Hálózati architektúrák és rendszerek. 4G vagy B3G : újgenerációs mobil kommunikáció a 3G után

Hálózati architektúrák és rendszerek “4G” vagy “B3G”: újgenerációs mobil kommunikáció a 3G után

A tárgy felépítése (1) † †

† †

† †

Lokális hálózatok. Az IEEE architektúra. Ethernet Csomagkapcsolt hálózatok „ „ „

IP-komm. Az Internet Végpontok közötti kapcsolat, transzport-prot., TCP, UDP A TCP/IP protokoll-család. Alkalmazási példa: VoIP

„

PSTN, ISDN, 2. generációs cellás mobil-rendszerek

„ „ „

SDH – Synchronous Digital Hierarchy ATM – Asynchronous Transfer Mode MPLS – Multi-Protocol Label Switching

„ „

Alapok Wavelength routing és csomagkapcsolás

Áramkörkapcsolt hálózatok

Kapcsolat-orientált hálózatok

3. generációs mobil rendszerek Optikai kommunikáció

A tárgy felépítése (2) †

†

†

† †

Hozzáférési hálózatok: „ „ „

xDSL FTTx, xPON CATV

„ „ „

PAN, Bluetooth WiFi WiMAX

„ „

A távközlési megközelítés NGN a mobil világban: 4G vagy B3G (Beyond-3G)

Szélesávú vezetéknélküli hozzáférés (BWA – Broadband Wireless Access)

Újgenerációs hálózatok (NGN – Next Generation Networks) Tervezési kérdések Összefoglalás, tartalék

Mik voltak a célkitűzések a 3G mobilrendszerekkel szemben? † új multimédiás és valódi idejű szolgáltatások bevezetése † a mobil Internet-hozzáférés lehetőségeinek kiterjesztése (például Internetes vásárlás) † lokális információt nyújtó, adatszóró illetve streaming szolgáltatások bevezetése † a vezetékes telefonszolgáltatással ekvivalens beszédátviteli minőség nyújtása † váltás különböző rádiós technológiákat használó hálózatok között (vertikális handover)

Mit tudnak a 3G-rendszerek? † Szabványosítás: „ 3GPP (Third-Generation Partnership Project) „ 3GPP2 † WCDMA ill. a 3GPP2-ban a CDMA-2000 † UTRAN (UMTS Terrestial Radio Network) – WCDM † Az elérhető legnagyobb bitsebességek „ vonalkapcsolt átvitelnél 384 kbit/sec „ csomagkapcsolt átvitel esetében 2 Mbit/sec † Folyamatos fejlődés a már létező 2G hálózati architektúrákból (GSM, GPRS) † Európában: a vonalkapcsolt GSM, és az IP alapú csomagkapcsolt GPRS gerinchálózati alapokon.

Az első 3G szolgáltatás-csomag (Japán, 1999) FOMA szolgáltatások i-mode

Nagyméretű e-mail (max. 5000 japán karakter) továbbítása, képekkel és hanggal, i-appli alkalmazások (pl.: JAVA játékok a hálózaton)

Videó-telefon

Max. 64 kbit/s sebességű, kisfelbontású mozgókép-továbbítással

Nagysebességű adathozzáférés

Downlink: max. 384 kbit/s, uplink: max. 64 kbit/s

Beszédátvitel minősége

A vezetékes telefonszolgáltatással ekvivalens

A 3G-rendszerek határai † Csomagkapcsolt átvitelnél a sebesség 2 Mbit/s-ig, de † A valódi idejű szolgáltatások továbbra is csak max. 384 kbit/s sebességgel, mert csak az áramkörkapcsolt üzemmódban van QoS és mobilitás † Ezért bár a készülékek már alkalmasak többféle szolgáltatásra, handover nincs, mert nincs átmenet a vonalkapcsolt UMTS-ből pl. a csomagkapcsolt WLANba † A teljes hálózatban IP felett kellene mennie minden forgalomnak † A 2 Mbit/s egyébként is kevés lehet a multimédia alkalmazásokhoz

Elvárások az újabb generációval szemben (4G vagy B3G) † Interaktív multimédia szolgáltatások támogatása (telekonferencia, wireless Internet, etc.) † Nagyobb adatsebességek † Globális mobilitás † Globális szolgáltatás-hordozhatóság „

„always best connected”

† Bővíthetőség (Scalability) „ „

nagyságrenddel nagyobb hálózatméretek a „mindenütt jelenlevőség” (ubiquity) érdekében (az egy mobil – egy felhasználó elv helyett egy mobil – egy végpont, nagyszámú nem-humán végpont)

† Alacsony költségek

Milyen új technikák teszik lehetővé az elvárások teljesítését? † A 4G nem lesz egy egységes technológia/rendszertechnika, mint a 2G v. a 3G, hanem több különböző technika bevezetése † Tisztán csomagkapcsolás † All-IP, IPv6, QoS, mobil IPv6 † Nagy átviteli képesség mobilitás mellett is (100 Mbit/s-ig): OFDM alkalmazása † Szigorú hálózati biztonság † Szoftver-rádió

Szoftver-rádió – Software-defined radio (SDR) † Jelenleg: minden egyes kommunikációs technológiához külön-külön specifikus hardver, pl. „ Bluetooth – PAN-ok közötti és PAN-okon belüli kommunikációra „ WLAN – irodai és otthoni használatra „ GSM, 3G (WCDMA) – mobil távközlési hálózatokban † Szoftver-rádió: egyetlen hardver, a működés szoftverrel újradefiniálható † Jelentősége: „ a 4G-ben sincs esély globálisan egységes rendszerre, ezen belül egységes rádiós interfészre „ vertikális handover igénye a WPAN-WLAN-WMANtechnikákkal

Mobil rádió rendszertechnikája, lehetőségek az SDR-re Rádiófrekvenciás rész

Rx

Középfrekvenciás rész

ADC

DDC

Alapsávi rész

Rx

RF modul

Alapsávi feldolgozás Tx

DAC

DUC

Tx

4G mobil architektúra (IEEE COMMAG Oct 2003)

A szolgáltatások evolóciója a 3G-től a 4G-re (IEEE COMMAG Oct 2003)