Evaluation of mobile communication techniques in a knowledge based business environment

Evaluation of mobile communication techniques in a knowledge based business environment Frank Thiele 6 juni 2003

B-opdracht Telematica Universiteit Twente In opdracht van Fjell International

Voorwoord Aan het eind van het derde jaar van de studie telematica krijgen de studenten de kans om hun kennis die is opgedaan tijdens voorgaande jaren toe te passen in de praktijk aan de hand van een bopdracht. De student kan kiezen tussen een interne opdracht, of een externe opdracht in het bedrijfsleven. Ik heb gekozen voor een opdracht in het bedrijfsleven. Voor mij was dit een goede kans om het bedrijfsleven eens te proeven en een idee te krijgen van de rol die telematica hierin speelt. De ontwikkelingen op het gebied van mobiele communicatie gaan zeer snel. Tien jaar geleden bezat bijna niemand een mobiele telefoon, nu heeft bijna iedereen wel een mobieltje. Bellen, sms’en, wappen, Internetten, de mogelijkheden van mobiele communicatie zijn eindeloos. De opdracht is aangedragen door Fjell International. Een kleine startende onderneming op het gebied van IT consultancy. Het verzamelen en delen van informatie staat centraal bij Fjell. Welke mobiele communicatietechniek is het meest geschikt voor de ondersteuning van dit proces? Deze vraag staat centraal tijdens dit onderzoek. Eerder dit jaar heb ik de minor ondernemerschap gevolgd, welke zich richt op de startende ondernemer. Ook vanuit dit oogpunt was het interessant om deze b-opdracht bij Fjell uit te voeren. Tijdens het onderzoek ben ik vanuit de Universiteit Twente begeleid door Aart van Halteren. Bij Fjell international ben ik begeleid door Peter van den Berg. Daarnaast heeft Arjan van den Berg mij ondersteund tijdens de analyse van Fjell. Hen wil ik bedanken voor de bijdrage aan dit onderzoek.

Inhoudsopgave Voorwoord Inhoudsopgave Introductie ............................................................................................................................. 1

1 1.1 1.2 1.3 1.4 2

Achtergrond Doel en onderzoeksvragen Aanpak Structuur

1 1 1 2

Voorselectie .......................................................................................................................... 3 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7

3

Draadloze communicatiesystemen Eerste generatie – Het ontstaan Tweede generatie – De doorbraak Derde generatie Overige communicatiemiddelen Vierde generatie – De toekomst Selectie

3 5 5 8 9 10 11

Theoretisch Kader .............................................................................................................. 13 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5

4

Global System for Mobile communications (GSM) High Speed Circuit Switched Data (HSCSD) General Packet Radio Service (GPRS) Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) Wireless LAN

13 19 23 28 35

Analyse Fjell........................................................................................................................ 40 4.1 4.2

5

Interne Analyse Externe analyse

40 46

Interpretatie geschiktheid .................................................................................................. 52 5.1 5.2

6

Toelichting Conclusie

52 56

Advies.................................................................................................................................. 58 6.1 6.2 6.3

Communicatietechniek Hardware & diensten Toekomst

Samenvatting Bronnen

58 60 60

1 Introductie In dit hoofdstuk wordt de toedracht tot dit rapport en de gestelde doelen van dit onderzoek toegelicht. Tevens wordt de aanpak, die gevolgd wordt om de doelen te verwezenlijken, beschreven.

1.1 Achtergrond Fjell international is een bedrijf dat zich concentreert op de Internationale IT Consultancy. Met name op het gebied van Oracle, project management, internationaal management, SAP en toerisme is er kennis aanwezig. Fjell maakt gebruik van een knowledge information database (Solution Centre), hierin word de kennis en ervaring van de verschillende consultants opgeslagen. Het Solution Centre is toegankelijk via het Internet. Op deze manier hebben alle werknemers toegang tot de beschikbare kennis en ervaring binnen de onderneming. Fjell opereert voornamelijk in het buitenland. Het is wenselijk dat de consultants overal toegang kunnen hebben tot het Solution Centre. Daarnaast is de interactie tussen de consultants en het ‘thuisfront’ een belangrijk onderdeel. Vaak is men op reis of is er bij de klant geen mogelijkheid op gebruik te maken van een vaste Internet verbinding. Op zo’n moment wordt er gebruikt gemaakt van mobiele communicatiemiddelen. De techniek waarvan op dit moment gebruik gemaakt wordt (GSM) voldoet niet aan de eisen. Het gebruik ervan wordt zoveel mogelijke vermeden.

1.2 Doel en onderzoeksvragen Fjell zoekt een alternatief voor de huidige oplossing voor het gebruik van de mobiele communicatiemiddelen. Het doel van deze opdracht is het geven van advies aan Fjell, over de geschiktheid van de mogelijke alternatieven die er op dit moment en in de toekomst beschikbaar zijn. Om tot een advies te komen zijn de volgende onderzoeksvragen opgesteld. 1. Welke huidige mobiele communicatietechnieken kunnen het best worden toegepast? Bijvoorbeeld UMTS of GRPS. Dit is de belangrijkste onderzoeksvraag, waaraan het grootste deel van het onderzoek zal worden besteed. 2. Welke hardware en diensten kunnen er het best gebruikt worden om zo optimaal mogelijk gebruik te kunnen maken van de beschikbare technieken? Er moet rekening worden gehouden met de wensen van Fjell, zoals beschikbaarheid, beveiliging, kosten, etc. 3. Wat zijn de ontwikkelingen die op dit moment gaande zijn en van belang zijn voor Fjell? Welke technieken die pas in de toekomst beschikbaar zijn, kunnen een goede oplossing voor Fjell bieden?

1.3 Aanpak Het onderzoek is globaal ingedeeld in 5 delen. De eerste twee delen van het onderzoek (voorselectie en theoretisch kader) bestaat uit een literatuurstudie. Het doel van deze studie is het verzamelen van achtergrondinformatie en het opdoen van de kennis die nodig is voor het onderzoek. Tijdens deze literatuurstudie is er vooral gelet op de eerste onderzoeksvraag.

1.3.1

Voorselectie

Omdat het onmogelijk is om diep in te gaan op alle beschikbare technieken is er eerst een voorstudie gedaan. Het doel van de voorstudie is om tot een selectie te komen van communicatietechnieken die in aanmerking komen voor nader onderzoek. Een groot aantal technieken is globaal bestudeerd. De technieken worden besproken per generatie.

Blz. 1

1.3.2

Theoretisch kader

De geselecteerde technieken zijn vervolgens grondig bestudeerd aan de hand van geschikte literatuur en overige bronnen. Tijdens deze studie is er dieper ingegaan op de overige aspecten: transmissiesnelheid, dekking, soort verbinding, kosten en beveiliging. Het doel van het theoretischekader is om uiteindelijk met een set van eigenschappen vast te leggen per technologie. Op deze eigenschappen kunnen later de afwegingen gebaseerd worden.

1.3.3

Analyse Fjell

Om tot een goede oplossing te komen moet er rekening worden gehouden met de eisen die Fjell stelt aan de communicatiemiddelen. In de interne analyse wordt Fjell nader beken. Welke diensten worden er aangeboden? Wie maken er gebruik van de mobiele communicatie middelen? Welke applicaties worden er gebruikt? Wat zijn de functies van het Solution Centre? Het doel is om te onderzoeken aan welke eisen de technieken moeten voldoen. Daarnaast is het belangrijk om een waarde toe te kennen aan de “eisen”, waarop later de afwegingen kunnen worden gebaseerd. De toepasbaarheid van de verschillende technieken hangt ook af van externe factoren. In de externe analyse worden de verschillende diensten en hardware bekeken die het gebruik van de technieken mogelijk maken.

1.3.4

Interpretatie geschiktheid

Na een grondige theoretische studie en een analyse van de praktijk is het belangrijk om deze op een goede manier te interpreteren. Door de eigenschappen van de communicatietechnieken en de gewogen vereisten voor de diensten op een duidelijke manier tegenover elkaar te zetten in matrixvorm, kunnen er gegronde conclusies getrokken worden.

1.3.5

Conclusies en advies

Uiteindelijk kunnen er conclusies getrokken worden uit de voorgaande interpretatie. De drie onderzoeksvragen worden beantwoord en er wordt een gericht advies gegeven aan Fjell.

1.4 Structuur Dit rapport heeft de volgende opbouw: HOOFDSTUK 1 Introductie, beschrijft de toedracht tot dit rapport. De gestelde doelen en onderzoeksvragen worden toegelicht. Daarnaast wordt de aanpak die gevolgd word om de doelen te verwezenlijken beschreven. HOOFDSTUK 2 Voorselectie, geeft een beschrijving van de mobiele communicatietechnieken per generatie. Vervolgens worden de technieken die in aanmerking komen voor nader onderzoek geselecteerd. HOOFDSTUK 3 Theoretisch kader, geeft een omschrijving van de geselecteerde technieken. Van elke techniek wordt het idee, de werking en de opbouw omschreven. Tot slot wordt er een overzicht gegeven van eigenschappen van de technieken. HOOFDSTUK 4 Analyse Fjell, dit hoofdstuk bestaat uit twee delen: een interne- en een externe analyse. Het doel van de interne analyse is het bepalen van de eisen die door Fjell gesteld worden aan de communicatiemiddelen. Het doel van de externe analyse is om een overzicht te geven van de aangeboden diensten en hardware gebaseerd op de geselecteerde communicatietechnieken. HOOFDSTUK 5 Interpretatie geschiktheid, de eisen die door Fjell gesteld worden en de eigenschappen van de technieken worden tegenover elkaar gezet in een matrix en toegelicht aan de hand van verschillende scenario’s. HOOFDSTUK 6 Conclusies en advies, geeft een antwoord op de opgestelde onderzoeksvragen in de vorm van een advies aan Fjell International.

Blz. 2

2 Voorselectie In dit hoofdstuk worden te mobiele communicatietechnieken per generatie besproken, waarna er een selectie zal plaatsvinden van technieken die in aanmerkingen komen voor nader onderzoek.

2.1 Draadloze communicatiesystemen In dit rapport worden een aantal technische termen gebruikt die voor de lezer onduidelijk kunnen zijn. In dit hoofdstuk worden een aantal principes uitgelegd die van belang zijn voor (mobiele) telecommunicatie.

1.1.1

De basis

Draadloze communicatie werkt op basis van elektromagnetische golven. Men maakt gebruik van een verzender, die de golven opwekt en een ontvanger, welke de golven weer in een bruikbaar signaal omzet. Door de frequentie, amplitude of fase van de golf te variëren kan er gecommuniceerd worden. Voor de draadloze communicatie zijn bepaalde frequenties gereserveerd (door de wet) om te gebruiken; deze delen noemen we de beschikbare frequentieband. De hoeveelheid informatie die kan worden verstuurd word bepaald door de beschikbare bandbreedte (H) en de zogenaamde signal-to-noise ratio (S/N). W = H * log2 ( 1 + S / N )

1.1.2

Shannon’s formule geeft de maximale transmissiesnelheid (W) die in theorie behaald kan worden. In de praktijk zullen deze snelheden niet gehaald worden, door transmissiefouten en overige storingen. [To01]

Analoog – digitaal

De informatie overgedragen. continu signaal golf, welke kan

kan in verschillende vormen worden Analoge communicatie bestaat uit een in de vorm van een elektromagnetische variëren in frequentie, amplitude en fase.

Figuur 2-1 geeft een analoog signaal weer. Een digitaal systeem maakt gebruik van een discontinu signaal, wat kan variëren in frequentie, amplitude en fase en op deze manier binaire data kan representeren. Figuur 2-2 geeft een digitaal signaal weer. De voor- en nadelen van een digitaal signaal: + + + + -

Figuur 2-2 Digitaal signaal

Beter bestand tegen ruis Makkelijker te verwerken, op te slaan en flexibeler Fouten kunnen makkelijker worden ontdekt en hersteld (error-correction) Beter te beveiligen Vergt meer bandbreedte Analoge signalen moeten worden omgezet naar digitaal, wat extra (de)codeerapparatuur vergt. Sommige oudere analoge systemen kunnen zelfs helemaal niet gebruikt worden in combinatie met digitale systemen. Digitale systemen vergen tijdsynchronisatie tussen verzender en ontvanger, wat complexe en dure synchronisatiemethoden met zich meebrengt.

Blz. 3

1.1.3

Tweewegscommunicatie

De meest gebruikte vorm van communicatie is tweewegscommunicatie waarbij men tegelijkertijd kan verzenden en ontvangen (full-duplex). Om er voor te zorgen dat dit mogelijk terwijl er maar één medium beschikbaar is, worden twee methoden gebruikt om te voorkomen dat de signalen elkaar storen. Frequency Division Duplex (FDD) Deze methode wordt gebruik in analoge en digitale systemen. De beschikbare frequentieband wordt in twee delen opgedeeld. In een uplink (verzenden) en een downlink (ontvangen). Er word dus gebruik gemaakt van verschillende frequenties voor het verzenden en ontvangen. Tussen deze frequenties moet voldoende ruimte zitten, voor een goede scheiding van de signalen. Time Division Duplex (TDD) Bij deze methode kan men eigenlijk niet tegelijkertijd verzenden en ontvangen, maar verzendt en ontvangt men omstebeurt. Door snel achter elkaar te wisselen tussen verzenden en ontvangen lijkt het voor de gebruiker alsof het tegelijkertijd gebeurt. Dit gaat wel ten koste van de transmissiesnelheid. [Ti01, Eb01]

1.1.4

Toegangsmethoden

In een netwerken willen verschillende gebruikers toegang hebben tot hetzelfde medium. Het medium moet dus gedeeld worden met verschillende gebruikers. Om onderscheid tussen de verschillende gebruikers te kunnen maken worden er verschillende toegangsmethoden gebruikt. Frequency Division Multiple Access (FDMA) Elke gebruiker krijgt een eigen frequentiekanaal toegewezen, niemand in dezelfde cel, kan dezelfde frequentie gebruiken. Dit voorkomt dat frequenties elkaar storen, maar beperkt het aantal gebruikers aanzienlijk. Figuur 2-3 geeft FDMA weer. Time Division Multiple Access (TDMA) Door het gebruik van ‘Time Division Multiple Access’ kunnen meerdere gebruikers dezelfde frequentie gebruiken, waardoor er efficiënter gebruik gemaakt wordt van de beperkte bandbreedte. Per gebruiker wordt een ‘time-slot’ toegewezen, waardoor men omstebeurt gebruik maakt van het communicatiesysteem. Op deze manier kan er een zo’n groot mogelijk aantal communicatiekanalen worden opgezet. Figuur 2-4 geeft TDMA weer. Code Division Multiple Access (CDMA) Alle gebruikers delen hetzelfde frequentiekanaal en kunnen er tegelijkertijd gebruik van maken. Echter, per gebruiker wordt een speciale code toegekend, waardoor er onderscheid gemaakt kan worden. Op deze manier kunnen de storingen beperkt gehouden blijven, en word de privacy verhoogd. Figuur 2-5 geeft CDMA weer.

Figuur 2-3 FDMA

Figuur 2-4 TDMA

Voordelen van CDMA en TDMA zijn: +

Integratie met de sterk ontwikkelende digitale vaste netwerken. + Flexibiliteit tussen data- en spraakcommunicatie en de ondersteuning van nieuwe diensten + Mogelijke capaciteitsuitbreidingen door de invoer van nieuwe manieren van spraakcodering + Minder energie nodig voor het verzenden, wat batterijen bespaart. + Minder complexe systemen. [Qual, Ti01, Eb01]

Blz. 4

2.2 Eerste generatie – Het ontstaan e

De 1 generatie mobiele communicatiesystemen zijn in de jaren 70 en 80 geïntroduceerd. Deze analoge systemen waren eigenlijk alleen geschikt voor spraakcommunicatie en alleen in beperkte mate geschikt voor andere doeleinden. In Nederland gebruikte met het ‘Nordic Mobile Phone System’ (NMT), wat men toepaste in het AutoTeleFoonnetwerk (ATF). In het begin was er keuze uit twee toestellen die alleen in de auto konden worden ingebouwd. Later werden de toestellen ook ‘draagbaar’, enigszins beperkt door hun grote accu. Eind jaren 80 was het netwerk landelijk dekkend, waardoor eigenlijk het eerste mobiele communicatienetwerk is ontstaan. De geluidskwaliteit was redelijk goed, en deze systemen waren een succes. Het systeem was operationeel tot ongeveer 1999, waarna het vervangen is door de 2e generatie mobiele communicatiesystemen. Nadelen van de 1e generatie systemen zijn: - Beperkte spectrale efficiëntie (efficiënt gebruik van beschikbare frequenties) - Het versturen van netwerkinformatie (bijvoorbeeld het overstappen tussen cellen) onderbreekt de spraakcommunicatie en is hoorbaar voor de gebruikers. Hierdoor is de overdracht van netwerkinformatie beperkt, waardoor er gewerkt kan worden met een beperkt aantal cellen en een beperkte capaciteit. - Het ontbreken van goede beveiliging In Nederland heeft men ook nog een tijdje gewerkt met een tussenvorm, het zogenaamde ‘greenpoint’ systeem, wat gebaseerd was op DECT technologie. Hiermee kon men alleen bellen indien men binnen een straal van 150 meter van een basisstation was. Het grote nadeel was, dat men niet gebeld kon worden en dat het netwerk niet landelijk dekkend was. [Bra02, Nico03, HBA)

2.3 Tweede generatie – De doorbraak Door de ontwikkeling van nieuwe technologieën was het mogelijk om door te schuiven naar de 2e generatie. Het grote verschil is dat de 2e generatie systemen compleet digitaal zijn. Het vergroten van de capaciteit was een van de grote drijfveren voor de invoer van de 2e generatie communicatiesystemen. De verschillen tussen de 1e en 2e generatie systemen zijn: -

De 2e generatie systemen zijn compleet digitaal in plaats van analoog. Verhoogde capaciteit door het gebruik van efficiënte spraakcodering, en efficiënt gebruik van beschikbare frequentie’s. Het toevoegen van beveiliging door identificatie en het versleutelen van gegevens. Integratie van spraak- en datacommunicatie door het gebruik van digitale technologie. Aparte kanalen voor de uitwisselen van netwerkinformatie, zodat de gebruikers hierdoor niet gehinderd worden. Waar bij de 1e generatie systemen alleen gebruik werd gemaakt van FDMA om onderscheid te e maken tussen verschillende gebruikers, wordt in de 2 generatie gebruik gemaakt van TDMA en CDMA.

[Bra01]

2.3.1

Global System for Mobile communications (GSM)

De meest bekende 2e generatie technologie is GSM. GSM is een digitaal systeem dat sinds 1991 commercieel in gebruik is in Europa, en kent een snelle groei in andere delen van de wereld. Het functioneert hoofdzakelijk op drie frequenties: 900 MHz, 1800 MHz en 1900 MHz. GSM veroverende langzaam maar zeker de markt in Europa en de rest van de wereld. In 1988 is de “European Telecommunications Standards Institute (ETSI) gesticht. Zij zijn verantwoordelijk voor de standaardisatie van GSM. Hieronder zullen een aantal concepten besproken worden waarop GSM gebaseerd is. [Bra01]

Blz. 5

Roaming Het overstappen van netwerk, wanneer men buiten de dekking van het eigen netwerk valt. De netwerkbedrijven hebben zogenaamde ‘roaming contracten’ met buitenlandse bedrijven, hierdoor kunnen gebruikers vaak hun mobiele telefoon gebruiken wanneer ze naar het buitenland reizen. Handover Door het gebruik voor aparte kanalen voor het uitwisselen van informatie, kan er een naadloze overgang tussen de verschillende cellen gemaakt worden. Wanneer de gebruiker op de rand van een bepaalde cel zit en er van cel gewisseld moet worden, is er sprake van een handover. Figuur 2-6 geeft een handover weer. [Qual] Figuur 2-6 Handover Circuit switched Het proces waarbij een verbinding wordt opgezet tussen een verzender en ontvanger. De verbinding blijft intact totdat de sessie beëindigd wordt. Het gebruikte kanaal is exclusief voor deze gebruikers; het kanaal kan niet gedeeld worden door meerdere verbindingen. GSM eigenschappen: - Toegangsmethode: - Type transmissie - Cel grootte (max, min ) - Maximale transmissiesnelheid - Cell handover - Roaming - Identificatie - Versleuteling

TDMA / FDMA Digitaal (30km, 200m) 9.6 kbit / s

Voordelen / Nadelen GSM + Versleuteling, gedigitaliseerde data kan makkelijker gecodeerd worden + Gebruik van error-correctie en compressie technieken - Maximale transmissiesnelheid is beperkt tot 9.6 kbit / s - Het gebruik van ‘circuit switching’, waardoor een communicatiekanaal ‘bezet’ blijft. - Ontbreken van een directe interface naar data netwerken. [Eb01, Nico03, Ya02]

2.3.2

Overige standaarden

D-AMPS en cdmaOne In de VS zijn er twee standaarden, welke niet kunnen samenwerken. Beide werken op 800mhz. Het North American Digital Cellular, ook wel Digital AMPS (D-AMPS) genoemd is een TDMA gebaseerd systeem net als GSM. CdmaOne is het eerste systeem dat is gebaseerd op CDMA. Daarnaast opereert er nog een 1900mhz GSM systeem. PDC en PDH In Japan is het Personal Digital Cellular (PDC) ontwikkeld, later opgevolgd door het Personal Handyphone System (PHS). Dit is een kruising tussen een mobiele en een draadloze thuistelefoon. Daardoor biedt het weinig mobiliteit, maar is het toch populair door de hoge transmissiesnelheid (64 kbit/sec) Beide zijn gebaseerd op TDMA. PDC heeft de aandacht getrokken vanwege het grote succes met i-mode. Dit maakt toegang tot internet mogelijk door gebruik van een handheld. Het draait op een packet-overlay toegevoegd op PDC. [Bra01]

Blz. 6

2.3.3

Ontwikkelingen naar derde generatie

Telecom-aanbieders hebben een hoop geïnvesteerd in de huidige infrastructuur. Niet alle aanbieders zitten er op te wachten om deze infrastructuur te vervangen door nieuwe 3e generatie apparatuur. Door de 2de generatie systemen iets aan te passen en uit te breiden kan de kloof met de 3e generatie systemen worden versmald en wordt de grens steeds vager. In deze paragraaf worden drie uitbreidingen op het GSM netwerk besproken. 1.

High Speed Circuit Switched Data (HSCSD)

Met behulp van High Speed Circuit Switched Data kan de transmissiesnelheid van GSM verhoogd worden door verschillende communicatiekanalen te bundelen. Om dit te doen wordt er gebruik gemaakt van meerdere tijdsloten. Door meerdere (maximaal 8) tijdsloten of communicatiekanalen te gebruiken voor één gebruiker. Het is niet nodig om de bestaande infrastructuur te wijzigen, alleen de software van het verzendstation moet worden aangepast. Door de bundeling en softwareaanpassing kan de transmissiesnelheid vergroot worden tot 57.6 Kb/sec. Eigenschappen: + Hogere transmissiesnelheid door het gebruik van parallelle circuits. Inefficiënt voor gebruik tot internettoegang, omdat 1 kanaal gereserveerd wordt voor 1 verbinding, terwijl het uitwisselen van data maar sporadisch gebeurt. (circuit switching) Hoog energieverbruik, wat ten koste gaat van de batterij [Nico03, Bra02] 2.

General Packet Radio Service (GPRS)

Het GSM-netwerk biedt de mogelijkheid tot datatransmissie maar de snelheid is erg beperkt. Daarbij komt dat GSM-netwerken gebaseerd zijn op circuit switching, dit is geschikt voor spraakcommunicatie, maar niet efficiënt voor datacommunicatie. Voor het gebruik van bijvoorbeeld Internet services is een hogere snelheid gewenst. GPRS is een nieuwe techniek die dit mogelijk maakt. GPRS heeft een effectieve transmissiesnelheid van 115 kbit/s door meerdere (tot 8) kanalen te gebruiken. Deze kunnen door verschillende gebruikers gedeeld worden, doordat er gebruik wordt gemaakt van packet switching in plaats van circuit switching. Packet switching De data wordt verdeeld in kleinere pakketjes, die afzonderlijk over het netwerk worden verstuurd. Elk pakketje kiest de optimale route. Er is dus geen constante verbinding nodig voor een sessie, en de lijnen kunnen gedeeld worden door verschillende sessies. Elke gebruiker heeft de beschikking tot een constante verbinding met lage bit-rate, welke hij voor korte periode kan uitbreiden. GPRS is in het bijzonder geschikt voor het efficiënt versturen van discontinue datastromen of frequente verzendingen van kleine hoeveelheden data. GPRS is niet ontworpen voor real-time packet data services, deze zijn later wel toegevoegd, maar de mogelijkheden blijven beperkt door beperkte hoge / variabele bit-rate. Voordelen GPRS: + Transmissie snelheden tot 115 kbit / s + Gebruik van packet switching + Betalen voor gebruik per verzonden / ontvangen data + Geen drastische modificaties mogelijk in huidige infrastructuur. + Korte vertraging [Ya03, Nico03, Eb01] 3.

Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE)

EDGE werd na GPRS gezien als de volgende uitbreiding op het bestaande GSM netwerk. Het gebruikt dezelfde frequentieband en structuur als GSM. Met behulp van EDGE kan er over de bestaande GSM netwerken snelheden behaald worden die vele malen hoger liggen. Door het gebruik

Blz. 7

van meerdere tijdsloten per verbinding en het signaal op een andere wijze te moduleren kan men meer informatie is een tijdslot doen. Er kan maximaal 400 kbit /s behaald worden. Sinds het Universal Wireless Communications Consortium (UWCC), een forum voor de bevordering van TDMA gebaseerde technologie, zich inzet voor deze technologie, wordt het gezien als een mogelijke medespeler voor de 3e generatie. De standaardisatie is nog in volle gang en bestaat uit twee fasen. De eerste fase benadrukt de verhoogde capaciteit en de spectrale efficiëntie, door het aannemen van een verbeterde manier van packet switching (EGPRS) en circuit switching (ECSD). Fase twee heeft tot doel het aanbieden van ondersteuning voor QoS, real-time en packet switched spraak services. Nu de introductie van UMTS minder snel gaat als verwacht, komt EDGE steeds meer in beeld. De investeringen die gedaan moeten worden om het mogelijk te maken, zijn vele malen minder dan bij UMTS. Hoge bandbreedte voor lage kosten (vergeleken met UMTS). Voor de telecom-aanbieders kan EDGE een goedkoper alternatief zijn voor UMTS. Eigenschappen: + + + -

Hoge transmissiesnelheid, wanneer men 8 tijdsloten combineert, kan dit maximaal oplopen tot 470 kbit / s. EDGE kan in veel landen sneller beschikbaar zijn als UMTS. Lage kosten, doordat er gebruik gemaakt wordt van het bestaande GSM netwerk, blijven de kosten voor de operators laag. Ook de kosten voor de handsets blijven lager, doordat ze op bestaande technologie gebaseerd zijn. EDGE maakt gebruik van dezelfde frequentieband als de andere GSM diensten, in drukke netwerken kan dit van belang zijn De telefoons moeten EDGE aan kunnen, er zijn nog weinig telefoons geschikt. Er is nog geen standaard voor EDGE, dit kan een risico betekenen voor degenen die op de korte termijn aan de slag willen.

[Nico03, WW]

2.4 Derde generatie Al voordat de 2e generatie werd ingevoerd werd er al nagedacht over de 3e generatie systemen. De ETSI was een van de belangrijke spelers tijdens het opzetten van de eisen waaraan de nieuwe generatie moet voldoen. Het aantal gebruikers van de 2e generatie systemen maakt een enorme groei door. Helaas zijn deze systemen beperkt in hun transmissiesnelheid. Dit maakt voor de spraakkwaliteit niet zoveel uit, maar voor de opkomende vraag naar multimedia services zijn deze ongeschikt. Uit onderzoek is gebleken dat in 2010 zestig procent van het mobiele verkeer zal bestaan uit multimedia applicaties. Mensen willen hun telefoon gebruiken voor spraakcommunicatie, surfen op het internet, checken van e-mail, video-conferencing en andere real-time applicaties. Om dit mogelijk te maken schieten de 2e generatie systemen te kort. Voor de 3e generatie systemen zijn een aantal eigenschappen opgesteld. -

Transmissiesnelheden van 2Mbit/sec moeten in gebouwen mogelijk zijn, op het platteland 384 kbit/s en in stedelijke gebieden 144kbit/s. Het ondersteunen van symmetrisch en asymmetrisch verkeer. Ondersteunen van packet switched en circuit switched diensten, zoals Internet (IP) en hoge kwaliteit spraakcommunicatie. Het moet mogelijk zijn om meerdere diensten tegelijk te gebruiken op een enkele terminal. Het systeem moet backwards compatible zijn met 2e generatie systemen. Tevens moeten verschillende 3e generatie systemen samen kunnen werken. Ondersteunen van roaming.

De filosofie achter de 3e generatie systemen is de “mobiele werkplek”. Men is in staat connectie te maken onafhankelijk van locatie of verplaatsing. De International Telecommunications Union (ITU) heeft een project opgezet (IMT-2000) waarmee getracht werd om tot een uniforme standaard te komen voor de 3e generatie mobiele telefonie. Dit is niet gelukt; op het moment zijn er twee dominerende standaarden, namelijk W-CDMA en cdma2000. [Eb01]

Blz. 8

2.4.1

Wideband Code Division Multiple Access

In Europa en Azië gebruikt men deze standaard. W-CDMA is gebaseerd op Code Division Multiplexing, waar gebruik wordt gemaakt van een extra breed spectrum. Er kan geen gebruik gemaakt worden van de huidige netwerken. Er moet dus een geheel nieuw netwerk worden aangelegd. Deze standaard is door de ETSI voorgesteld en wordt ook wel UMTS genoemd. De eerste operationele netwerken zullen in Europa rond 2004 beschikbaar zijn. Het aantal landen dat heeft aangeven om UMTS te gaan gebruiken is op dit moment nog maar beperkt. Europa, Japan en Korea hebben aangegeven om tot implementatie over te gaan. In diverse landen worden op dit moment nog de vergunningen voor het gebruik van de beschikbare frequentiebanden verdeeld. Tegen 2006 zou er sprake zijn van een wereldwijde dekking, wanneer men ook overgaat tot integratie met satellieten. Eigenschappen UMTS: + + + -

Hoge transmissiesnelheden Snelle internet toegang Vele multimedia diensten Snelheid wordt beperkt door het aantal gebruikers in een cel Hoge kosten voor consumenten en aanbieder Nog niet beschikbaar

[Bra01, Eb01]

2.4.2

Cdma2000

De standaard voor de Verenigde staten is gebaseerd op de bestaande CdmaOne technologie. Het is een uitbreiding en er kan gebruik worden gemaakt van het bestaande netwerk. Omdat deze technologie in Europa niet beschikbaar zal zijn, verdiept het onderzoek zich niet verder in deze technologie. [Bra02]

2.4.3

Toekomst

De introductie van UMTS staat zwaar ter discussie. Bij de invoering van UMTS loopt men tegen veel problemen aan. De grootste problemen zijn de beschikbaarheid van de toestellen. Omdat er geen orders geplaatst kunnen worden voor toestellen, wordt er ook niet meer ontwikkeld. Bovendien zijn de consumenten niet tevreden met de huidige telefoons, de accu heeft bijvoorbeeld een te korte levensduur. Daarnaast zijn de verwachtingen niet hoog. Men verwacht dat het niet snel zal aanslaan bij de consument vanwege de hoge prijzen voor de diensten en de toestellen. Vooral in deze economische slechte tijden zal de overstap op UMTS een grote stap zijn voor velen. In Nederland zijn er plannen van KPN, Vodaphone en T-mobile + Orange om een UMTS-netwerk te implementeren. [WW, Web, Verk, Rem, Mark]

2.5 Overige communicatiemiddelen In deze paragraaf worden de technieken behandeld die niet tot een bepaalde generatie behoren.

2.5.1

Wireless Local Area Networks

Draadloze netwerken worden steeds populairder. Op steeds meer plaatsen worden accespoints geplaatst. De technologie was er al veel eerder. Al in 1980 trachtte men tot een eerste standaard te komen. Deze kwam echter pas in 1997. Het gebrek aan een standaard heeft er voor gezorgd dat er veel verschillende producten in de mark zijn, welke onderling niet kunnen samenwerken. De markt is dus verdeeld. 802.11 Standaard ontwikkeld vanuit de bestaande producten en reeds gedaan onderzoek. Op deze manier kon rekening worden gehouden met de technische en de marktaspecten. Er zijn transmissiesnelheden mogelijk tot 2 Mbit / sec. Eind 1999 zijn er twee uitbreidingen op deze standaard uitgebracht. De eerste 802.11b verhoogt de transmissiesnelheid naar 11 Mbit / sec. De tweede uitbreiding 802.11a

Blz. 9

maakt gebruik van een andere frequentieband (5Ghz) en maakt snelheden van 20 tot 54 Mbit / s mogelijk HIPERLAN Naast deze standaard bestaat er nog een standaard. Namelijk de High Performance European Radio LAN. Deze standaard is ontwikkeld door European Telecomunnications Standards Institute (ETSI). Waar 802.11 totaal is toegespitst op WLAN heeft HIPERLAN ook nog andere toepassingen. Eigenschappen van Wireless LAN + Geen fysieke connectie nodig + Minder infrastructuur nodig, minder operationele kosten, minder tijd nodig om te plaatsen. + Minder fouten, door het voorkomen van problemen met kabels (bv erosie) + Hoge transmissiesnelheden mogelijk - Geen landelijke dekking, alleen thuis of op het werk.

2.5.2

Satellietcommunicatie

Satellietcommunicatiesysteem bestaat uit twee delen. De satelliet zelf en het ‘Earth station’. De satelliet zelf doet niets anders dan het opvangen, versterken en doorsturen van signalen. Met behulp van een schotel wordt een sterk gericht signaal verstuurd naar de satelliet. Het signaal worden versterkt en verzonden naar aarde. Dit kan door een groot gebied te voorzien van het signaal, of juist op een kleiner gebied te focussen. Het verzenden en ontvangen van de signalen gebeurd op verschillende frequenties. De systemen kunnen onder andere gebruikt worden voor: telefonie, GPS (positiebepaling), Internet toegang, etc. Satellietcommunicatie wordt gekenmerkt door de volgende eigenschappen. + + * *

Grote reikwijdte. Door de grote hoogte waarop de satellieten opereren, kan een satelliet een groot gebied bedekken. Broadcast mogelijkheden. Wanneer de satelliet een signaal verzendt, kan dit door meerdere basis-stations worden opgepikt. Storing. Door de grote afstand tussen de verzender en ontvanger wordt het signaal veel zwakker Grote vertragingen, vanwege grote afstand tot satelliet (250 tot 300 ms) Kosten zijn onafhankelijk van de afstand die word afgelegd door het bericht Beveiliging. Net als in ieder ander communicatie systeem is security een belangrijk aspect.

[Nico03]

2.6 Vierde generatie – De toekomst De generaties communicatiesystemen volgen elkaar steeds sneller op. Tien jaar nadat de 1e generatie systemen waren ingevoerd verschenen de 2e generatie systemen al. Tien jaar daarna, rond 2000 verschenen de eerste 3e generatie systemen. Men zou de 4e generatie dus verwachten rond 2010. Echter het eerste 4e generatie systeem staat bij een Japanse operator al rond 2006 in de planning. Er is nog geen geaccepteerde standaard voor de 4e generatie. Er is nog geen duidelijkheid over de eisen waaraan het systeem moet voldoen. Er wordt al wel veel over geschreven en gediscussieerd tijdens conferenties. Er zijn meerdere visies en scenario’s te onderscheiden. I. Een complete samensmelting van mobiele communicatie en het Internet. Een communicatiesysteem wat gebaseerd is op het Internet Protocol (IP). Waar de 3e generatie het al mogelijk maakt om IP gebaseerde diensten aan te bieden gaat de 4e generatie nog een stapje verder. Het maakt gebruik van IP gebaseerde protocollen (bv Mobile IP). [Bra03] II. Een andere lange-termijn-visie wordt gegeven door het Mobile Wireless Internet Forum. Zij voorzien een totale samensmelting van mobiele communicatie met het Wireless Internet. Hun doel is om tot één architectuur te komen voor mobiele communicatie en Internet toegang, onafhankelijk van de toegangsmethode. [MWIF]

Blz. 10

III. Draadloze netwerken (WLAN) maken een grote groei door, steeds meer bedrijven en particulieren maken er gebruik van. Op steeds meer plaatsen verschijnen acces-points. Onder ander restaurants, cafées en luchthavens bieden deze dienst aan, zodat hun klanten draadloos connectie kunnen maken met het Internet. Door gebruik te maken van het grote aantal acces-points in stedelijke gebieden kan er in de toekomst een dekkend netwerk worden gecreëerd. Dit netwerk kan gebruikt worden voor mobiele communicatie gebaseerd op IP. Er zijn echter enkele problemen: – – –

Er moeten afspraken gemaakt worden tussen de verschillende aanbieders van de accespoints om te zorgen dat naadloze overgang tussen de acces-points mogelijk is. De vele standaarden voor Wireless LAN werken een samenwerking tegen. Doordat men gebruik maakt van verschillende accespoint kunnen er geen garanties gemaakt worden voor de kwaliteit.

[Nico03] IV. Samensmelting van mobiele communicatie met digital broadcast technologieën. Verzoeken voor video-on-demand kunnen geplaatst worden via de uplink en de service wordt aangeboden via DVB (Digital Video Broadcast). Het is alleen de vraag wanneer dit efficiënt is, hoeveel gebruikers vragen simultaan de data op. V. De laatste visie voorziet de totale integratie van een groot aantal mobiele technologieën. Zoals Bluetooth, WLAN, UMTS, GPRS en zelfs satelliet communicatie. Deze technieken moeten naadloos samenwerken. Het idee is dat de terminal automatisch het geschiktstee signaal kiest, wat af kan hangen van Qos parameters als transmissiesnelheden, delay, kosten en andere factoren op overdrachtssnelheid, kosten, etc. [Bra02]

2.7 Selectie Nu alle technieken zijn besproken en de voor- en nadelen zijn toegelicht, moet er een selectie gemaakt worden. De vraag is welke technieken zijn de moeite waarde om verder te onderzoeken. Bij Fjell wil men gebruik maken van spraak- en datacommunicatie. Voor een consultant moet het mogelijk zijn snel informatie te halen uit het Data Solution Centre en hier mogelijk data aan toe te voegen. Ook onderlinge communicatie, zoals e-mail, zijn belangrijke aspecten. Bij de beoordeling van de technieken word er gelet op toepasbaarheid, bruikbaarheid, toekomstperspectief en het beschikbaar zijn van voldoende informatie. Een (V) staat ervoor dat de technieken is geselecteerd voor het nadere onderzoek en (X) staat ervoor dat het is afgevallen. 1e generatie (X) De eerste generatie systemen zijn op dit moment al sterk achterhaald. Op alle fronten zijn ze overtroffen door de 2e generatie systemen. Voor spraakcommunicatie waren deze systemen uitermate geschikt maar voor datacommunicatie zijn deze systemen te beperkt. Deze generatie is voor het onderzoek niet interessant en zal dan ook niet verder onderzocht worden. GSM (V) GSM word op dit moment op grote schaal gebruikt. Voor datacommunicatie is GSM op zich, zonder uitbreidingen, niet interessant voor het onderzoek. De transmissie snelheden zijn te beperkt voor de doeleinden waarvoor Fjell het wil gebruiken. Toch zal het nodig zijn om deze techniek te betrekken in het onderzoek omdat het de onderliggende techniek is voor de uitbreidingen zoals HSCSD en GPRS. Daarnaast is GSM voor spraakcommunicatie wel een goede optie. Overige standaarden 2e generatie (X) Omdat deze systemen niet beschikbaar zijn in Europa, zullen ze niet verder worden meegenomen in het onderzoek. HSCSD (V) en GPRS (V) De uitbreidingen op het GSM netwerk welke de mogelijkheden van GSM uitbreiden. Deze technieken zijn geschikt voor data communicatie, mede door de hogere transmissiesnelheden. Deze diensten worden aangeboden door verschillende telecom-bedrijven, in de vorm van verschillende pakketten. De technieken kunnen een goede oplossing bieden voor de situatie bij Fjell en zijn zeker de moeite waard om nader te onderzoeken.

Blz. 11

EDGE (X) EDGE zou een goede optie kunnen zijn voor de situatie bij Fjell. Echter, er is voor EDGE nog geen standaard ontwikkeld en het is de vraag wanneer en of het ooit in Nederland beschikbaar zal zijn. Omdat er nog zoveel onduidelijkheden zijn wordt deze technologie niet verder meegenomen in het onderzoek WCDMA (UMTS) (V) Deze techniek nam hoge verwachtingen met zich mee. Hoge transmissiesnelheden, multimedia applicaties. UMTS zou aan alle eisen voldoen. Telecom-aanbieders hebben grote investeringen gedaan in UMTS. Echter bij het implementeren van UMTS loopt men tegen veel problemen aan. De vraag is of hoge kosten wel opwegen tegen de voordelen die UMTS gaat bieden. Ook voor Fjell is dit de vraag. Zijn de hoge transmissiesnelheden wel nodig, vooral als men rekening houdt met de kosten? Is een combinatie van GPRS met WLAN geen betere optie? Deze afwegingen zullen gemaakt moeten worden in een nader onderzoek en analyse. UMTS is een goede mogelijkheid voor de toekomst wanneer de introductieproblemen zijn opgelost. Daarom zal deze techniek verder worden onderzocht in het nadere onderzoek. Cdma2000 (X) Omdat deze systemen niet beschikbaar zijn in Europa, zullen ze niet verder worden meegenomen in het onderzoek. Satellietcommunicatie (X) De vraag is hoe mobiel satellietcommunicatie op het moment is. De terminals zijn op het moment nog vrij groot en zwaar. Tevens heeft men te maken met een grote delay. Daarnaast zijn de kosten op het moment nog erg hoog vergeleken met de overige alternatieven.Voor de communicatie bij Fjell moet er makkelijk informatie kunnen worden verzonden naar het ‘thuisfront’. Het gaat hierbij ook niet om de benodigde capaciteit, maar om de flexibiliteit. Erg bruikbaar is de satellietcommunicatie niet in dit geval. Satellietcommunicatie zal niet verder worden meegenomen in het onderzoek. Wireless LAN (V) Doordat WLAN niet overal beschikbaar is, is het niet interessant om alleen WLAN te gebruiken. Daarentegen is er wel de mogelijkheid om WLAN te gebruiken in combinatie met andere technologieën zoals GPRS of UMTS. Men heeft dan landelijk dekking, en kan synchroniseren op tijdstippen wanneer er toegang is tot WLAN. Bijvoorbeeld op kantoor. Met deze gedachte in het achterhoofd zal WLAN verder worden meegenomen in het onderzoek.

Blz. 12

3 Theoretisch Kader In dit hoofdstuk worden de geselecteerde technieken nader onderzocht. Aan elk van de geselecteerde communicatietechnieken is een paragraaf gewijd. Van elke techniek wordt het idee, de werking en de opbouw omschreven. Het doel van dit hoofdstuk is om uiteindelijk een set van eigenschappen per techniek te bepalen, waarop later in het onderzoek de afwegingen gebaseerd worden.

3.1 Global System for Mobile communications (GSM) In deze paragraaf wordt de GSM technologie besproken.

3.1.1

Het ontstaan

GSM is in Europa de standaard voor mobiele communicatie. Voordat GSM bestond, waren er in de verschillende landen diverse standaarden welke niet met elkaar konden samenwerken. Er ontbrak een standaard waar de gebruiker in elk land in Europa mee kon communiceren. Op aandringen van de overheden en met de steun van de verschillende telecom-aanbieders is er begonnen aan het project GSM (Groupe Special Mobile). Het doel van het project was om tot één Europese standaard te komen. De verantwoordelijkheid voor de GSM-standaard is uiteindelijk terechtgekomen bij het European Telecommunications Standards Institute (ETSI). Tijdens het ontwerp van de GSM standaard heeft men de volgende doelen gesteld. - Internationale roaming - Open architectuur - Hoge graad van flexibiliteit - Eenvoudige installatie - GSM moet samen kunnen werken met ISDN (Integrated Services Digital Networks), CSPDN (Circuit-Switched Public Data Network, PSPDN (Packed Switched Public Data Netwerk), and PSTN (Public-Switched Telephone Network) - Signaal met hoge kwaliteit en stabiele verbinding. - Hoge spectrale efficiëntie - Goedkope infrastructuur - Goedkope terminals - Beveiliging [Eb01, Nico03, Ya02]

3.1.2

De werking

De communicatie werkt op basis van elektromagnetische golven. Een zender wekt golven op, die vervolgens op afstand door de ontvanger worden omgezet in een bruikbaar signaal. Door de frequentie, amplitude of fase van de golf te variëren (moduleren) kan er gecommuniceerd worden. GSM maakt gebruik van Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK), waarbij de fase van de golf wordt veranderd aan de hand van de bits die verzonden worden [CAT]. Voor draadloze communicatie zijn bepaalde frequenties gereserveerd (door de wet) om te gebruiken, deze noemen we de beschikbare frequentieband. GSM werkt op drie verschillende frequentiebanden. Er is begonnen met de implementatie van GSM-900. Hier wordt gebruik gemaakt van grote cellen (macro-cells), wat als voordeel heeft dat de provider minder zendstations hoeft te plaatsen om grote gebieden dekking te geven. Een nadeel is het beperkte aantal gebruikers en het hoge energieverbruik van de mobiele apparaten. Er wordt gebruikt gemaakt van 50-MHz bandbreedte, verdeeld in twee stukken van 25-MHz. Eén deel voor het uitgaand verkeer (uplink) en één deel voor inkomend verkeer (downlink) gezien vanaf de gebruiker. Door gebruik te maken van carriers met een breedte van 200kHz, kan men per richting 125 carriers gebruiken. E-GSM is een aangepaste 900 versie, met een breder spectrum (10-MHz extra), kleinere cellen en een lager energieverbruik voor de mobiele apparaten.

Blz. 13

GSM-1800 en GSM-1900 maken gebruik van kleine cellen (micro-cells). Dit vergt meer zendmasten, maar maakt een groter aantal gebruikers mogelijk. Daarnaast is het energieverbruik van de mobiele apparaten een stuk lager. Het 1800 netwerk is ontworpen voor Europa, het 1900 netwerk gebruikt men in Amerika. GSM-1800 gebruikt 150-MHz bandbreedte, ook verdeeld in twee delen van 75-MHz. Hiermee haalt men 375 carriers per richting. Tussen de uplink en de downlink zit een ruimte van 95Mhz. GSM-1900 gebruikt 120-Mhz band, verdeeld in twee stukken van 30-Mhz en een ruimte ertussen van 80-Mhz. Dit is goed voor 300 carriers. Een overzicht van de GSM familie is weergegeven in Tabel 3-1. Kanaal breedte

Max. aantal carriers

Grote cellen, hoog energieverbruik terminals.

200 kHz

125

E-GSM

Uitgebreid GSM-900, kleinere cellen, minder energieverbruik.

200 kHz

175

GSM-1800

Kleine cellen, laag energieverbruik terminals. Europa

200 kHz

375

GSM-1900

Kleine cellen, laag energieverbruik terminals. Amerika

200 kHz

300

GSM familie

Beschrijving

GSM-900

Tabel 3-3-1 GSM familie Er wordt onderscheid gemaakt tussen de carriers met behulp van het verschil in de frequentie (FDMA). Tevens wordt de carrier verdeeld in verschillende tijdsloten, waardoor de gebruikers omstebeurt gebruik kunnen maken van het communicatiesysteem (TDMA). Op deze manier kan een carrier nog eens gedeeld worden door 8 gebruikers [Ya02, Nico03, Ya02].

3.1.3

Netwerk architectuur

De globale opbouw van het GSM-netwerk bestaat uit vier onderdelen: Het Mobile Station Subsystem (MSS), het Base Station Subsystem (BSS), het Network and Switching Subsystem (NSS) en het Operation and Support Subsystem (OMS). Figuur 3-1 geeft de opbouw van de GSM-netwerk architectuur weer. De verschillende onderdelen zullen samen met de interfaces besproken worden.

Figuur 3-1 GSM netwerk architectuur

Blz. 14

Mobile Station Subsystem (MSS) Het apparaat dat fungeert als de interface tussen de gebruiker en het GSM-netwerk, bijvoorbeeld een mobiele telefoon. Het apparaat beschikt over verschillende functies. Versturen van spraak en data, synchronisatie, weergeven van berichten, etc. Het MSS bestaat uit de volgende onderdelen: Terminal equipment (TE) Mobile termination (MT) Terminal adapter (TA) Subscriber identity module (SIM)

: : : :

Computer, fax of een ander apparaat. Uitrusting die de GSM standaard functies realiseert. Interface tussen TE en MT. Verwijderbaar kaartje dat alle gebruikersgerelateerde informatie bevat.

Base Station Subsystem (BSS) Maakt de draadloze verbinding tussen het MSS en de rest van het GSM netwerk mogelijk. Base Station Transceiver (BTS) : Zorgt voor de dekking, bestaat uit zendapparatuur. Base Station Controller (BSC) : Verantwoordelijk voor netwerkoperaties en signaalverwerking. Bijvoorbeeld resource management, handover, frequency hopping etc. Eén BSC bestuurt meerdere BTS’s. Transcoder / Rate Adapter Unit : Apparaat dat tussen twee GSM elementen geplaatst wordt (BTS,BSC en MSC). Combineert vier 13 kbit/s spraak kanalen tot één datastroom van 64 kbit /s. Network and Switching Subsystem (NSS) Is verantwoordelijk voor de communicatie binnen het netwerk of met externe netwerken. Hier word het verkeer geswitcht en de gegevens in de databases aangepast. Functies die hier ondersteund worden: opzetten van een verbinding locatieregistratie, interface met externe netwerken, toewijzen van resources, synchronisatie, etc. Mobile Switching Center (MSC)

: Switch functies en coördineert de gesprekken and routing procedures. Eén MSC controleert meerdere BSS’s. Tevens is het verantwoordelijk voor de samenwerking met andere soorten netwerken. Home Location Register (HLR) : Bevat een lijst van alle aangemelde gebruikers, samen met de link naar de informatiebestanden met betrekking tot call management. Visitor Location Register (VLR) : Gebruikersinformatie van alle tijdelijke gebruikers (roaming). Authentication Center (AuC) : Bevat per gebruiker de informatie die nodig is voor de authenticatie (key). Equipment Identity Register (EIR) : Lijst met de nummers van toestellen (IMEI). Gestolen toestellen kunnen worden geblokkeerd. Operation and Support Subsystem (OMS) Maakt het mogelijk dat het hele systeem in werking blijft en wordt onderhouden. Bijvoorbeeld het in de gaten houden van het systeem, het maken van diagnoses en foutafhandeling. Operation and Maintenance Center (OMC) : Network Management Center (NMC) :

Het in- en uitschakelen van netwerk resources. Gecentraliseerde netwerkmanagementfuncties en lange-termijn-planning.

Interfaces De interfaces definiëren de vorm van communicatie tussen de verschillende onderdelen van het GSMnetwerk. De interfaces kunnen ook wel gezien worden als service accespoints. -

A

:

-

Abis

:

-

Um

:

De interface tussen het BSC en het MSC. Signalen, data- en spraak informatie kunnen worden verzonden door het gebruik van een of meerdere 2,048 – Mbit / s transmissiesystemen. De interface tussen het BTS en het BSC. Het handelt controlefuncties af binnen het BTS. Fysiek ondersteunt door een datalink, welke gebruik maakt van het link acces data protocol (LAPD). De Interface tussen het MSS en het BSS, dus tussen het mobiele apparaat en het netwerk. Ook wel de air-interface of radiolink genoemd.

Blz. 15

-

B t/ m H :

Zie figuur 2-1

[Ya02, Bra02, Eb01,Ti02, Nico03, Ya02]

3.1.4

Signaalverwerking

Voordat het signaal wordt verzonden van het mobiele station naar het BSS, worden er een aantal bewerkingen op uitgevoerd. In het geval van spraakcommunicatie wordt eerst de spraak gedigitaliseerd (A / D Convertor). Vervolgens wordt het signaal gecodeerd met behulp van een codeertechniek waarbij van tevoren voorspeld kan worden hoe het bitpatroon er uit zal zien (RPELTP-LPC). Hierdoor kan de bit-rate omlaag worden gebracht. Daarnaast wordt interleaving toegepast waardoor er een beter resultaat wordt verkregen bij de error-correctie. Het resulterende signaal wordt door middel van de GMSK-modulatie overgezet op de carrier [CAT]. Bij het basisstation word dit signaal weer omgezet en gedemoduleerd. Daarna wordt het verder gezonden door het Mobile Switching Centre. [Ya02] Figuur 3-2 laat verwerking van het signaal zien. [Eb01, Ya02]

Figuur 3-2 GSM transmissie

3.1.5

Logische Kanalen

De functies die in het GSM netwerk worden uitgevoerd, zijn mogelijk door een aantal functie gerelateerde kanalen. Er wordt onderscheid gemaakt tussen twee soorten kanalen. Traffic channels en signalling channels. De signalling channels zijn er voor het opzetten, verbreken en onderhouden van traffic channels. Traffic channels - Speech Channels: Deze dragen spraakinformatie. Er zijn twee soorten: Full rate traffic channel en een half rate traffic channel. - Data Channels: Deze dragen data-informatie en zijn ingedeeld in drie groepen. Eén voor 9.4 kbit /s, één voor 4.8 kbit/s en één voor 2.4 kbit/s. Signalling channels - Broadcast Channels 1. Frequency Correction Channel: Informatie die verzonden wordt naar het mobiele station om de frequentie aan te passen. 2. Broadcast Control Channel: Netwerkinformatie die word ontvangen door het mobiele station voor het opzetten van een verbinding (cell indentiteit, network indentiteit, etc..) 3. Synchronization Channel: Informatie die word verzonden voor het synchroniseren van de tijd en voor de identificatie van het BTS. - Common Control Channels 1. Random Acces Channel: Informatie die word verzonden door het mobiele station om toegang te krijgen tot een bepaald kanaal. 2. Acces Grant Channel: Informatie die word ontvangen door het mobiele station, bijvoorbeeld voor het toewijzen van een kanaal. 3. Paging Channel: Wordt gebruikt om mobiele stations te lokaliseren. 4. Notification Channel: Informeert mobiele stations over inkomende groeps- en broadcast verbindingen

Blz. 16

-

Dedicated Control Channels 1. Stand Alone Dedicated Control Channel: Wordt gebruikt wanneer er geen actieve verbinding is tussen het mobiele station en het basisstation. 2. Slow Associated Control Channel: Kanaal altijd toegewezen aan een Traffic Channel of een Stand Alone Dedicated Control Channel. Er word informatie verzonden voor de optimale transmissie ( bijvoorbeeld voor synchronisatie, power control etc..). Tweewegs kanaal 3. Fast Associated Control Channel: Draagt data-informatie voor signalling doeleinden, welke op een snelle manier moeten worden afgehandeld. Bijvoorbeeld tijdens een handover.

[Ya02, Bra02, Eb01, Ti02, Nico03, Ya02]

3.1.6

Procedures

Om verheldering te bieden zullen in deze sectie een aantal procedures beschreven worden die plaatsvinden in het GSM-netwerk. Initialisatie Tijdens de initialisatie moeten er drie zaken geregeld worden. 1. Frequentie synchronisatie: Wanneer het mobiele apparaat word aangezet, zal deze alle beschikbare kanalen afscannen en kijken welke het sterkste signaal heeft. Bij het sterkste signaal zal gekeken worden of er een frequentiecorrectie ontvangen kan worden via het Broadcast Control Channel. Wanneer deze ontvangen is, kan de oscillator van het mobiele apparaat gesynchroniseerd worden met die van het basisstation. Wanneer er geen frequentiecorrectie ontvangen wordt gaat men door naar het volgende signaal. 2. Timing synchronisatie: Nadat de frequenties gesynchroniseerd zijn, ontvangt het mobiele apparaat via het Synchronization Channel een signaal ter afstemming van de timing. Wanneer dit niet het geval is, moet men opnieuw de frequenties afstemmen. 3. Overhead informatie: Via het Broadcast Control Channel wordt de volgende informatie ontvangen door het mobiele apparaat. -

Landcode Netwerkcode Locatie gebied code Cell identificatie

-

Aangrenzende cellen Broadcast Control Channel Minimaal ontvangen signaal sterkte

Deze informatie wordt vergeleken met die op de sim-kaart. Als deze informatie overeenkomt, zal de link behouden worden en het Paging Channel zal geobserveerd worden. Wanneer de informatie niet overeenkomt, zal er een locatie update plaatsvinden. [Ya02] Locatie-update Een locatie-update zal plaatsvinden als: Een mobiel apparaat is ingeschakeld, maar de ontvangen informatie niet overeenkomt met de informatie op de sim-kaart. Het mobiele apparaat in een ander gebied komt dan waarin het op dit moment is aangemeld. Er voor lange tijd geen activiteit is. Er wordt eerst een aanvraag gedaan voor een kanaal op het Random Acces Channel, het netwerk antwoordt vervolgens door het Acces Grant Channel, welke aangeeft welk Stand Alone Dedicated Control Channel er gebruikt kan worden. Nu kan het mobiele apparaat overschakelen naar dit kanaal en zich identificeren door een location-update message te sturen. Nu kan de authenticatie beginnen [Ya02] Authenticatie De authenticatie wordt gestart door het netwerk. Het netwerk vraagt het mobiele apparaat zich te authenticeren. Er wordt een willekeurig 128 bits nummer meegezonden. Het mobiele apparaat berekent vervolgens met behulp van het A3 versleutelings-mechanisme, zijn sleutel en het ontvangen

Blz. 17

nummer een 32 bits nummer, welke hij terugstuurt naar het netwerk. Het netwerk maakt dezelfde berekening. Wanneer ze op hetzelfde getal komen, is de authenticatie geslaagd. [Ti02, Nico03, Ya02] Encryptie Eerst wordt een netwerk ciphering mode message verstuurd om aan te geven of er gebruik gemaakt wordt van versleuteling. Dezelfde sleutel als tijdens de authenticatie wordt samen met het framenummer en het A5 versleutelings algoritme [Mi02] gebruikt om de informatie te versleutelen. De versleuteling vindt plaats tussen het mobiele station en het basisstation. [Ti02, Nico03, Ya02] Handover Wanneer er een gesprek wordt gevoerd (via traffic channel) wordt constant de signaalsterkte van de huidige cel en de omliggende cellen in de gaten gehouden. Wanneer het signaal van een omliggende cel groter is, wordt er overgegaan op een handover. Er zijn 2 soorten handovers in GSM: - Synchroon: Beide cellen zijn gesynchroniseerd, door het tijdsverschil tussen de tijdsloten te meten kan de het mobiele apparaat zelf het verschil berekenen. - Asynchroon: De cellen zijn niet gesynchroniseerd, door het versturen van acces bursts kan het verschil berekend worden met behulp van de round trip time. Dit duurt gemiddeld twee keer zo lang als een synchrone handover. Het basisstation verstuurt een handover-message met daarin het nieuwe traffic channel. Het mobiele apparaat kan nu op het nieuwe kanaal gaan zitten en verzendt een handover acces message, zodat het basisstation het verschil kan berekenen. Nu kan er overgeschakeld worden er wordt er een handover complete message verstuurd. [Ti02, Nico03, Ya02] Frequency Hopping Door regelmatig van frequentie te wisselen, wordt de verbinding minder kwetsbaar voor uitdoofde frequenties. Doordat er korte tijd gebruik gemaakt wordt van de frequentie, zal het effect minder merkbaar zijn. Bij GSM wordt er elk TDMA frame van frequentie gewisseld. Deze optie is geïmplementeerd in alle mobiele apparaten. De parameters (frequenties, patroon, framenummer) worden bepaald door het netwerk en worden verzonden door het Synchronization Channel. Er zijn twee hop-modes: - Cyclic: De verschillende frequenties worden achter elkaar gebruikt. - Random: Een van de 63 van tevoren hop-patronen wordt gebruikt. [Bra02, Eb01, Ya02]

3.1.7

Eigenschappen

In de voorgaande secties is de werking en de opbouw van het GSM-netwerk toegelicht. In deze sectie worden een aantal technische eigenschappen uitgelicht die van belang zijn bij het verdere onderzoek. Dekking GSM is een van de grootste netwerken. De dekking van het netwerk hangt af van het aantal basisstations die de provider heeft geplaatst en van de roaming contracten die de provider heeft afgesloten met andere netwerkproviders. Deze roaming contracten maken het mogelijk dat de gebruiker ook in het buitenland gebruik kan maken van het aanwezige GSM-netwerk. KPN heeft in ruim 125 landen dekking waaronder heel Europa. Wanneer de gebruiker ook in de Verenigde Staten en Canada GSM wil gebruiken, moet hij beschikken over een telefoon die onder andere werkt op de 1900-Mhz frequentieband (tri-band). De meeste telefoons die in Europa verkocht worden, voldoen hier niet aan. [KPN, GSMW] Transmissiesnelheid De maximale transmissiesnelheid van GSM is 9.6 kbit /s. Dit is de maximale capaciteit van het data traffic channel. In praktijk zal deze snelheid nooit gehaald worden. Een test van het Telematica Instituut [Bo02] met het WAP protocol geeft een gemiddelde transmissiesnelheid aan van 6.8 kbit / sec. Round Trip Time Met de RTT wordt de tijd aangegeven voordat de gebruiker een reactie krijgt op een verstuurd pakketje. Het mobiele station zal een pakketje versturen naar het basisstation, die via het switching

Blz. 18

center naar een extern netwerk wordt verzonden. Daar zal een reactie worden gegenereerd, die weer wordt teruggezonden naar het mobiele station (via het switching center en het basisstation). De RTT geeft een indicatie van de tijd, hoelang het duurt voordat de gebruiker een reactie krijgt, wanneer hij bijvoorbeeld informatie opvraagt uit een database. Bij dezelfde test van het Telematica Instituut [Bo02] met het WAP protocol werd ook de RTT gemeten. Bij GSM bedroeg deze 0.98 seconden. Soort verbinding Een verbinding bestaat uit één uplink en één downlink kanaal, voor respectievelijk het uitgaande en het inkomende verkeer (gezien vanaf het mobiele station). Om een verbinding op te zetten, dient een gebruiker eerst in te bellen bij een ISP. Tijdens het inbellen moet er informatie uitgewisseld worden tussen de gebruiker en de ISP, bijvoorbeeld gebruikersnaam en wachtwoord. Het inbellen kost ongeveer 20 seconden. Circuit switched Voor de communicatie wordt een verbinding opgezet tussen een zender en ontvanger. De verbinding blijft intact totdat deze beëindigd wordt. Het communicatiekanaal, waarvan de verbinding gebruik maakt, is exclusief voor deze verbinding. Het kan niet gedeeld worden door meerdere verbindingen. Het voordeel voor de gebruiker is dat de transmissiesnelheid minder afhankelijk is van het aantal overige gebruikers. Kosten De door de circuit switched structuur is het communicatiekanaal de totale verbindingstijd bezet. Daarom worden de kosten berekend aan de hand van de duur van de verbinding. De gebruiker zal dus betalen voor de gehele duur van de verbinding, ook al wordt er geen dataverkeer uitgewisseld. Beveiliging Het signaal van GSM dat wordt verzonden tussen het mobiele station en het basisstation wordt versleuteld. Hierbij wordt gebruik gemaakt van het A5-encryptie algoritme [Mi02]. Dit beschermt tegen bijvoorbeeld afluisteren van het signaal tussen het mobiele station en het basisstation. Het A5 algoritme is allang gebroken, het decoderen van de berichten kost wel de nodige inspanningen en investeringen. De signalen tussen de basisstation en het switching center zijn meestal niet versleuteld; dit hangt af van de provider. Energieverbruik Voor het mobiele apparaat maakt het voor het energieverbruik uit of er gebruik gemaakt wordt van een 900-Mhz of een 1800-Mhz netwerk. Een 1800-Mhz netwerk maakt gebruik van kleinere cellen, waardoor het energieverbruik van het mobiele apparaat lager is dan bij een 900-Mhz netwerk. Een 900 netwerk, maakt gebruik van grotere cellen, waardoor het meer energie kost om een signaal te zenden, omdat de afstand tussen het basisstation en mobiele station groter is. Op dit moment zitten KPN en Vodafone op 900MHz, O2, T-Mobile en Orange op 1800MHz.

3.2 High Speed Circuit Switched Data (HSCSD) In deze paragraaf wordt de HSCSD technologie besproken.

3.2.1

Het Idee

Om in de bestaande GSM-netwerken hogere transmissiesnelheden mogelijk te maken, zijn er verschillende opties. Het doel van HSCSD is om zoveel mogelijke gebruik te maken van de huidige infrastructuur, de bestaande air-interface, 200 kHz carrier spacing en van de bestaande frame / slot structuur. Er zijn drie opties om hogere transmissiesnelheden mogelijk te maken. 1. Het verhogen van de code-rate. Theoretisch zou dit de transmissiesnelheid kunnen verhogen tot 22.8 kbit/s. De gevolgen hiervan zijn dat de kwaliteit daalt of dat er minder kanalen beschikbaar zijn om dezelfde kwaliteit te kunnen bieden (door de signal-to-noise ratio te verhogen). 2. Het samenvoegen van fysieke kanalen. Doordat één verbinding meerdere kanalen in gebruik heeft, zijn er minder verbindingen beschikbaar.

Blz. 19

3. Andere soorten modulatie. Door modulatie te gebruiken met meerdere symbolen, welke meerdere bits representeren. Deze zijn wel minder robuust, omdat er minder goed errorcorrectie op toegepast kan worden. De gedachte achter HSCSD was om het zo simpel mogelijk te houden. Er moesten zo min mogelijk aanpassingen voor nodig zijn aan de huidige infrastructuur. Er hoeft dan ook alleen maar een software-upgrade plaats te vinden in het netwerk om deze service mogelijk te maken. Er wordt gebruik gemaakt van de bestaande fysieke kanalen en burst-formats zoals deze al in GSM gebruikt werden. [Nico03, Bra02]

3.2.2

De Werking

HSCSD werkt volgens het 2e principe. Het samenvoegen van maximaal 8 tijdsloten of (full-rate) fysieke kanalen voor één verbinding. Alle kanalen moeten wel gebruik maken van dezelfde carrier, van hetzelfde type zijn en hetzelfde codeerschema hebben. Er wordt gebruik gemaakt van 3 verschillende data-kanalen, welke snelheden bieden van 9.6, 4.8 en 2.4 kbit/s. Doordat de transmissiesnelheid van de A-interface is gelimiteerd tot 64 kbit/s kan er maximaal tot een transmissiesnelheid van 57.6 kbit/s gekomen worden. [Ste01] Dit is omdat alle gebruikte datakanalen van hetzelfde type moeten zijn. Figuur 3-3 laat zien waar de combinatie van de kanalen mogelijk is, en waar de snelheid wordt beperkt door de A-interface.

Figuur 3-3 Combinatie kanalen, beperkende A-interface De verzending van de data over de verschillende kanalen gebeurt onafhankelijk, dus aan elk kanaal is tevens een Slow Associated Control Channel toegewezen. Ook de versleuteling gebeurt onafhankelijk, elk kanaal gebruikt zijn eigen sleutel voor het versleutelen van de data. [Ste01, Nico03, Bra02]

3.2.3

Multislot klassen

Bij het opzetten van de verbinding geeft het mobiele apparaat aan om wat voor een soort verbinding het gaat. Het maximum aantal te gebruiken tijdsloten en de tijd tussen de tijdsloten wordt bepaald. Deze liggen vastgelegd in van tevoren opgestelde configuraties, de zogenaamde multislot klassen. Het mobiele apparaat voorziet het netwerk van de benodigde informatie. Deze informatie bestaat uit: fixed network user rate (de transmissiesnelheid die het mobiele apparaat wil behalen) en het maximaal aantal kanalen (zodat de gebruiker de kosten in de hand kan houden). Nu kan het netwerk de uiteindelijke multislot configuratie bepalen, welke gebaseerd is op de capaciteiten van het mobiele apparaat en op de aard van de service. Voor HSCSD zijn er 18 verschillende multislot-klassen. Tabel 3-2 geeft de verschillende multislotklassen weer. Rx en Tx geven het maximaal aantal tijdsloten aan die gebruikt kunnen worden voor het ontvangen (Rx) en het zenden (Tx) per TDMA frame aan. Sum geeft het totale aantal tijdsloten aan. De volgende parameter geeft aan hoeveel tijdsloten er nodig zijn voor het uitvoeren van metingen aan Blz. 20

de aanhangende cellen voordat men kan gaan zenden (Tta) / ontvangen (Tra). De Ttb en de Trb parameters hebben te maken met de tijd die nodig is tussen het omschakelen tussen zenden en ontvangen, of wanneer er van frequentie gewisseld is. Het type geeft aan om wat voor type mobiel apparaat het gaat. Type 2 kan zenden en ontvangen tegelijkertijd, type 1 kan dit niet. Vandaar dat sommige cellen niet van toepassing zijn. [Ste01, TeWe, Com] Multislot klasse Maximum aantal slots Minimum aantal slots Type Rx Tx Sum Tta Ttb Tra Trb 1 1 1 2 3 2 4 2 1 2 2 1 3 3 2 3 1 1 3 2 2 3 3 2 3 1 1 4 3 1 4 3 1 3 1 1 5 2 2 4 3 1 3 1 1 6 3 2 4 3 1 3 1 1 7 3 3 4 3 1 3 1 1 8 4 1 5 3 1 2 1 1 9 3 2 5 3 1 2 1 1 10 4 2 5 3 1 2 1 1 11 4 3 5 3 1 2 1 1 12 4 4 5 2 1 2 1 1 13 3 3 nvt nvt a) 3 a) 2 14 4 4 Nvt Nvt a) 3 a) 2 15 5 5 Nvt Nvt a) 3 a) 2 16 6 6 Nvt Nvt a) 2 a) 2 17 7 7 Nvt Nvt a) 1 0 2 18 8 8 nvt Nvt 0 0 0 2 NOTES: a) = 1 met frequentie hopping = 0 zonder frequentie hopping. b) = 1 met frequentie hopping of verandering van Rx naar Tx = 0 zonder frequentie hopping en zonder verandering van Rx naar Tx c) = 1 met frequentie hopping of verandering van Tx naar Rx = 0 zonder frequentie hopping en zonder verandering van Tx naar Rx

Tabel 3-2 Multislot klassen voor HSCSD Symmetrisch / asymmetrisch Een HSCSD verbinding ondersteunt zowel symmetrische als asymmetrische verbindingen. Er kunnen bijvoorbeeld meer kanalen voor de downlink gereserveerd worden, dan voor de uplink. Bij HSCSD is dit altijd geval. Er kunnen niet meer uplink kanalen dan downlink kanalen zijn. [Ste01, Nico03]

3.2.4

Procedures

Om verheldering te bieden worden in deze sectie een aantal procedures beschreven die plaatsvinden in het HSCSD-netwerk. Frequentie Hopping Ook bij HSCSD kan er gebruik gemaakt worden van frequentie hopping. Alle kanalen moeten wel tegelijkertijd hoppen volgens hetzelfde schema. Transparant / niet-transparant HSCSD kan transparante en niet-transparante services bieden. Een transparante service wil zeggen een constante transmissiesnelheid en transit delay, maar variabele error-ratio’s. Bij niet transparante services kan de error-ratio worden verbeterd, maar gaat dit ten koste van transmissiesnelheid en transit delay. De provider kiest bij de implementatie van zijn netwerk of er gebruikt gemaakt wordt van een transparante of een niet-transparante service. Alleen bij een transparante service kan er gebruik gemaakt worden van asymmetrische verbindingen. Handover Bij een handover wordt er verschil gemaakt tussen een transparante en een niet transparante service. Omdat HSCSD meerdere kanalen combineert, is de handover complexer dan bij GSM. • •

Transparant: Niet-transparant:

Alle kanalen moeten worden overgezet. Er kan verder gegaan worden met minder kanalen om de verbinding te behouden en later vrij gekomen kanalen als nog opeisen.

Blz. 21

3.2.5

Eigenschappen

In de voorgaande secties is de werking van de uitbreiding op het GSM-netwerk HSCSD toegelicht. In deze sectie worden een aantal technische eigenschappen eruit gelicht, die van belang zijn bij het verdere onderzoek. Dekking De gebruiker kan alleen gebruik maken van de hogere transmissiesnelheden die HSCSD biedt, wanneer de provider deze service aanbiedt. De provider moet de software in de basisstations van het GSM netwerk hebben aangepast om het gebruik van meerdere kanalen en tijdsloten mogelijk te maken. HSCSD is wel backwardscompatible met GSM, waardoor de gebruiker toch gebruik kan maken van de GSM service, indien HSCSD niet beschikbaar is. De techniek is in de volgende landen geïmplementeerd: Denemarken, Duitsland, Finland, Griekenland, Hongarije, Hongkong, Ierland, Israël, Letland, Litouwen, Luxemburg, Noorwegen, Oostenrijk, Filippijnen, Polen, Portugal, Roemenië, Zweden, Singapore, Slovenië, Zwitserland, Tsjechië, Turkije, Verenigd Koninkrijk en Zuid Afrika. [Voda]. Vooral in Duitsland is dit een populaire techniek. Helaas komt deze techniek in Nederland nog niet van de grond. [TeWe] Soort verbinding Een verbinding bestaat uit meerdere kanalen. Maximaal kunnen er 8 kanalen worden gebruikt voor een verbinding. Er moeten altijd evenveel of meer kanalen voor de uplink zijn gereserveerd dan voor de downlink. De uiteindelijke configuratie van kanalen ligt vast in de multislot-klassen en zal bepaald worden door de provider. Om een dataverbinding op te zetten dient een gebruiker net als bij GSM eerst in te bellen bij een ISP. Transmissiesnelheid De theoretische maximale snelheid is 57.6 kbit/s. Dit komt doordat er maximaal 8 kanalen kunnen worden gecombineerd en door de beperkte snelheid van de A-interface (64 kbit/s). In praktijk zal deze nooit gehaald worden. Een test van Sonera [Ko01] met het TCP/ IP protocol geeft een indicatie van de transmissiesnelheden. De uplink transmissiesnelheid had een maximum van 23.3 kbit/s, een minimum van 4.1 kbit/s en een gemiddelde van 9.6 kbit/s. De downlink transmissiesnelheid had een maximum van 27.9 kbit/s, een minimum van 13.4 kbit/s en een gemiddelde van 22.7 kbit/s. Round Trip Time Voor de test (TCP/IP) van Sonera [Ko01] verkreeg men voor het versturen van kleine pakketjes de volgende tijden: Een minimum van 0.8 sec, een maximum van 7.2 sec en een gemiddelde van 2.7 sec. Er was variatie aanwezig in de RTT, maar deze was minder dan de helft dan bij GPRS, de communicatietechniek die in het volgende hoofdstuk zal worden toegelicht. Circuit switched Net als GSM is HSCSD circuit switched, dit betekent dat alle kanalen die gebruikt worden tijdens de verbinding exclusief gebruikt kunnen worden door één gebruiker. Het voordeel voor de gebruiker is, dat de transmissiesnelheid minder afhankelijk is van het aantal overige gebruikers. Kosten De kosten worden net als GSM berekend aan de hand van de duur van de verbinding. Er hoeft niet per gebruikt kanaal betaald te worden. Wel moet er een extra vast bedrag per maand betaald worden, om gebruik te kunnen maken van HSCSD. Beveiliging HSCSD maakt gebruik van dezelfde beveiliging als GSM. Alle kanalen tussen het mobiele station en het basisstation worden apart versleuteld.

Blz. 22

3.3 General Packet Radio Service (GPRS) In deze paragraaf wordt de GPRS technologie worden besproken.

3.3.1

Algemeen

Het Internet is één van de aanleidingen geweest voor de ontwikkeling van GPRS. Naast de spraakcommunicatie is de vraag naar datacommunicatie enorm gestegen. Het standaard GSM netwerk is eigenlijk niet geschikt voor datacommunicatie. Het kan wel, maar de snelheden zijn laag en er wordt niet efficiënt gebruik gemaakt van het aanwezige spectrum. HSCSD maakt hogere transmissiesnelheden mogelijk. GPRS gaat nog een stapje verder, naast het ondersteunen van circuit switched services, worden er bij GPRS ook packet switched services ondersteund. Dit heeft als voordeel dat er bij datacommunicatie op een veel efficiëntere manier gebruik kan worden gemaakt van de aanwezige kanalen, wat weer kan leiden tot hogere transmissiesnelheden. Voor de implementatie van GPRS wordt er voor een groot deel gebruik gemaakt van het standaard GSM netwerk. Er zijn wel enkele uitbreidingen noodzakelijk. GPRS maakt gebruik van hetzelfde modulatieschema als GSM (GMSK) en dezelfde tijdslotstructuur wordt gebruikt. GRPS heeft de volgende eigenschappen: -

-

Ondersteuning van circuit switched services en packet switched services. Efficiënter spectrumgebruik Het mobiele station is altijd online, er wordt alleen voor de verzonden / ontvangen data betaald. Goede aansluiting op packet georiënteerde netwerken. De Service is gebaseerd op Qos elementen. ƒ Prioriteit: hoog / normaal / laag ƒ Betrouwbaarheid: packet loss ƒ Maximale bitrate 8 kbit/s – 2 Mbit/s ƒ Gemiddelde bitrate: 0.22 bit /s – 111kbit/s ƒ Delay Point-to-point en point-to-multipoint services

[Ya03, Nico03, Eb01]

3.3.2

Netwerk architectuur

De architectuur is gebaseerd op die van het standaard GSM netwerk. Alle elementen uit het GSM netwerk komen terug, met extra toevoegingen. De nieuw toegevoegde elementen zullen hier worden behandeld, zoals de GPRS support node en de Packet Control Unit. Voor een toelichting van de overige onderdelen kunt u terecht in het hoofdstuk over de GSM architectuur (2.3). Figuur 3-4 laat een overzicht zien van de GPRS netwerk architectuur.

Figuur 3-4 GPRS netwerk architectuur

Blz. 23

GPRS support node (GSN) De uitbreidingen die de packet switched gebaseerde services mogelijk maken. De GSN ondersteunt de onafhankelijke routing en verzending van de pakketjes binnen het netwerk en tussen de verschillende netwerken. Gateway GPRS support node (GGSN) :

Serving GPRS support node (SGSN)

:

Gedraagt zich als een logische interface voor externe packet networks. Deze externe netwerken zien de GGSN als een normale IP router, welke de ip adressen van de mobiele stations onder zijn hoede heeft. Optioneel zijn een firewall en eventuele packet filters. Daarnaast wordt er voor gezorgd dat de juiste SGSN wordt toegewezen aan het mobiele station. Gedraagt zich als een logische interface met het radionetwerk en is verantwoordelijk voor de aflevering van de juiste pakketjes bij het juiste BSS. Tevens zijn services als encryptie, authenticatie, sessie management, mobiliteitsmanagement onderdeel van de SGSN.

Mobile Station Subsystem (MSS) Het mobiele apparaat moet geschikt zijn voor GPRS. Deze moet beschikken over de GPRS protocol stack, welke de verbinding met het GPRS netwerk mogelijk maakt. De faciliteiten voor service switched en packet switched diensten kunnen worden ondersteund in het mobiele apparaat. Er zijn drie verschillende klassen mobiele apparaten: A,B en C. Klasse A ondersteunt circuit switched en packet switched services tegelijkertijd. Dus een gebruiker kan bellen en over het web surfen tegelijkertijd. Klasse-B apparaten ondersteunen het beide, maar niet tegelijkertijd. Dus wanneer de gebruiker tijdens het surfen gebeld wordt, zal de internet verbinding uitgesteld worden. De laatste klasse C ondersteunt alleen packet-switched services. Wanneer deze gebruiker gebeld wordt tijdens het Internetten, zal zijn verbinding verbroken worden. [Nico03] Base Station Subsystem (BSS) De BSC ondersteunt alle GPRS protocollen voor de communicatie over de air interface. De BTS functioneert als een relay station, welke zorgt voor de modulatie en demodulatie. Naast de BTS en de BTC is er de Packet Control Unit (PCU) toegevoegd. Packet Control Unit (PCU):

Is verantwoordelijk voor zaken als: packet switched verbindingen, inclusief zaken als het maken van de verbinding, controle, verbreken van de verbinding, handover, toewijzing van kanalen.

De overige entiteiten (MSC,GMSC, VLR,HLR,EIR en SMSC) maken deel uit van het circuit switched netwerk en zijn uitgebreid met GPRS gebruikers gegevens en routing informatie. [Ya03, Nico03, Eb01, Bra02]

3.3.3

Logische Kanalen

GPRS gebruikt dezelfde frequentieband als GSM. Beide delen ze de fysieke kanalen. Fysieke kanalen in GPRS zijn tijdsloten binnen een gegeven frequentie. Deze tijdsloten kunnen worden toegewezen aan circuit switched gesprekken of packet swiched data. Het kanaal dat wordt toegewezen aan een circuit switched call noemt men ook wel een traffic channel (TCH). Het fysieke kanaal dat men toewijst aan een packet switched data wordt een packet data channel genoemd (PDCH). PDCH’s and TCH, delen dezelfde fysieke kanalen, de toewijzing daarvan hangt af van het type service en de gewenste kwaliteit van de service (QoS). Packet Data Channels - Packet Broadcast Control Channel: Zorgt voor de verspreiding van overhead informatie naar alle GPRS apparaten in een cel. - Packet Common Control Channels: 1. Packet Random Acces Channel: Kanaal dat door het mobiele apparaat gebruikt wordt om een packet transfer te beginnen, of te reageren op paging berichten.

Blz. 24

-

2. Packet Paging Channel: Kanaal voor het versturen van paging berichten voorafgaand aan het zenden van een packet naar het mobiele apparaat. 3. Packet Acces Grant Channel: Wordt gebruikt voor het toewijzen van een kanaal aan het mobiele station, tijdens het opzetten van een verbinding. 4. Packet Notification Channel: Kanaal dat gebruikt wordt voor het zenden van point-tomultipoint berichten naar een groep mobiele apparaten. Packet Traffic Channels 1. Packet Data Transfer Channel: Bi-directioneel kanaal, gebruikt voor het zenden en het ontvangen van datapakketjes. Er kunnen één of meer kanalen gebruikt worden voor één mobiel apparaat. Dit hangt af van de multislot klasse. 2. Packet Associated Control Channel : Bi-directioneel kanaal, dat overige informatie verstuurt, zoals bevestigingen, energie controle informatie) en zorgt voor het toewijzen van resources. Dit kanaal hoort altijd bij een Packet Data Tranfer Channel.

[Ya03, Eb01, Bra02]

3.3.4

Multislot klassen

Ook GPRS maakt gebruik van de multislot klassen om de configuratie vast te leggen. Naast de klassen zoals we deze hebben gezien bij HSCSD, heeft GPRS nog meer configuraties. Deze extra configuraties worden weergegeven in Tabel 3-3. Voor een beschrijving van de termen, gebruikt in de tabel, kunt u terecht in het hoofdstuk over de HSCSD multislot klassen (3.3). Uit onderzoek is gebleken dat hoe meer verkeer er op dat moment, is hoe minder de multislot klasse uitmaakt voor de hoogte van de transmissiesnelheid en de RTT. Daarentegen bij weinig verkeer is de multislot klasse van grote invloed op de transmissiesnelheid en de RTT. Grote objecten worden gemiddeld sneller ontvangen dan kleine objecten, vanwege minder overheadinformatie. [Ste01, TeWe, Com] Multislot klasse 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

Maximum aantal slots Rx Tx Sum 6 2 NA 6 3 NA 6 4 NA 6 4 NA 6 6 NA 8 2 NA 8 3 NA 8 4 NA 8 4 NA 8 6 NA 8 8 NA

Minimum aantal slots Tta Ttb Tra Trb 3 b) 2 c) 3 b) 2 c) 3 b) 2 c) 2 b) 2 c) 2 b) 2 c) 3 b) 2 c) 3 b) 2 c) 3 b) 2 c) 2 b) 2 c) 2 b) 2 c) 2 b) 2 c)

Type 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

NOTES: a) = 1 met frequentie hopping = 0 zonder frequentie hopping. b) = 1 met frequentie hopping of verandering van Rx naar Tx = 0 zonder frequentie hopping en zonder verandering van Rx naar Tx c) = 1 met frequentie hopping of verandering van Tx naar Rx = 0 zonder frequentie hopping en zonder verandering van Tx naar Rx

Tabel 3-3 Extra GPRS multislot klassen Symmetrisch / asymmetrisch Ook GPRS ondersteund zowel symmetrische als asymmetrische verbindingen. Er kunnen bijvoorbeeld meer kanalen voor de downlink gereserveerd worden, dan voor de uplink. Dit hangt af van de verschillende multislot configuraties, welke bepaald worden door het netwerk en de mogelijkheden van het mobiele station. [Ste01]

3.3.5

Datatransfer

Voor een datatransfer wordt er een virtuele verbinding opgezet tussen het mobiele station en het basisstation. Deze virtuele verbinding wordt ook wel een temporary block flow (TBF) genoemd. Alle blokken data die verstuurd worden tijdens deze verbinding krijgen een een temporary flow identifier (TFI) toegewezen. Deze is uniek per verbinding en directie, en wordt toegewezen door het BSS. Er zijn twee typen flow identifiers: Closed end-type (CET) en open end-type (OET). Bij CET wordt er van tevoren afgesproken hoeveel data er verzonden wordt, bij OET maakt het niet uit hoeveel data er wordt verzonden.

Blz. 25

Doordat elke datatransfer beschikt over een unieke identifier (TFI) kunnen de kanalen gedeeld worden door de verschillende datastromen. Er kunnen dus meerdere mobiele stations worden toegewezen aan hetzelfde downlink channel; maar alleen de datastromen met de juiste TFI zullen worden geaccepteerd. Via de downlink channels wordt aangegeven welk mobiele station, wanneer en op welk uplink kanaal mag zenden. De verbinding wordt verbroken zodra de datatransfer is afgelopen en de TFI is vrijgegeven. Er zijn twee soorten datatransfer: One-phase acces en two-fase acces. Deze keuze van de methode is aan de netwerkoperator. One phase acces: Two phase acces:

De verzending van de data en de overhead procedures, zoals het onderhandelen over de service en verificatie van het mobiele station, gebeuren tegelijkertijd. De data transfer kan pas beginnen nadat de overhead procedures zijn voltooid.

Wanneer er eenmaal een TBF is opgezet heeft men een erg efficiënte manier voor het versturen van data en wordt er vermeden dat twee stations tegelijk gebruik maken van het kanaal. Dit is wel een probleem bij het opzetten van de TBF (contention). De kritische fase is wanneer er voor het eerst toegang wordt aangevraagd via de uplink. Hiervoor is er een speciaal acces-burst format opgesteld. De informatie die deze draagt bestaat uit de volgende elementen: 1. Geeft de reden van toegangsaanvraag aan, inclusief one-phase acces request, two fase acces request, page response, resultaten metingen etc. 2. Geeft de klasse van het mobiele apparaat aan de gewenste prioriteit. 3. Geeft het aantal data blokken aan dat verzonden moet worden. Wanneer het mobiele station data wil zenden, geeft deze dit aan via een packet channel request message aan het BSS via het packet random acces channel. In deze aanvraag is onder andere het toegangstype aangegeven. Het BSS reageert met een packet uplink assignment message via het packet accces grant channel. Deze geeft onder andere het te gebruiken tijdslot, TFI, en het packetassociated control channel aan. Wanneer er data naar het mobiele apparaat verzonden moet worden stuurt het BSS een packet paging request via het packet paging channel naar het mobiele station. Deze reageert op zijn beurt door een packet channel request te sturen gebruikmakend van het packet random-acces channel. Van nu af aan zal het verder gaan zoals hierboven is beschreven. [Ya03, Eb01]

3.3.6

Beveiliging

De principes die GPRS gebruikt voor beveiliging zijn bijna hetzelfde als die van GSM. De functies die GPRS biedt: - Bescherming tegen ongeoorloofd gebruik van de diensten, door authenticatie en service aanvraag validatie. - Bescherming van vertrouwelijkheid van data, door gebruik van encryptie. - Bescherming van de identiteit van de gebruiker. Het verschil met GSM is dat authenticatie wordt afgehandeld door de SGSN. Er wordt ook een versleutelingsmechanisme gebruikt, welke is geoptimaliseerd voor packet data. Authenticatie De gewone GSM algoritmen worden ook gebruikt voor de het genereren van de security data. Met behulp van het A3 mechanisme wordt de Signature Response (SRES) uitgerekend aan de hand van de Subscriber Authentication key (Ki) en een willekeurig nummer. Het mobiele station en de SGSN rekenen beide dit nummer uit. Wanneer dit nummer hetzelfde, is de gebruiker geautoriseerd om gebruik te maken van het netwerk. [Eb01]

Blz. 26

Encryptie Het verschil met GSM is dat de versleuteling wordt toegepast vanaf het mobiele station tot de SGSN. Bij GSM wordt alleen de data over de radiolink versleuteld. Het getal wat berekend is tijdens de authenticatie, wordt door het GPRS encryption Algorithm (GEA) gebruikt voor het versleutelen van de data. [Eb01]

3.3.7

Eigenschappen

In de voorgaande secties is de opbouw en de werking van de uitbreiding op het GSM-netwerk GPRS toegelicht. In deze sectie worden een aantal technische eigenschappen eruit gelicht die van belang zijn bij het verdere onderzoek. Dekking Om GRPS services aan te bieden, moeten de providers de software en de hardware van het netwerk aanpassen. In Nederland heeft de gebruiker landelijke dekking met GPRS. KPN en Vodaphone hebben GPRS-roaming contracten met providers uit de volgende landen: Belgie, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Griekenland, Hongarije, Hong Kong, Ierland, Italië, Oostenrijk, Portugal, Singapore, Spanje, Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland. [Voda] In deze landen kan de gebruiker dus ook gebruik maken van GPRS. Het aantal deelnemende landen zal snel uitbreiden. Transmissiesnelheid De theoretische maximale snelheid van GPRS is 171,2 kbit/s. In de praktijk wordt dit niet gehaald. Een test van het Telematica Instituut [Bo02] meet de performance van WAP en TCP over GPRS. Voor WAP kwam men op een gemiddelde transmissiesnelheid van 29 kbit /s. Voor TCP kwam men op een snelheid van 27.4 kbit/s. Ook Sonera heeft GPRS getest [Ko01]; hier kwam men ongeveer op dezelfde resultaten. Opvallend in deze test was de lage uplink transmissiesnelheid van maximaal 7kbit/s. Round Trip Time In het geval van GPRS geeft de RTT de tijd aan die het kost om een pakketje te sturen vanaf het mobiele station, via het basisstation, de SGSN en de GGSN, naar het externe netwerk en weer terug. De test van het Telematica Instituut [Bo02] geeft een RTT van 1.8 seconden voor TCP en 1.3 seconden voor WAP. Er was een hoop variatie aanwezig in de RTT, ongeveer twee keer zoveel als bij HSCSD. Packet switched Naast circuit switched diensten, ondersteunt GPRS ook packet switched services. De data wordt verdeeld in pakketjes, die afzonderlijk over het netwerk worden verstuurd. Elk pakketje kiest de optimale route. Zoals beschreven is in de sectie over datatransfer, kunnen de kanalen gedeeld worden door meerdere verbindingen. Soort verbinding Doordat de kanalen gedeeld kunnen worden door meerdere verbindingen is een gebruiker altijd verbonden (indien het mobiele station is ingeschakeld). Wanneer de gebruiker zijn mobiele station heeft ingeschakeld en zich aan heeft gemeld bij de GPRS-service kan de verbinding aan blijven. Hierdoor kan het regelmatige en tijdrovende inbellen voorkomen worden. De gebruiker is dus altijd bereikbaar en kan snel gebruikmaken van de GPRS service. Kosten De kosten worden berekend aan de hand van de hoeveel verstuurde data. Het maakt dus niet uit hoelang de gebruiker verbonden is met het netwerk. De gebruiker betaalt dus alleen wanneer er daadwerkelijk data wordt verzonden. Beveiliging Naast authenticatie wordt er bij GPRS ook versleuteling van de data toegepast. Er wordt gebruik gemaakt van het GPRS Encryption Algoritm (GEA), wat geoptimaliseerd is voor het versleutelen van packet data. De versleuteling wordt toegepast vanaf het mobiele station tot aan de SGSN.

Blz. 27

3.4 Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) In deze paragraaf wordt de UMTS technologie besproken.

3.4.1

Algemeen

De filosofie achter de 3e generatie systemen is de “mobiele werkplek”. De gebruiker is in staat verbinding te maken, onafhankelijk van locatie of verplaatsing. Om voor de 3e generatie tot één uniforme standaard te komen, heeft de International Telecommunications Union (ITU) een project opgezet (IMT-2000) voor de standaardisatie. Dit is niet gelukt; op dit moment zijn er twee dominerende standaarden, namelijk UMTS en cdma2000. UMTS is een voorstel van de ETSI en is gebaseerd op Wideband Code Devision Multiple Acces (W-CDMA) en heeft twee modes: Frequency Division Duplex (FDD) of Time Devision Duplex (TDD). In de volgende sectie zullen deze technieken nader worden toegelicht. De uiteindelijk vormgeving van UTMS is later overgenomen door het Third Generation Partnership Project (3GPP). Deze groep bestaat uit verschillende partners die belang hebben bij de ontwikkeling. Bijvoorbeeld verschillende standaardisatie organisaties, verenigde telecom apparatuur leveranciers en waarnemers. De specificaties worden door vier verschillende groepen ontwikkeld. Elk verantwoordelijk voor: -

Het basis netwerk Het radio acces netwerk De diensten en systeem aspecten De terminals

Om gebruik te maken van UMTS moeten telecom-aanbieders wereldwijd UMTS-licenties vergaren; hiervoor zijn hoge prijzen betaald. UMTS is al realiteit. In Japan is het eerste W-CDMA netwerk al in 2001 operationeel. [Bra02, Ste01, WWU,UMFo]

3.4.2

W-CDMA, TDD en FDD

Om er voor te zorgen dat meerdere gebruikers gebruik kunnen maken van de UMTS service, maakt UMTS gebruik van Wideband Code Devision Multiple Acces (W-CDMA). W-CDMA is gebaseerd op Code Division Multiplexing, maar maakt gebruik van een extra breed spectrum. Per gebruiker wordt een speciale code toegekend, waardoor er onderscheid gemaakt kan worden tussen de verschillende gebruikers die op hetzelfde frequentiekanaal zitten. Op deze manier kunnen de storingen beperkt gehouden worden, en wordt de privacy verhoogd. Om bi-directioneel verkeer mogelijk te maken biedt UMTS twee mogelijkheden. Onder bi-directioneel verkeer verstaan we verkeer van de gebruiker naar het netwerk én van het netwerk naar de gebruiker. Bij UMTS kan dit door middel van Time Divison Duplex of door Frequency Division Duplex. Het ligt aan het mobiele apparaat en het netwerk van welke methode er gebruik gemaakt kan worden. TDD: FFD:

Bij TDD wordt bi-directioneel verkeer mogelijk gemaakt door te werken met twee transmissiekanalen, welke worden onderscheiden door het gebruik van verschillende tijdsloten. Bij FDD worden de transmissiekanalen gescheiden door de frequentie. Elk van de kanalen gebruikt een andere frequentie.

[Eb01, Ste01] Symmetrisch / asymmetrisch UMTS ondersteunt zowel symmetrische als asymmetrische verbindingen. Er kunnen bijvoorbeeld meer kanalen voor de downlink gereserveerd worden, dan voor de uplink. FDD is optimaal voor symmetrisch verkeer zoals videoconferencing. TDD is uitermate geschikt voor asymmetrisch verkeer zoals surfen over het web. [Siem]

Blz. 28

3.4.3

Netwerk architectuur

De architectuur bestaat uit drie basisonderdelen, namelijk de User Equipment UE, het UMTS Terrestrial Radio Acces Network (UTRAN), en het Core Network (CN). Figuur 3-5 laat de globale opbouw van het UMTS netwerk zien. De onderdelen zullen apart nader besproken worden.

Figuur 3-5 UMTS netwerk architectuur User Equipment (UE) Verschaft de gebruiker de mogelijkheid om toegang te maken tot het netwerk. Deze bestaat uit de volgende onderdelen: Mobile equipment (ME) : Radio apparatuur welke toegang tot het netwerk mogelijk maakt UMTS Subscriber Indentity Module : Smartcard welke functie uitvoert voor de beveiliging van de identiteit en de diensten van de gebruiker. Deze bevat informatie over de identiteit, abonnement, encryptie keys etc. UMTS terrestrial radio acces network (UTRAN) Hier wordt de communicatie tussen het mobiele apparaat (EU) en het core netwerk (CN) ondersteund. Het geeft de mogelijkheid om informatie uit te wisselen tussen het mobiele apparaat en het CN. UTRAN gedraagt zich als een bridge, router of gateway. Het bestaat uit meerdere Radio Netwerk subsystems (RNS), welke op hun beurt weer bestaan uit een radio network controller en één of meerdere entiteiten ook wel Node B genoemd. Node B Radio Network Controller (RNC)

: Zorgt voor het zenden en ontvangen van de verschillende frequenties, en voor het broadcasten van informatie die de UE nodig heeft om een verbinding op te zetten met het netwerk. : Verantwoordelijk voor netwerkoperaties en signaalverwerking. Bijvoorbeeld resource management, handover.

Blz. 29

Core network (CN) Ondersteunt de communicatie met de UTRAN en met andere CN’s. Elementen uit de bestaande circuit switched GSM-netwerken en de packet switched GPRS-netwerken komen hierin terug. Mobile Switching Center (MSC) Home Location Register (HLR) Visitor Location Register (VLR) Gateway MSC (GMSC)

: Switch functies en coördineert de gesprekken en routing procedures binnen het netwerk. : Bevat een lijst van alle aangemelde gebruikers, samen met de link naar de informatierecords met betrekking tot het managen van de verbindingen. : Gebruikersinformatie van alle tijdelijke gebruikers (roaming). : Call control, onderhoud van verbindingen, service switching. Werkt samen met HLR voor de routing informatie. Inkomende en uitgaande circuit switched verbindingen worden afgehandeld door het GMSC.

Gateway GPRS support node (GGSN) :

Serving GPRS support node (SGSN)

:

Gedraagt zich als een logische interface voor externe packet networks. Deze externe netwerken zien de GGSN als een normale IP router, welke de ip adressen van de mobiele stations onder zijn hoede heeft. Optioneel is een firewall en eventuele packet filters. Daarnaast wordt er voor gezorgd dat de juiste SGSN wordt toegewezen aan het mobiele station. Gedraagt zich als een logische interface met UTRAN en is verantwoordelijk voor de aflevering van de juiste pakketjes bij de juiste node B. Tevens zijn services als versleuteling, authenticatie, sessie management, mobiliteitsmanagement onderdeel van de SGSN.

Interfaces De interfaces definiëren de vorm van communicatie tussen de verschillende onderdelen van het UMTS-netwerk. - Cu: : Dit is de interface tussen USIM en het de ME. Hierin zijn afspraken gemaakt over grootte, contact punten, elektrische specificaties, protocollen, etc. - Uu : De radio interface tussen de ME en UTRAN. - Iu : Dit is de interface tussen UTRAN en het CN. Deze bestaat uit twee delen, namelijk circuit switched (Iu CS) en packet switched (Iu PS). - Iur : Interface tussen de RNC’s en de verschillende RNS’s. - Iub : Dit is de interface tussen Node B en het RNC. Omvat alle procedures voor de logische operatie en onderhoud van node B. Bijvoorbeeld configuratie en fout afhandeling. [Bra02, Nico03, Ya02, Ste01]

3.4.4

Radio interface protocol architectuur

In de radio interface architectuur onderscheiden we drie lagen. Layer 3, de netwerk laag, layer 2, de datalink laag en layer 1 de fysieke laag. Er zijn nog hogere lagen te onderscheiden maar deze behoren tot het core netwerk en zullen hier verder niet behandeld worden. Layer 3 – Netwerk laag -

Radio Resource Control (RCC): is verantwoordelijk voor het Control Plane signalling tussen de UE’s en de radio interface. Voert onder andere de volgende functies uit: verspreiden van systeeminformatie. Het toewijzen en verdelen van radioresources. Handover, paging, Qos controle, aansturing encryptie, cell selectie, positie bepaling, etc.

Blz. 30

Layer 2 – Datalink laag -

Packet Data Convergence Protocol: verantwoordelijk voor het ontvangen en versturen van de netwerk PDU’s. Daarnaast zorgt het voor de compressie en decompressie van de netwerk PDU controle informatie (header). Broadcast / Multicast Control: verantwoordelijk voor de broadcast en multicast services via de radio interface. Het omvat het opslaan, plannen, verzending van broadcast berichten. Radio Link Control: maakt het opzetten en verbreken van verbindingen mogelijk. Verantwoordelijk voor de datatransfer, welke mogelijk is in drie modes: bevestigd, onbevestigd en transparant. Medium Acces Control: verwerkt datastromen vanuit RLC en RRC een maakt onbevestigde verzending naar hogere lagen mogelijk. De volgende taken worden uitgevoerd door de MAC. Het doorlinken van de verschillende logische kanalen op de juiste transportkanalen. Het selecteren van de passende transportformaten voor de transportkanalen. Multiplexen en demultiplexen van transportblokken van de fysieke laag. Het regelen van prioriteiten met behulp van informatie uit de hogere lagen. Het in de gaten houden van verkeer. Wanneer het te druk wordt, kan er een her-configuratie optreden.

Layer 1 – Fysieke laag De fysieke laag die services verleent aan de MAC via de transportkanalen. De fysieke kanalen worden via de ether verzonden. Deze zijn gedefinieerd in termen als carrier-frequentie, code, fase, tijdslot etc. Deze volgende functie zitten in de fysieke laag: Errordetectie op de transportkanalen en notificatie naar de bovenliggen kanalen. Multiplexing en demultiplexing van de gecodeerde transportkanalen. Frequentie en tijdssynchronisatie, etc. Figuur 3-6 laat de UMTS radio interface protocol architectuur zien. [Bra02, Nico03, Ya02]

Figuur 3-6 UMTS radio interface protocol architectuur

Blz. 31

3.4.5

Logische kanalen

De logische kanalen bevinden zich tussen de RLC en de MAC. Dit zijn als ware de service acces points. Ze maken de overdracht van informatie tussen deze entiteiten mogelijk. De logische kanalen kunnen worden onderscheiden naar het type informatie dat ze dragen. De eerste groep vervoeren operationele informatie (Control Plane), de tweede groep vervoert gebruikersinformatie (User Plane). Control channels : - Broadcast Control Channel : Downlink kanaal gebruikt om systeem operationele informatie te verzenden. - Common Control Channel: Bi-directioneel kanaal gebruikt om operationele informatie te vervoeren tussen het netwerk en de UE’s. - Dedicated Control Channel: Point-to-point, bi-directioneel kanaal gebruikt om operationele informatie te verzenden tussen het netwerk en een UE. Deze wordt opgezet terwijl er een RRC connectie wordt opgezet - Paging Control Channel: Downlink kanaal dat gebruikt wordt om paging informatie te zenden. Traffic channels - Control Traffic Channel: Point-to-point éénrichtingskanaal om gebruikersinformatie te zenden naar alle of een groep UE’s. - Dedicated Traffic Channel: Point-to-point channel gebruikt bij up- en downlink om informatie te versturen naar één UE. - Shared Channel Control Channel: Bi-directioneel kanaal gebruikt om informatie te versturen en ontvangen van transportkanalen. [Bra02, Nico03, Ya02]

3.4.6

Transportkanalen

De Transportkanalen zijn de service accespoints tussen de MAC en de fysieke laag. Ze maken het vervoer van data tussen deze entiteiten mogelijk. De transportkanalen worden onderscheiden naar de manier waarop de informatie wordt verstuurd via de radio interface en om wat voor type informatie het gaat. Behalve het laatste kanaal zijn het allemaal gedeelde kanalen door meerdere UE’s. Daarom wordt er gewerkt met adres informatie. Bij het laatste dedicated channel is dit niet nodig. Transport channels - Broadcast Channel: Downlink transportkanaal, gebruikt voor het verspreiden van systeem- en cell specifieke informatie. - Forward Acces Channel: Downlink transportkanaal dat gebruikt wordt om informatie te versturen naar een UE, waarvan de locatie bekend is in het systeem. - Paging Channel: Downlink transportkanaal gebruikt om operationele informatie met betrekking tot de paging procedure te verzenden. Een paging bericht kan verstuurd worden over meerdere cellen. - Random Acces Channel: Uplink transportkanaal gebruikt voor het versturen van operationele informatie van de UE naar het netwerk. Bijvoorbeeld een aanvraag voor een verbinding. Ook kunnen er korte packet data verzonden worden. - Common Packet Channel - UTRA FDD: Uplink kanaal gebruikt om korte tot gemiddelde packetdata te versturen. Is te vergelijken met RACH, maar hier gaat het om langere berichten. Alleen van toepassing bij UTRA FDD. - Uplink Shared Channel – UTRA TDD: Gedeeld uplink transportkanaal om gebruikersdata en operationele informatie te zenden naar verschillende gebruikers. Alleen van toepassing bij UTRA-TDD. - Downlink Shared Channel: Downlink transportkanaal gebruikt om gebruikersdata en operationele informatie te versturen naar verschillende gebruikers. - Dedicated Channel: Uplink of downlink kanaal voor het versturen van gebruikersinformatie of operationele informatie. [Bra02, Nico03, Ya02, Ste01]

Blz. 32

3.4.7

Fysieke kanalen

De fysieke kanalen worden gedefinieerd in termen van carrier frequentie, tijdslot, frame, etc. Bij de fysieke kanalen word onderscheid gemaakt tussen UTRA FDD en UTRA TDD. In dit onderzoek wordt er niet verder ingegaan op deze verschillende kanalen. Figuur 3-7 laat een mogelijke mapping zien van logische, transport en fysieke kanalen. [Ya02]

Figuur 3-7 Mapping van kanalen

3.4.8

Procedures

Om verheldering te bieden, worden in deze sectie een aantal procedures beschreven die plaatsvinden in een UMTS-netwerk. Cel zoeken Het zoeken naar een cel gebeurt door de UE. Drie stappen worden gevolgd. Slot-synchronisatie via het synchronisatie kanaal, frame-synchronisatie en scrambling-code identificatie. [Bra02, Steele, Ya03] Handover UMTS ondersteunt verschillende modes van handover. Intramode, intermode en intersystem handover. Intramode: Intermode: Intersystem:

Dit is wanneer de UE vanuit de UTRA TDD- of UTRA FDD mode overstapt naar een cel die dezelfde mode gebruikt. Bij de UTRA FDD mode kan er gebruik gemaakt worden van soft handovers, waarbij de verbinding een korte periode bij beide cellen aanblijft. Overschakeling van FDD naar TDD, of andersom. De beide modes moeten wel ondersteund worden door de UE. Dit is wanneer het mobiele station overschakelt naar een andere mobiele communicatietechniek, bijvoorbeeld naar GSM of GPRS. In dit geval zal er altijd sprake zijn van een hard handover.

[Bra02, Steele, Ya03]

Blz. 33

Paging procedure Waneer een UE eenmaal is aangemeld binnen het netwerk, wordt deze toegewezen aan een paging groep. Periodiek worden er berichten verstuurd naar de UE’s tot deze groep behoren. Wanneer de paging berichten met hogere frequentie verstuurd worden, zal dit ten koste gaan van de levensduur van de batterij. [Ya03] Dynamic Channel Allocation Dit is een mogelijkheid die geboden wordt door UTRA TDD. De resource units van UTRA TDD bestaan uit frequentie, tijd, slot en code. Het toewijzen van deze resources kan op een dynamische manier geregeld worden, door constante monitoring en rapportering. Twee typen van DCA worden ondersteund: Slow DCA: Fast DCA

Hier gaat het om de toewijzing van resources aan de cellen. Deze overleggen onderling om bijvoorbeeld tot een snellere handover te komen of om storingen te beperken. Hier gaat het om de toewijzingen van resources aan bearer services. Dit wordt bepaald door het basisstation. Dit gebeurt aan de hand van een lijst met voorkeuren opgesteld door de cellen (slow DCA). De toewijzing van de resources hangt af van de gekozen strategie. Bijvoorbeeld de minste storing of het ligt aan de aard van de service.

[Bra02,Ya03]

3.4.9

Eigenschappen

In de voorgaande secties is de werking en de opbouw van het UMTS-netwerk toegelicht. In deze sectie worden een aantal technische eigenschappen er uitgelicht die van belang zijn bij het verdere onderzoek. Dekking De verwachting is dat de eerste Europese UMTS-netwerken rond 2004 operationeel zullen zijn. Tegen 2006 zal er sprake zijn van wereldwijde dekking, wat gerealiseerd kan worden door de intergratie met satellietcommunicatie. Het aantal landen dat op dit moment heeft aangegeven UMTS te gaan gebruiken is op dit moment nog vrij beperkt. Europa, Japan en Korea hebben aangegeven om over te gaan op de implementatie van UMTS. In Nederland zijn de frequenties verdeeld onder Vodaphone, KPN, Dutchtone, Telfort en T-Mobile [WapWorld]. Transmissiesnelheid Tijdens het ontwerpen van de standaard voor de radio-interface van de IMT-2000 standaard zijn er voor de transmissiesnelheden de volgende doelstellingen vastgelegd. In gebouwen moet een transmissiesnelheid van 2Mbit/sec mogelijk zijn. Buiten, moet er een snelheid mogelijk zijn van 384 kbit/s, wanneer de gebruiker zich snel vervoert in bijvoorbeeld een auto, moet er een snelheid van 144 kbit/s mogelijk zijn. De transmissiesnelheden via satellietcommunicatie zullen variëren tussen de 9.6 en 144 kbit/s [Ya02]. Omdat de snelheden worden gedeeld door de verschillende gebruikers in een cel, zal de snelheid sterk afhangen van het aantal gebruikers in één cel. Daarom zal de provider in de stedelijke gebieden moeten werken met kleinere cellen dan op het platteland. Packet switched UMTS biedt ondersteuning bieden aan packet switched en circuit switched diensten. Dit maakt bijvoorbeeld de toegang tot het Internet (IP) en hoge kwaliteit spraakcommunicatie mogelijk. Soort verbinding Door de packet switched structuur kunnen de kanalen gedeeld worden door verschillende gebruikers. Wanneer de gebruiker zijn mobiele station heeft ingeschakeld en zich aan heeft gemeld bij de UMTS service kan de verbinding aan blijven. Hierdoor kan het regelmatig en tijdrovend inbellen voorkomen worden. De gebruiker is dus altijd bereikbaar en kan snel gebruik maken van de UMTS service.

Blz. 34

3.5 Wireless LAN In deze paragraaf wordt de WLAN technologie besproken.

3.5.1

Algemeen

De groei van de Wiress Local Area Networks begon in de jaren 80 toen de benodigde frequenties werden vrijgegeven. Bedrijven hoefden nu niet langer licenties aan te vragen voor het gebruik van deze frequentie. Vanaf dat moment werd er getracht om tot een eerste standaard te komen. Deze kwam echter pas in 1997. Het gebrek aan een standaard heeft er voor gezorgd dat er veel verschillende producten in de mark zijn, welke onderling niet kunnen samenwerken. De markt is dus verdeeld. Voordelen wireless LANs - Er is een markt voor. Er is een steeds grotere vraag voor de ondersteuning van mobiele applicaties. Veel mensen zijn voor hun werk constant onderweg, en hebben verschillende werkplekken. Van kantoren tot openbare ruimten. - De aanlegkosten van een draadloos netwerk zijn lager dan die van een vast netwerk. Ook de kosten voor het onderhoud van het netwerk zijn lager. Nadelen van wireless LANs - Verhoogde error rates, met betrekking tot vaste netwerken. Dit komt door atmosferische ruis, fysieke obstakels, en storing door andere systemen. - Collision detectie is moeilijk te implementeren - Energie management. Er moet constant een afweging gemaakt worden tussen prestaties en energie consumptie - Beveiliging. De signalen gaan verder dan het kantoor. [Nico03,TeWe]

3.5.2

Toepassing

Er zijn vier gebieden te onderscheiden waarvoor een wireless LAN gebruikt kan gebruiken. 1. Uitbreiding van bestaand LAN: Veel bedrijven die al een bestaand netwerk hebben, kiezen er voor om dit netwerk uit te breiden met behulp van een WLAN. Het vervangen van het totale netwerk is zonde, omdat de bekabeling er toch al ligt. 2. Verbinden van gebouwen: Door het gebruik van een point-to-point verbinding kan men met behulp van een draadloze verbinding op een eenvoudige manier twee netwerken te verbinden. Op deze manier kunnen bijvoorbeeld de netwerken van twee verschillende gebouwen verbonden worden. 3. Nomadic acces: Draadloze verbinding tussen een mobiele apparaat en een accespoint. Op deze manier kan draadloos data worden uitgewisseld tussen het netwerk en het mobiele apparaat. Een voorbeeld is de campus op de Universiteit, waar de studenten draadloos toegang kunnen krijgen tot het bestaande netwerk. 4. Ad hoc networking: Dit betreft een tijdelijk peer-to-peer netwerk. Bijvoorbeeld het opzetten van een tijdelijke verbinding tussen twee of meerdere mobiele apparaten tijdens een conferentie. Hiervoor is geen basisstation nodig. [Nico03]

3.5.3

Topologieën

Voor draadloze netwerken zijn er twee basis topologieën te onderscheiden, ad hoc en infrastructuur. Ad hoc Een ad hoc WLAN is een peer-to-peer netwerk dat is opgezet, om tijdelijk aan een vraag te kunnen voldoen. Er is geen netwerkinfrastructuur nodig. Alleen de mobiele apparaten en hun WLAN kaartjes zijn nodig, deze moeten wel gebruik maken van hetzelfde protocol. Er is geen centrale coördinatie in deze topologie, daarom wordt er gewerkt met CSMA / CD protocol, waarmee botsingen gedetecteerd worden. Er kan ook geen verbinding gemaakt worden met een vast netwerk.

Blz. 35

Infrastructuur Het netwerk maakt gebruik van een backbone met een hoge snelheid. De mobiele apparaten maken toegang tot het netwerk via basisstations. Deze topologie verschuift de complexiteit naar het acces point. Deze neemt de meeste protocol functies over, waardoor het mobiele apparaat alleen simpele functies hoeft uit te voeren. Het kan zo zijn dat de basisstations verbonden zijn aan een bestaand vast netwerk. In dit geval spreken we van een accespoint. Omdat hier wel sprake is van een gecentraliseerde coördinatie, wordt er meestal gebruik gemaakt van TDMA gebaseerde protocollen. Wanneer er met meerdere cellen gewerkt wordt om een groter gebied te dekken, moet het mogelijk zijn voor de gebruiker om van cel te wisselen (roaming). Het is wenselijk om met zo klein mogelijke cellen te werken. Dit heeft korte transmissie-afstanden tot gevolgd, wat weer energie bespaart. Technieken als Dynamic Channel Allocation en energie management proberen de capaciteit te verhogen, storing te beperken en energie te besparen. Figuur 3-8 geeft een grafische weergave van de Ad hoc en Infrastructuur topologie. Backbone

BS C

A B Ad hoc

B C

BS

A

C

A B

Infrastructuur Figuur 3-8 WLAN Topologiën

Beide typologieën worden ondersteund door de 802.11 en HIPPERLAN standaarden. [Nico03]

3.5.4

Fysieke laag

De fysieke laag van wireless LAN is gebaseerd op twee verschillende alternatieven. Transmissie met behulp van infrarood stralen of door microgolven. Infrarood (IR) Het gebruik van infrarood stralen heeft de volgende voordelen: betere beveiliging en de mogelijkheid tot hogere transmissiesnelheden. Het probleem is dat er niet veel producten op de markt zijn die het gebruikt van deze technieken mogelijk maken. Microgolven Het gebruik van microgolven geeft de volgende mogelijkheden als modulatietechnieken: -

Frequency Hopping Spread Spectrum Modulation (FHSS) Direct Sequence Spread Spectrum Modulation (DSS) Narrowband Modulation Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)

De spread spectrum technieken en de OFDM bieden goede performance in omgevingen waar men veel last heeft van fading (het uitdoven van golven) wat een van de belangrijkste eigenschappen is van draadloze transmissie. Dit gaat wel ten koste van de transmissiesnelheden. Narrowband modulatie biedt hoge transmissiesnelheden, maar is erg gevoelig voor fading. De 802.11 standaard ondersteund alle alternatieven, behalve narrowband modulatie. Narrowband modulatie wordt gebruikt door de HIPERLAN standaard. Deze zullen in de volgende sectie worden besproken. [Nico03]

Blz. 36

3.5.5

802.11 standaard

Deze standaard is ontwikkeld vanuit bestaande producten en reeds gedaan onderzoek. Zo is er rekening gehouden met de bestaande technische- en de marktaspecten. Er zijn transmissiesnelheden mogelijk tot 2 Mbit / sec. Eind 1999 zijn er twee uitbreidingen op deze standaard uitgebracht. De eerste 802.11b verhoogt de transmissiesnelheid naar 11 Mbit / sec. De tweede uitbreiding 802.11a maakt gebruik van een andere frequentieband (5Ghz) en maakt snelheden van 20 tot 54 Mbit / s mogelijk. Later is er nog een uitbreiding uitgebracht 802.11g. Door het toepassen van OFDM is de transmissiesnelheid verhoogd naar 54 Mbit /s. Dit was eerder verboden bij het gebruik van de 2.4 frequentieband. Deze standaard is volledig compatible met de eerdere 802.11 versies. Tabel 3-4 laat een overzicht zien van de 802.11 familie. [TeWe] Frequentie band Transmissiesnelheid

802.11 2.4 Ghz 2 Mbit/s

802.11a 5 Ghz 54Mbit/s

802.11b 2.4 Ghz 11 Mbit/s

802.11g 2.4 Ghz 54 Mbit/s

Tabel 3-4 802.11 familie Systeem architectuur In deze sectie zal de systeem architectuur van de 802.11 standaard worden toegelicht. Boven op de fysieke laag, welke bestaat uit de eerder toegelichte infrarood stralen en microgolven, ligt de Distributed Coordination Function. Distributed Coordination Function: Er wordt gebruik gemaakt van CSMA / CD. Dit houdt in dat er eerst wordt geluisterd of het kanaal vrij is, wanneer dit het geval is, kan er een transmissie plaatsvinden. Mochten er dan toch twee stations tegelijkertijd zenden, dan wordt dit gedetecteerd doormiddel van collision detectie (CD), en moet er een hertransmissie plaatsvinden. Er kunnen prioriteiten gesteld worden voor de toegang tot een kanaal. Verder worden hier zaken geregeld als bevestigingen, fragmentatie en meerdere handshake mechanismen.

Contention – free service PCF (optional)

Contention service

DCF (CSMA / CA) IR PHY

FHSS PHY

DSS PHY

OFDM PHY

Figuur 3-9 802.11 Systeem architectuur Point Coordination Function Is een optionele toegangsmethode dat isochroon (zelfde tussenpauze) en contentie (tegelijk zenden) vrij verkeer ondersteund. De systeem architectuur van de 802.11 standaard wordt weergegeven in figuur 3-9. Beveiliging Er worden in deze standaard twee beveiligingprocedures gedefinieerd. De eerste maakt het mogelijk om frame versleuteld te versturen. Deze versleuteling gebeurt aan de hand van het Wired Equivalent Privacy (WEP) algoritm, wat gebruikt maakt van symmetrische encryptie. De tweede procedure maakt authenticatie tussen twee communicerende stations mogelijk. Er kan gebruikt gemaakt worden van Open System Authentication en Shared Key authenticatie. De eerste maakt gebruik van een two-way handshake en biedt niet veel beveiliging. Shared Key authenticatie maakt gebruikt van een four-way handshake en het WEP algoritme. 802.1X 802.1x is een toegangsmechanisme gedefinieerd door het IEEE. Het mechanisme zorgt ervoor dat een verzoek tot authenticatie versleuteld aankomt bij een accespoint. Vervolgens zal het accespoint met behulp van een authenticatie server de gegevens van de gebruiker verifiëren. De data wordt versleuteld aan de hand van het Extensible Authentication Protocol (EAP). Na de authenticatie zal de datastroom versleuteld worden. Ook het WEP algoritme wordt ondersteund door 802.1X. [Surf]

Blz. 37

Energiebesparing Energiebesparing wordt ondersteund door het opslaan van verkeer bij het zendende station. Wanneer een mobiel apparaat in slaap mode, is wordt al het verkeer opgespaard totdat deze wakker wordt. In een infrastructuur netwerk ontwaakt een mobielapparaat periodiek om te kijken of er data is. [Nico03, IEEE]

3.5.6

HIPERLAN Standaard

Naast de 802.11 standaard is er nog een standaard. Namelijk de High Performance European Radio LAN. Deze standaard is ontwikkeld door European Telecomunnications Standards Institute (ETSI). Waar 802.11 totaal is toegespitst op WLAN heeft HIPPERLAN ook nog andere toepassingen. Tabel 35 geeft een overzicht van de HIPERLAN familie. Toepassing

HIPERLAN 1 WLAN

Frequentieband 5 Ghz Transmissiesnelheid 23.5 Mbit / s

HIPERLAN 2 HIPERLAN 3 WATM indoor Fixed Wireless acces Acces – WATM Remote Acces 5 Ghz 20 Mbit / s

5Ghz 20 Mbit / s

HIPERLAN 4 Wireless Point to Point linkt – WATM interconnection 17 Ghz 155 Mbit / s

Tabel 3-5 HIPERLAN familie Systeem architectuur (HIPERLAN 1) De Medium Acces Control functies worden in twee delen opgedeeld. In Channel Acces and Control en de MAC sublagen.

Lookup

Routing

Power Saving Priority mechanism MAC Channel Acces (EY-NPMA protocol) Physical Layer

Figuur 3-10 HIPERLAN Systeem architectuur Channel Acces and Control: Definieert de toegangsmethode tot een kanaal. De toegang hangt er vanaf of het kanaal vrij of bezet is en welke onder welke prioriteit de toegang plaats vindt. Wanneer het kanaal bezet is, treedt het EYNPMA protocol [Nico03] in werking. Routing:

Ondersteunt de functionaliteit van HIPERLAN nodes om pakketjes door te sturen naar stations die buiten hun bereik liggen. Lookup: Functie die de samenwerking tussen meerdere HIPERLAN netwerken mogelijk maakt. Priority: Aan de verschillende kanalen kunnen prioriteiten worden toegekend. De prioriteit van het pakketje en de levensduur van het pakketje bepalen de prioriteit van het kanaal. Er worden geen prioriteiten verleend aan de verschillende verkeersklassen (voice of multimedia) Power Saving: Ondersteunt softwarematige en hardware matige energiebesparingen. De systeem architectuur wordt weergegeven door Figuur 3-10. Beveiliging HIPERLAN heeft zijn eigen versleutelingsalgoritme. Aan de hand van de sleutel en een willekeurige 30 bits string, wordt een getal gegenereerd dat even lang is als een data unit. Hiermee wordt de versleutelde data geproduceerd. Deze data wordt en in frame gestopt (uit de fysieke laag) en samen met de sleutel verzonden. Bij aankomst wordt het proces omgekeerd herhaald. [Nico03, ETHI]

Blz. 38

3.5.7

Eigenschappen

Dekking Het Wireless LAN netwerk heeft geen landelijke dekking. Wireless LAN maakt gebruik van microgolven welke een beperkte reikwijdte hebben (50-100m). De celgrootte is klein en er moeten een groot aantal accespoints geplaatst worden. Het aantal plaatsen waar de gebruiker toegang kan krijgen tot het netwerk groeit snel. Naast het bedrijfskantoor worden steeds meer openbare gelegenheden uitgerust met WLAN accespoints. Hierbij kan men denken aan vliegvelden, hotels, lunchrooms etc. [Hot] Transmissiesnelheid De verschillende standaarden brengen verschillende snelheden met zicht mee. Tussen de 2 Mbit/s en de 54 Mbit/s. Dit zal afhangen van de sterkte van het signaal en de gebruikte standaard. Packet switched WLAN is volledig packet switched er wordt geen ondersteuning gegeven voor circuit switched services, dit maakt WLAN minder geschikt voor spraakcommunicatie. Soort verbinding Wanneer de gebruiker eenmaal verbinding heeft met opgezet met een accespoint blijft de verbinding intact, totdat de gebruiker deze afbreekt. Het opzetten van de verbinding met een accespoint duurt 5 tot 20 seconden. Dit is afhankelijk van het gebruik van een toegangsmechanisme, bijvoorbeeld 802.1X. Het controleren van de gegevens bij een authenticatie-server zal zorgen voor een langere aanmeldingsperiode (20 sec). Kosten Het aanleggen van een WLAN infrastructuur brengt kosten met zich mee, dit hangt af van het aantal acces points dat er geplaatst moeten worden. Met Wireless LAN worden de kosten van bekabeling bespaard. Wanneer de gebruiker in openbare gelegenheden gebruik wil maken van het aanwezige WLAN, kan er betaald worden per tijdseenheid of per hoeveelheid data. Dit hangt af van de netwerkprovider. Beveiliging 802.11 maakt gebruik van WEP en HIPPERLAN heeft zijn eigen beveiligingsmechanisme. Het gebruik van een toegangsmechanisme als 802.1X verhoogt de beveiliging van WLAN, maar brengt extra overhead informatie met zich mee.

Blz. 39

4 Analyse Fjell Dit hoofdstuk bestaat uit twee delen: een interne- en een externe analyse. Het doel van de interne analyse is het bepalen van de eisen die door Fjell gesteld worden aan de communicatiemiddelen. Het doel van de externe analyse is om een overzicht te krijgen van de aangeboden diensten en hardware gebaseerd op de verschillende communicatie technieken. Hierbij zijn de kosten een belangrijk aspect.

4.1 Interne Analyse Dit hoofdstuk geeft een beschrijving van Fjell. Hiervoor is een interview gedaan welke is terug te vinden als Appendix A. Daarnaast is gebruikt gemaakt van bedrijfspresentaties en de aanwezige informatie op de website van Fjell. [Fjell]

4.1.1

Algemeen

Fjell international houdt zich bezig met Internationale IT Consultancy. Met name op het gebied van Oracle, Project Management, Internationaal Management, SAP en Toerisme is er kennis aanwezig. Fjell is het eerste bedrijf dat gebruik maakt van het shared knowledge model bij het uitvoeren van zijn projecten. De kennis en ervaring van alle Fjell-consultants wordt centraal opgeslagen in het solution centre. Elke Fjell-consultant heeft zo de beschikking over alle kennis en ervaring die beschikbaar is binnen Fjell. Fjell opereert voornamelijk in Duitsland, maar ook in Engeland en Nederland. Voor de toekomst richt Fjell zich op geheel Europa. Fjell is op dit moment nog een klein bedrijf (5 mensen). Drie personen zijn werkzaam als consultant, de andere twee werknemers houden zich bezig met research, administratie en ondersteuning. Er wordt een snelle groei verwacht van het aantal werknemers, over 2 jaar denkt Fjell over ongeveer vijfentwintig werknemers te beschikken. Op dit moment is Fjell op zoek naar een geschikte vestigingsplaats. De medewerkers werken op dit moment nog thuis of bij de klant.

4.1.2

Business model

De diensten die Fjell aanbiedt worden ondersteund door het solution centre. Deze diensten zullen in het volgende hoofdstuk duidelijk worden beschreven. Het solution centre bevat alle kennis en ervaring die aanwezig is binnen Fjell. Deze kennis en ervaring wordt continu aangevuld door desk research, wetenschappelijk onderzoek en met de ervaringen die werknemers met zich meebrengen. Tevens wordt de kennis en ervaring die wordt opgedaan tijdens het uitvoeren van nieuwe projecten toegevoegd in het solution centre. Niet alle verzamelde kennis is altijd bruikbaar, daarom wordt er continu door de researchers gecontroleerd of de kennis een toegevoegde waarde heeft voor het solution centre. Alleen de toepasbare kennis en ervaring wordt vervolgens toegevoegd aan het solution centre. Veel bedrijven lopen tegen dezelfde problemen. Door het gebruik van het solution centre kunnen problemen die vaker voorkomen efficiënter worden aangepakt. Figuur 4-1 geeft het business model weer. Figuur 4-1 Business model

Blz. 40

4.1.3

Diensten

Fjell biedt verschillende diensten aan. Voor de klant is er onderscheid gemaakt tussen drie diensten. Solutions On-Line, Pro-active Coaching en Resultancy. Elke van deze diensten wordt hieronder kort toegelicht. Solutions On-Line (SOON) Fjell biedt met de dienst eenmalige ondersteuning aan de klant. De klant kan vragen of problemen via e-mail voorleggen aan het solution centre. Fjell zal contact opnemen en een voorstel voor de opdracht doen, waarin onder andere de benodigde tijd en kosten aangegeven zullen worden. Veel bedrijven lopen tegen dezelfde problemen aan. De kennis opgedaan tijdens eerdere projecten kan gebruikt worden voor de aanpak van nieuwe problemen. Alle opgedane bruikbare kennis en ervaring wordt opgeslagen in de database. Deze service kan ook gebruikt worden voor het reviewen van documenten. Er kan feedback gegeven worden op project plannen, voorstellen, status rapporten en andere project documenten. Door het gebruik van de kennis en ervaringen uit het solution centre kan de kwaliteit van de reviews verhoogd worden. Figuur 4-2 geeft de SOON dienst weer.

Figuur 4-2 Solution On-Line

Pro-active Coaching (PROCO) Fjell neemt een deel van projectadministratie en project kennismanagement voor zijn rekening. Daarnaast ontvangt de projectmanager van de klant coaching en ondersteuning. Met behulp van de kennis en ervaring uit het solution centre kunnen potentiële obstakels en valkuilen vermeden worden. Door de uitbesteding van de projectadministratie kan de project manager zich concentreren op de basisdoelstellingen van het project. Fjell kan constant objectieve feedback geven op het project. De ervaringen en kennis opgedaan tijdens dit project wordt toegevoegd aan het solution centre. Figuur 43 geeft de PROCO dienst weer.

Figuur 4-3 Pro-active Coaching Resultancy De klant beschikt niet over de benodigde human resources om het project te voltooien. Fjell biedt ervaren personeel aan en neemt de verantwoordelijkheid voor het project tot zo ver de klant dit wenst. Door het gebruik van het solution centre beschikt de projectmanager van Fjell over alle beschikbare kennis en ervaring binnen Fjell. Tevens beschikt de consultant over ondersteuning van de SOON dienst. De ervaringen en kennis opgedaan tijdens dit project kan worden toegevoegd aan het solution centre. Figuur 4-4 geeft deze dienst weer.

Figuur 4-4 Resultancy

Blz. 41

4.1.4

Gebruikers

In deze paragraaf wordt gekeken wie er gebruik maken van de communicatiemiddelen. Consultants De consultants zijn meestal bij de klant aanwezig, vooral voor de Pro-actieve coaching en de Resultancy diensten. Bij het uitvoeren van deze diensten maakt de consultant gebruik van de ondersteuning van het solution centre. De consultant zal proberen zoveel mogelijk gebruik te maken van de aanwezige vaste verbindingen. Wanneer de klant geen vaste verbinding beschikbaar kan stellen of de consultant op reis is, moet er gebruikt gemaakt worden van de mobiele communicatie middelen. Daarnaast moet er ook de mogelijkheid zijn om in een hotel of in een vergaderruimte informatie uit wisselen met het solution centre, of via e-mail. Het moet mogelijk zijn dat de consultant, tijdens een gesprek met de klant, het probleem doorstuurt naar het solution centre. Deze zal in behandeling genomen worden door de researchers van Fjell, die de oplossingen op hun beurt weer terugsturen naar de consultant. Op deze manier kan de consultant aan het einde van het gesprek de mogelijke oplossingen al doornemen met de klant. Omdat een groot deel van het werkgebied van de consultants in het buitenland ligt, wordt er veel in het buitenland mobiel gebeld. Ongeveer vijftig procent van de gesprekken vindt plaats in het buitenland. De consultant is ongeveer 1 keer in de twee weken te vinden op een het vliegveld, meestal is hij zo kort mogelijk aanwezig op het vliegveld. Daarom wordt er meestal niet gewerkt op een vliegveld, behalve als er vertragingen zijn. In Engeland reist men vaak met de trein, wat wel een goede mogelijkheid is om even te werken. De consultants maken gebruik van de mobiele communicatiemiddelen Researchers De researchers zorgen voor de aanvulling van het solution centre met bruikbare informatie. Tevens staan zij ter beschikking van de consultants voor het opzoeken van extra informatie. De researchers bevinden zich thuis en in de toekomst in de Fjell-vestiging. Zij beschikken dus over een vaste verbinding en hebben voor de data-overdracht geen mobiele communicatiemiddelen nodig. Administatie Ook de administratie maakt gebruik van het solution centre. Zo gaat bijvoorbeeld ook het aanvragen van vrije dagen via het solution centre. Deze afdeling bevindt zich ook op een vaste plaats en heeft de beschikking over een snelle vaste verbinding, waardoor een voor de dataoverdracht geen mobiele communicatie middelen benodigd zijn. Figuur 4-5 geeft de communicatiestructuur grafisch weer.

4.1.5

Gebruikte Applicaties

De visie van Fjell is dat alle gebruikte applicaties op een gemakkelijke manier beschikbaar moeten zijn via het Internet. Daarom wordt er met alle applicaties gewerkt met een webinterface. Ook de applicaties die Fjell mogelijk in de toekomst gaat gebruiken zullen toegankelijk moeten zijn via een webinterface. De applicaties waar Fjell op het moment gebruik van maakt zijn: -

Livelinked

Dit is de webinterface van het solution centre, de plaats waar alle kennis en ervaring binnen Fjell wordt gedeeld. In het volgende hoofdstuk zullen de mogelijkheden van deze applicatie uitgebreid worden besproken.

-

Microsoft Exchange

Fjell maakt gebruikt van een webinterface voor outlook. Via een webbrowser heeft de gebruiker toegang tot e-mail, agenda, contacten en document management. Via de webinterface kan de gebruiker de binnengekomen mails zien er selecteren welke er weergegeven worden en welke attachments en downgeload worden. Voor een consultant ziet de samenstelling van het mailverkeer er ongeveer als volgt uit. Per maand ontvangt men ongeveer 200 mails, waarvan 25 % met een attachment.

Blz. 42

Een mail zonder attachment is ongeveer 20 kb groot, een mail met attachment is gemiddeld 1 Mb. Dit zijn de enige applicaties waarvan Fjell op dit moment mobiel gebruikt maakt. Het gebruikt van multimedia services of bijvoorbeeld netmeeting is niet vereist.

Consultant

Fjell Administratie

Consultant Fjell Researchers Livelinked, Exchange

Consultant

Internet Vaste verbinding Mobiele verbinding Figuur 4-5 Communicatie structuur

4.1.6

Huidige oplossing

De huidige oplossing werkt via de GSM technologie. Via een mobiele telefoon wordt er een verbinding opgezet met een Internet Service Provider. De mobiele telefoon is via een bluetooth verbinding aan een laptop of PDA verbonden. Wanneer een consultant op een dag niet beschikt over een vaste verbinding wordt er ongeveer 3 keer dag een verbinding opgezet. Gemiddeld is hij zo’n 5 tot 10 minuten verbonden. Dit hangt af of er gewerkt wordt via een laptop of PDA. Met de PDA is men over het algemeen langer verbonden omdat e-mails alleen gelezen kunnen worden via de webinterface. Het opzetten van deze verbinding duurt in totaal een minuut. Dit is inclusief het opzetten van de bluetooth verbinding. De nadelen die men bij Fjell ervaart bij het gebruikt van deze oplossing zijn de lange verbindingstijd en de lage transmissiesnelheid. Het gebruik van een always-on technologie heeft de voorkeur, zodat de gebruiker altijd online is en alleen hoeft te betalen wanneer er ook daadwerkelijk gebruikt van wordt gemaakt.

4.1.7

Solution Centre

In deze paragraaf wordt het gebruik van het solution centre binnen Fjell toegelicht. Na een korte introductie worden de verschillende functionaliteiten en de opbouw toegelicht. Algemeen Alle diensten die door Fjell worden aangebonden zijn gebaseerd op het solution centre. Alle kennis en ervaringen opgedaan tijdens eerdere projecten zijn opgeslagen in het solution centre. Het solution centre is geïmplementeerd met behulp van Livelinked. Met behulp van Livelinked is het mogelijk informatie te delen en samen te werken in een virtuele omgeving. Dit is een van de belangrijkste elementen van het Fjell-concept. Livelinked wordt gehost door KPN en is toegankelijk via een webinterface. Via deze webinterface is het solution centre 24 uur per dag beschikbaar voor de medewerkers van Fjell. Voor de klanten is het ook mogelijk om toegang te krijgen tot het solution centre. Alle medewerkers maken gebruik van de kennis en ervaring uit eerdere projecten die zijn opgeslagen in Livelinked. Een consultant kan op deze manier snel zien of Fjell al eerder tegen een soortgelijk probleem is aangelopen bij eerdere projecten. Zo kan de kwaliteit van de aangeboden diensten worden verhoogd. Het solution centre wordt continu aangevuld met kennis en ervaring opgedaan tijdens nieuwe projecten. Tevens wordt informatie verzameld om de kennis up-to-date te houden, waardoor er geprofiteerd kan worden van nieuwe ontwikkelingen en ideeën.

Blz. 43

Functionaliteiten Livelinked biedt verschillende functionaliteiten aan, deze worden hier één voor één besproken. Document Management Het opslaan, bijhouden en toegankelijk maken van bedrijfsinformatie voor de personen die daar toegang tot hebben. Er kan een logische indeling gemaakt worden door gebruik te maken van mappen, sub-mappen en autorisatiestructuren. Er kunnen tekstdocumenten, presentaties, exelsheets en vele andere soorten bestanden worden opgeslagen. Workflow De workflows zijn gestandaardiseerde bedrijfsprocessen. Veelvoorkomende procedures en/of werkwijzen worden gestandaardiseerd met behulp van de workflows. Informatie en documenten worden automatisch naar de betrokken personen gestuurd; de reacties zullen het vervolg van de workflow bepalen. De workflows worden bij Fjell gebruikt voor het reviewen van documenten, aanvragen van verlofdagen, indienen van declaraties en het voordragen van sollicitanten. Zoekfunctionaliteit Binnen Livelinked kan er gebruikgemaakt worden van een krachtige search-engine. Informatie kan snel worden teruggevonden. Er wordt niet alleen gezocht in de namen van de opgeslagen documenten, maar ook in de documenten zelf. Discussiegroepen Het is mogelijk om met de andere Livelinked gebruikers te discussieren over elk gewenst onderwerp. Op deze manier wordt de communicatie opgeslagen zodat iedereen op de hoogte is en er op een goede manier samengewerkt kan worden. Nieuwsberichten Met nieuwsberichten kunnen er mededelingen, documenten en andere zaken onder de aandacht worden gebracht. De boodschap verschijnt als een lichtkrant op de beginpagina. Tevens kunnen er links naar documenten of discussies worden geplaatst. Gebruikers blijven zo op de hoogte van ontwikkelingen en kan er aandacht gevraagd worden voor dringende zaken. Takenlijsten In de takenlijst is vastgelegd aan wie welke taak is toegekend. Individuele gebruikers kunnen binnen hun persoonlijke omgeving zien welke taken aan hen zijn toegewezen. Door het aangeven van milestone en uitgevoerde activiteiten kan de voortgang van de verschillende taken worden gestuurd. De takenlijst geeft de status van de opdracht weer: wanneer de opdracht is gegeven, de prioriteit, of de opdracht al voltooid is en door wie. Deze optie wordt binnen Fjell nog beperkt gebruikt. Tekst Editor Met de tekst editor kunnen tekstberichten in Livelinked worden geplaatst. Er kunnen snel en eenvoudig tekstbestanden worden gemaakt zonder dat deze eerst in een apart tekstverwerkingsprogramma zijn aangemaakt. Password module De password module voorkomt misbruik van het systeem. Er wordt voorkomen dat ongewenste bezoekers via het herhaaldelijk proberen van password en gebruikernaam toegang kunnen krijgen tot Livelinked. Na 3 mislukte pogingen wordt de betreffende account automatisch geblokkeerd. Tevens wordt de mogelijkheid geboden dat gebruikers alleen kunnen inloggen wanneer zij over een versleutelde internet verbinding werken. Adresboek De gebruikers kunnen zelf een adresboek maken en vullen met diversecontact gegevens. Zo kan er een adresboek gemaakt worden voor het hele bedrijf, of bijvoorbeeld voor een projectgroep. Het is mogelijk om tussen de verschillende adresboeken verbindingen te maken, zodat de informatie gemakkelijk up-to-date gehouden kan blijven.

Blz. 44

Sendmail Vanuit Livelinked kunnen met behulp van de sendmail functionaliteit direct documenten verzonden worden. De documenten kunnen samen met een begeleidende tekst naar meerdere personen gestuurd worden. Om alle communicatie binnen de projecten vast te leggen, geeft men bij Fjell de voorkeur om alle uitgaande communicatie via mail te doen via Livelinked. Dit vereist discipline bij de consultants. Overige functies Livelinked kan voor de gebruiker veranderingen aangeven in de omgeving. Zo kan een gebruiker bijvoorbeeld een melding per e-mail krijgen wanneer hij een nieuwe taak krijgt toegewezen. Op een eenvoudige manier kunnen de autorisaties per project, folder of document gedefinieerd worden. [Asp] Opbouw Livelinked werkt met zogenaamde workspaces. Er wordt onderscheid gemaakt tussen drie verschillende omgevingen. - The Enterprise Workspace: - The Personal Workspace: - The Project Workspace:

Bedoeld voor het uitwisselen van bedrijfsinformatie, welke van belang is voor alle werknemers. Bijvoorbeeld verlofaanvragen, bedrijfssjablonen, etc. Dit is een persoonlijke ruimte voor één medewerker. De gebruiker kan zich aanmelden voor verschillende informatiebronnen, agenda’s en organiseren. Omgeving voor alle teamleden van een bepaald project om documenten en andere project gerelateerde informatie te delen.

LiveLink verbindt al deze omgevingen in een aanpasbare portal, welke toeganglijk is via het Internet. In elk van de omgevingen kan een structuur met mappen aangemaakt worden, waarin de gebruiker beschikt over de eerder genoemde functionaliteiten. [Live] Beveiliging De password module zorgt voor een betrouwbare authenticatie procedure. Ongewenste bezoekers worden buitengehouden. Wanneer een gebruiker driemaal het verkeerde paswoord heeft ingevoerd, wordt deze account automatisch geblokkeerd. Tevens kan er gekozen worden of er verplicht gebruik gemaakt moet worden van een beveiligde verbinding. Bij Fjell is dit niet het geval en kan er via elke verbinding toegang tot Livelinked verkregen worden. Livelinked kent negen beveiliging niveau’s. Alle informatie wordt veilig opgeslagen en is niet toegankelijk voor derden.

4.1.8

Eisen aan de communicatiemiddelen

In dit hoofdstuk worden de verschillende eisen die gesteld worden aan de communicatiemiddelen uiteengezet. Al deze eisen zullen toegelicht worden vanuit de situatie van Fjell. Aan al deze eisen is een graad van belangrijkheid toegekend, welke weergeeft hoeveel waarde men bij Fjell hecht aan deze eisen. Er is een getal tussen 1 en 5 toegekend. Hoe hoger het getal, hoe hoger de waarde die men bij Fjell hecht aan deze eis. De waarde is tussen haakjes weergegeven achter de eis. Beschikbaarheid (3) Fjell opereert op dit moment in Duitsland, Engeland en Nederland. Voor de toekomst richt Fjell zich op geheel Europa. De werknemers van Fjell moeten dus in geheel Europa gebruik kunnen maken van de mobiele communicatiemiddelen. Beveiliging (4) Livelinked en de e-mails bevatten vertrouwelijke informatie. Op dit moment worden de gevolgen van eventuele blootstelling aan onbevoegden niet groot ingeschat. Wanneer het bedrijf groeit zullen de gevolgen groter zijn en is beveiliging van groter belang.

Blz. 45

Transmissiesnelheid (4) Het downloaden en uploaden van bestanden moet op een vlotte wijze kunnen gebeuren. Voornamelijk het downloaden is belangrijk, omdat via de mobiele verbinding voornamelijk informatie wordt opgezocht. Het toevoegen van informatie aan Livelinked gebeurt meestal via een vaste verbinding. Responstijd (3) Met de responstijd bedoelen we de tijd die een request of aanvraag reist door het netwerk. Voor de communicatie binnen Fjell is geen snelle reactie benodigd. Er zijn geen beslissingen die genomen moeten worden op zo’n korte tijdsbasis, dat deze tijd van belang is. Natuurlijk is een snelle responstijd altijd gewenst, al is het maar om vlot te kunnen surfen. Stabiele service (3) Met een stabiele service bedoelen we een service die niet afhankelijk is van het aantal gebruikers op dat moment. Op alle momenten kan de gebruiker dus dezelfde kwaliteit van de service verwachten. Een stabiele service is gewenst, maar omdat er geen belangrijke beslissingen in die mate afhangen van het gebruik van de mobiele communicatiemiddelen hecht Fjell er beperkte waarde aan. Kosten (5) Kosten zijn natuurlijk een belangrijk aspect voor een bedrijf. Op dit moment zijn de kosten voor een communicatie (spraak en data) voor 3 consultants ongeveer €1000,- euro per maand. Deze kosten mogen in principe niet stijgen, of er moet meer omzet gegenereerd worden door het gebruik van de een bepaalde communicatie techniek. Verbindingstype (5) Een van de nadelen van de huidige oplossing is de lange tijd die het kost om een verbinding op te zetten. Met de huidige oplossingen kost het bijna een minuut om een verbinding op te zetten. In de visie van Fjell wil men dat de consultants kunnen werken met als backup het solution centre. Wanneer de consultant bij de klant zit en een vraag heeft gesteld in het solution centre, is het gewenst dat men het antwoord direct krijgt wanneer dit beschikbaar is. Eerst inbellen om te kijken of er al een respons gegeven wordt is geen goede optie. De voorkeur wordt gegeven aan een technologie waarbij er alleen betaald wordt voor het gebruik en niet voor de verbindingstijd.

4.2 Externe analyse De externe analyse bestaat uit een beschrijving van de diensten en de hardware die het gebruik van de mobiele communicatie technieken mogelijk maakt.

4.2.1

Aanbod diensten

In deze paragraaf worden een aantal diensten besproken die gebaseerd zijn op de eerder bestudeerde communicatietechnieken. Er zijn op het moment veel verschillende diensten beschikbaar, vele diensten worden onder een andere naam aangeboden door een verschillende providers. Voor het onderzoek is het niet nodig al deze diensten apart te behandelen. Alleen van de diensten die van belang zijn zullen er een aantal worden uitgekozen om nader te behandelen. Bij alle diensten is het zo dat de telecom-aanbieder de simkaart levert welke het gebruik van de dienst mogelijk maakt. De gebruiker zal zelf voor de overige benodigde apparatuur moeten zorgen, zoals een telefoon, laptop, PCMIA card, etc. Wanneer dit niet zo is, zal dit duidelijk vermeld worden. GSM De meeste GSM diensten die worden aangeboden zijn geschikt voor data- en spraakcommunicatie. De gebruiker kan bellen, wappen, faxen en dataverkeer verzenden en ontvangen. Wanneer de gebruiker gebruik maakt van laptop of palmtop kan er gecommuniceerd worden met andere computersystemen. Voor het gebruik van deze technologie heeft de gebruiker een mobiele telefoon

Blz. 46

nodig die geschikt is voor datacommunicatie of een laptop in combinatie met een GSM PCMIA Card. Het is mogelijk om een duocard (sim) aan te vragen, zodat er één gebruikt kan worden voor de mobiele telefoon en één voor de PC card, zodat er niet steeds gewisseld hoeft te worden. De kosten komen dan wel op één rekening en de gebruiker is bereikbaar onder hetzelfde nummer. In de aangeboden GSM diensten kan onderscheid gemaakt worden tussen vier verschillende groepen: prepay, abonnement, belbuldels en groepsabonnementen. De prepay groep zal verder niet behandeld worden. Abonnement De kosten per minuut hangen af van het abonnementsgeld dat de gebruiker per maand betaalt. Wanneer men vaak belt, zal men een hoog bedrag betalen per maand en een laag bedrag per minuut. Het voordeel van een abonnement is dat de gebruiker niet zit met een aantal belminuten of de hoge prijzen van prepay. Het is dus een flexibel abonnement geschikt voor mensen die geen vast belpatroon hebben. Om een indicatie te geven van de kosten, geeft Tabel 4-1 de tarieven weer van een KPN Flexibel abonnement. Tarieven KPN Flexibel Entreegeld (eenmalig) Abonnementsgeld (per maand) Naar een vast nummer (piek – dal) Naar een mobiel nummer (piek – dal) Start tarief SMS tarief

Economy € 52,50 € 8,95 € 0,10 – € 0,30 € 0,25 – € 0,45 € 0,05 € 0,26

Premium € 52,50 € 13,92 € 0,10 – € 0,20 € 0,21 – € 0,35 € 0,03 € 0,26

Allround € 52,50 € 18,92 € 0,09 – € 0,15 € 0,18 – € 0,30 € 0,03 € 0,26

Tabel 4-4-1 Tarieven GSM abonnement Belbundels Belbundels zijn geschikt voor mensen met een stabiel belpatroon. Elke mobiele belbundel bevat een vaste hoeveelheid belminuten per maand. Wanneer men deze overschrijdt worden de extra belminuten tegen een duurder tarief afgerekend. Tabel 4-2 geeft de verschillende belbundels van Vodaphone weer. [Voda] Abonnement Vodaphone 60 Vodaphone 120 Vodaphone 180 Vodaphone 240 Vodaphone 300 Vodaphone 500 Vodaphone 1000 Vodaphone 1500 Kosten na belvoorraad Eenmalige aansluitkosten

Kosten € 16,50 € 23.50 € 29,50 € 35,00 € 40,50 € 58,50 € 107,50 € 156,50 Binnen Vodaphone netwerk € 0,20 per minuut € 52,50,-

Belvoorraad 60 minuten 120 minuten 180 minuten 240 minuten 300 minuten 500 minuten 1000 minuten 1500 minuten Buiten Vodaphone netwerk € 0,30 per minuut

Tabel 4-2 Tarieven GSM belbundels Groepsabonnementen De groepsabonnementen zijn bedoeld voor zakelijke aansluitingen. De abonnee kan zelf bepalen hoe het abonnement eruit ziet. De mobiele mogelijkheden per werknemers kunnen worden bepaald, door modules aan het abonnement toe te voegen. Hoe meer er gebeld wordt hoe hoger het voordeel, net als bij het aantal aansluitingen.

Blz. 47

HSCSD In Nederland worden geen diensten aangeboden die gebaseerd zijn op de HSCSD technologie. In Duitland en andere landen in europa wordt deze dienst aangeboden onder de naam mobiel ISDN. De aangeboden diensten bieden spraak en datacommunicatie aan. In Duitsland wordt de dienst aangeboden door E-Plus en door Vodaphone D2. Voor het gebruik van deze dienst, dient de gebruiker te beschikken over een telefoon uitgerust met de HSCSD functionaliteit of een HSCSD PCMIA card in combinatie met laptop. E-Plus Professional Data HSCSD De gebruiker kan wanneer hij deze dienst gebruikt, telefoneren en data verzenden / ontvangen. De tarieven zijn gebaseerd op een vaste maandprijs en extra variabele kosten. Deze variabele kosten zijn afhankelijk van de soort communicatie en of de gebruiker een verbinding maakt naar een nummer van E-plus [E-PLUS]. Tabel 4-3 geeft de kosten weer.

E-Plus Professional Data HSCSD Vaste prijs per maand € 12,50 Prijs per minuut voor datacommunicatie Binnen het E-plus netwerk € 0,30 Buiten het E-plus netwerk € 0,45 Voordeelnummer € 0,10 Mobiel Internet € 0,10 Prijs per minuut voor spraakcommunicatie spraakcommunicatie € 0,50 SMS (per SMS) € 0,19 Tabel 4-3 Tarieven HSCSD

GPRS In dit hoofdstuk zullen een aantal diensten die gebaseerd zijn op de GPRS technologie besproken worden. Vodaphone Mobile Connect Card De mobile connect card biedt een snelle eenvoudige, draadloze oplossingen waarmee de gebruiker altijd toegang heeft tot e-mail en internet. Het werkt aan de hand van een PCMIA kaart, welke in de laptop geklikt word. Er wordt gebruik gemaakt van de Sierra Wireless AirCard 750, welke in het volgende hoofdstuk besproken zal worden. De kaart is geschikt wanneer de gebruiker vaak onderweg is en het werk verricht op meerdere locaties. De gebruiker heeft de mogelijkheid om tekstberichten te versturen, toegang tot bedrijfsnetwerken en e-mail, internet toegang. Om gebruik te maken van de kaart dient eenmalig de software geïnstalleerd te worden. De mobile connect card bevat de simkaart. De mobile connect card kost € 31,50 per maand inclusief een GPRS databundel van 10MB en de kaart zelf. [Voda]. Vodaphone Corporate GPRS Acces Deze dienst voor de zakelijke markt levert een beveiligde, transparante en beheerde mobiele verbinding naar het bedrijfsnetwerk. Op deze manier kan de gebruiker altijd en overal in contact blijven met het bedrijfsnetwerk. De volgende mobiele datatoepassingen kunnen worden gebruikt: email, toegang tot meerdere bedrijfsapplicaties als Oracle, SAP, Office,etc., toegang tot externe netwerken zoals het Internet. Vodaphone rekent eenmalig € 44,- voor de aansluiting op het netwerk. Per maand betaalt de gebruiker € 7,50, daarnaast betaalt de gebruiker per hoeveelheid verbruikte data. [Voda] Tabel 4-4 geeft een overzicht van deze kosten Vodaphone Corporate GPRS Accces Eenmalige aansluitkosten Maandelijkse abonnementskosten Verbruikskosten per MB SMS tekstbericht

0-5 MB € 44,€ 7,50 € 2,50 € 0,15

6-10 MB >10 MB € 44,€ 44,€ 7,50 € 7,50 € 2,00 € 1,50 € 0,15 € 0,15 Tabel 4-4 Tarieven Corporate GPRS Acces

Blz. 48

KPN Internet Everywhere Met behulp van deze dienst heeft de gebruiker gemakkelijk toegang tot het Internet. Met behulp van een laptop of PDA in combinatie met een GPRS apparaat (telefoon, PCMIA-card) kan de gebruiker onderweg nog even snel de website van de klant bekijken of de e-mail checken. Wanneer het bedrijfsnetwerk ook toegankelijk is via het Internet, heeft de gebruiker alle informatie bij de hand. De gebruiker moet zelf door bijvoorbeeld het gebruik van speciale software de verbinding beveiligen. De gebruiker betaalt alleen voor de hoeveelheid informatie die de uitgewisseld wordt. De kosten zijn weergegeven in Tabel 4-5. Gebruikt de gebruikers meer MB’s in de maand, dan waarvoor de abonnee betaald heeft dan zullen de extra MB’s afgerekend worden tegen dezelfde prijs als binnen de afgesproken databundel. [KPN] GPRS abonnement 1 MB Vaste kosten per maand € 8,-

5 MB € 12, 50

10 MB € 20,-

15 MB € 37,50

Tabel 4-5 Tarieven Internet Everywhere T-Mobile T mobile biedt verschillende diensten aan welke onderscheiden worden door de mate waarin de gebruiker de data verzendt en ontvangt. Wanneer de gebruiker actief gebruik maakt de verbinding door te internetten via een laptop of PDA zal men meer aan een aanvullende dienst hebben, dan wanneer men zich beperkt door het opvragen van WAP pagina’s. Per maand betaalt men een vast bedrag, wat de prijs van de verstuurde en ontvangen data bepaalt. De kosten zijn weergegeven in Tabel 4-6. Met de standaard GRPS dienst, zonder maandelijkse kosten is alleen toegang tot WAP pagina’s mogelijk. [T-Mobile] GPRS abonnement Vaste kosten per maand Variabele kosten

GPRS Geen € 0,024 per KB

GPRS-actief € 4,20 € 4,20 per MB

GPRS-intensief € 12, 61 € 0,84 per MB Tabel 4-6 Tarieven GPRS

UMTS UMTS is nog niet beschikbaar in Nederland. De verwachting is dat de eerste Europese UMTSnetwerken rond 2004 operationeel zullen zijn. Het aantal landen dat heeft aangegeven om UMTS te gaan gebruiken is nog vrij beperkt. Europa, Japan en Korea hebben aangegeven om over te gaan op de implementatie van UMTS. In Nederland zijn de frequenties voor UMTS verdeeld onder Vodaphone, KPN, Orange, Telfort en T-Mobile [WW]. Deze providers zijn dus in staat om in de toekomst diensten aan te bieden welke gebaseerd zijn op de UMTS technologie. WLAN Op steeds meer plaatsen wordt de toegang tot WLAN netwerken mogelijk gemaakt. Om een indicatie te geven van de mogelijkheden zullen hier enkele initiatieven besproken worden. Schiphol Op Schiphol wordt draadloze toegang tot Internet mogelijk gemaakt door het bedrijf Attingo. De service is gebaseerd op de 802.11b technologie. Deze technologie heeft een maximale transmissiesnelheid van 11 Mbits / s. De gebruiker kan van de dienst profiteren wanneer hij beschikt over een laptop en Wireless LAN kaart (802.11b). De toegang tot het netwerk gaat aan de hand van een code welke van tevoren aangeschaft dient te worden in het Communication Centre op Schiphol. Wanneer de gebruiker beschikt over de toegangscode hoeft hij alleen de laptop aan te zetten, Internet Explorer te openen en de instructies op het scherm te volgen [Att]. De kosten voor deze service zijn € 10,- per dag (24 uur). In de toekomst wil Attingo ook de mogelijkheid aanbieden om per minuut af te rekenen. De kosten zullen dan 20 cent per minuut zijn met een minimum afname van 30 minuten.

Blz. 49

Huphop HUPhop is de grootste Wifi exploitant van Nederland. Op dit moment biedt Hubhop op 35 locaties draadloze toegang tot het internet aan. Tevens zijn er tientalllen locaties in ontwikkeling. De accespoints zijn te vinden in hotels, cafés restaurants, pleinen, parken en congrescentra. Zo zijn er accespoint in de beurs van Berlage, WTC Amsterdam, Nederlands congrescentrum in Den Haag en vele andere locaties. De gebruiker kan met een Laptop en een geschikt WLAN kaartje draadloos toegang verkrijgen tot het Internet op deze locaties. KPN heeft een meerderheidbelang in Hubhop. Wanneer de gebruiker toegang wil krijgen tot de accespoints kan dit op verschillende manieren. De gebruiker betaalt van tevoren voor een bepaalde tijd. Daarnaast kan er ook gekozen worden voor een maandabonnement, waarmee onbeperkt gesurft kan worden. [Hub] De verschillende mogelijkheden om gebruik te maken deze dienst zijn weergegeven in Tabel 4-7. Tijdseenheid 15 minuten 60 minuten 24 uur 7 dagen Jaarabonnement

Kosten € 1,15 € 5,€ 10,€15,€ 25 euro per maand

Betaalwijze 0900 nummer Kraskaart Creditcard Creditcard Creditcard Tabel 4-7 Tarieven Hubhop

4.2.2

Aanbod Hardware

Er zijn meerdere soorten hardware beschikbaar om gebruik te maken van de verschillende communicatie technieken. Om een idee te geven van de mogelijkheden worden in dit hoofdstuk een aantal mogelijkheden besproken. Mobiele telefoon Een oplossing die voor de hand ligt is het gebruik van een mobiele telefoon. Voor alle communicatie technieken behalve WLAN kan er gebruik gemaakt worden van een mobiele telefoon. Er kan op verschillende manieren gebruik gemaakt worden van deze optie. De gebruiker kan direct via het geïntegreerd scherm gebruik maken van de mobiele diensten. Vaak zal dit gaan via WAP en is het overzicht beperkt door het kleine scherm. En andere optie is om de mobiele telefoon te koppelen aan een laptop of PDA. De verbinding wordt dan gelegd via de telefoon, terwijl de gebruiker via een laptop of PDA kan surfen of zijn mail lezen. Het voordeel is dat er één apparaat wordt gebruikt voor data- en spraakcommunicatie. De kosten van één mobiele telefoon met ondersteuning voor deze technieken variëren tussen de € 150 en de € 500,-. GSM/GPRS Jacket Dit is een uitbreiding op de iPAQ (PDA). Deze uitbreiding maakt het gebruik van de GSM en GPRS technologie in combinatie met de iPAQ mogelijk. Data- en spraakcommunicatie worden in één apparaat gecombineerd. De gebruiker kan zowel bellen als e-mailen, sms-en, surfen over het Internet, etc. Er kan wereldwijd gebruik gemaakt worden van deze oplossingen omdat er ondersteuning wordt geboden voor alle drie de soorten GSM netwerken (900, 1800, 1900). De multislot mode (10) laat het gebruik van 2 tijdsloten toe in uplink en 4 tijdsloten voor de downlink. Het systeem ondersteunt de always-on technologie in een GPRS netwerk. Maar er kan ook gebruikt gemaakt worden van de GSM technologie. De GSM/GPRS module maakt gebruikt van de Subscriber Identity Module (SIM). De kosten voor deze uitbreiding van de PDA zijn ongeveer € 400,-. [iPAQ] Compact Flash GSM/GPRS Module Deze module kan gebruikt worden in een PDA. Door het gebruik van deze GSM/GPRS kaart kan de gebruiker altijd en overal bellen, e-mailen en internetten. Met een verloop naar PCMCIA is het ook mogelijk om deze kaart in een Laptop te gebruiken. Het betreft een klasse B GPRS apparaat, de gebruikers kan dus niet tegelijkertijd bellen en internetten. Er wordt ondersteuning geboden voor alle GSM netwerken. Mulitslot mode 8 wordt ondersteund, waarbij 4 kanalen worden gereserveerd voor de downlink en 1 kanaal voor de uplink. Sommige PDA’s hebben een uitbreidingsmodule nodig voor het gebruik van Compact Flash modules. De kosten van deze module zijn ongeveer € 250,-. [PDA]

Blz. 50

Compact Flash WLAN Adapter Met behulp van deze uitbreidingsmodule kan er met een PDA connectie gemaakt worden met een Wireless LAN (802.11b). De meeste draadloze netwerken maken op dit moment gebruik van deze standaard. Sommige PDA’s hebben een uitbreidingsmodule nodig voor het gebruik van Compact Flash modules. De kosten van dit kaartje zijn zo’n € 170,-. [PDA] Sierra Wireless AirCard 750 Deze PCMIA kaart is geschikt voor het gebruik in een laptop. Spraak- en datacommunicatie via GSM of GPRS wordt mogelijk. Bij de GPRS verbinding kan er gebruik gemaakt worden van multislot klasse 12, wat het gebruik van 4 uplink en 4 downlink kanalen toelaat. Deze kaart biedt op het moment de hoogste doorvoersnelheden van alle GPRS kaarten. De hoge snelheid gaat wel ten koste van het energieverbruik. Er kan alleen gebruik gemaakt worden van een GSM 900 netwerk. De gebruiker dient een SIM te plaatsen in de PCMIA kaart, welke vervolgens in de laptop geplaatst wordt. De kosten van deze kaart zijn ongeveer € 499,-. In combinatie met een abonnement verkoopt KPN deze kaart vanaf € 245,-. [WiCo]. Dezelfde kaart gebruikt men bij de Vodaphone Mobile Connect Card PCMIA WLAN Voor de toegang tot draadloze netwerken (WLAN) met behulp van een laptop zijn er een verschillende kaartjes op de markt. Er wordt gebruik gemaakt van verschillende standaarden. De meeste kaartjes ondersteunen maar één standaard, maar er zijn ook kaartjes op de mark die meerdere standaarden ondersteunen. De 802.11b standaard wordt op dit moment het meest gebruikt. Met behulp van een WLAN PCMIA kaartje kan de gebruiker met zijn laptop een verbinding maken tot een draadloos netwerk. De kosten voor de kaart variëren tussen de € 50 en de € 200,Nokia D211 Deze PCMIA kaart combineert het verbruik van verschillende technieken. Er kan gebruik gemaakt worden van GPRS, HSCSD en WLAN. Voor de GPRS verbinding biedt de kaart ondersteuning voor 900-Mhz en 1800-Mhz netwerken. Er wordt gebruik gemaakt van multislot-klasse 6. De WLAN standaard die wordt gebruikt is de 802.11b standaard welke snelheden tot 11 mbit/s toelaat. De gebruiker moet aangeven van welke techniek er gebruik gemaakt moet worden. Er wordt dus niet automatisch overgeschakeld tussen de verschillende technieken. De kosten van deze kaart zijn zo’n €300,- [NOKIA] Geïntegreerd Er zijn laptops of PDA’s die standaard beschikken over geïntegreerde WLAN functionaliteit. De gebruiker kan dan zonder het gebruik van uitbreiding kaartjes gebruikmaken van deze technologie. Er bestaan ook PDA’s op de markt die beschikken over geïntegreerde GSM/GPRS functionaliteit, bijvoorbeeld de XDA van 02.

Blz. 51

5 Interpretatie geschiktheid Dit hoofdstuk geeft een interpretatie van de geschiktheid van de verschillende communicatietechnieken in de situatie van Fjell. Dit wordt gedaan aan de hand van een matrix welke is toegevoegd als Appendix B. In dit hoofdstuk wordt de inhoud van deze matrix toegelicht.

5.1 Toelichting Op de horizontale as van de matrix zijn per communicatietechniek (GSM, HSCSD, GPRS, UMTS, WLAN) de eigenschappen weergegeven. De verticale as van de matrix geeft de eisen die door Fjell zijn gesteld aan de communicatiemiddelen weer. Achter deze eisen is tussen haakjes aangegeven hoeveel waarde Fjell hecht aan deze eisen. De matrix geeft weer in welke mate de communicatietechnieken voldoen aan de gestelde eisen. Per eis wordt er gekeken van welke eigenschappen de gestelde eis afhangt. Vervolgens is er een waarde toegekend, welke aangeeft in welke mate de eigenschap voldoet aan de gestelde eisen. Deze waarde is weergegeven met: - - , - , □ , + of ++. Twee minnen geven aan dat de eigenschap totaal niet voldoet aan de gestelde eis, twee plussen geven aan dat er volledig aan de gestelde eis wordt voldaan.

5.1.1

Beschikbaarheid

De beschikbaarheid van de verschillende technieken hangt af van de dekking die door de providers geboden wordt. De eisen van Fjell geven aan dat men de communicatietechnieken in geheel Europa wil gebruiken, vooral in Duitsland, Engeland en Europa. Van alle technieken biedt GSM de beste dekking, in heel Europa kan er van GSM gebruik gemaakt worden. HSCSD en GPRS zijn niet in alle landen in Europa te gebruiken. Het grote nadeel van HSCSD is dat de techniek niet in Nederland beschikbaar is. Het voordeel van GPRS is dat er steeds meer providers deze techniek implementeren. De dekking van GPRS wordt dus steeds beter. De implementatie van UMTS bevindt zich nog steeds in een testfase. Er wordt verwacht dat de eerste Europese UMTS netwerken eind 2004 operationeel zijn. Voorlopig worden er op grote schaal nog geen diensten aangeboden die gebaseerd zijn op UMTS. WLAN werkt met behulp van accespoints, op bepaalde plekken kan de gebruiker deze technieken benutten. In het geval van Fjell zou men op Schiphol bij vertragingen, in hotels, tijdens conferenties, bij de klant, op kantoor en in restaurant gebruik kunnen maken van WLAN.

5.1.2

Beveiliging

Fjell heeft aangeven dat er via Livelinked en Exchange vertrouwelijke informatie wordt verwerkt. Het is niet de bedoeling dat deze informatie gemakkelijk kan worden afgetapt. GSM en HSCSD maken gebruik van het A5 encryptie algoritme. De data tussen het mobiele station en het basisstation wordt versleuteld. Kwaadwillende, kunnen met behulp van de nodige inspanningen en investeringen de signalen in de lucht onderscheppen en decoderen. Omdat HSCSD gebruik maakt van meerdere kanalen die apart worden gecodeerd, is het moeilijker om de data te onderscheppen en decoderen. GPRS en UMTS gebruiken een krachtiger versleutelingsalgoritme dan GSM. Tevens is de data van GPRS van het mobiele station tot aan de Serving GPRS Support Node versleuteld, waar het bij GSM en HSCSD stopt bij het basisstation. Verder is er over UMTS nog weinig bekend over de beveiliging. WLAN kan heel goed beveiligd worden, door bijvoorbeeld het gebruik van 802.1x toegangmechanisme in combinatie met een krachtig versleutelingsalgoritme. Dit verschilt sterk per accespoint. De exploitanten kunnen gebruik maken van vele verschillende versleutelingsmethoden.

Blz. 52

5.1.3

Transmissiesnelheid

De verschillende technieken maken verschillende transmissiesnelheden mogelijk. Om een idee te geven van de invloed van de transmissiesnelheid, bekijken we de tijd die het kost om de mail van één dag op te halen. Per maand ontvangt een consultant gemiddeld 200 mailtjes waarvan een kwart met attachment. Dat komt neer op ongeveer 7 mailtjes per dag, waarvan 2 met attachment. Een mailtje met attachment is ongeveer 1MB, een mailtje zonder attachment is ongeveer 20 KB. Dus men moet 2 berichten van 1 MB ophalen, plus 5 berichten van 20 KB. Omgerekend is dit samen 17184 kbit. In Tabel 5-1 zijn de zijn de transmissiesnelheden weergegeven. Per communicatietechniek is de theoretische transmissiesnelheid en snelheid die in de praktijk behaald wordt weergegeven. Voor beide is de tijd berekend die het kost om de mail op te halen. Met behulp van GSM duurt het ophalen van de mail bijna drie kwartier. In praktijk zal dit niet gebeuren, waarschijnlijk worden alleen de mails zonder attachments gelezen, omdat het teveel tijd kost. Met behulp van HSCSD en GPRS wordt de tijd die het kost om de mails op te halen al aanzienlijk verkort, maar het duurt nog steeds ruim tien minuten. UMTS en WLAN halen hogere snelheden, die in de buurt komen van vaste aansluitingen. Voor WLAN is er uit gegaan van de 802.11b standaard omdat dit op het moment de meest gebruikte standaard is. Transmissiesnelheden GSM HSCSD GPRS UMTS WLAN

Theoretisch (kbit /s) 9.6 57.6 171.2 144 – 384 – 2048 (2Mbit /s) 11264 (11 Mbit/s)

Praktijk (kbit/s) 6.8 22.7 28.2 ? 4864 (4.75 Mbit/s)

Theoretisch (tijd) 30 min 5 min 1,7 minuten 2 min – 45 sec, 8 sec 1,5 sec

Praktijk (tijd) 42 min 12 min 10 min ? 4 sec

Tabel 5-5-1 Ophalen e-mail Tevens is de tijd berekend die het kost om een internet pagina op te halen. In dit geval gaat het om het inlogproces van livelinked en het weergeven van de startpagina. Uit verschillende tests is het gemiddelde dataverkeer tijdens deze inlog periode en weergave van de startpagina gekomen op 321 kbit. Tabel 5-2 geeft aan hoelang het ophalen van de pagina met de verschillende technieken duurt. Transmissiesnelheden GSM HSCSD GPRS UMTS WLAN

Theoretisch (kbit /s) 9.6 57.6 171.2 144 – 384 – 2048 (2Mbit /s) 11264 (11 Mbit/s)

Praktijk (kbit/s) 6.8 22.7 28.2 ? 4864 (4.75 Mbit/s)

Theoretisch (tijd) 33 sec 5.6 sec 1.8 sec 2.2 sec – < 1sec - < 1 sec < 1 sec

Praktijk (tijd) 47 sec 12 sec 11.3 sec ? < 1 sec

Tabel 5-5-2 Ophalen Internet pagina

Blz. 53

5.1.4

Responstijd

De responstijd is te meten aan de hand van de Round Trip Time. De RTT geeft die tijd aan die een verwaarloosbaar klein pakketje er over doet om vanaf het mobiele apparaat, door het netwerk naar de bestemming en weer terug naar het mobiele apparaat te reizen. Met een kleine responstijd is de techniek geschikter om frequent kleine pakketjes data uit te wisselen, bijvoorbeeld het gebruik van Internet. Fjell heeft aangeven niet zoveel waarde te hechten aan een goede responstijd, omdat er geen belangrijke beslissingen zijn, die genomen worden aan de hand van het gebruik van de communicatietechnieken. De uitkomsten van de verschillende testen laten verrassende resultaten zien. Van de drie technieken, GSM, HSCSD en GPRS heeft GSM de laagste RTT. Het duurt toch nog bijna 1 seconde voordat de gebruiker een reactie krijgt. De RTT van GPRS is nog hoger, die van HSCSD is bijna het dubbele dan die van GPRS. Voor UTMS en WLAN zijn geen vergelijkbare cijfers gevonden voor de RTT. De verwachting is dat deze zeker zo goed zijn als bij GSM. Tabel 5-3 laat de RTT zien voor GSM, HSCSD en GPRS. Techniek GSM HSCSD GPRS

Round Trip Time 0.98 sec 2.7 sec 1.5 sec

Tabel 5-3 Round Trip Time

5.1.5

Stabiele service

Voor de eis van een stabiele service geldt hetzelfde als bij de responstijd. De beslissingen die bij Fjell genomen worden hangen niet af van het gebruik van de communicatietechnieken. Daarom wordt er een lage waarde toegekend. Met een stabiele service bedoelen we een service die op alle tijdstippen dezelfde kwaliteit heeft. GSM en HSCSD zijn circuit switched services, wat betekent dat er voor de communicatie een kanaal exclusief voor deze verbinding wordt gereserveerd. Het resultaat is dat de kwaliteit van de service minder afhankelijk is van het aantal gebruikers, wat een stabielere service tot gevolg heeft. Bij HSCSD kan het voorkomen, dat er niet genoeg kanalen beschikbaar zijn, en dat er genoegen moet genomen worden met minder kanalen. GPRS, UMTS en WLAN zijn packet switched gebaseerde services, waar een kanaal kan gebruikt worden door verschillende verbindingen. In die gevallen is de kwaliteit van de service dus meer afhankelijk van het aantal gebruikers. Daarnaast geeft de variatie in de RTT een indicatie van de stabiliteit van de service. De variatie in de RTT was bij HSCSD de helft minder dan bij GPRS. Bij de overige technieken is de variatie in de RTT onbekend.

5.1.6

Kosten

Om een vergelijking te kunnen maken tussen de kosten van de verschillende technieken zijn de kosten berekend voor een kwartier surfen op het Internet. Omdat Fjell voornamelijk werkzaam is in Duitsland worden de kosten in Nederland en Duitsland bekeken. Alle genoemde prijzen zijn omgerekend naar een kwartier. Wanneer er tevens een maandelijks abonnementsgeld betaald moet worden is dit vermeld. Tevens moet er rekening mee worden gehouden, dat bij bundels men verplicht is de gehele bundel af te nemen. GSM en HSCSD zijn circuit switched diensten. Een eigenschap van deze diensten is dat er afgerekend wordt per verbonden tijdseenheid. De gebruiker betaalt per minuut dat hij verbonden is. Voor GSM liggen de kosten in het binnenland tussen € 1,56 en € 4,50. In Duitsland liggen de kosten rond de € 15,-. Een overzicht van de kosten met de verschillende abonnementsvormen is weergegeven in Tabel 5-4. Voor het gebruik van HSCSD betaalt de gebruiker de normale GSM tarieven, plus vaak een vast bedrag per maand om gebruik te kunnen maken van de HSCSD technologie. In Duitland liggen de kosten voor een kwartier surfen op € 1,50. Nadeel is dat het abonnement in Duitsland afgesloten zal moeten worden en de dienst in Nederland niet gebruikt kan worden. In Engeland liggen de kosten hoger. Tabel 5-5 geeft de kosten weer.

Blz. 54

GSM KPN Flexibel Economy (+ 9,95 per maand) Premium (+ 13,95 per maand) Allround (+ 18,92 per maand) Vodaphone belbundel Vodaphone 60 Vodaphone 500 Vodaphone 1500

Nederland (piek – dal)

Duitsland (piek – dal)

€ 2,25 - € 4,50 € 1,50 - € 3,00 € 1,35 - € 2,25

€ 13,50 - € 15,75 € 13,50 - € 15,75 € 11,40 - € 13,20

€ 4,13 € 1,76 € 1,56

€ 16,50 € 16,50 € 16,50

Nederland

Engeland onbekend € 5,25

Tabel 5-4 Kosten GSM kwartier surfen HSCSD E-PLUS (+12,50 per maand) (Duitland) ORANGE (Engeland)

Niet beschikbaar

Duitsland € 1,50 € 12, 60

Tabel 5-5 Kosten HSCSD kwartier surfen GPRS is een packet switched dienst. De kosten van packet switched diensten worden verrekend over het dataverkeer. De gebruiker betaalt voor de hoeveelheid verzonden en ontvangen data. Een kwartier surfen kost ongeveer een 0,5 MB aan dataverkeer [KPN]. De kosten voor GPRS variëren sterk per abonnement. Wanneer men zich vastlegt aan een grotere databundel of een duurder abonnement, dalen de kosten per MB snel. Wanneer men veel gebruik gaat maken van deze techniek is het voordeliger om een duurder abonnement af te sluiten. De kosten voor een kwartier surfen in het binnenland variëren tussen € 0,42 en € 12,29. In Duitsland liggen de kosten tussen de € 6,- en de € 10,- . Tabel 5-6 geeft een overzicht van de kosten met de verschillende GPRS abonnementsvormen weer. GPRS Internet Everywhere 1 MB bundel 5 MB bundel 10 MB bundel 25 MB bundel Mobile Connect Card 10 MB bundel T-Mobile GPRS GPRS – actief (+€ 4,20 per maand) GPRS – intensief (+12,61 per maand)

Nederland

Duitsland

€ 4,00 € 1,25 € 1,00 € 0.75

€ 10,00 € 9,00 € 7,00 € 7,00

€ 1,58

€ 6,00

€ 12,29 € 2,10 € 0.42

€ 6,00 € 6,00 € 6,00

Tabel 5-6 Kosten GPRS kwartier surfen Op dit moment worden nog geen UMTS diensten aangeboden. Het is onduidelijk wat de kosten voor de gebruiker zullen zijn in de toekomst. Ondanks dat WLAN een packet switched dienst is, wordt er meestal afgerekend per tijdseenheid. Het verschil met GSM en HSCSD is dat er met grotere tijdseenheden gewerkt wordt. De gebruiker betaalt per kwartier, uur, dag of zelfs per maand. Het nadeel van WLAN is dat de verschillende hotspots vaak door verschillende exploitanten worden aangeboden, waardoor men te maken heeft met verschillende kosten en toegangsmethoden. De kosten om een kwartier te surfen,gebruik makend van WLAN zijn voor verschillende diensten weergegeven in Tabel 5-7.

Blz. 55

5.1.7

Nederland € 3,00 € 1,15

WLAN

Schiphol Hotspot T-Mobile

Duitsland

€ 1,98

Tabel 5-7 Kosten WLAN kwartier surfen De kosten voor een kwartier surfen verschillen enorm per abonnementsvorm. Bij GSM zitten er grote verschillen tussen piek- en daluren. Als we globaal kijken naar de totale kosten, komt GSM als duurste uit de bus. Met name in Duitsland liggen de kosten voor een kwartiertje surfen erg hoog. HSCSD biedt een goed alternatief in Duitland, maar heeft als groot nadeel dat het in Nederland niet beschikbaar is. De kosten voor GPRS liggen lager, mits men een goed abonnement kiest. Ook in het buitenland liggen de kosten voor GPRS een stuk lager. Het grote voordeel van GPRS is dat men gewoon verbonden kan blijven, zonder dat men zich zorgen hoeft te maken over de kosten. De kosten van WLAN verschillen per exploitant. De kosten van WLAN liggen lager dan die van GPRS. Met name wanneer de gebruiker langere tijd gebruik maakt van een accespoint, dalen de gemiddelde kosten voor WLAN snel.

5.1.8

Verbindingstype

Fjell hecht veel waarde aan het type verbinding. Men wil constant online kunnen zijn (always-on). Het telkens moeten inbellen om vervolgens te checken of er mail is of een reactie op livelinked wordt als storend ervaren. Daarnaast heeft Fjell de voorkeur om per hoeveelheid dataverkeer te betalen en niet per verbondenden tijdsduur. Hier kunnen we verschil maken tussen always-on (packet switched) en dial-up (circuit switched) diensten. Bij dial-up diensten wordt afgerekend per tijdseenheid, terwijl de gebruiker bij always-on diensten betaalt per hoeveelheid verzonden / ontvangen dataverkeer. WLAN is eigenlijk een uitzondering. Bij deze always-on dienst is het gebruikelijk om te betalen per tijdseenheid. Het gaat hier alleen om veel langere tijdseenheden dan bij GSM en HSCSD. In plaats van dat er per minuut wordt afgerekend wordt er bijvoorbeeld per uur of dag betaalt.

5.2 Conclusie Welke conclusies kunnen uit deze matrix worden getrokken? In een voorgaand stadium is door Fjell een waarde toegekend aan de verschillende eisen. Deze waarde geeft aan hoeveel waarde Fjell hecht aan deze eis. Deze waarde ligt tussen de 1 en 5. In de matrix is aangegeven in hoeverre voldaan wordt door de verschillende communicatie technieken aan de gestelde eisen door Fjell. Dit is aangegeven met - - , - , □ , + en ++. Aan deze tekens is respectievelijk een waarde van 0,1,2,3 en 4 toegekend. Door de waarde die Fjell hecht aan de verschillende eisen te vermenigvuldigen met de mate waarin voldaan wordt aan deze eisen, wordt er een score toegekend aan de verschillende eisen per communicatiemiddel. De som van deze scores geeft aan in hoeverre er voldaan wordt aan alle eisen, rekening houdend met de waarde die Fjell hecht aan deze eisen. Tabel 5-8 geeft deze scores weer.

GSM HSCSD GPRS UMTS WLAN

Beschikbaarheid

Beveiliging

Transmissiesnelheid

Responstijd

Stabiele Service

Kosten

Verbindingtype

Totaal

12 6 9 0 3

4 4 8 8 4

4 12 12 16 16

6 3 3 6 6

9 7,5 3 3 3

5 5 10 ? 15

5 5 15 15 15

45 42,5 60 48+? 62

Tabel 5-8 Scores eisen communicatiemiddelen WLAN heeft de hoogste score, met name op transmissiesnelheid, kosten en verbindingstype scoort deze technologie goed. Het grootste nadeel is de geringe beschikbaarheid. GPRS is een goede

Blz. 56

tweede een iets lagere score dan WLAN. GPRS heeft geen echte uitschieters, maar scoort overal gemiddeld. Het grote voordeel van GPRS tegenover GSM en HSCSD is de ‘always on’ technologie. De score voor UMTS in nog onduidelijk vanwege de onduidelijkheid over de kosten voor de gebruiker. Gezien de investeringen die zijn gedaan door de telecomaanbieders, zullen de kosten zeker niet veel lager uitvallen als GPRS, waarschijnlijk zelfs hoger. GSM en HSCSD sluiten de rij, waarbij GSM een iets hogere score heeft als HSCSD. Dit komt door de beperkte beschikbaarheid van HSCSD.

Blz. 57

6 Advies In dit hoofdstuk worden de drie onderzoeksvragen beantwoord. Er wordt een advies gegeven betreffende de meest geschiktst communicatie techniek in de situatie van Fjell.

6.1 Communicatietechniek Deze paragraaf geeft antwoord op de 1e onderzoeksvraag. Welke huidige communicatietechnieken kunnen het best gebruikt worden in de situatie van Fjell? Uit de resultaten van de matrix komen WLAN en GPRS het beste naar voren. Fjell kan voor de datacommunicatie het best gebruik maken van de GPRS technologie. Deze technologie is beschikbaar in alle landen waarin Fjell opereert. Daarnaast is deze technologie in een groot aantal landen in Europa geïmplementeerd en het aantal landen dat gebruik maakt van deze technologie groeit snel. GPRS biedt de hoogste transmissiesnelheden van de technologieën met een goede beschikbaarheid (GSM, HSCSD, GPRS). De gebruiker kan de verbinding gewoon intact laten zonder dat daar kosten aan verbonden zijn. Er wordt immers afgerekend per MB in plaats van per minuut. De kosten van GPRS liggen lager dan wanneer men gebruik maakt van GSM of HSCSD. Op dit moment is het voor Fjell moeilijk om een indicatie te geven van het huidige gebruik. Dit komt omdat het gebruik sterk afhangt van de situatie waarin de consultant zich bevindt. Ook wanneer men GPRS gaat gebruiken is het moeilijk om een inschatting te geven van het gebruik. Wanneer de medewerkers van Fjell daadwerkelijk de voordelen van deze technieken inzien kan het gebruik snel stijgen. Om een indicatie te krijgen van het verschil tussen het gebruik van GSM (huidige oplossingen) en GPRS (advies) worden er 2 scenario’s beschreven. Scenario 1. Een consultant zit een maand in Duitland en haalt drie keer dag een 100kb document op Scenario 2. Een consultant zit een maand in Nederland en haalt drie keer dag een 100kb document op. Scenario 1 en 2 GPRS De consultant werkt vijf dagen in de week, en haalt per dag drie keer een 100kB document op. In totaal komt dit op 6500 KB, dit komt overeen met 52000 kbit. Tabel 5-1 laat een kostenoverzicht voor scenario 1 en 2 voor GPRS zien. De transmissiesnelheid van GPRS die in de praktijk gehaald wordt is 28.2 kbit/s. Voor het opzetten van een verbinding rekenen we 30 seconden. Dit omvat onder andere klaarmaken hardware. Dit hoeft maar één keer per dag te gebeuren omdat de verbinding intact gelaten kan worden. Totale transmissietijd: 52000 kbit : 28.2 kbit /s = Opzetten verbindingen: 22 dagen x 30 seconden = Totale benodigde tijd:

31 minuten 11 minuten 42 minuten

Scenario 1 en 2 GSM: De transmissiesnelheid van GSM bedraagt 6.8 kbit / s. Het opzetten van de verbinding duurt ongeveer een minuut. Totale transmissietijd: 52000 kbit : 6.8 kbit /s = Opzetten verbindingen: 22 dagen x 1 minuut = Totale benodigde tijd:

2 uur en 7 minuten 22 minuten 2 uur en 29 minuten

Het abonnementsgeld wordt niet meegerekend in de totale kosten, omdat Fjell dit toch al moet betalen voor de spraakcommunicatie. Tabel 5-2 geeft een kostenoverzicht voor GSM voor de scenario’s.

Blz. 58

GPRS – Scenario 1 en 2 Internet Everywhere 1 MB bundel 5 MB bundel 10 MB bundel 25 MB bundel Mobile Connect Card 10 MB bundel T-Mobile GPRS GPRS – actief (+€ 4,20 per maand) GPRS – intensief (+12,61 per maand)

Nederland (kosten / MB)

Totale kosten Nederland

Duitsland (kosten / MB)

Totale kosten Duitsland

€ 8,00 € 2,50 € 2,00 € 1,50

€ 52 € 16,26 € 20 € 37,50

€ 10 €9 €7 €7

€ 65 € 58,50 € 45,50 € 45,50

€ 3,16

€ 20,54

€6

€ 39

€ 24,58 € 4,20 € 0.84

€ 70,89 € 17,85 € 15,34

€6 €6 €6

€ 39 € 43,20 € 51,61

Tabel 6-1 Kosten scenario 1 en 2 GPRS GSM – Scenario 1 en 2 KPN Flexibel Economy (+ 9,95 per maand) Premium (+ 13,95 per maand) Allround (+ 18,92 per maand) Vodaphone belbundel Vodaphone 60 Vodaphone 500 Vodaphone 1500

Nederland (dal-piek)

Totale kosten Nederland

Duitsland (dal-piek)

€ 0,10 - € 0,30 € 0,10 - € 0,20 € 0,09 - € 0,15

€ 12,70 - € 38,10 € 0,90 - € 1,05 € 12,70 - € 25,40 € 0,90 - € 1,05 € 11,43 - € 19,05 € 0,76 - € 0,88

€ 114,30 - € 133,35 € 114,30 - € 133,35 € 96,52 - € 111,76

€ 0,28 € 0,12 € 0,10

€ 35,56 € 15,24 € 12,70

€ 116,84 € 116,84 € 116,84

0,92 0,92 0,92

Totale kosten Duitsland

Tabel 6-2 Kosten scenario 1 en 2 GSM GPRS bespaart duidelijk tijd. Waar voor GSM de totale transmissietijd 2 uur en 29 minuten bedraagt, doet GPRS er maar 42 minuten over. Wat betreft de kosten maakt het in Nederland weinig uit van welke techniek er gebruik gemaakt wordt, mits men het goede abonnement kiest. In het buitenland is GPRS stukken goedkoper GSM. In Duitland betaald men € 39,- per maand voor de transmissies met GPRS. Voor GSM liggen de kosten op € 96,- in de daluren. Aangezien Fjell het meest in Duitsland werkt zal dit een aanzienlijk kostenbesparing opleveren. Samen met de eerder beschreven scenario’s in ‘5.1.3 transmissiesnelheid’ en ‘5.1.6 kosten’, toont dit aan dat GPRS sneller en goedkoper is dan GSM. De stabiliteit en responstijd van GPRS zijn minder goed dan GSM en HSCSD, maar hier hecht Fjell minder waarde aan. Ondanks de hogere score van WLAN in de matrix, wordt toch het gebruik van GPRS geadviseerd. Waarom is dat? WLAN is in het onderzoek meegenomen als mogelijke aanvulling op de overige technieken. Dit vanwege het grote nadeel dat WLAN alleen beschikbaar is, wanneer er een accespoint in de buurt is. Op dit moment zijn het aantal plaatsen waar de medewerkers van Fjell gebruik kunnen maken van WLAN nog beperkt. Er is wel een sterke toename van het aantal accespoints en in de toekomst zal deze technologie dus op steeds meer plaatsen te gebruiken zijn. Een ander nadeel is dat er voor WLAN gebruik gemaakt wordt van verschillende standaarden wat problemen kan opleveren. De standaard die op dit moment het meest gebruikt wordt is de 802.11b standaard. Het is zeker een goede optie om WLAN te gebruiken in combinatie met GPRS. Wanneer er beschikking is tot een WLAN accespoint kan er tegen goedkopere tarieven gebruik gemaakt worden van een service met betere eigenschappen. Er kunnen bijvoorbeeld grote bestanden verstuurd / ontvangen worden, wat met GPRS te lang zou duren. Ook voor de nieuwe vestiging van Fjell moet men eens nadenken over de implementatie van WLAN. WLAN hoeft niet noodzakelijk duurder te zijn dan een vast netwerk. Een accespoint is eenvoudig te installeren en deze is al beschikbaar vanaf €90,-. Tevens kan men de hardware die nodig is voor de toegang tot de accespoints gebruiken bij een

Blz. 59

externe provider én om toegang te krijgen tot het eigen bedrijfsnetwerk. Dit bespaart de kosten van extra netwerkkaarten.

6.2 Hardware & diensten Welke hardware en aangeboden diensten kunnen er gebruikt worden om zo optimaal mogelijk gebruik te kunnen maken van de beschikbare diensten? Voor deze vraag richten wij ons op de toepassing van WLAN en GPRS. Voor GPRS zijn er verschillende opties. In de analyse heeft men de voorkeur gegeven aan het gebruik van een PDA. De consultants beschikken over een PDA en een laptop. Voor de PDA kan er gebruik gemaakt worden van een GSM/GPRS Compact Flash Card. Voor sommige PDA’s is bij het gebruik van deze kaartjes een uitbreidingsmodule vereist. Met een verloop naar een PCMIA aansluiting kan dit kaartje ook in een laptop gebruikt worden. Een anders optie is om gebruik te maken van een PCMIA card. Deze kunnen vrijwel in elke laptop gebruikt worden. Om deze te kunnen gebruiken in de PDA is een uitbreidingsmodule vereist. Het advies is om één van de twee te kopen samen met een verloopstuk. Het kaartje is dan te gebruiken in een PDA én een laptop, wat kosten bespaart in de aanschaf van de hardware. Voor het gebruik van WLAN zijn er ook Compact Flash Cards en PCMIA WLAN cards in de omloop. Het beste is om een WLAN kaart aan te schaffen die gebruik maakt van de 802.11b standaard, simpelweg omdat deze standaard het meest gebruikt wordt. Sommige PDA’s en laptop’s beschikken over een ingebouwde WLAN functionaliteit. In dat geval hoeft er geen extra hardware worden aangeschaft voor het gebruik van WLAN. In de analyse is naar voren gekomen dat er vele diensten worden aangeboden voor GPRS. Het gebruik van een dienst waarbij geen abonnementsgeld wordt betaald of een dienst met kleine databundel (1MB) raad ik niet aan. De totale kosten lopen snel op. Wanneer men een grotere databundel (5MB) aanschaft of een klein bedrag per maand betaalt, liggen de kosten per MB een stuk lager. Naarmate de vast kosten per maand verhoogd worden, dalen de variabele kosten snel. Verder hangt het natuurlijk af van de mate waarin Fjell gebruik gaat maken van deze technologie. Bij het gebruik van WLAN hoeft men zich niet van tevoren aan te melden voor het gebruik van de dienst. Wanneer de gebruiker constateert dat hij zich bij een hotspot bevindt, kan er vaak ter plaatse betaald worden en toegang verkregen worden tot het netwerk. Meestal is er op dat punt ook maar een aanbieder beschikbaar, en hoeft er geen keuze gemaakt worden uit verschillende aanbieders.

6.3 Toekomst De laatste onderzoeksvraag richt zich op de toekomst. Wat voor technieken zijn er op het moment in ontwikkeling die voor Fjell een goede oplossing zouden bieden? Voor de toekomst zijn er drie scenario’s denkbaar. Uitbreiding WLAN Draadloze netwerken (WLAN) maken een grote groei door, steeds meer bedrijven en particulieren maken er gebruik van. Op steeds meer plaatsen verschijnen accespoints. Restaurants, cafe’s, luchthavens bieden deze dienst aan, zodat hun klanten draadloos connectie kunnen maken met het Internet. In steeds meer steden ontstaan er initiatieven om een dekkend WLAN netwerk te implementeren. Ook de grote telecom-aanbieders zien de voordelen van WLAN in. Zo zien we dat KPN onlangs een meerderheidsbelang heeft genomen in Hubhop, het bedrijf dat in op verschillende plaatsen in Nederland hotspots (accespoints) aanbiedt tegen aantrekkelijke tarieven. Ook in Duitsland zien we dat T-Mobile en Vodaphone vergelijkbare diensten ontwikkelen.

Blz. 60

Er zijn echter enkele problemen: -

-

De dekking zal zich beperken tot de stedelijke gebieden. Omdat de reikwijdte van de accespoints slechts beperkt is, zal het niet kostendekkend zijn om op het platteland te implementeren. Er zijn echter verschillende ontwikkelingen aan de gang, die de reikwijdte van de accespoints moet vergroten. De accespoints worden aangeboden door zeer veel verschillende exploitanten. Het zal moeilijk zijn om met al deze partijen afspraken te maken. Bijvoorbeeld voor naadloze overgang tussen de accespoints (handover, roaming). Op het moment worden er nog verschillende standaarden gebruikt die niet naadloos samenwerken.

Naarmate het aantal accespoints wordt uitgebreid zal deze technologie dus steeds interessanter worden voor Fjell. In de toekomst zal het misschien zelfs mogelijk zijn om in zijn geheel over te stappen op WLAN, waardoor het gebruik van GPRS overbodig zal zijn. Wanneer Fjell ook op het kantoor kiest voor WLAN kan er een techniek gebruikt worden voor alle datacommunicatie. Dit bespaart enorm in de kosten van de hardware. UMTS Zoals uit het onderzoek blijkt is UMTS op het moment nog niet beschikbaar. De mogelijkheden die UMTS gaat bieden zijn zeer interessant. De hoge transmissiesnelheden, afrekenen per dataverkeer zijn zeer interessant voor Fjell. Het is alleen de vraag tegen welke kosten deze service gaat worden aangeboden aan de gebruiker. Aangezien er door de telecom-aanbieders grote investeringen zijn gedaan in UMTS is het logisch dat zij deze investeringen willen terug verdienen in de toekomst. De kosten zullen waarschijnlijk dus hoger liggen dan GPRS. Daarnaast is het de vraag of de stap naar UMTS niet overgeslagen gaat worden door de gebruiker. De kosten van WLAN liggen veel lager en de kwaliteit van de service is vele malen hoger. Verbetering GPRS Een andere optie is de verbetering van de huidige GPRS technologie. Bijvoorbeeld door het toepassen van de EDGE technologie. Deze technologie moduleert het signaal op een ander wijze, waardoor de transmissiesnelheid aanzienlijk stijgt. Wanneer de EDGE technologie toegepast wordt kan er een maximale transmissiesnelheid behaald worden van 400 kbit /s. Omdat GPRS voor een groot deel is gebaseerd op het GSM netwerk heeft het ook te maken met de beperkingen van dit netwerk. Hoeveel aanpassingen of verbeteringen men ook maakt aan de GPRS technologie. Deze technologie zal nooit de kwaliteit kunnen bieden, die WLAN en UMTS uiteindelijk zullen bieden. Een ander punt is de implementatie van de EDGE technologie. Het is maar de vraag of de telecomaanbieders ooit zullen overgaan op deze technologie. Met name omdat er grote investeringen zijn gedaan in UMTS is het onwaarschijnlijk dat er een concurrerende technologie (EDGE) geïmplementeerd zal worden.

Blz. 61

Samenvatting Fjell international is een bedrijf dat zich concentreert op de Internationale IT Consultancy. Fjell maakt gebruik van een knowledge information database (Solution Centre), hierin wordt de kennis en ervaring van de verschillende consultants opgeslagen. Het is wenselijk dat de consultants overal toegang kunnen hebben tot het Solution Centre. Daarnaast is de interactie tussen de consultants en het ‘thuisfront’ een belangrijk onderdeel. Vaak is men op reis of is er bij de klant geen mogelijkheid op gebruik te maken van een vaste Internet verbinding. Op zo’n moment wordt er gebruikt gemaakt van mobiele communicatiemiddelen. De techniek waarvan op dit moment gebruik gemaakt wordt (GSM) voldoet niet aan de eisen. Het doel van dit rapport is het geven van een advies aan Fjell International wat betreft alternatieven voor het gebruik van mobiele communicatiemiddelen. Met name op het gebied van datacommunicatie zijn er een aantal alternatieven op de markt. Om tot een advies te komen zijn de volgende onderzoeksvragen opgesteld. 1. Welke huidige mobiele communicatietechnieken kunnen het best worden toegepast 2. Welke hardware en diensten kunnen er het best gebruikt worden om zo optimaal mogelijk gebruik te kunnen maken van de beschikbare technieken? 3. Wat zijn de ontwikkelingen die op dit moment gaande zijn en van belang zijn voor Fjell? Welke technieken die pas in de toekomst beschikbaar zijn, kunnen een goede oplossing voor Fjell bieden? Tijdens het onderzoek zijn de volgende technieken onderzocht: GSM, HSCSD, GPRS, UMTS en WLAN. Van al deze technieken is een set van eigenschappen ongesteld. Naast de verschillende eigenschappen van de technologieën wordt er rekening gehouden met de eisen die door Fjell gesteld worden. Zo hecht Fjell veel waarde aan het gebruik van de ‘always-on’ technologie en de kosten. Wanneer de eigenschappen van de technieken en de gestelde eisen door Fjell samen geïnterpreteerd worden doormiddel van een gewogen matrix komen GPRS en WLAN het beste uit de bus. GPRS is een packet switched technologie. Dit houdt in dat de gebruiker betaalt per dataverkeer, dit geeft de gebruiker de mogelijkheid om de verbinding open te laten, zonder dat hij hem gebruikt. Dit maakt GPRS goedkoper dan GSM. De transmissiesnelheid van GPRS ligt eens stuk hoger dan die van GSM. GPRS gebruikt een betere beveiliging dan GSM GPRS is in meerdere landen in Europa te gebruiken, het aantal landen dat deze technologie toepast stijgt nog steeds. WLAN is alleen beschikbaar op de zogenaamde accespoints. Deze zijn geplaatst in sommige openbare gelegenheden als hotels, restaurants, vliegvelden, etc. De transmissiesnelheden zijn te vergelijken met die van een vaste aansluiting, wat in de praktijk ook gehaald wordt. WLAN is packet switched, maar meestal wordt er per (grote) tijdseenheden afgerekend. De kosten van WLAN zijn een stuk lager dan wanneer er van de andere technologieën gebruik gemaakt wordt. Het probleem met WLAN is de beperkte beschikbaarheid. WLAN is op het moment alleen interessant in combinatie met een andere technologie. Het advies aan Fjell is om GPRS te gebruiken in combinatie met WLAN. Zeker wanneer Fjell ook op het kantoor gebruik gaat maken van WLAN bespaart dit in de kosten van de hardware. Op deze manier kan een consultant bij een accespoint gebruik maken van WLAN. Er kan tegen goedkopere tarieven gebruik gemaakt worden van een service met betere eigenschappen. Wanneer er geen beschikking is over een accespoint kan er gebruik gemaakt worden van GRPS, wat sneller en goedkoper is dan de huidige oplossing (GSM). Er zijn verschillende soorten hardware beschikbaar die het gebruik van deze technologieën mogelijk maakt. Fjell heeft aangegeven om het gebruik van een PDA de voorkeur te geven. Hiervoor zijn compact flash kaarten beschikbaar of PCMIA kaarten. Beide zijn ook in een laptop te gebruiken. Het advies is om éen van beide aan te schaffen, dit bespaart in de kosten van de hardware. Voor de aanschaf van een WLAN kaartje adviseer ik om een kaartje aan te schaffen welke in ieder geval beschikt over de 802.11b standaard. Dit is de meest gebruikte standaard op dit moment. Wat de diensten betreft, kan men beter iets meer per maand betalen of een grotere databundel aanschaffen. De kosten per MB dalen dan snel.

Bronnen [An02]

Andersson, C., (2002) GPRS and 3G Wireless Applications, the ultimate guide to maximizing mobile Internet technologies. Chichester [etc.] : Wiley

[Asp]

KPN Aspace – LiveLinked www.livelinked.nl

[Att]

Attingo Wireless Internet Schiphol http://www.attingo.nl/wireless_left.htm

[BIT]

Bits & Chips http://www.ppcnet.nl/bits-chips/zoektop.asp?filter=umts

[Bo02]

Boertien, N. , Zandbelt, H. (2002) Performance test mobile communications, Telematica Instituut https://doc.telin.nl/dscgi/ds.py/Get/File-19893/VH_perftest.pdf

[Bra02]

Brand, A., Aghvami, H. , (2002) Multiple access protocols for mobile communications : GPRS, UMTS and beyond. New York, NY [etc.] : Wiley

[CAT]

The Catalyst - GMSK http://www.digitaleradio.nl/Catalyst/artikelen/01_FrequencyDivisionMultiplexing.htm

[E-PLUS]

E-PLUS Professional Data HSCSD http://www2.eplus.de/frame.asp?go=/meta/5/5_0/5_0.asp

[Eb01]

Eberspächer, J., Voegel, H.J. , Bettstetter, C. (2001) GSM : switching, services, and protocols. Chichester [etc.] : Wiley

[ETHI]

ETSI - Telecom Standards HIPERLAN http://www.etsi.org/frameset/home.htm?/technicalactiv/Hiperlan/hiperlan2.htm

[ETSI] ƒ

HSCSD - Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); High Speed Circuit Switched Data (HSCSD) Stage 1 (GSM 02.34 version 7.0.0) - Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); High Speed Circuit Switched Data (HSCSD) Stage 2 (GSM 03.34 version 7.0.0)

ƒ

GPRS - Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); General Packet Radio Service (GPRS); Service description; Stage 1 (GSM 02.60 version 7.5.0) - Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); General Packet Radio Service (GPRS); Service description; Stage 2"; (GSM 03.60 version 7.4.1)

[Fjell]

Fjell International http://www.fjell.nl

[Gran]

Grant, D. , Data Over Cellular: A Look at GPRS, CommsDesign http://www.commsdesign.com/main/2000/04/0004feat2.htm

[GSMW]

GSM World http://www.gsmworld.com/index.shtml

[HBA]

HBA Telecom : Ontwikkeling van mobiele communicatie http://www.hba-telecom.nl/index_content.asp?page_id=87&lang_id=360

[Hot]

HotSpot : Weblog over WiFi, Wireless LAN, 80211 en draadloos internet http://www.hotspot.nl/

[Hub]

HubHop.com Wireless Hotspot Provider http://www.hubhop.com

[IEEE]

IEEE P802.11, The Working Group for Wireless LANs http://grouper.ieee.org/groups/802/11/

[iPAQ]

iPAQ Netwerk opties http://www.compaq.nl/products/handhelds/opties_netwerkopties.html

[Ko01]

Korhonen, J. (2001) Measured Performance of GSM HSCSD and GPRS, Sonera Corporation http://www.cs.helsinki.fi/u/gurtov/papers/icc01.html

[KPN]

Internet Everywhere http://www.kpn.com/br2/ng/catalog/cat_Browser.jsp?c=ok&site=0&channel=1&contentOID=51360

KPN – Data abonnement op maat http://www.kpn.com/br2/ng/catalog/cat_Browser.jsp?c=ok&site=0&channel=1&contentOID=25402

[Live]

About Livelink http://www.opentext.com/livelink/index.html

[Mark]

Marketons: De UMTS Soap http://www.marketons.nl/capita/umts/events.html

[Mio2]

Michiels, E. F. , (2002), Telematica systems security, versie 2.3 Universiteit Twente

[Nico03]

Nicopolitidis, P. , (2003) Wireless Networks Chichester [etc.] : Wiley

[Nokia]

Nokia D211 http://www.nokia.nl/d211/nl/spotlight.html

[PDA]

PDAshop.nl – GSM / GPRS Module http://www.pdashop.nl/product/1718/1435

PDAshop.nl - Compact Flash WLAN Adapter http://www.pdashop.nl/product/1820/1537/Overige

[Qual]

Qualcomm Learning Centre: Introduction to CDMA http://www.qualcomm.com/ProdTech/cdma/training/cdma25/intro/modules.html

[Rem]

Remeeus, H. , Mobiele Communicatie (ontwikkelingen) http://www.remeeus.nl/mobieletelecommunicatie/mobiel.htm

[Siem]

Siemens - UMTS http://www.siemensmobile.com/btob/CDA/presentation/ap_btob_cda_presentation_frontdoor/0,2950,146,FF.html

[Ste01]

Steele, R. , (2001) GSM, cdmaOne and 3G Systems, Chichester [etc.] : Wiley

[Surf]

Surfworks – WLAN Authentication and Authorisation for WLAN using 802.1X http://www.surfnet.nl/innovatie/wlan/

[T-Mobile]

T-Mobile GPRS diensten http://www.t-mobile.nl/htdocs/zakelijke_oplossingen/diensten/ps2.26.18.asp

[TeWe]

Telecom Wereld: Wireless-LAN http://www.telecomwereld.nl/drtwlan.htm

Telecom Wereld: UMTS http://www.telecomwereld.nl/drggprs.htm

Telecom Wereld: HSCSD http://www.telecomwereld.nl/drghscsd.htm

[Ti01]

Tisal, J. , (2001) The GSM network : GPRS evolution: one step towards UMTS. Chichester [etc.] : Wiley

[To01]

Tomasi, W. , (2001) Electronic Communication Systems, fundamentals through advanced. Upper Sadle River : Prentice Hall

[UMFo]

UMTS Forum. www.umts-forum.org

[Verk]

Verkooijen, P. , De waarheid over UMTS http://www.emerce.nl/archives/magazine/mei2002/technologie/13900.html

[Voda]

Vodaphone Mobile Connect Card http://www.vodafone.nl/2_xx.asp?content_id=931&actionid=991&cnid=477&bhcp=1

Vodaphone Corporate GPRS acces http://www.vodafone.nl/2_xx.asp?content_id=231&actionid=385&cnid=226

Vodaphone Met BelVoorraad http://www.vodafone.nl/4_xx.asp?content_id=565&actionid=330&cnid=57

Vodaphone - GPRS http://www.vodafone.nl/2_xx.asp?content_id=562&cnid=399&bhcp=1

Vodaphone – HSCSD http://www.vodafone.de/askd2/Roaming/D2-Roaming_Gliederung/D2Services_im_Ausland_Glieder/Roaming_HSCSD_im_Ausland/roaming_hscsd_im_ausland.html

[Web]

Webwereld http://www.webwereld.nl/zoeken/index.phtml?zoeken=umts&waar=ww&x=33&y=18

[Wico]

Wireless Computing - Sierra Wireless Aircard 750 http://www.wirelesscomputing.nl/aircard-art.html

[WW]

WAP World.nl http://www.wapworld.nl/index.htm http://www.wapworld.nl/UMTS/umts_veiling.htm

[Ya02]

Yacoub, M. D. , (2002) Wireless Technology, Protocols, Standards and Techniques. Florida [etc.] : CRC Press.

Appendix A – Interview Het doel van dit interview is het verzamelen van informatie die benodigd is voor het bepalen van de eisen die gesteld worden aan de communicatiemiddelen door Fjell. Het interview is gehouden met Peter van den Berg. Fjell 1. In welke landen opereert Fjell? Fjell heeft op dit moment klanten in Duitsland, Engeland en Nederland. Verreweg de meeste opdrachten vinden plaats in Duitsland. Nederland is voor goed voor een klein deel van de opdrachten. 2. Op welke landen wil Fjell zich in de toekomst richten? In de toekomst wil Fjell zich richten op geheel Europa. 3. Hoeveel werknemers zijn er binnen Fjell werkzaam? Hoe ziet de samenstelling eruit? Op dit moment zijn er 5 personen werkzaam bij Fjell. Drie personen zijn werkzaam als consultant, de 2 anderen houden zich bezig met de administratie en research. Zij dienen ter ondersteuning van de consultants. 4. Wordt er een snelle groei verwacht in het aantal werknemers? Er wordt verwacht dat het aantal werknemer over ongeveer 2 jaar zal zijn uitgebreid naar 25 mensen. 5. Hoeveel procent van de totale beltijd is onderling met collega's? De beltijd tussen medewerkers en externe organisaties in ongeveer gelijkwaardig verdeeld. Dus ongeveer vijftig procent. 6. Hoeveel procent van de beltijd is in het buitenland? Meer dan vijftig procent van de totale beltijd vind plaats in het buitenland. 7. Wat zijn ongeveer de kosten voor mobiel bellen per maand voor uw onderneming? De totale kosten voor mobiele bellen voor de drie consultants zijn gemiddeld duizend euro per maand. 8. Zijn kostenbeheersing en kosten rapportages belangrijk voor u? De werknemers declareren hun mobiele kosten aan Fjell. Applicaties 9. Werkt Fjell met e-mail via een Internet Service Provider/POP mail, Microsoft Exchange, Lotus Notes of anders? Fjell werkt met een Exchange Server aangeboden door KPN. Het e-mail verkeer gaat via de ISP naar de Exchange server (of andersom). Er kan gebruikt gemaakt worden van een web-interface of outlook voor de verwerking van de e-mails. 10. Welke applicaties wil bij men Fjell mobiel kunnen gebruiken? Exchange, Livelinked, en Internet. Alle deze applicaties maken gebruik van een webinterface. Dit maakt deel uit van de visie van Fjell. Alle applicaties die nu en in de toekomst gebruikt gaan worden, moeten beschikbaar zijn via een webinterface. 11. Wil men multimedia applicaties mobiel gebruiken? Het gebruik van multimedia applicatie is niet nodig

Blz. 1 / 3

E-mail 12. Worden er vertrouwelijke gegevens verstuurd via e-mail? Ja, alle bedrijfsinformatie wordt via e-mail verstuurd. Informatie als de financiële doelstellingen, bedrijfsinformatie wordt via e-mail uitgewisseld. Wanneer iemand dit allemaal zou lezen, dan is hij geheel op de hoogte van de situatie van Fjell. 13. Worden er bestanden verstuurd / ontvangen via e-mail? Ja, om alle interne communicatie met betrekking tot projecten en klanten vast te leggen wil men bij Fjell zoveel mogelijk communiceren via Livelinked. 14. Wat ziet de samenstelling van het e-mail verkeer eruit? Per maand worden er ongeveer 200 e-mails ontvangen, waarvan 25 % met attachment. De gemiddelde grootte van een mailtje met attachment is 1 MB. De gemiddelde grootte van een mailtje zonder attachment is 20 kb. 15. Heeft de gebruiker de mogelijkheid om van tevoren te selecteren welke berichten men wil downloaden? Via de webinterface worden de weergegeven welke berichten zijn ontvangen. Vervolgens kan er gekozen worden welke bericht er wordt weergegeven en de eventuele attachments kunnen worden downgeload. Livelinked 16. Bevat Livelinked vertrouwelijke gegevens? Het is de bedoeling dat alle uitgaande communicatie via Livelinked gaat, ook de vertrouwelijk mails, zullen dus in Livelinked staan. Daarnaast bevat Livelinked vertrouwelijk bedrijfsinformatie en ook vertrouwelijke informatie van klanten die in projecten gebruikt wordt 17. Voor wat voor doeleinden gebruikt Fjell Livelinked? Algemeen gezegd wordt in Livelinked alle kennis en ervaring opgeslagen. Alle informatie met betrekking tot klanten en projecten wordt opgeslagen in mappen. Daarnaast gaan bijvoorbeeld ook de verlofaanvragen via Livelinked. 18. Waarom heeft Fjell gekozen voor het gebruik van Livelinked en niet voor een alternatief? Men is min of meer tegen Livelinked aangelopen. Bij de een klant werd het gebruikt en daar was men zeer tevreden. Daarnaast is Livelinked geschikt voor het gebruik in een kleine onderneming, maar juist ook voor grote ondernemingen. Livelinked groeit dus als het ware mee met de onderneming. 19. Het toevoegen van informatie aan Livelinked gebeurt dat wanneer men een mobiele verbinding heeft, of wordt dit meestal ‘thuis’ via een vaste verbinding gedaan? Het toevoegen van de informatie aan Livelinked gebeurt meestal via eens vaste verbinding. Huidige oplossing 20. Van welke communicatietechniek wordt er gebruik gemaakt met de huidige oplossing? Via een de GSM wordt er verbinding gemaakt met een ISP. De GSM is via bluetooth verbonden met de laptop of PDA. 21. Wat zijn de beperkingen van deze oplossing? De lage snelheid en de lange tijd dat het duurt om een verbinding op te zetten. Het gebruik van deze oplossing wordt zoveel mogelijk vermeden vanwege de lage gebruiksvriendelijkheid. 22. Hoelang is men meestal verbonden? Gemiddeld 5 tot 10 minuten. Dit hangt af of er gebruikt wordt gemaakt van een PDA of laptop. Met een PDA is men meestal langer bezig, omdat er op de laptop bijvoorbeeld gebruik gemaakt wordt van outlook zodat de mails ook off-line gelezen kunnen worden i.p.v een webinterface.

Blz. 2 / 3

23. Hoe vaak maakt men een verbinding? Waneer er gewerkt wordt in een omgeving waarin geen vaste verbinding aanwezig is, maakt men ongeveer 3 keer per dag verbinding. 24. Hoelang duurt het om een verbinding op te zetten? De totale tijd dat het kost om een verbinding op te zetten, inclusief de bluetooth verbinding is ongeveer één minuut. Communicatiemiddelen 25. Wat zijn de momenten dat men gebruik maakt van de mobiele communicatiemiddelen? Voornamelijk wanneer de consultant op reis is. Thuis en op kantoor wordt er altijd gebruik gemaakt van een vast verbinding. Ook bij de klant probeert een consultant zo snel mogelijk over een vaste verbinding te beschikken. 26. Wat verlangt u van de communicatiemiddelen? Er wordt een snelle verbinding verwacht tegen een acceptabele prijs. 27. Is er voor Fjell een snelle responstijd van de communicatiemiddelen benodigd. Nee, de informatie die via de communicatiemiddelen verkregen wordt, wordt niet gebruikt in beslissingen die snel gemaakt moeten worden. 28. Hecht men veel belang aan een stabiele service? Een stabiele service is altijd gewenst, maar wanneer de kosten hiervan te hoog zijn is dit niet gewenst. Er is toch geen snelle responsetijd benodigd. 29. Geeft u de voorkeur aan apparatuur waar uw medewerkers mobiel gebruik van (gaan) maken? De voorkeur wordt gegeven aan een PDA vanwege de lagere kosten. Daarbij komt de barrière die een laptop geeft tussen de klant en de consultant. Alle consultants beschikken over een laptop en een PDA. Algemeen 30. Heeft u al nagedacht over de implementatie van een bedrijfsnetwerk, voor de nieuwe vestigingsplaats? LAN, WLAN…… Hierover is nog niet nagedacht. 31. Hoe ziet een dag voor een consultant eruit? Dat ligt maar net aan de afspraken die zijn gemaakt met de klant. Waneer men werkt met project management is men gewoon de hele dag aanwezig bij de klant. Bij coaching wordt er weer meer met afspraken gewerkt. Het is een veeleisend beroep met vooral jonge mensen. 32. Hoeveel tijd is men kwijt aan het reizen? In Nederland ongeveer 10 uur per week. Wanneer er bijvoorbeeld in Duitsland gewerkt wordt voor een week, duurt het 4 uur om er te komen, maar dan zit men ook 5 minuten vanaf de klant. Dus tijdens deze week is er bijna geen reistijd. 33. Is men vaak op vliegvelden, wil men daar ook kunnen werken? Er wordt ongeveer 1 keer in de twee weken gevlogen. Meestal is het zaak om zo kort mogelijk op het vliegveld te zijn. Wanneer er vertragingen zijn wordt er wel gewerkt op het vliegveld. In Engeland wordt er veel gebruik gemaakt van de trein, hier wil men ook kunnen werken.

Blz. 3 / 3

Verbindingstype (5)

Kosten (5)

Stabiele service (3)

Responstijd (3)

Transmissiesnelheid (4)

Beveiliging (4)

Beschikbaarheid (3)

Eisen Fjell:

Appendix B – Interpretatie matrix

Eigenschappen: GSM Dekking Transmissiesnelheid Round Trip Time Soort verbinding Circuit switched Kosten Beveiliging

++ □

? -

+ -

HSCSD Dekking Transmissiesnelheid Round Trip Time Soort verbinding Circuit switched Kosten Beveiliging

□ + -

+ -

□ -

GPRS Dekking Transmissiesnelheid Round Trip Time Soort verbinding Packet switched Kosten Beveiliging

+ + -

+ +

□ □

UMTS Dekking Transmissiesnelheid Round Trip Time Soort verbinding Packet switched Kosten Beveiliging

-++ □

? + +

? □

WLAN Dekking Transmissiesnelheid Round Trip Time Soort verbinding Packet switched Kosten Beveiliging

++ □

? + +

+ -

Blz. 1 / 1