HÍRADÁSTECHNIKA I.
10.
Dr.Varga Péter János
2
Mobil kommunikáció
A kommunikáció evolúciója 3
4
A kezdetek 5
1921 – Detroiti rendőrség 2 MHz Egyirányú forgalom
1933 – megvalósult a kétirányú kommunikáció
A kezdetek 6
Katonaság 1941-től Félduplex üzemmód Gyenge teljesítmény
A kezdetek 7
Bell Labs – 1946 MTS (Mobil Telephone System) Max. 3 hívás 1 időben
A kezdetek 8
1956 – 450 MHz-en elindítják a szolgáltatást az „átlagfelhasználó” részére az USA-ban
A kezdetek 9
1956 - Az Ericsson vezette be a világ legelső, automata mobiltelefonrendszerét Svédországban. A készülék kb. 40 kg-ot nyomott és értelemszerűen "Mobil Telephone A"-nak nevezték (MTA). A rendszer a 160 MHz-es sávban működött.
A kezdetek 10
1973 - Április 3-án, a Motorola mérnöke, Martin Cooper a New York-i utcán sétálva (NEM autóban!) bonyolította le a világ első igazi utcai mobilhívását. A hívott fél a rivális cég, a Bell Labs egyik vezetője, Joel S. Engels volt. Az első mondatok pedig a következők: "Joel, Itt Marty Cooper, egy celluláris telefonról hívlak, igazi, kézi mobiltelefonról".
A kezdetek 11
1989 – Magyarország Megalakul a Westel Rádiótelefon Kft., amely a legelső hazai mobiltelefon szolgáltatást nyújtotta a 0660-as előhívó segítségével még 450 MHz-en. Az alapító okiratot 1990. május 23-án írták alá, így a cég a Matáv 51%-os és a US West 49%-os tulajdona lett.
12
A mobilok generációi 13
Ahhoz képest, amivel kezdődött 14
Az a fránya akksi……
Szabályozási szervezetek 15
Világszervezetek:
International Electrotechnical Commission
International Telecommunication Union
International Organization for Standardization
Európai szervezetek:
Comité Européen de Normalisation Électrotechnique;
European Telecommunications Standards Institute
A fejlődés lépései 16
1G rendszerek 17
1970-es évek vége, 1980-as évek eleje Analóg rendszerek Sok, egymással nem kompatibilis hálózat Skandináviában 1981-től Hazánkban 1990-től 2003. június 30-ig (Westel 0660) Jellemzően 450 Mhz körüli frekvenciasáv Viszonylag nagy, 30-50 km átmérőjű cellák Gyenge beszédátviteli minőség, kevés szolgáltatásfajta
2G rendszerek 18
1990-es évek elejétől Digitális rendszerek Legelterjedtebb az európai tervezésű GSM GSM (eredetileg: Groupe Spéciale Mobile, később: Global System for Mobile Telecommunication, világméretű mobil távközlő rendszer)
GSM lefedettség a Földön (2009) 19
GSM - elterjedt, mert: 20
a kutatás-fejlesztés kellő időben, gyorsan (4 év) történt nyílt, továbbfejleszthető szabvány (ETSI) kezdettől egységes Európában (nem így volt USA-ban)
egységes, átjárható rendszer (roaming) a SIM kártya koncepció vonzó (előfizető adatai készülékfüggetlenek) a hívó fél fizet csak (USA-ban ez nem így volt) az előre fizetés (pre-paid) lehetősége nagyon népszerűvé tette 900 MHz: országos lefedést is lehetővé tesz
GSM hálózatok felépítése 21
Bázisállomás-alrendszer 22
Bázisállomás (BTS) egy vagy több elemi adó/vevő átkódoló és sebességillesztő egység
Bázisállomás-vezérlő (BSC) egy vagy több bázisállomást vezérel kapcsolás rádiócsatorna-hozzárendelés hívásátadás-vezérlés
Hálózati alrendszer 23
Mobil kapcsolóközpont (MSC) egy „hagyományos” kapcsolóközpont mobil-specifikus bővítésekkel autentikáció helyzetnyilvántartás hívásátadás BSC-k között barangolás stb.
GSM szolgáltatások 24
Beszédátvitel kodek sebessége 13 kb/s (később: 5,6 kb/s) kompromisszum: viszonylag gyenge hangminőség, jobb frekvenciakihasználtság
SMS (Short Message Service, rövid szöveges üzenet szolgáltatás) 160 karakter max.
Adatátvitel alapesetben 9,6 kb/s, később 14,4 kb/s
GSM szolgáltatások 25
HSCSD (High Speed Circuit Switched Data, nagy sebességű áramkörkapcsolt adatátvitel) adatátvitel továbbfejlesztése: több 14,4 kb/s csatorna összefogása
EMS (Enhanced Messaging Service, kibővített üzenetküldő szolgáltatás) egyszerűbb képüzenetek is
MMS (Multimedia Messaging Service, multimédia üzenetküldő szolgáltatás) multimédia üzenet: kép, írott szöveg, hang együtt 2002-től elérhető szolgáltatás
GSM/GPRS szolgáltatások 26
WAP (Wireless Application Protocol, vezetéknélküli alkalmazás protokoll) leegyszerűsített Web-szerű alkalmazás
GPRS (General Packet Radio Service, általános csomag alapú rádiós szolgáltatás) 2001. óta elérhető szolgáltatás csomagkapcsolt adatátvitel, a GSM kiegészítése előny: jobb kihasználtság fizetés kilobájt alapon, nem perc szerint
sebesség kezdetben max. 56 kb/s
GSM/EDGE szolgáltatások 27
EDGE (Enhanced Data Rate for Global/GSM Evolution, kb. továbbfejlesztett adatsebesség a globális/GSM fejlődésért) 2003-tól használható: az áramkörkapcsolt adatátvitel gyorsítására: Enhanced Circuit Switched Data (ECSD) illetve a csomagkapcsolt adatátvitel gyorsítására: Enhanced GPRS (EGPRS)
Lefedettség: Telenor - 2G 28
Lefedettség: Vodafone - 2G 29
Lefedettség: T-mobile - 2G 30
3G rendszerek 31
UMTS : UMTS: Universal Mobile Telecommunications System, Egyetemes mobil távközlési rendszer Célok: jobb beszédhangminőség (PSTN-t elérő) jobb spektrumkihasználtság (földi és elvben műholdas is) nagyobb adatátviteli sebesség GSM kompatibilitás
UMTS szolgáltatások 32
Beszédátvitel: Adaptive MultiRate (AMR) kodek: ld. később 4,7 – 12,2 kb/s
Adatátvitel, Internet elérés városban tipikus max. 384 kb/s vidéken tipikus max. 144 kb/s helyi rendszerben max. 2 Mb/s
Multimédia szolgáltatások Értéknövelt szolgáltatások (nem csak 3G) chat, játékok, zene letöltése, stb. helyhez kötött szolgáltatások
HSPA szolgáltatások 33
HSPA (High-Speed Packet Access, nagy sebességű csomagkapcsolt hozzáférés) UMTS továbbfejlesztése nagyobb adatsebességek felé 2 protokoll közös neve: HSDPA (High Speed Downlink Packet Access, nagy sebességű csomagkapcsolt letöltési hozzáférés) akár 14 Mb/s HSUPA (High Speed Uplink Packet Access, nagy sebességű csomagkapcsolt feltöltési hozzáférés) akár 5,76 Mb/s
Az UMTS része, annak részben továbbfejlesztése 3,5G néven is emlegetik nem minden 3G képes mobil végberendezés tudja
Lefedettség: Telenor - 3G 34
Lefedettség: Vodafone - 3G 35
Lefedettség: T-mobile - 3G 36
4G rendszerek 37
LTE (Long Term Evolution, „hosszú távú fejlődés”) Letöltés akár 150 Mb/s, feltöltés akár 50 Mb/s szabvány szerinti max: 326/86 Mb/s, 20 MHz-es tartományt használva
Teljesen átdolgozott rádiós hálózati rész OFDM moduláció, több antenna egy eszközben (MIMO)
Teljesen IP alapú gerinchálózat
Többszörös hozzáférési technikák 38
FDMA (Frequency Division Multiple Access)
TDMA (Time CDMA (Code Division Multiple Division Multiple Access) Access)
OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access)
Idő
Idő
Idő Idő
Frekvencia
Frekvencia
Frekvencia Frekvencia
NMT 450
GSM
UMTS
LTE
Több felhasználó megosztva használja a rendelkezésre álló frekvenciasávot
Jelenlegi hálózati architektúra 39
2G GERAN GSM
EIR
CS MGW
3G UTRAN UMTS
PSTN MGW
AUC HSS PS SGSN
GGSN
MRF
IMS MGW
4G eUTRAN
GMSC server
MSC server
LTE
IP hálózat
MGCF IMS
CSCF
Jelenlegi hálózati architektúra 40
MGW: Media Gateway (Média átjáró) HSS: Home Subscriber Server (Honos előfizetői szerver) MRF: Media Resource Function (Média erőforrás funkció) CSCF: Call Session Control Function (Hívás felépítés vezérlés funkció) MGCF: Media Gateway Control Function (Média átjáró vezérlés funkció) IMS: IP Multimedia Subsystem (IP multimédia alrendszer)
Lefedettség: Telenor - 4G 41
Lefedettség: T-mobile - 4G 42
2014. szeptember 29-e előtt 43
2014. szeptember 29-e után 44
Mobil hálózatok fejlődése a 3G után 45
Mobil hálózatok fejlődése a 3G után 46
Cellák 47
A cella nagysága függ a földrajzi elhelyezkedéstől és a felhasználók számától, ill. az általuk használt QoS-től!
Cellás hálózat 48
Körsugárzó antennák
R R
R
Zöld vonalon egyforma térerő a két antenna felől
Frekvencia újrafelhasználás elve a GSM-ben 49
Azonos vivőfrekvenciát használó cellák, reuse factor:7
Két egymás melletti cellában nem lehet azonos frekvencia !
Körsugárzó antennákat alkalmazunk
A frekvenciák kiosztása az LTE-ben 50
A cella közepén azonos frekvenciák, a cella szélén más frekvenciák!
Cella tervezés 51
52
Antennák - Szektor antennák 53
Dönthető antennák
GSM szektorsugárzók
Antennák - Omni antennák 54
Toronyra szerelt omni antenna
„Kézi” omni antenna
Mikrohullámú antennák 55
Mikrohullámú antennák: kapcsolat a hálózat felé (pár tíz GHz)
3G/4G antennák 56
Több antenna egy irányban (diversity, egyvivős megoldás) MIMO antennák (többvivős megoldás)
Beltéri antennák 57
58
Mobil eszközök 59
Mobil eszközök teljesítménye 60
CPU: Octa Core Cellular: GSM/WCDMA/LTE Display Resolution: 1920x1080 Touch Screen Type: Capacitive Screen Display Size: 6.0 RAM: 3G Camera: 13.0MP ROM: 32G
61
62
Mobilhang-gyorsjelentés 2014. június NMHH 63
Mobil használata napjainkban 64
Mobil használata napjainkban 65
Mobil használata napjainkban 66
Praktikus ügyek online intézésének előfordulása az elmúlt egy hónapban (2013)
Minta: 3120 fő
És még mire jó a telefon 67
És még mire jó a telefon 68
NFC (Near field communication), rövid hatótávú kommunikációs szabványgyűjtemény okostelefonok és hasonló (általában mobil) eszközök között
És még mire jó a telefon 69
És még mire jó a telefon 70
És még mire jó a telefon 71
Ez volt a gondolat a 80-as években 72
73
74
75
ZH a következő órán 76
Tanuljatok, hogy ez ne legyen
Forrás 77
Dr. Maros Dóra: Mobil rendszerek NMHH: Új frekvenciákat kapcsol be a digitális gazdaság vérkeringésébe az NMHH TFERI.hu: Mobilok története Németh Krisztián: Mobiltelefon-hálózatok Németh Krisztián: Mobiltelefon-hálózatok: UMTS Danka Annamária: MOBILKOMMUNIKÁCIÓ Dr. Berke József: A mobilkommunikáció története
