugdje”


ARHITEKTURA GSM SUSTAVA

13


MOBILE STATION� ME + SIM � ME (Mobile Equipment) je u

stvari mobilni telefon, ili neka druga oprema koja koristi GSM mrežu (npr. laptop)

� ME ima pridružen tzv. IMEI (International Mobile Equipment Identity), koji jednoznačno određuje mobilni telefon

� SIM (Subscriber Identity Module) dolazi u obliku kartice koja ima ima pridružen tzv. IMSI (International Mobile Subscriber Identity), koji jednoznačno određuje telefonskog pretplatnika


BASE TRANSCEIVER STATION

� BTS služi kao pristupna točka mobilnom telefonu za ulazak u mobilnu mrežu

� To je oprema koja je vidljiva običnom korisniku u obliku antena

� Svaki BTS ima određeno područje koje pokriva vlastitim signalom

14


BASE STATION CONTROLLER

� BSC� Više BTS modula je

pridruženo jednom BSC modulu, koji ima zadaću upravljati njihovim radom

� Pridjeljuje resurse BTS modulima (npr. može im promijeniti predajnu snagu prema potrebi)

� BSC kao i sva druga oprema opisana u nastavku predavanja nije vidljiva običnom korisniku


MOBILE SWITCHING CENTER

� MSC djeluje kao standardna centrala u fiksnoj telefoniji, uz dodatak funkcija koje podupiru mobilnu telefoniju

� Registrira korisnike, preusmjerava pozive, vrši autentikaciju, prati da li imate dovoljno kuna na prepaid računu, prati trenutne lokacije korisnika, ...

15


HOME LOCATION REGISTER

� HLR je baza podataka sa podacima o mobilnim pretplatnicima, može posluživati više MSC-ova

� U HLR su pohranjeni podaci o domicilnim pretplatnicima (npr. HLR VIPneta sadrži samo podatke o VIPnet pretplatnicima)

� Tipični podaci pohranjeni u HLR su: � trenutna lokacija korisnika� informacija o uslugama


VISITOR LOCATION REGISTER

� VLR je baza podataka sa podacima o mobilnim pretplatnicima, može posluživati više MSC

� U VLR su pohranjeni podaci o “gostujućim”korisnicima mreže, onima koji su u roamingu

� Ti podaci su privremeni i čuvaju se dok je “gost” u mreži

� Podaci se dobivaju iz HLR koji se nalazi u domicilnoj mreži “gostujućeg” pretplatnika

16


AUC & EIR

� AUC (Authentication

center) je zaštićena baza podataka sa kopijama ključeva (lozinki) vezanih na svaku SIM karticu, koji

se koriste za autorizaciju odnosno zaštitu prilikom prijenosa signala

� EIR (Equipment Identity Register) sadrži podatke o mobilnim telefonima (MS), a ima tri baze: tzv. crnu, bijelu i sivu listu

� Crnu listu čine ukradeni mobiteli


GATEWAY MSC

� Ukoliko MSC ima funkciju gateway-a, naziva se i GMSC

� Dovoljan je jedan za cijelu mobilnu mrežu

� GMSC služi kao “prijelaz” iz mobilne mreže u klasičnu javnu telefonsku mrežu odnosno ISDN

� Ukoliko sa fiksnog telefona zovete na mobitel, vaš poziv mora proći kroz GMSC

17


OMC

� OMC je Operation and Maintenance Center

� To je centralno mjesto u mreži GSM operatera sa kojeg se održava mrežna oprema

� U OMC automatizirano dolaze podaci o kvarovima na opremi, a OMC osoblje na osnovu toga alarmira mrežne stručnjake koji vrše popravke


OMC ALATI

18


KOMPONENTE GSM SUSTAVA


KAKO RADE HLR I VLR?

� Pretpostavimo da turist iz Njemačke slijeće u Hrvatsku i uključuje mobitel

� Mobitel pronalazi signal sa najbližeg (najjačeg) BTS-a i preko BSC informacija o uključivanju mobitela dolazi u MSC

� Ta informacija između ostalog sadrži IMSI i IMEI

19



� Na osnovu tih podataka, MSC provjerava da li je pretplatnik “domaći” ili “gostujući”

� Ako je pretplatnik domaći (turist je pametan pa je kupio HR-prepaid karticu):� svi podaci se nalaze u vlastitom HLR, treba

samo ažurirati podatak o lokaciji



� Ako je pretplatnik gostujući (roaming -turist je donio svoj mobitel iz Njemačke):� na osnovu IMSI naš MSC će pronaći i

kontaktirati pretplatnikov domicilni HLR i iz njega “povući” podatke o pretplatniku, te ih pohraniti u svoj vlastiti VLR

� ujedno će pretplatnikov HLR zapamtiti informaciju da je korisnik na području Hrvatske

20


USPOSTAVA POZIVA

� Pretpostavimo da je korisnik gostujući i da ga netko iz Njemačke zove sa fiksnog telefona

� Njemačka fiksna centrala ne može znati da je korisnik u Hrvatskoj, te proslijeđuje poziv Njemačkoj mobilnoj mreži

� U Njemačkoj taj poziv dolazi na GMSC, koji kontaktira svoj vlastiti HLR

� Taj HLR je zapamtio da je korisnik u Hrvatskoj u trenutku kada je on uključio mobitel


USPOSTAVA POZIVA

� Stoga će Njemački HLR kontaktirati Hrvatski VLR kako bi dobio informaciju o trenutnoj lokaciji korisnika i hrvatskoj centrali (MSC) na koju treba preusmjeriti poziv

� Poziv se preusmjerava na Hrvatski MSC, koji na osnovu zadnje lokacije korisnika preusmjerava pozive preko BSC na BTS odnosno na mobilni telefon

21


USPOSTAVA POZIVA


GPRS PRIJENOS PODATAKA

� Paketski orijentirani prijenos podataka, koji radi na telefonima 2G i 3G

� Predstavlja međukorak između ove dvije generacije te se naziva 2.5G

� Naplaćuje se prema prenešenoj količini podataka, a ne prema trajanju veze

22


GPRS ARHITEKTURA


GPRS ARHITEKTURA

� Iz pogleda na arhitekturu je razvidno da je GSM mreža osnova dok je GPRS prijenos omogućen dodatnim komponentama: SGSN i GGSN

� U određenom trenutku kada je GSM mreža bila postavljena, operater je počeo dodavati GPRS komponente te omogućavati i tu vrstu usluge

� Zbog toga su nove usluge obično dostupne prvo u većim mjestima, a onda se polako “šire”na ostatak mreže

23


SGSN I GGSN

� Ukoliko mobitel umjesto uspostave klasičnog govornog poziva pokušava uspostaviti podatkovnu vezu (GPRS), već na BSC će taj poziv biti preusmjeren na tzv. SGSN (Serving GPRS Support Node)

� GGSN (Gateway GPRS Support Node) ima zadaću kao i GMSC, ali je u ovom slučaju gateway prema internetu (www ili korporativna lokalna računalna mreža)


Hvala na pažnji!

javno predavanje - vsmti.hr · nastavku predavanja nije vidljiva obi čnom korisniku mr.sc. oliver...

Documents