Sít GSM Semestrální práce z Komunika ních systém a služeb Téma:
1 - Principy p enosu, další rozvoj zejména datových technologií HSCSD, GPRS (jejich teoretická i praktická omezení v R - v etn kvantifikace, požadavky na provozovatele i uživatele). Rozvoj služeb a jejich klasifikace - koncep ní, celosv tov i v R. Ceníky poskytovatel služeb v R - zhodnocení a srovnání.
Ji í Kacerovský E-mail:
[email protected] Hl. spec.: IT – Informa ní technologie Ved. spec.: OPO – Obchodní podnikání Datum: listopad 2002 Kurz: IT_420 Autor:
1
Obsah 1. Úvod do problematiky ............................................................................................................ 3 2. GSM sít ................................................................................................................................. 4
2.1 Historie celulární sítí .............................................................................................................4 2.2 Technologie GSM .................................................................................................................5 2.2.1 Mobilní stanice MS ............................................................................................................ 5 2.2.2 Subsystém základnových stanic BSS................................................................................... 7 2.2.3 Sí ový a p epojovací subsystém NSS.................................................................................. 8 2.2.4 Opera ní subsystém OSS.................................................................................................... 9 2.3 Datové služby........................................................................................................................9 2.3.1 CSD – Circuit Switch Data ................................................................................................. 9 2.3.2 HSCSD – High Speed Circuit Switch Data........................................................................ 10 2.3.3 GPRS – General Packet Radio Service.............................................................................. 11 2.3.4 EDGE – Enhanced Data rates for GSM Evolution (EGPRS & ECSD) ............................... 13 2.4 Messaging služby ................................................................................................................ 14 2.4.1 SMS – Short Messaging Service ....................................................................................... 14 2.4.2 EMS – Enhanced Messaging Service ................................................................................ 15 2.4.3 MMS – Multimedia Messaging Service ............................................................................ 15 2.5 Aplika ní služby ................................................................................................................. 16 2.5.1 SIM Application Toolkit................................................................................................... 16 2.5.2 WAP – Wireless Application Protocol .............................................................................. 16 2.5.3 MExE – Mobile Station Application Execution Environment ............................................ 17 3. GSM sít v eské Republice................................................................................................. 18 3.1 Historie GSM v R ............................................................................................................. 18 3.2 Datové služby operátor GSM v R.................................................................................... 18 3.3 Mobilní telefony GSM na trhu R....................................................................................... 19 3.4 Projekt GPRS>>Ov eno na lidech...................................................................................... 19 4. Záv r .................................................................................................................................... 20 5. Slovní ek pojm ................................................................................................................... 21 6. Literatura.............................................................................................................................. 24 7. P ílohy.................................................................................................................................. 25 7.1 Ceník datových služeb GSM v R....................................................................................... 25 7.1.1 Eurotel ............................................................................................................................. 25 7.1.2 T-Mobile.......................................................................................................................... 26 7.1.3 Oskar ............................................................................................................................... 27 7.2 P ehled mobilních telefon GSM na trhu R....................................................................... 28 7.3 Zajímavé lánky .................................................................................................................. 29 7.3.1 Wireless World Forum: MMS ‘The Big Picture’ report ..................................................... 29 7.3.2 Wireless World Forum: Mobile Youth 2002 report............................................................ 30 7.3.3 Bezdrátové sít SSR....................................................................................................... 31
2
1. Úvod do problematiky Oblast informa ních a komunika ních technologií zaznamenala v posledním desetiletí doslova revolu ní vývoj. Bezdrátové digitální sít byly na za átku 90. let minulého století na úplném za átku. Vysoké ceny a nízký komfort použití limitovaly jejich širší uplatn ní. Dnešní sít 3G poskytují uživatel m služby, které na za átku 90. let pat ily do sféry sci-fi. Vývoj v sítích GSM je hlavním katalizátorem úsp chu mobilních služeb. Celosv tov ovládají sít standardu GSM p es 60% trhu bezdrátové komunikace. Díky digitálnímu p enosu (z ásti i paketovému p enosu) velmi blízce spolupracují s ostatními digitálními komunika ními prost edími, p edevším po íta ovými sít mi. Úsp ch GSM se dále odvíjí od dobrých technických možností sít i telefonních p ístroj , celosv tové použitelnosti (roamingu), cenové p ijatelnosti služeb a v neposlední ad i propojení s Internetem (služba SMS, mobilní e-mail apod). Tyto výhody jsou více z etelné p i porovnání s ostatními typy sítí. eská populace se obecn projevuje k nových technologiím velmi vst ícn . GSM se již od za átku t ší velké p ízni eských uživatel . V celosv tovém m ítku ve využívání sítí GSM se eská Republika nachází na elních místech, a už se to týká cen služeb nebo zavedených technologií. Vzhledem k dosud jen áste n liberalizovanému trhu pevných sítí, je úsp ch GSM v R o to v tší. Navíc dává zákazníkovi výhodu mobilní komunikace. Tato práce je v nována sítím GSM z hlediska její technologie a nabízených služeb. V první ásti je vyložen princip fungování GSM, základní funkce. To umožní lepší pochopení možností služeb sítí GSM a jejich p ípadná omezení (mohou se lišit i podle zp sob implementace). Hlavní d raz je kladen na datové služby GSM. Podrobné p ehledy dalších služeb poskytovaných v sítích GSM je možno vyhledat na [ETSI] nebo [MobilS]. V rámci datových služeb jsou rozebírány zejména služby CSD/HSCSD a GPRS, v etn jejich rozšížení EDGE. Zvláštní pozornost je v nována messagingovým službám (SMS, EMS, MMS), které se nacházejí na pomezí datových a aplika ních služeb sítí GSM. Zasílání zpráv je jednou z nej ast ji využívaných služeb GSM. ást zahrnující aplika ní služby GSM ukazuje, jakým zp sobem lze datové služby využívat k b žné práci. V kapitole v nované eské republice jsou uvedeny všechny podmínky konkrétního eského trhu, které byly v technologické ásti pro p ehlednost vynechány. Jedná se o služby poskytované operátory, mobilní p ístroje dostupné na trhu apod. V rámci této kapitoly jsou shrnuty i zkušenosti, získané b hem mé u asti na projektu „GPRS>>Ov eno na lidech“, realizovaného v síti Oskar. Záv r práce je v nován možnostem využití datových služeb GSM v praxi, hodnocení datové komunikace ve sv tovém i místním kontextu. Nastín ní možností sítí 3G a porovnání výhod i nevýhod datových p enosových služeb. V p íloze jsou uvedeny ceníky datových služeb operátor v R a n které typu mobilních telefon schopných využívat tyto služby. Mezi p ílohy jsem za adil dvojici anglických lánk z Wireless World Forum v novaných vyhlídkám služby MMS a fenoménu využívání GSM mezi mládeží. Na samotném konci studie je za azen zajímavý lánek o historii bezdrátových sítí v SSR.
3
2. GSM sít 2.1 Historie celulárních sítí Bezdrátové komunika ní sít již existují pom rn dlouho dobu. První komer ní mobilní sítí byla nizozemská sí Openbaar Landelijk Net (OLN) provozovaná od roku 1949. V dob své nejv tší slávy m la 2600 uživatel . Telefonovat se však dalo jen p es spojovatelky, hovor byl simplexní (jen jeden mohl hovo it v danou chvíli) a sí nem la nic spole ného s celulární architekturou. Dalo by se dnes íci, že šlo o vysíla ky napojené na telefonní sí pomocí p epínání kabel . Na za átku šedesátých let v dci v Bell Labs za ali pracovat na systému, který by odstranil v tšinu nevýhod stávajících mobilních sítí. Vznikl systém celulární sít , kdy je území rozd leno do mnoha malých bun k, které jsou obsluhovány základnovými stanicemi. Dostupné frekvence byly definovány mezi jednotlivé bu ky tak, že bylo možno použít stejnou frekvenci vícekrát, pouze muselo být dodrženo pravidlo minimální vzdálenosti bun k. Dnes tato myšlenka vypadá samoz ejm , ale tehdy šlo o zásadní a technicky velmi náro nou záležitost. Principy byly známy. Jejich uplatn ní však bylo podmín no vývojem mikroproceso na za átku 70. let, které již byly schopny celulární sí ídit a obsluhovat. Na podzim roku 1981 byla v Evrop spušt na první analogová celulární sí švédského operátora Televerket (dnešní Telia). Jednalo se o sí 1. generace. Vycházela ze skandinávského standardu NMT (Nordic Mobile Telepohone, pásmo 450 MHz). První celulární sí v Americe byla spušt na až v roce 1983, postavena na standardu AMPS (Advanced Mobile Phone System, pásmo 800 MHz). Sít založené na NMT se b hem 80. let rozši ily po celé Evrop (Nizozemí, Belgie, Rakousko). Ostatní státy se snaží o vývoj vlastního standardu (Velká Británie – ETACS; Francie – Radiocom2000 od Matry; N mecko – Net C od Siemense; Itálie – RTMS od Italtelu). Jednotlivé systémy byly však navzájem nekompatibilní, dokonce i implementace NMT se r zní podle požadavk národních operátor . Vývoj systému GSM za al v roce 1982, kdy Evropský telekomunika ní ú ad CEPT (Conference of European Posts and Telegraphs) vytvo il výzkumnou skupinu Groupe Spécial Mobile (GSM). Skupina GSM dostala za úkol teoreticky zrealizovat návrh panevropského digitálního komunika ního systému na celulární bázi v kmito tovém pásmu 900 MHz. Evropská komise (EC) vydala na ízení pro lenské státy k rezervování frekvencí v pásmu 900 MHz pro provozování mezinárodního roamingu. Hlavními požadavky byly nízká cena uživatelských za ízení, kvalitní p enos e i, mezinárodní roaming a otev enost ke stávajícím i budoucím komunika ním standard m. Brzo se ukázalo, že spln ní výše uvedených kritérií nelze stav t na analogových principech a tak nejv tší vliv na definici GSM standardu m l práv na za átku 80. let definovaný standard pro digitální p enosy po telefonní síti ISDN. Pro GSM byla p ijata digitální struktura založená na TDMA technologii radiového p enosu. V zá í 1987 se k výzkumné skupin GSM p ipojilo konsorcium 13 operátor a p vodní francouzský název byl zm n n na Global System for Mobile Communication, zkratka z stala. Roku 1989 p ešel vývoj systému GSM na European Telecommunication Standard Institute (ETSI), kterému z stal tento úkol do sou asnosti. Vývoj v této oblasti p inesl své výsledky. O rok pozd ji byla zve ejn na první specifikace služeb GSM, tzv. Phase 1. Specifikace zahrnovala služby p esm rování hovoru, hlasové schránky, blokování hovor , p idržení a zám nu hovor atd. První sí GSM Radiolinja AB byla spušt na do provozu v lednu roku 1992 ve Finsku. V prosinci stejného roku bylo v provozu již 12 mobilních sítí GSM (sít 2. generace). V roce 1995 byla schválena a uvoln na specifikace GSM Phase 2, která definovala rozší ené služby typu tarifikace hovor dle impuls , identifikace volajícího, konferen ní hovory, kódování EFR/HR atd. Byla pln integrována další, tzv. “duální”, frekvence 1800 MHz (Digital Celular System DCS1800). V témže roce byla spušt na první sí GSM v USA pod názvem PSC1900 (využívá duální frekvenci 900/1900 MHz). Od roku 1996 vývoj akceleroval. Každý rok ETSI uvol uje dodate né standardy pro služby GSM pod souhrným názvem GSM Phase 2+, které zahrnují nejnov jší možnosti sítí GSM. Podle údaj sv tové Asociace GSM bylo v roce 2001 celosv tov v provozu 500 milion mobilních telefon GSM (Evropa 300 mil., ína 82 mil., USA 10 mil.). P íjmy odv tví GSM inily v roce 2001 295 miliard amerických dolar . Celkov je na sv t 750 milion uživalet mobilních telefon (všech systém ) a každou sekundu si mobil po ídí další t i lidé.
4
2.2 Technologie GSM Kapitola se zabývá základními principy fungování sítí GSM. Vysv tluje cestu signálu p ijímaného mikrofonem z vašich úst až do jeho reprodukce p ijemci, zejména zpracování signálu v telefonech, p enosové možnosti bun k a ídící zázemí takové sít . Celulární sí GSM se skládá z t chto ástí [Ericsson]: 1) mobilní stanice MS (Mobile Station) kone né za ízení GSM (telefon, stacionární p ístroj, autotelefon) 2) subsystém základnových stanic BSS (Base Station Subsystem) p ímo komunikuje s mobilní stanicí prost ednictvm radiového rozhraní 3) sí ový a p epojovací subsystém NSS (Network and Switching Subsystem) má funkce sí ové úst edny, p epojuje hovory v rámci sít i do ostatních sítí a vykonává další funkce vyplývající z GSM 4) opera ní subsystém OSS (Operation Subsystem) zabezpe uje provoz a údržbu obou výše uvedených subsystém (NSS a BSS) Specifikace GSM standardu jsou uvedeny v dokumentech ETSI [ETSI]. Základem je standard GSM Phase 1, definovaný v roce 1990. Následovaný GSM Phase 2 v roce 1995, který základní funkce rozší il o dnes již nepostradatelné služby jako SMS nebo identifikace volajícího. Pozd jší úpravy byly vydány jako GSM Phase 2+, které tvo í tzv. GSM Phase 2 Release 96, Realease 97 a Release 99. Zde jsou definovány služby jako CAMEL, WAP, HSCSD nebo GPRS. GSM služeb je definováno n kolik typ [MobilS]: 1) Telematické služby nej ast ji používanou službou je telefonní hovor 2) Nadstavbové služby (bearer service) transportní služby, jejichž využití je podmín no dopl kovým za ízením nebo softwarem sít (nap . surfování po Internetu) 3) Dopl kové služby (supplementary services) funkce sít , na které musí být telefon vybaven, nap . p ijetí ekajícího hovoru 4) Služby SIM karty/telefonu SIM karta nejenom ukládá informace o uživateli mobilního telefonu, ale poskytuje i vlastní služby (aplikace), software telefonu nabízí další aplika ní služby Datové služby zahrnuté v této práci spadají do kategorie nadstavbových služeb (nap . HSCSD nebo GPRS). Aplika ní služby typu WAP apod. jsou další vrstvou nad datovými službami, zprost edkovávané softwarem konkrétních mobilních telefon .
2.2.1 Mobilní stanice MS Uživatel komunikuje se sítí GSM pomocí mobilní stanice. Tím se dle specifikace GSM rozumí nejen vlastní mobilní p ijíma /vysíla = mobilní telefon, ale i modul SIM. SIM karta umož uje unikátní identifikaci uživatele v rámci celé sít GSM. Mobilní stanici lze používat jen tehdy, je-li aktivována vložením SIM karty (výjimkou jsou tís ová volání 112). SIM karta unikátn identifikuje uživatele v síti GSM operátora. P i jejím použití se vždy provede kontrola v databázi operátora s daty o vás uloženými (kontrola IMEI, by m la zamezit odcizení vašeho telefonu). Ve srovnání s nedávnou minulostí nabízejí dnešní mobilní telefony adu funkcí, o kterých by se nám v polovin 90. let minulého století ani nesnilo. Hlavními vylepšeními jsou miniaturizace za ízení, snižování spot eby energie (delší životnost baterie), komformní ovládání (složitý software). Základ zpracování signálu v mobilním telefonu GSM však z stává stále stejný jako u prvních telefon . Spo ívá v kódování zdroje, kodování kanálu, prokládání, šifrování a moduci. Nov nabízené služby však zasahují i do tohoto tradi ního schématu (zejména služby datové).
5
Schema zpracování signálu v mobilní stanici GSM
zdroj: [MobilP]
Kódování zdroje provádí kodér zdroje, který p evádí spojitý analogový signál na nespojitý digitální a na íslicové stran dochází k odstran ní nadbyte ných dat (kmito t ), které jsou obsaženy ve zvuku ale nejsou nezbytné k op tovnému porozum ní. D vodem je snížení datového toku na minimum. Používá se k tomu metoda parametrická (p enášejí se jen parametry signálu místo p ímého kódování samotného signálu.) Základním principem je rozd lení vstupního spojitého signálu na 20 ms úseky a následné kódování pomoví LPC a LTP fitru. Výsledný signál se skládá z 188 bit nesoucího informaci samotného hovoru a 72 bit nesoucí informaci o filtrech. Dohromady tvo í tzv. hovorové rámce o délce 260 bit , kterých se do jedná sekundy vejde 50, odtud tedy bitová rychlost 13 kbps (platí pro tzv. Fullrate (FR) a Enhanced Fullrate (EFR), u Halfrate (HR) je rychlost po zakódování polovi ní). U datového p enosu není kodér zdroje využíván. Aby se p edešlo nežádoucím vliv m p i p enosu signálu (rušení, rozptyl, lom, doppler v efekt apod.), používá se tzv. kódování kanálu, které do ásti hovorového rámce p idá dodate né bity. Ty jsou potom v dekodéru kanálu p ijíma e použity k odstran ní nebo snížení výskytu chyb. T mto informacím se íká blokové konvolu ní kódy, rozd lují 260 bitu hovorového rámce do 3 t íd podle významu pro zpracování signálu (50 bit nejvýznamn jších, 132 mén a 78 bit nejmén významných). Konvolu ním kódováním je tedy vstupní signál o rychlosti 13 kbps (hovorový rámec 260 bit/20 ms), zv tšen a urychlen na velikost 22,8 kbps (kódové bloky 456 bit / 20 ms) Po zv tšení signálu dochází k jeho prokládání (interleaving). Tím je ješt více zvýšena odolnost signálu proti shluk m chyb. Na vstup p icházejí každých 20 ms kódové bloky o velikosti 456 bit , které jsou následn rozd leny do 8 skupin, každá o velikosti 57 bit . Ty jsou potom prokládány se 4 posledními skupinami p edchozího kódového bloku a 4 prvními následujícího bloku . Tímto proložením se zabra uje vzniku shluku chybových bit . Dv sousední proložené skupiny o 57 bitech tvo í tzv. burst o délce 114 bit . Burst je dopln n ješt tréninkovou sekvencí o délce 26 bit dále okrajovými a ochrannými bity, a to vše dohromady tvo í známý normal burst neboli timeslot o délce trvání cca 0.577 ms (p esn 15/26 ms). Osm timeslot tvo í TDMA rámec, 26 TDMA rámc tvo í multirámec. [viz. též kap. 2.2.2] Schema rozd lení multirámce, TDMA rámce a timeslotu
zdroj: [MobilP]
6
K šifrování pro ochranu dat p ed nežádoucím odposlechem je použito proudové šifrování. Po autentizaci mobilní stanice v síti, je vypo ten na stran mobilního telefonu a sit GSM tajný klí o délce 64 bit . Tento klí a íslo TDMA (Time Division Multiple Access) rámce o délce 22 bit jsou vstupy pro algoritmus A5, který generuje pseudonáhodnou posloupnost. Na tuto posloupnost a 114 bitové bursty je použita operace XOR, ímž dojde k zašifrování p enášených dat. A5 je velmi rychlý, musí totiž stihnout vyrobit b hem trvání TDMA rámce (4,615 ms) 228 bit posloupnosti (klí e), protože oba sm ry p enosu jsou šifrovány a dešifrovány jiným heslem. Pozn: Byly zjišt ny útoky na algoritmus A5, které dokázaly že A5 je prolomitelný. Hlavním nedostatkem A5 je délka klí e. Slabiny má i samotný A5. Je-li k dispozici pot ebné technické vybavení dá se váš hovor rozšifrovat. Po zašifrování se signál dále již jen namoduluje na nosnou vlnu. Pro GSM byla zvolena tzv. modulace GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying). Jedná se o dvoustavovou modulaci, jejíž principem je klí ování frekven ním zdvihem (posuvem), tedy zm ní-li se vstupní signál z 0 na 1 dojde k posunutí (zdvihu) kmito tu nosné vlny. Potom již signál putuje po nosné vln prostorem k p ijíma i BTS. V GSM jsou nosné vlny od sebe vzdáleny 200 kHz a na jednu se vejde celkem 8 hovor asov za sebou (8 timeslot ) poskládaných v TDMA rámci.
2.2.2 Subsystém základnových stanic BSS Systém sít GSM je typicky tvo en šestihrannými bu kami o velikosti cca 1-3 km v pr m ru, v oblastech s nízkou intenzitou provozu však lze užívat bu ky až do velikosti 35 km (bude vysv tleno pozd ji). V centrech velkých m st jsou budovány mikrobu ky o rozm rech 300500 metr . Díky uspo ádání bun k do tzv. “plástve medu”, lze vysta it pouze s t emi r znými typy bun k (t emi r znými frekvencemi), které spolu navzájem nesousedí. Takto lze pokrýt libovoln velké území. Moduly sít GSM obsahují v tšinou dev t bun k, které jsou vybavené vlastní základnovou stanicí BTS (Base Transceiver Station), tzv. struktura 9x1. Dále je astá konfigurace 3x3, nap . na dálnicích (jedna BTS obsluhuje t i bu ky za pomoci t í sm rových antén). Základnové stanice BSS se pov tšinou skládají ze 3 až 5 BTS. Druhou složkou stanice BSS je základnová ídící jednotka BSC (Base Station Controler), která dohlíží a ídí provoz radiových stanic BTS. Jejími d ležitými úkoly je p id lování a uvol ování radiových kanál pro komunikaci BTS s mobilní stanicí (telefonem) a také handover (p edávání kanál a hovoru mezi bu kami p i p ekro ení jejich hranice). Handover by m l být zajišt plynule až do rychlosti 200 km/hod (nap . v aut ). Protože komprese v TDMA rámci má základ v asové úspo e (vt snání 8 hovor na jednu nosnou vlnu), je nutné, aby každý z timeslot byl vysílán ve správném okamžiku. Kdyby kolidoval s ostatními, zni il by celý TDMA rámec. V okamžiku, kdy je po mobilní stanici vyžadováno aby navázala spojení, vyšle mobilní stanice synchroniza ní et zec (S-burst). BTS zachytí tento signál a zjistí k jaké asové prodlev došlo. Pomocí toho spo ítá tzv. time-advance ( asovou prodlevu). Prodleva udává, jakou dráhu musí vykonat signál na cest k BTS. Specifikace rámce TDMA požaduje, aby signál mohl urazit dráhu k BTS a zp t za 0,577 ms. Díky zpracování signálu dochází k dalším ztrátám asu a na cestu zbyde jen 0,233 ms. Signál m že tedy urazit dráhu maximáln 70 000 metr . Tím je také dán maximální polom r dosahu BTS na 35 km. Pokud se nalézáte mimo tento polom r, je pro vás BTS nedostupná, i když je t eba signál velmi dobrý. Synchroniza ní et zec odeslaný BTS zp t udává p id lení slotu v rámci TDMA na dané nosné vln . Time-advance je jedna z podmínek pro lokalizaci hovoru v síti GSM, p i níž je možné ur it polohu mobilní stanice s p esností až na n kolik metr . Jak bylo e eno [kap. 2.2.1] mobilní stanice posílá data základnové stanici v rámci jednoho timeslotu, který má pro sebe v danou chvíli vyhrazen. Dosud popisovaná struktura rámc a slot se týká tzv. dopravních kanál (TCH, Traffic Channels), které slouží primárn k p enosu hovor (resp. dat) a pracují s multirámci o velikosti 26 TDMA rámc . Krom toho existují v sítích GSM ješt tzv. signaliza ní/ ídící kanály (CCH - Control Channels), sloužící p edevším k ídícím ú el m a jsou definovány pomocí multirámc a velikosti 51 TDMA rámc . Tyto kanály mohou být využity i pro p enos dat. Dnes jsou využívány k p enosu SMS zpráv a též datových tok USSD.
7
2.2.3 Sí ový a p epojovací subsystém NSS V podstat je tento systém mozkem sít GSM. NSS ídí komunikaci mezi mobilními uživateli sít a mezi uživateli jiných telekomunika ních sítí. Z jedné strany je napojen na stanice BSS a z druhé strany pak na všechny dostupné externí sít . Funkce p epojování zajiš uje mobilní p epojovací úst edna MSC (Mobile Switching Centre). P epojování mezi vnit ní sítí a vn jším sv t m funguje p es bránu GMSC (Gateway MSC) na kterou je napojena i úst edna SMSC [viz. kap. 2.4.1]. GMSC a MSC je n kdy sou ástí jednoho logického celku. MSC bývá obvykle dimenzována tak, aby zvládla zajistit provoz v daném m st nebo na ásti dálnice apod. MSC ust eden a jejich registru m že být v síti GSM n kolik desítek. Dalšími sou ástmi NSS jsou identifika ní báze HLR, VLR, AUC a EIR. Schema sít GSM a jejich ásti (BSS, NSS, OSS)
zdroj: [Ericsson]
domovský loka ní registr HLR (Home Location Register) Databáze uchovávající d ležité informace o všech uživatelích spadajících do oblasti HLR. Informace o službách na které má uživatel nárok, je vždy kontrolována p i aktivaci služby nebo když o využití služby uživatel požádá (typicky vedení neplati apod.). Každý uživatel je registrován jen v jediném HLR, aby se p edešlo k nežádoucí redundanci dat. Ust edny MSC mohou p istupovat do registr ostatních MSC ust eden. centrum autenti nosti AUC (Authenticity Center) Zabezpe uje ochranu proti zneužití systému GSM. AuC je také p istupný z ostatních MSC. navšt vnický loka ní registr VLR (Visitor Location Register) Sou ástí každé ust edny MSC. Jsou zde uloženy aktuální informace o mobilních uživatelích, kte í se práv pohybují v oblasti spravované p íslušnou MSC. V okamžiku, kdy uživatel opustí dannou oblast, jsou tato data zrušena. Data ve VLR nejsou nikdy m n na, pouze jsou vyžádána z domovského HLR uživatele. registr mobilních stanic EIR (Equipment Identity Register) Zaznamenávají se zde výhradn data, která se týkají mobilních stanic. Každá oprávn ná mobilní stanice je zde registrována pod svým IMEI kódem. Teoreticky a technicky je tedy možné, aby z ukradeného telefonu nebylo možno v rámci celé sít GSM telefonovat, díky zapsání IMEI ukradeného telefonu na black-list pod EIR.
8
2.2.4 Opera ní subsystém OSS OOS se skládá z n kolika ástí, které se vztahují zejména k infrastruktu e a ízení sítí GSM. Tyto složky zahrnují i administrativní odd lení operátora. Jedná se o: provozní a servisní centrum OMC (Operations and Maintenance Centre) ídí provoz a provádí údržbu technického zázemí ostatních subsystém sít GSM. centrum managementu síte NMC (Network Management Centre) Podílí se na správ mobilních stanic. Tyto stanice monitoruje, zjiš uje porouchané atd. administrativní centrum ADC (Administrative Centre) Podílí se na správ a managementu uživatel sít GSM. Sleduje registrace, tarifování atd.
2.3 Datové služby Sít GSM už ze své podstaty digitální celulární sít p enášejí pouze data. Jelikož se ve v tšin p ípad jedná o zdigitalizovaný lidský hlas, rozd lují se, pro lepší pochopení širokou ve ejností, služby sít GSM na hlasové, datové a jiné. Z ur itého pohledu se d lení p enos na hlas, data a video zdá nesmyslné, protože se vždy jedná o data (o datové p enosy). V síti GSM se vždy p enáší proud zdigitalizovaných dat a síti je jedno, zda jde o hlas i video. Za datové p enosy budeme tedy považovat v tomto smyslu jen p enášená „po íta ová data“. V sítích GSM jsou datové služby (stejn jako hlasové služby) realizovány na principu p epojování okruh . P i komunikaci je koncovým uživatel m po celou dobu vyhrazen vlastní kanál pro p enos signálu (pro telefonní hovor nebo pro posílání dat). V sítích 2.5G, ozna ované n kdy jako GSM+, které v sob zahrnují technologii GPRS (General Packet Radio Service), jsou již p enosy dat umožn ny i technologii p epojování paket . Jedná se o technologii podobnou p enášení paket v po íta ových sítích Internetu (Ethernet). Pozn: Analogové telefonní sít fungují na principu p epojování okruh . Sít 3G (UMTS) jsou již založeny výhradn na principu p epojování paket . P epojování okruh se historicky váže ješt k analogové historii komunika ních sítí. Datové služby sítí GSM se odvíjejí od fyzického omezení technologie, která jsou vysv tlena pozd ji [kap. 2.3.1]. Krom p enosu dat ve vlastní síti je NSS subsystém GSM vybaven bránami do externích sítí, kam je t eba daná data sm rovat. Mohou nastat dva p ípady. U digitální sít (nap . p ipojení poskytovatele Internetu p es digitální linku ISDN) sta í pro zajišt ní další komunikace aktivní sm rova . Pokud se jedná o analogovou sí (nap . telefonní linka s modemem), musí být ješt zajišt na modulace na analogový signál.
2.3.1. CSD – Circuit Switch Data Jak jsme si uvedli v kap. 2.2, je jednotkou p enosu v sítích GSM jeden timeslot, p edstavující práv jeden probíhající hovor nebo p enos dat. Osm timeslot tvo í jeden TDMA rámec a 26 TDMA rámc v TCH (dopravním kanále) se skládá do multirámce trvajícího 120 ms. Osm je také maximální po et sou asných hovor na jedné nosné vln . istá kapacita jednoho timeslotu je 33,8 kbps, ovšem z n ho si režie sít GSM odkrojí 11 kbps a na užite ná data poté zbývá 22,8 kbps. Telefonní hovor je kódován na velikost toku 13 kbps a zbytek do 22,8 kbps zabírají ežijní informace (nap . korekce chyb apod.) Základní datový p enos v sítích GSM je realizován p es CSD – p epojovaný okruh. Do použitelné velikosti jednoho timeslotu (22,8 kbps) se vejde 9,6 kbps užite ných dat, kde 13,2 kbps spadá op t na režijní informace (algoritmy kódování, korekce chyb atd.) P i datové komunikaci je tedy veden hovor z mobilní stanice, v kterém je p enášeno 9,6 kbps dat do MSC, odkud datový tok podle ur ení sm uje na jinou MS nebo na bránu do další externí sít . Omezení rychlosti na 9,6 kbps je závažným nedostatkem datových služeb GSM. Existuje ješt možnost donutit sí p enášet data cestou CSD na rychlosti 14,4 kbps. Spo ívá ve zmenšení režijních informací v rámci slotu na 8,4 kbps (díky lepšímu kódování a potla ení korekce chyb), že na užite ná data z stane již 14,4 kbps. Toto ešení vyžaduje i zm nu software jak na stran MS tak na stran BTS. Další možnou nevýhodou je to, že p enosy 14,4 jsou více závislé na kvalit signálu a vzdálenosti od BTS. Klasické CSD by m lo být garantováným p enosem dat v celé síti. Dokud funguje telefonní hovor, m lo by fungovat i datové spojení CSD. 9
Obsazování timeslot datovou službou CSD
Zdroj: [MTN]
2.3.2 HSCSD – High Speed Circuit Switch Data Jedním z možných ešení zv tšení p enosové rychlosti v sítích GSM je HSCSD. Technologie vychází z p epojování okruh , klasického p enosu CSD, ale pro komunikaci dokáže využívat více timeslot najednou. Jak jsme si ekli [kap. 2.3.1], velikost dat v jednom timeslotu je 9,6 kbps (maximáln 14,4 kbps). Další podmínkou využívání datových hovor , kterou jsme si ješt neuvedli je to, že timesloty jsou v komunikaci jednosm rné. Pro obousm rnou komunikaci (v etn klasické CSD) musí být využity minimáln 2 sloty. Jeden pro uplink, druhý pro downlink. Služba HSCSD (po implementaci do sít GSM a MS) dokáže využít více slot sou asn , tím dokáže zvyšovat rychlost datového p enosu. Komunikace potom probíhá po vytvo eném vyhrazeném kanálu (který zahrnuje více slot ). Je definováno n kolik t íd HSCSD, podle toho kolik timeslot sou asn dokáží využít. Maximem je t ída 18, která dokáže pro uplink využít všech 8 slot jednoho TDMA rámce a dalších 8 slot druhého rámce pro downlink. Tato možnost je však v praxi utopií, protože p idavné sloty pro datovou komunikaci HSCSD jsou p id lovány BTS podle aktuální zatíženosti sít . Jakmile se jednou sloty pro HSCSD spojení vyhradí, zabírají místo normálním/ostatním hovor m. Díky tomu nelze vždy využít maximální možnou rychlost, kterou technologie HSCSD dovoluje. Nás zajímá nejvíce rozší ená t ída 6, která umož uje použít až 4 sloty najednou. Existuje varianta symetrická (2 sloty pro downlink, 2 sloty pro uplink) a asymetrická (3 sloty pro downlink, 1 slot pro uplink). První možnost umož uje rychlost 28,8 kbps v obou sm rech (2 x 14,4 kbps). Druhá dokáže p enášet data ve sm ru k uživateli rychlostí až 43,2 kbps (3 x 14,4 kbps) a 14,4 kbps ve sm ru od uživatele. Asymetrické použití je typické i pro analogové modemy 57,6 kbps, které v JTS dosahují této rychlosti pouze za ideálních podmínek a to pouze sm rem k uživateli (downlink), pro uplink je maximum 33,6 kbps. Zajímavostí je zpopla ování služby HSCSD, kdy uživatel platí za každý slot, který p i komunikaci použil. Pokud se mu poda í spojit maximální rychlosti 4 slot (3+1), u tuje mu operátor poplatky jako kdyby sou asn 4x telefonoval, protože obsadil sloty jen pro sebe a nikdo jiný je nem že v tu chvíli pro komunikaci využívat. Obsazování timeslot datovou službou HSCSD
Zdroj: [MTN]
10
2.3.3 GPRS – General Packet Radio Service Dalším ešením datových p enos v sítích GSM je technologie GPRS. Jejím zavedením jsou sít GSM pojmenovávány jako sít 2,5 generace, což napovídá o tom, že GPRS se svým pojetí blíží sítím 3G (UMTS). N kdy je sí s možnostmi GPRS ozna ována též jako GSM/GPRS. Sít GSM/GPRS mají sloužit jako základ, tzv. „core network“, pro stavbu sítí UMTS Technologie GPRS pracuje na principu p epojování paket . Tato základní myšlenka p ináší mnoho výhod a možností pro datové p enosy v sítích GSM. P epojování paket jako takové je d v rn známé z po íta ových sítí, vzlášt Internet s protokolem TCP/IP je typickým p íkladem. P i datovém p enosu nejsou nikomu vyhrazovány zvláštní timesloty. Data jsou rozd lena na pakety, které mají ur eny svého p íjemce a na své cest k n mu se pohybují nezávisle. Co timeslot to jeden GPRS paket. N kdy se GPRS technologie ozna uje též jako „IP over GSM“. GPRS pracuje na principu nespojovaného p enosu, tzn. mezi odesilatelem a p íjemcem není vytvá eno stálé spojení. P enosové kapacity jsou tak využívány maximáln efektivn t mi, kte í pot ebují data p enášet a nejsou blokována t mi, kte í zrovna nic p enášet nepot ebují. To je zásadní odlišnost od klasického CSD (nebo HSCSD), p i kterém jsou sloty p i spojení pro uživatele vyhrazeny vždy, i když v ur itém okamžiku nekomunikuje. Existuje ješt varianta GPRS se „spojovaným p enosem“, ale jedná se spíše o logické vymezení cesty mezi odesilatelem a p íjemcem než o vytvo ení stálého spojení (nap . p i použítí GPRS pro komunikaci se sítí X.25). Posílání GPRS paket ve volných timeslotech TDMA rámce
Zdroj: [MTN]
Další výhodou je zpoplat ování datové komunikace GPRS, kdy se neplatí za dobu spojení, ale za objem p enesených dat. Rozdílem oproti CSD/HSCSD je p ipojování k síti. U klasických CSD p enos je vždy nutné vyto it íslo p íjemce (modemu), zatímco GPRS telefon je po zapnutí (po provedení tzv. „GPRS attach“ operace) okamžit p ipojen do sít GPRS/Internetu a kdykoli m že posílat pakety dat, aniž by se n jak zvlášt p ipojoval. P irovnáme-li GPRS telefon k terminálu v IP síti, chová se stejn . Je stále p ipojený k Internetu a má i svou IP adresu (v tšinou vnit ní adresu sít operátora). GPRS sí GSM je jen jednou ze subsítí Internetu. Z toho vyplývá jedno omezení GPRS technologie pro datové p enosy. Nelze se spojit s modemem (nap . do vnit ní podnikové sít ), lze pouze komunikovat p es sí Internet (nap . VPN p ístup do podnikové sít ). Pro používání technologie GPRS v síti GSM je pot eba úpravy stávajících MS, subsystému BSS i subsystému NSS. Existující uzlové body BTS se upraví tak, aby umožnily sm rování paketových dat mezi mobilní stanicí a uzlem p enosové brány (jedná se o nové protokoly a funkce pro alokaci slot a kanál ). BSC musí být vybaveno novým hardwarem ve form PCU (Packet Control Unit) a novým rozhraním pro komunikaci s SGSN. P id lování priorit mezi okruhov a paketov p epojovaných spoj z stává na stran BSC. V NSS jsou implementovány dva nové uzly pro práci s paketovými daty SGSN a GGSN [Agilent]. Ostatní uzly z stavají prakticky stejné. V registru HLR jsou navíc evidovány informace o používaných službách GPRS a tarifika ní informace. Mezi MSC a SGSN je nutné dodat speciální rozhraní ke koordinaci signalizace, aby bylo možno pracovat jak s okruhov , tak paketov orientovanými daty.
11
SGSN – Serving GPRS Support Node Umož uje sm rování paket , v etn správy handoveru, ov ování a šifrování sm rem od a ke všem uživatel m GPRS, kte í se nacházejí v oblasti dosahu SGSN. Uživatel m že být obsluhován jakoukoli SGSN v síti GSM/GPRS. GGSN – Gateway GPRS Support Node P edstavuje bránu k externím sítím, provádí zabezpe ení (firewall) a funkci evidenci ú t , stejn tak jako dynamickou alokaci IP adres pro mobilní stanici (DHCP). Z pohledu externích IP sítí je GGSN hostitel vlastnící všechny IP adresy všech uživatel v síti GSM. Schema sítí GSM/GPRS
Zdroj: [Aligent]
Aby mohla mobilní stanice komunikovat pomocí GPRS, musí se nejd íve zaregistrovat u SGSN, tomu se íká „GPRS attach“. Stane se tak v tšinou p i zapnutí telefonu nebo spušt ní mikrobrowseru. Celkov mobilní stanice získá p i operaci „attach“ tzv. PDP kontext (Packet Data Protocol Context), jež definuje základní informace o stanici, domluvené kvalit služby a rychlosti p enosu. GPRS definuje t i t ídy spolehlivosti/kvality p enosu (tzv. QoS – Quality of Service), od které se odvíjí rychlost paket a také jejich chybovost [viz. Peterka01] Po provedení „attach“ se stanice stává viditelnou pro datovou komunikaci v rámci sít GSM/GPRS (využitelné již nap . pro službu MMS). Pokud chce komunikovat s externí sítí, musí získat adresu do této sít . V našem p ípad je tou sítí Internet, MS má již p id lenu IP adresu vnit ní sít operátora. Pro každý „attach“ je uživateli p id lana jiná dynamická IP adresa. Tímto krokem se mobilní stanice stává plnohodnotným uzlem sít Internet. Jaké rychlosti p enosu nám tedy umožní paketové GPRS? Z technologie GSM vyplývá již známé omezení užite né velikosti jednoho timeslotu na 22,8 kbps. GPRS definuje 4 t ídy, které ozna uje jako „coding scheme“. Podle zvolené t ídy je GPRS schopno zakódovat užite ná data do prostoru 22,8 kbps v t chto velikostech: t ída rychlost v praxi
CS-1 9,05 kbps <6,7 kbps
CS-2 13,4 kbps <10 kbps
CS-3 15,6 kbps <12 kbps
CS-4 21,4 kbps <16,7 kbps
Zdroj: [Peterka02]
GPRS dokáže najednou využít až všech 8 slot TDMA rámce, pokud bychom brali v úvahu kódování dat podle CS-4, dostáváme se k teoretické rychlosti 171,2 kbps (8 x 21,4 kbps). Zvolení „coding scheme“ se odvíjí od kvality signálu v míst komunikace, CS-4 lze použít pouze za ideálních podmínek. V praxi se uvádí reálná rychlost GPRS od 0 kbps až po 115,2 kbps (odpovídá rychlosti p i použití CS-2). Nula se uvádí proto, že GPRS negarantuje rychlost spojení. Paketový p enos se odvíjí od dostupných volných timeslot . Pokud nelze žádný timeslot využít, žádná data se v tu chvíli nemohou p enášet. To áste n vyplývá z priority p id lování timeslot . Nejvyšší prioritu mají b žné hlasové hovory, potom následující klasické datové p enosy pomoci CSD/HSCSD a až potom p icházejí na adu pakety GPRS. Technologie GPRS má tedy op t jasná omezení vycházející z GSM a jeho timeslot . Využití všech 8 slot pro datové pakety je dnes známé pouze ze specifikace GPRS. V praxi lze dnes využít maximáln 4 sloty z jednoho TDMA rámce (dnes v tšinou asymetricky d leném na principu 3+1 [viz. kap. 2.3.2]). Hlavním problémem pro dosáhnutí ješt v tších rychlostí je modulace signálu pomocí GMSK [kap. 2.2.1], kterou eší technologie EDGE. 12
2.3.4 EDGE – Enhanced Data rates for GSM Evolution (EGPRS & ECSD) Dalším krokem k zvyšování rychlostí datových p enos v sítích GSM je technologie EDGE. Pokud se GSM/GPRS ozna uje za sít 2,5 generace, sít GSM s implementací EDGE by se dali ozna it ze sít 2,75 generace. Specifikace EDGE byli standardizovány v GSM Phase 2+, do dnešní doby se však nenašel žádný operátor, který by tuto technologii nabídnul ve své síti. EDGE má totiž své výhody i úskalí. Operáto i možná ekají až na sít 3G, nicmén podle pr zkum [Nokia] má trh s bezdrátovými datovými p enosy r st ro n o 100% a v roce 2005 tvo it celou 1/3 provozu s sítích GSM. Technologie EDGE není alternativou k GPRS nebo HSCSD. Její použití zvyšuje samotnou kapacitu sít GSM na pozadí sou asného zachování odstupu nosných vln (200 kHz) a TDMA p ístupu. Tím se zvyšuje i p enosovou rychlost jak technologie GPRS tak CSD/HSCSD. Úst edním prvkem EDGE je nová technologie radiového rozhraní, kdy je použit jiný druh modulace. Ten umož uje až trojnásobn vyšší kapacitu timeslotu. EDGE používá nový druh modulace ozna ovaný zkratkou 8-PSK (osmistavová fázová modulace – 8 Phase Shift Keying), která nebude nahrazovat dosavadní dvoustavovou modulaci GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying), ale bude s ní soub žn fungovat. 8-PSK tedy poskytuje vyšší datové rychlosti, ale na rozdíl od GMSK je využitelná na menší vzdálenost od BTS a také je závislá na kvalit signálu. Rozdíl mezi modulací GMSK a 8-PSK
Zdroj: [EricssonEDGE]
Díky nové modulaci EDGE mohou datové rychlosti v jednom timeslotu dosahovat rychlosti p es 50 kbps (bez režijních informací sít ). Pro implementaci EDGE do sítí GSM/GPRS je zapot ebí provést upgrade nejen subsystému BSS, ale samoz ejm i mobilní stanice. Všechny ostatní prvky jsou již využívány technologii GPRS i HSCSD. BTS budou vybaveny novými EDGE p ijíma i (EDGE TRX), které umožní použití nové modulace 8-PSK. BSC bude vybaveno nových softwarem pro zpracování modulace. Dále p ibude nový adaptivní multirychlostní kodek AMR (Adaptive Multirate Codec), který zvýší hlasovou kapacitu sít . EDGE TRX budou pak schopny p enášet více hovor v jednom timeslotu! Naopak p i jednom hovoru v jednom timeslotu bude možný p enos kvalitn jšího zvuku (kodek o kvalit až 32 kbps). Z tohoto d vodu je EDGE technologie zajímavá i pro kapacitní ešení stávajících GSM sítí, kdy se kapacita zvyšuje pouze p idáváním nových BTS. Použitím EDGE p ichází na adu nové služby využívající novou modulaci. Prvním je ECSD (Enhanced CSD), které pracuje na stejných principech jako CSD/HSCSD. ECSD bude schopna v jednom timeslotu p enášet data rychlostí až 38,4 kbps. P i nízké chybovosti (BER) bude možné podporovat v reálném ase služby o rychlosti 64 kbps už p i p id lení dvou slot (2 x 32 kbps) [Nokia]. Druhým je EGPRS (Enhanced GPRS), který funguje na totožném principu jako GPRS. Propustnost dat, v etn „režijních bit “, bude u služby EGPRS až 400 kbps (na jeden TDMA rámec). U EGPRS se podle „coding scheme“ uvádá teoretická velikost timeslotu až 50 kbps. Technologie EDGE je bohužel však asi poslední slovo sítí GSM v rychlých datových p enosech, založených na TDMA rámci s osmi timesloty.
13
2.4 Messaging služby Služby zasílání zpráv se staly fenoménem sítí GSM. Ješt v roce 1999 byla ve dvanácti nejvysp lejších evropských zemích odeslána dohromady „pouhá“ miliarda SMS m sí n , zatímco na konci roku 2001 se po et SMS pohybujících se mezi obyvateli Evropy za 30 dn blíží patnáctinásobku. Podle odhadu GSM Association mají v prosinci 2002 evropské sít GSM p enést p es 62 miliard SMS. eští uživatelé rozeslali denn v roce 2001 ve všech t ech sítích GSM v R p es 8 milion zpráv (uživatel poslal v pr m ru 40 zpráv m sí n , celosv tový pr m r je 35 zpráv). [MobilSMS]. P edevším mezi mladými uživateli je služba zasílání zpráv velmi oblíbená a iní nezanedbatelnou ást p ijmu mobilních operátor . Její úsp ch spo ívá v jednoduchosti použití, nízké cen a možném “kouzlu” této offline komunikace. Na rozdíl od bežného hovoru nevyžaduje od uživatele okamžitou interakci a dává mu prostor na p emýšlení apod. Do budoucna vidí odborníci a operáto i hlavní roli messaging služeb p edevším jako mobilního e-mailu a instant messaging službách (typu ICQ), využitelných p ímo mobilním telefonem v síti GSM. Zkušenosti z Korea a Japonska, zemích které již implementovali své sít 3G do b žného komer ního provozu, hovo í o tom, že uživatelé ve velké mí e dávají stále p ednost textové komunikaci p ed multimediálními možnostmi sítí 3G. Využívání multimediálních služeb 3G je pro v tšinu lidí stále drahá zaležitost a navíc textová zpráva i mobilní e-mail pot ebu komunikace uživatele stále dostate n uspokoje. Uživatel ji dává p ednost p ed ostatními druhy (krom hlasového hovoru). [MobilKOREA].
2.4.1 SMS – Short Messaging Service Služba krátkých textových zpráv (textovek, SMS) je jak nadstavbová služba GSM [kap. 2.2], tak zárove p enosový mechanizmus v síti GSM. SMS se v ne em podobá GPRS, s tím rozdílem, že místo paket se mezi uživateli posílají SMS zprávy. SMS zprávy jsou p enášeny pomocí nespojovaného protokolu SMPP a rámci datagramu PDU (Packet Data Unit). P enos je uskute ován pomocí signaliza ních kanál sít GSM (podrobný popis protokolu a komunikace GSM viz. [MobilPDU]). Díky využívání signaliza ních kanál neomezují SMS kapacitu dopravních kanál . V podstat se jedná o druh datové služby. Úst ední ástí fungování služby SMS je tzv. SMS centrum operátora (SMSC). Skládá se z rozhraní GWMS a úst edny SMSC. Ta se stará o p ijímání a odesílání textových zpráv na jednotlivé mobilní stanice. Posílání SMS zpráv se skládá ze dvou innosti. Mobile Originating (MO) je p enos SMS zprávy z mobilní stanice do SMSC a Mobile Terminating je doru ení SMS zprávy z SMSC na mobilní stanici. SMSC se zárove stará o uchovávání zpráv, které nemohli být v daném ase doru eny (slouží jako „buffer“ zpráv, než mohou být doru eny). P ehled messaging služeb v sítích GSM
Zdroj: [EricssonMMS]
14
V sítích GSM mohou být využity dva zp soby transportu SMS zpráv. Prvním je Point-to-Point, služba klasického posílání zpráv mezi mobilními stanicemi sít . Druhou je tzv. Cell Broadcast, služba hromadného rozesílání zpráv z SMSC na n-po et mobilních stanic (v rámci celé sít i jednotlivých BTS). SMS zpráva m že mít jen textovou podobu. Maximální velikost zprávy je p i použití 7-bit kódování znak abecedy 160 znak zprávy (p i 8-bit kódování znak je to 140 znak ). Díky nespojovanému p enosu zpráv do SMSC pomocí signaliza ních kanál je daná asová prodleva mezi odesláním a doru ením zprávy. Prodlevu ovliv uje vytížení signaliza ních kanál a doba zpracování zprávy v SMSC. Na cestu z mobilní stanice do SMSC pot ebu zpráva minimáln 3 až 5 sekund. Pokud je adresát k zastižení okamžit (zpráva ne eká na doru ení v SMSC) je prodleva 6 až 10 sekund (2x cesta tam a zp t). Z t chto ísel vyplývá, že maximální p enosová rychlost SMS (jako p enosového kanálu) je cca 500 bit /s. Zajímavá je možnost zasílání SMS pomocí technologie GPRS, kdy zprávy jsou p enášeny jako pakety GPRS a ú tování probíhá na bázi p enesených dat. Operáto i tuto možnost v tšinou ve svých sítí neumož ují. Z jejich strany se jedná o nevýhodnou službu, jelikož ze klasický p enos SMS zprávy si ú tují v p epo tu 10x vyšší ceny, než by uživatel zaplatil p i p enosu SMS zprávy p es GPRS.
2.4.2 EMS – Enhanced Messaging Service Standard EMS rozši uje schopnosti SMS zpráv o možnost zasílat formátovaný text, obrázky, zvuky a jednoduché animace. Firma Nokia p išla již p ed lety se svojí definicí SmartMessagingu, která se EMS velmi podobá, ale nikdy se SmartMessaging nestandardizoval ani mezi telefony Nokia navzájem. EMS je standard zp tn kompatibilní se službou SMS, využívající její p enosové mechanizmy a zázemí. Nejsou ani nutné úpravy na SMSC (pokud podporuje 8-bit kódování). EMS definuje formátování textu ( ešeno podobn jako tagy u HTML), dále posílání obrázk , zvuk a animací. P enos zprávy EMS se d je pomocí SMS zpráv (paket po 160 bytech) v binární podob . Odesilatel zaplatí celkový po et p enesených SMS zpráv v rámci jedné EMS. EMS je evolu ní krok mezi klasickými textovými zprávami a multimediálními zprávami.
2.4.3 MMS – Multimedia Messaging Service Nejnov jší událostí messagingu v sítích GSM je služba MMS. Jedná se o technologii na pomezí nadstavbové služby GSM a aplika ní služby. MMS je dalším mezníkem na cest ke konvergence sítí GSM a sítí IP. Technologie umož uje off-line p enosy textu, audio a video dat. Rozši uje tedy možnosti p enosu a zachovává výhody SMS zpráv. Zásadní rozdílem je to, že zatímco SMS zprávy putují signaliza ním kanálem (vlastním protokolem do SMS centra), MMS zprávy jsou p enášeny datovými službami. Primárním zam ení MMS je na komunikaci mezi mobilními stanicemi, zatímco SMS je dnes využívána i v komunikaci s externími sít mi. MMS technologie je jednou z možností sítí 3G, ale pomocí GPRS je realizovatelná již v sítích GSM. Implementace služby MMS do sít GSM
Zdroj: [MobiXtar]
15
MMS zprávy jsou v sítích GSM p enášeny pomocí technologie GPRS p es dopravní kanály, paketovým zp sobem (nelze využít CSD/HSCSD). Samotná komunikace MMS zpráv je založena na Internetových standardech. P enos zpráv se realizuje protokolem SMTP (Simple Mail Transfer Protokol), který se v sítích IP používá pro b žný p enos e-mail . Pro multimediální data ve zpráv MMS jsou použita rozd lení MIME (zp sob op t totožný s Internetovým e-mailem). MMS zpráva si poradí s t mito základními typy informací: text, obraz (formát JPEG, GIF), zvuk (formát AMR), video (formát H.263) a n kolik dalších. Pro imlementaci služby MMS jsou pot eba zm ny v síti GSM na stran subsystému NSS. Jedná se o p idání uzlu MMS Relay, který zprost edkovává rozhraní pro komunikaci pomocí GPRS (vložen mezi SGSN a MSC). Dalším uzlem je MMSC (Multimedia Messaging Service Center), kde jsou p ijímány, odesílány a uchovávány MMS zprávy (jako v p ípad SMSC u SMS). Nakonec musí být proveden upgrade software u MSC úst edny a HLR registru pro uchovávání informací o služb MMS. Samoz ejm je pro využití MMS nutné vlastnit mobilní telefon tuto technologii podporující. [NokiaMMS]. Rychlost p enosu MMS záleží na podmínkách pro p enos GPRS [viz. kap. 2.3.3]. Velikost zprávy není standardn omezena. Zprávy mají v tšinou mezi 30 až 100 kB. Cena zprávy se odvíjí od její velikosti. Vytvo ení a poslání MMS zprávy je shodné s po ízením SMS zprávy. K základnímu textu mohu navíc p ipojit obrázek i fotku (po ízenou nap . do mobilu vestav ným fotoaparátem), dále jednoduchý zvukový záznam apod. Samotná zpráva MMS je tedy jakási šablona, která ur uje jaký text se má zobrazit, p ipadn jaká multimediální data jsou p ipojena a jak se mají zobrazit (podobá se e-mailové hlavi ce a emailovým p ílohám.)
2.5 Aplika ní služby Zatím byly popsány možnosti tzv. „transportních datových vrstev“ v sítích GSM (CSD/HSCSD, GPRS, EDGE, SMS). Aplika ní služby jsou umíst ny v hierarchii o vrstvu výše, pro své fungování mohou využívat jakékoli datové služby z nižší vrstvy. Hlavním p ínosem datových služeb je p enos dat jako takových, nebude zde proto rozebrána komunikaci PC-GSM-PC, ale zam íme se na služby bez po íta jako koncových stanic. Zatímco datové služby jsou závislé na možnostech sít GSM, aplika ní služby jsou závislé pouze na možnostech mobilního telefonu. Mobilní telefony, jejich výpo etní a pam ová kapacita, umož ují stále propracovan jší software a tudíž stále výkon jší aplika ní služby. Aplika ní služby mají své vlastní rozhraní, protokoly a architekturu. Zprost edkovávájí komunikaci mezi mobilním uživatelem a provozovatelem obsahu/aplikace/služby. Jedná se tedy vždy o podobu jistého druhu architektury klient/server.
2.5.1 SIM Application Toolkit Nejstarší aplika ní službou pro mobilní telefony je možnost SIM Application Toolkit. SIM karty jsou pam ové karty vybavené n kolika speciálními funk nostmi, zajiš ující fungování mobilních telefon . Díky pam ti na kart , existuje možnost do prázdného místa nahrát vlastní aplikaci/software. Aplikace je potom p ítomná v pam ti SIM karty a stává se sou asní software telefonu. SIM Toolkit má jasn definované rozhraní pro komunikaci se software mobilního telefonu. Aplikace SIM Toolkit mohou být samostatné (nap . hry apod.) nebo mohou komunikovat s okolím (nejtypi t jší použití). Jedná se o aplika ní službu, která má svou klientskou aplikaci pevn nahranou v pam ti SIM. Ke komunikaci s okolím se nej ast ji používají šifrované SMS zprávy (nap . u aplikace GSM banking). Z principu mohou SIM Toolkit aplikace využívat i služeb CSD/HSCSD nebo GPRS, ale jejich vývoj je náro ný a implementace velmi nepohodlná (vždy p i zm n aplikace se musí SIM karta vym nit nebo software do pam ti znovu nahrát, v tšinou v autorizovaném servisním st edisku operátora.) Další nevýhodou SIM Toolkit je možnost instalace pouze jedné aplikace na kartu sou asn . Nejvíce rozší ena a hojn používána je služba GSM banking, v ostatních oblastech nasazení je SIM Toolik vytla ován jinými aplika ními službami.
2.5.2 WAP – Wireless Application Protocol WAP je jakýmsi zrcadlem Internetové služby WWW. P ístup k webovým server m je realizován pomocí protokolu HTTP, informace jsou popsány v jazyce HTML a uživatel je využívá pomocí prohlíže e 16
WWW stránek. Služba WAP funguje na podobných principech. Je založena na t í vrstevné architektu e. První ástí je tzv. mikrobrowser p ítomný v mobilním telefonu a p edstavující interface aplikace pro uživatele (jako WWW prohlíže ). Druhou ást, prost ední vrstvu, p edstavuje WAP gateway, (vlastní server s IP adresou, umíst ný u operátora GSM), umož ující p eklad WAP požadavk do dalších externích sítí (p edevším Internetu). Nej ast ji se jedná o p evod WAP požadavku na HTTP požadavek, který je poslán na p íslušný HTTP/WAP server. T etí ástí je tedy HTTP/WAP server, umíst ní v Internetu, zpracovávající požadavky a odesílající odpov di uživateli ve formátu WML. Funkci protokolu HTTP a formátovacího jazyka HTML u WEBu nahrazuje u WAPu protokol WAP a jazyk WML. Použití WAPu je jednoduché. Poté co uživatel otev e mikrobrowser, je poslán požadavek na WAP gateway, která požadavek zpracuje a vyžádá si odpov od WAP serveru, po jejím p ijetí ji odešla zp t uživateli na mobilní telefon. P enos informací mezi mikrobrowserem a WAP gateway m že být realizován n kolika datovými službami. Schema fungování služby WAP
Zdroj: [WirelessWeb]
První je možnost posílání WAP požadavk a odpov dí pomocí SMS zpráv, která však v praxi není podporována, pro složitou implementaci tarifikace (nevýhodné ceny). Nejrozší en jší možností je p enos dat pomocí CSD/HSCSD. Její nevýhodou však z stává vysoká cena spojení, jelikož p i používání WAPu je uživatel stále p ipojen do sít a platí za každou minutu spojení (samotný WAP protokol je nespojovaný jako HTTP.) Ideální možností pro používání WAPu se tudíž jeví GPRS, kde uživatel zaplatí opravdu pouze za p enesené množství dat. Je stále p ipojen do sít [viz. kap. 2.3.3], m že kdykoli poslat požadavek na WAP stránku a nemusí se vždy znovu p ipojovat.
2.5.3 MExE – Mobile Station Application Execution Environment Nová služba MExE sdílí n kolik podobných rys se stále populárn jším WAPem, oba jsou navrženy pro práci v sítích GSM, ale i v nových sítích UMTS. Zatímco WAP umož uje používání script , grafiky, animací a textu, u MExE se po ítá s programováním a úpravou aplikací p ímo v samotném telefonu. Máte možnost si do svého telefonu nahrát ur itou aplikaci od svého operátora nebo poskytovatele služby/obsahu, potom si jí pustit a dále p isp sobovat svým pot ebám. [ETSI]. Cílem MExE je poskytnout v mobilních telefonech úplné a standardizované prost edí pro spoušt ní aplikací. Tímto prost edím se stalo JVM (Java Virtual Machine) z prost edí Internetu. MExE podporuje bohaté rozhraní od hlasových pokyn , p es grafické ikony až po tzv. softkeys (tla ítka pod displejem, mající v r zných položkách menu r zné funkce). MExE definuje také sv j vlastní transportní protokol (na aplika ní vrstv ). Použití je velmi závislé na výpo etním výkonu telefonu a možnostech jeho software. Proto se až nyní objevují telefony, které tuto službu podporují. Služba MExE je velmi sofistikovanou a složitou záležitostí. Proto je implementace jednotlivých aplikací spojena s problémy provázejícími každou novou technologii (chyby, bezpe nostní problémy apod.). Nahrávání aplikací MExE do mobilního telefonu i p enos dat mezi aplikací a poskytovatelem služby/obsahu je realizován datovými službami GSM. M že jít op t o CSD/HSCSD nebo GPRS. Rozsah aplikací MExE je široký, od r zných osobních organizér , p es p ístup k informa ním službám a upravitelná grafická uživatelská rozhraní až po telekomunika ní služby, pro stahování e-mailu nebo ur ování polohy uživatele apod. Pomocí MExE ur it dojde ke konvergenci možností, které nabízejí dnešní PDA a mobilní telefony. Základem systémi budoucího hybridního za ízení PDA/mobilní telefon bude práv JVM s aplikacemi MExE. 17
3. GSM sít v eské Republice 3.1 Historie GSM v
R
12. zá í 1991
- spušt ní první bezdrátové sít spole nosti Eurotel Praha, která pracuje dodnes na technologii NMT 450 pod ozna ením Eurotel T!P
25. b ezna 1996
- zástupci spole ností Eurotel a Radiomobil p evzali od TÚ licenci k provozování sít GSM
1. ervence 1996
- spole nost Eurotel spouští svoji sí Eurotel GSM a o m síc pozd ji spole nost Radiomobil svoji sí Paegas
zá í 1999
- spole nost Eurotel zprovoz uje službu „Fast Data 14,4“, která umož uje p enášet data v sítích GSM rychlostí až 14,4 kbps - ud lena 3. license pro provoz sítí GSM v duálním pásmu, získal ji eský Mobil
duben 2000
- spole nost Eurotel spouští ve své síti službu HSCSD, umož ující datové p enosy rychlostí až 43,2 kbps - spole nost eský mobil spouští komer ní provoz své duální sít Oskar
íjen 2000
- spole nost Eurotel zp ístup uje službu „GPRS Instant“, umož ující datové paketové p enosy v síti GSM - spole nosti Radiomobil a Eurotel spoušt jí své první BTS v duálním pásmu GSM 1800 MHz
b ezen 2001
- spole nost Radiomobil spouští též svoji službu GPRS
únor 2002
- služba GPRS spušt na i v síti Oskar
srpen 2002
- služba MMS zprovozn na v sítích Eurotel a T-Mobile
3.2 Datové služby operátor GSM v
R
V eské republice fungují v sou asné dob t i sít GSM. Nejstarší je sí spole nosti Eurotel (dále pouze jako sí Eurotel), druhá v po adí byla uvedena do provozu sí spole nosti Radiomobil (sí TMobile) a posledním p ír stkem na trhu byla na za átku roku 2000 sí spole nosti eský Mobil (sí Oskar). Všechny sít jsou duální, tzn. využívají obou GSM frekvencí (900 a 1800 MHz) a jejich pokrytí zahrnuje více než 98% uzemí R. Pro využívání všech možností datových služeb musí mít uživatel danou službu aktivovanou a vlastnit mobilní telefon tuto službu podporující. Všechny sít umož ují datové p enosy klasickou cestou CSD [viz. kap. 2.3.1] o rychlosti 9,6 kbps. Jediná sí Eurotel dokáže data CSD p enášet díky lepšímu kódování rychlostí 14,4 kbps. Technologii HSCSD podporuje na trhu pouze Eurotel maximální rychlostí 43,2 kbps p i použití asymetrického p enosu 3+1 timeslot. Eurotel nabízí i možnost HSCSD roamingu u více než 20 svých partner . Ostatní operáto i službu HSCSD nenabízejí a ani ji nehodlají do svých sítí zavád t. Naopak datové p enosy GPRS nabízejí všichni operáto i. Možnosti služby GPRS jsou u všech velmi podobné (všichni nabízejí až možnost 3+1 paket ), stejn tak cenové relace jsou obdobné [viz. kap. 7.1]. Eurotel a T-Mobile navíc umož ují GPRS roaming v n kolika dalších partnerských sítích. Kvalita datových služeb HSCSD a GPRS je závislá na intenzit a dostupnosti signálu. Tuto podmínku spl uje nejvíce Eurotel, potom následují T-Mobile a Oskar. Další limitujícím faktorem je vytíženost sít . Nízká obsazenost timeslot umož uje využívání vyšších rychlostí. Tuto vlastnost nejlépe spl uje sí Oskar, až poté T-Mobile a Eurotel. V poslední dob nejvíce propagovanou službou je novinka Eurotelu a T-Mobile – MMS. Oskar tuto službu zatím nepodporujuje, ale po ítá s jejím uvedením až tzv. „uzraje trh“. 18
3.3 Mobilní telefony GSM na trhu R Všechny telefonní p ístroje dostupné na trhu (mimo starých model a low-end výjímek) zvládají funkci klasických datových p enos CSD. Pozná se to zejména díky podpo e WAP, pro jejíž využití je alespo CSD podmínkou, jelikož WAP p es SMS žádný operátor nepodporuje. Jak stoupáme do vyšších výkonnostní i cenových kategorií, umož ují telefony navíc komunikaci s po íta em (pomocí seriového kabelu a nebo i pomocí IrDA portu). Telefony v manažerské kategorii již hojn obsahují podporu služby HSCSD (využitelnou pouze u Eurotelu) nebo GPRS. Ve více p ípadech telefon umož uje využívání obou služeb. High-end telefony dnešního trhu obsahují navíc technologii Bluetooth pro snadnou bezdrátovou komunikaci s po íta em, dále podporují službu MMS (k tomu mají n kdy vestav ný fotoaparát) a umož ují stahování Java aplikací (MExE). Výb r n kolika typ od nejv tších výrobc (Nokia, Siemens, SonyEricsson, Motorola) je uveden i s p ehledem datových funkcí a s orienta ní cenou v p íloze. [viz. kap. 7.2]
3.4 Projekt GPRS>>Ov eno na lidech Od íjna roku 2001 do ledna 2002 probíhalo v síti Oskar testování provozu datové služby GPRS v rámci projektu „GPRS>>Ov eno na lidech“. M l jsem tu možnost se tohoto projektu ú astnit, stejn jako dalších 149 IT noviná a odborník z celé R, tzv. „technoid “ (marketingový výraz spole nosti eský Mobil). Po dobrých zkušenostech z testovacího provozu uvedl Oskar službu do komer ního provozu v únoru 2002. V rámci prvního setkání všech tester na Workshopu b hem výstavy Invex 2001 byla prezentována filozofie firmy eský Mobil v oblasti datových služeb GPRS, dopln na o výklad základ této technologie. Každý ú astník dostal k dispozici mobilní telefon Siemens S45 a možnost neomezeného používání služby GPRS (bez poplatku) po celou dobu projektu. Jako proti službu požadoval Oskar pln ní r zných testovacích úkol : povinné datové p enosy b hem týdne v ádu desítek megabyt , informace o výpadcích technologie, monitorování kvality p ipojení v míst bydlišt , využívání služby WAP, testování b žných datových p enos na r zné konfiguracích po íta a r zných systémech (Windows 95/NT/W2K/WXP, Linux, PocketPC, PalmOS a další). Motivací k pln ní úkol byla možnost bezplatného získání telefonu Siemens S45 a další spolupráce se spole ností eský Mobil. Nejaktivn jší „technoidi“ mohli získat i další hodnotné ceny v podob notebooku nebo PDA. Moje práce spo ívala zejména v testování p ipojení pomocí GPRS z kapesních po íta . Jednalo se o iPAQ H3630 (s PocketPC) a Palm Vx (s PalmOS). B hem prvních dvou týdnu se poda ilo optimáln vyladit konfiguraci obou PDA, aby spojení nepadalo a probíhalo v tšinou na první pokus. Je nutné dodat, že Oskar b hem projektu svou sí GPRS stále ješt dotvá el. Proto z po átku docházelo k astým výpadk m. Fungování WAP a WEB prohlíže e z obou platforem bylo na uspokojivé úrovní, jak stabilitou tak rychlostí. Dále mezi mé nejpoužívan jší aplikace pat il e-mailový klient a ICQ messanger. Konfigurace spojení GPRS na PC pomocí S45 zahrnuje instalaci ovlada e modemu do systému a jeho nastavení jako klasického vytá eného sí ového spojení. Pro p ipojení však není pot eba uživatelské jméno ani heslo, místo telefonní ísla se zadává sekvence „*99***1#“. Sekvence telefonu ur uje, který profil pro p ipojení má tvolit (poslední íslo je íslo profilu). Navíc se zadává pouze specifický AT p íkaz (nap . „+CGDCONT=1,’ip’,’internet’), který íká o jaký typ spojení se jedná. Jde o digitální spojení do Internetu. Telefon Siemens S45 s p vodním firmware FW14, umož oval pouze použití GPRS v konfiguraci 2+1 timeslot. Po upgradu na nový FW21 (pozd ji FW24) dokáže p enášet data až 3+1 sloty. Což umož uje rychlost downlink až 40 kbps [viz. kap. 2.3.3] a 13,4 kbps uplink. B hem testování se po v tšinu asu opravdu da ilo realizovat p enosy rychlostí p es 30 kbps. Nyní v b žném provozu se tato hodnota pohybuje mezi 20-30 kbps. Je to dáno p edevším vytížeností sít GPRS, která byla v dob projektu skoro nulová. Pro službu typu WAP, ICQ nebo e-mail je však tato rychlost stále velmi dob e použitelná. Vytíženost sít a její vliv na rychlost GPRS je vnímatelný i dnes, kdy v pozdních no ních a brzkých ranních hodinách se dá dosáhnout rychlosti 2x vyšší než b h m pracovního dne. Co se týká dostupnosti GPRS v závislosti na kvalit signálu. Ve velkých m stech na 99% nemá na rychlost vliv. Osobní zkušenost z Krkonoš však hovo í, že GPRS dob e funguje i na 1/5 intenzity signálu a to pouze o rychlosti 1+1 slot. Oficiální stránky projektu jsou stále k dispozici na adrese http://www.gprsforum.cz/ (dnes je sou ástí Oskareny). 19
4. Záv r Sít GSM, pracn vybudované v minulých letech, nás budou ješt dlouhý as doprovázet. Využívání služeb GSM bude jist s nástupem sítí 3G klesat, ale pokud se tak opravdu stane, nebude to d íve než v horizontu 10 let. Jak jsme si ukázali, koncepce GSM má jist své nevýhody, ale díky technologiím GPRS a EDGE m že stále konkurovat v nabídce služeb novým sítím 3G. GSM se na 90% stane základem nov budovaných sítí 3G. Operáto i jist nebudou chtít své drahé investice vyhodit jen tak do vzduchu a budou se z nich snažit získat co nejvyšší výnosy. Služby GSM budou ješt dlouho dobu nejvíce používanou mobilní technologií, minimáln v našich zem pisných ší kách. Finan ní stránku musí operáto i dnes zvažovat více než v minulých letech, protože i na trhu telekomunikací se projevil dopad vyst ízliv ní z investorské „technologické“ hore ky. Zvlášt partné za alo být toto „rozpo tové“ omezení operátor p i dražbách licencí UMTS, které se v Evrop prodávali za velmi vysoké ceny. Vynaložené ástky však nemají s opravdovou návratností t chto investic mnoho spole ného. Nikdo dneska nedokáže vy íslit p ínos ješt neexistujících sítí UMTS. Jasný je pouze velký potenciál oblasti bezdrátové komunikace, který stále eká na své využití. Sít UMTS by m li fungovat na paketovém principu (jako GPRS) a CDMA p ístupové technologii k radiovým vlnám v pásmu 2 GHz. Dnes se ozývá stále více hlas , které varují p ed p ece ováním významu UMTS. Sít 3G mají mít nástupce v sítích 4G (kolem roku 2010) a objevují se dokonce úvahy, zda by se 3G nem ly rad ji p esko it kv li rychlému pokroku v rádiových technologiích. N kte í eští provozovatelé sítí GSM se dokonce nechali slyšet, že o licenci sít 3G pro jejich zatím stále nejasný osud (více standardu je na papí e než na trhu kone ných produkt ) nemají zájem a prozatím si vysta í s technologií GPRS a pozd jší implementací EDGE pro GSM. Kv li t mto úvahám a nákladným investicím do nových technologií, zam ují operáto i sv j marketing na inovace a p esv d ování svých zákazník o nenahraditelnosti práv jejich služby. Je však ím dál tím více je z etelné, že mezi opravdovou užitnou hodnotou služeb GSM a proklamovanými reklamními slogany operátor (typu „je to cool, je to sexy“) je v tší i menší mezera (viz. neúsp ch služby JuicePay). Velmi dob e to lze nyní sledovat na masov propagovaném využívání služby MMS (zvlášt na p edváno ním trhu) našich p edních operátor . Bude zajímavé se na úsp ch zavád ní a používání MMS dívat s odstupem nap íklad 6 nebo 9 m síc . Dnešní datové služby GSM již spl ují nároky na „rozumné“ používaní aplikací sít Internet nebo služeb GSM. Nelze zatím hovo it o videokonferencích na kapesních p ístrojích, ale vývoj jde nezadržiteln kup edu. Domnívám se, že do 2 až 3 let budeme moci vysokorychlostní p ístupové technologie vyzkoušet i v našich sítích GSM. Trend v oblasti GSM je tedy jasný. Neustálé zvyšování kapacity p enosového pásma a reálné p enosové rychlosti. Dalším zajímavým trendem je vývoj mobilních terminál , který velmi konverguje k budoucí integraci dnešních PDA a mobilních telefon . První tzv. smart-phones jsou už na trhu dostupné, viz. p ístroj XDA nabízený Eurotelem a T-Mobile i Nokia 9210. Vlastnosti služeb HSCSD a GPRS a jejich využití pro datové p enosy (sou asný stav) HSCSD GPRS
- princip p epojovaných okruh - spojovaný p enos - maximální použitelná rychlost 43,2/13,4 kbps (3+1), nebo symetricky 28,8/28,8 kbps (2+2) - u tování za dobu spojení typické využití: p enos velkých objem dat, streamovaná data (audio, video), aplikace vyžadující spojovaný p enos
- princip p epojovaných paket - nespojovaný p enos - maximální použitelná rychlost 40,2/13,4 kbps (3+1) nebo 53,6/13,4 kbps (4+1) - u tování za objem p enesených dat typické využití: p enos malých a nepravidelných objem dat (e-mail, ICQ apod.), služba WAP, messagingové služby
Postup zpracování práce M l jsem tu možnost seznámit se s problematiku datových p enos GSM v rámci testování r zných aplika ních služeb. Oblast GSM proto sleduji již delší dobu. Pro zpracování práce jsem proto doplnil kostru sestavenou z vlastních poznatk o konkrétní informace získané na 90% prost ednictvím Internetu. Za klí ové datové zdroje pro vypracování práce považuji Internetový server Mobil.cz [Mobil], dále e-archív pana Ji ího Peterky ( ást v novaná GSM) [Peterka] a anglicky velmi dob e napsaný e-book spole nosti Ericsson: Understanding Telecommunications [Ericsson]. Krom toho jsou všechny specifikace týkající se sítí GSM bezplatn dostupné na webu standardizátora ETSI [ETSI].
20
5. Slovní ek pojm
Bluetooth Radiová technologie o nízkém vysílacím výkonu (1mW) vyvinutá za cílem nahrazení pevného propojení elektronických za ízení (PC, tiskárny, mobilní telefony, PDA atd.). Bluetooth pracuje v pásmu 2,4 GHz. Datová rychlost 720 kbps do vzdálenosti 10 metr , je použita technika "frekven ního skákání", s klesající vzdáleností mezi p ijíma em a vysíla em je snižován vysílací výkon, regulace napájení v závislosti na zatížení provozu. Net eba p ímé viditelnosti mezi vysíla em a p ijíma em. BSC (Base Station Controler) Základnová ídící jednotka, ídí n kdy až n kolik desítek BTSek, provádí a ídí p edávání hovoru (handover), frekven ní skoky, dynamické p id lování kanál , vyhodnocuje m ení BER provád né mobilní stanicí, ást subsystému BSS. BSS (Base Station Subsystem) Subsystém základnových stanic. Fixní ást systému GSM spojující mobilní stanice a NSS. Prost ednictvím radiového rozhraní s BSS p ímo komunikují koncová za ízení (mobilní telefony, GSM datové karty atd.), nelze tedy navázat p ímé spojení mezi koncovými za ízeními. BSS, které se skládá ze dvou hlavních ástí BTS a BSC. BTS (Base Transceiver Station) Základnová stanice - vysíla /p ijíma pokrývající svým signálem ur itou oblast-bu ku. Udržuje a monitoruje spojení s mobilní stanicí, provádí kódování a dekódování ú astnických kanál , posílá do BSC výsledky m ené BER provád né mobilní stanicí, její vysílací výkon ur uje velikost bu ky. Každá BTS v závislosti na p edpokládaném zatížení m že obsahovat 1 až 16 (sm rových) vysíla / p ijíma . ást subsystému BSS. CAMEL (Customised Applications for Mobile Networks Enhanced Logic) Ozna ení pro zahrnutí funkcí tzv. Inteligentních sítí (IN - Intelligent Network) do systému GSM. CAMEL je používán p i roamingu mezi sít mi, vytvá í uživateli jakési virtuální domovské prost edí v jiné než domovské síti. CCH (Control Channels) Kontrolní neboli signální kanály sít GSM. CDMA (Code Division Multiple Access) Mnohonásobný p ístup do sít kódovým d lením,kdy je možné celé frekven ní pásmo ve stejném ase sdílet více uživateli, odd lení jednotlivých uživatel je zajišt no druhou modulací (kódováním) pseudonáhodným dvojkovým signálem o vysokém kmito tu. CSD (Circuit Switch Data) GSM je založeno na technologii p epojování okruh o datové rychlosti 9,6 kbps, p i použití výkon jšího algoritmu až 14,4 kbps. downlink Výraz pro p enos informace sm rem k uživateli, sestupný sm r.
zdroj: [Slovnik] a [SlovnikV] 1G
2G
Ozna ení pro první generaci telekomunika ních systém . Obecn jde o analogové radiotelefonní mobilní systémy, typickými vlastnostmi jsou mnohonásobný p ístup do sít na principu FDMA a modulace FM. P íkladem t chto systém jsou systémy NMT, AMPS nebo TACS
Ozna ení pro druhou generaci telekomunika ních systém . Do této kategorie pat í i digitální bu kové mobilní radiotelefonní systémy. Typickým p íkladem tohoto systému je GSM. V porovnání se systémy 1G jde o pokro ilejší zp sob komunikace vyzna ující se hlavn vyšší kapacitou systému, vysokou odolností proti odposlechu a rušení, možností mezinárodního roamingu, menšími a úsporn jšími terminály, v tší nabídkou funkcí, v tší kompatibilitou s pozemními i družicovými systémy, atd. 2,5G Jde o vylepšené mobilní pozemní systémy 2G o rychlé datové p enosy. Tyto systémy jsou charakteristické vyššími p enosovými rychlostmi než 9,6 kbps (14,4 kbps)a p ípad GPRS p ímým standardizovaným p ipojením do Internetu, též lze do této skupiny za adit i GSM s HSCSD. 3G Ozna ení pro t etí generaci telekomunika ních systém . Jde o systémy, které budou pracovat v 2 GHz pásmu a které sjednotí r zné bezdrátové p ístupové technologie sou asnosti. Umožní datové p enosy p es 300 kbps mobiln a až 2Mbit/s s pevnými terminály. 8 PSK (8 Phase Shift Keying) 8-stavová fázová modulace používána v technologii EDGE. ADC (Administrative Center) Administrativní centrum, kde se provádí zpráva ú astnických poplatk , vyú tování apod. ást subsystému OSS . AMPS (Advanced Mobile Phone System) Analogový bu kový systém používaný hlavn v Severní Americe. Pracuje v pásmu 800 MHz, ší ka kanál 30 KHz. První spušt ní v roce 1983. AMR (Adaptive Multirate Codec) Zdokonalené kódování telefonního hovoru (podobné EFR). AuC (Autentication Center) AuC registr je používán k bezpe nostním ú el m sít - p i p ihlašování do sít se zde provádí ov ování uživatele. ást subsystému NSS. BER (Bit Error Rate) Bitová chybovost, spo teme ji jako podíl špatn p ijatých bit a celkového po tu bit b hem doby p ístupnosti signálu od za átku m ení.
21
ECSD (Enhandced Circuit Switched Data) Rozší ení HSCSD k vyšším rychlostem (hlavní zm nou je použití modulace 8-PSK) zkratka obecn spadá pod pojem EDGE. EDGE (Enhanced Data for GSM Evolution) Technologie p edstavuje kone ný vývoj datových komunikací uvnit standardu GSM. V porovnání s konven ním GSM je zde použit jiný druh modulace (8 PSK, odstup nosných vln 200 kHz z stává). Celkové bitové rychlosti datových p enos kolem 384 kbps. EFR (Enhanced Full Rate) Technika kvalitn jšího p enosu hlasu, kvalitn jší vzorkovací (kódovací) i dekódovací algoritmus kodeku, který do 13 kb/s vm stná více kmito t ,výsledkem je kvalitn jší zvuk v oblasti s kvalitním pokrytím (nízkou chybovostí BER). EGPRS (Enhandced General Packet Radio Service) Rozší ení GPRS k vyšším rychlostem (hlavní zm nou je použití modulace 8-PSK), zkratka obecn spadá pod pojem EDGE. EIR (Equipment Identity Register) Registr identity mobilních stanic. Registr obsahující informace o mobilních stanicích a plnící bezpe nostní ú ely. Mobilní stanice je zde identifikována tzv. IMEI na základ kterého je možné vytvá et seznamy kradených nebo jinak nevyhovujících mobilních stanic, kterým lze takto zabránit jejich použití. ást subsystému NSS. EMS (Enhanced Messaging Service) Vylepšené SMS zprávy – formátování, obrázky, animace, zvuk. ETSI (European Telecommunications Standards Institute) Nejvyšší evropský standardiza ní ú ad v oblasti pevných i mobilních telekomunika ních technologií FDMA (Frequency Division Multiple Accsess) Mnohonásobný p ístup do sít kdy jste od ostatních uživatel odd leni frekven n - celé frekven ní pásmo je rozd leno na ur itý po et radiových kanál , které jsou p i azovány jednotlivým uživatel m, každý uživatel má pro sebe po celou dobu spojení vyhrazeno nep etržit celé frekven ní pásmo radiového kanálu. FR (Full Rate) Kódování e i (zdroje signálu) plnou rychlostí 13 kb/s. GGSN (Gateway GPRS Support Node) Uzel brány GPRS, rozhraní mezi GPRS sítí a externími IP sít mi, obecn brána mezi sítí GSM a externími sít mi. GMSC (Gateway Mobile Switching Centre) Brána mobilní úst edny. Rozhraní mezi mobilní sítí a vn jšími sít mi. asto tvo í jeden celek s mobilní úst ednou MSC. ást subsystému NSS. GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) 2 stavová modula používaná v sítích GSM. GPRS (General Packet Radio Service) Paketové p enosy v sítích GSM, které jsou založeny na technice p epojování okruh - nutný upgrade sítí. Využívání kapacity sít jen v dob
posílání paket , ú inn jší než sestavení trvalého spojení po celou dobu p enosu. Teoretické bitové rychlosti p i využití všech 8 timeslot až 115,2 kbps v obou sm rech. Vhodné pro p enosy typu email, p ístup k Internetu. GSM (Global System for Mobile Communication) Nejrozší en jší digitální bu kový komunika ní bezdrátový standard na principu FDMA/TDMA. Kapacita systému je 8 nebo 16 uživatel na kanál,každý z uživatel má pro sebe vyhrazen timeslot o délce p ibližn 0,577 ms (15/26ms), rozestup nosných vln 200 kHz, pásmo pro p íjem 890 - 915 MHz, pásmo pro vysílání 935 - 960 MHz. handover P edávání hovoru, proces ke kterému dochází p i p echodu uživatele mezi bu kami a kdy dochází k p ela ování vysílacích a p ijímacích kanál mobilní stanice z frekvencí p vodní bu ky na frekvence nové bu ky, doba trvání je jen n kolik desetin sekundy. HLR (Home Location Register) Databáze všech uživatel , evidování uživatel náležejících do oblasti dané MSC. Jsou zde zapsané údaje o aktuální poloze t chto uživatel , o jim dostupných službách atd. ást subsystému NSS. HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) GSM je založeno na technologii p epojování okruh (Circuit Switched)a HSCSD je ukon ením vývoje tohoto zp sobu p epojování v prost edí GSM. HSCSD umožní p enosové rychlosti až 57,6 kbps (sou et v obou sm rech p enosu) zabráním více než jednoho timeslotu -v sou asnosti maximáln 3 timesloty k sm rem vám a jeden od vás (nebo "2+2"). Vhodné pro použití tam kde je nutný souvislý tok dat (vidoekonference, multimedia). HTML (HyperText Markup Language) Jazyk používaný k popisu obsahu WWW stránek. HTTP (HyperText Transfer Protocol) Protokol používaný pro komunikaci mezi WWW prohlíže em a WWW serverem, pracuje nad protokolem IP. MExE (Mobile Station Application Execution Environment) Bezdrátový protokol který je navržen pro za len ní do tzv. chytrých mobilních telefon (smart mobile phones) a PDA asistent . Jde o standardizovanou otev enou architekturu pro mobilní stanice využívající Java Virtual Machine. IMEI (International Mobile Equipment Identity) Mezinárodní identifikace mobilní výbavy, 15 místné íslo. IMSI (International Mobile Subscriber Identity) Mezinárodní identifikace mobilního uživatele. Unikátní íslo identifikující mobilního uživatele obsažené v SIM kart . IP (Internet Protokol) Nespojovaný, paketov p epojovaný protokol umož ující spojení jednotlivých lokálních sítí do celosv tové sít Internet, lze tedy též hovo it o 22
SMS (Short Messaging Service) Služba krátkých textových zpráv, p enášející zprávy na signálním kanálu o velikosti 160 znak . SMSC (Short Message Service Centrum) Centrum krátkých textových zpráv. Systém zajiš ující posílaní krátkých textových zpráv. ást subsystému NSS. SMTP (Simple Mail Transfer Protokol) Internetový prokotol pro p enos e-mailových zpráv. TCH (Transport Channel) Dopravní kanál sít GSM, slouží pro p enos telefonních hovor a uživatelských dat. TDMA (Time Division Multiple Access) Mnohonásobný p ístup do sít kdy jste od ostatních uživatel odd leni v ase- každý úživatel má pro sebe po dobu spojení vyhrazen v celém frekven ním pásmu radiového kanálu jeden nebo více asových interval (timeslot ) do kterých je vkládána p enášená informace. timeslot Jednotka asu, pro kterou je p id leno vysílací pásmo pro mobílní stanici (0,577 ms) UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) Vyvíjený standard sítí 3. generace. uplink Výraz pro p enos informace sm rem od uživatele, vzestupný sm r. USSD (Unstructured Supplemetary Services Data) Protokol umož ující p enášet bloky dat p es signální kanály GSM. WAP (Wireless Application Protocol) Protokol pracující na principu podobnému HTTP, zprost edkovávající mobilní Internet. WML (Wireless Markup Language) Jazyk popisují formát WAP stránek.
mezisí ovém protokolu. Jednotkou p enosu je tzv. IP-datagram ISDN (Integrated Services Digital Network) Digitální sí integrovaných služeb, digitální komunika ní sí pro integrovaný p enos hlasu, videa a dat, stav ná na základ stávající telefonní sít . JVM (Java Virtual Machine) Virtuální prost ední pro spoušt ní aplikací bez závislosti na hardware. MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions) Standard pro posílání p íloh e-mailem. MMS (Multimedia Messaging Service) Protokol p enosu multimediálních zpráv prost ednictvím technologie GPRS. MS (Mobile Station) Koncové za ízení p ipojené do sít GSM (mobilní telefon, pevná GSM brána atd.) MSC (Mobile services Switching Center) Mobilní úst edna. Sestavuje jednotlivá spojení v rámci mobilní sít i sm rem do ostatních sítí, kontroluje p id lení kanál , eviduje všechny uživatele, ú tují se zde hovory. Úst ední ást subsystému NSS. NMC (Network Management Centre) Centrum managementu sít . Podílí se na správ a monitorování mobilních stanic. ást subsystému OSS NMT (Nordic Mobile Telephone) Analogový bu kový telefonní systém vyvinutý ve Skandinávii na frekvenci 450 MHz. U nás provozovaný Eurotelem. NSS (Network and Switching Subsystem) Sí ový a spínací subsystém. Fixní ást systému GSM funkcemi podobný telefonní úst edn . Hlavní funkcí je ízení komunikace mezi mobilními uživateli a ostatními uživateli sítí ISDN, PSTN atd. NSS se skládá z t chto hlavních ástí MSC, HLR, VLR, AuC, GMSC, EIR. OMC (Operation and Maintenance Centre) Provozní a servisní centrum. Zde se provádí ízení, údržba a monitorování ostatních ástí subsystém BSS a NSS. ást subsystému. OSS (Operation Support Subsystem) Opera ní podp rný subsystém. Fixní ást systému GSM, která ídí a udržuje celý systém. Skládá se ze t í hlavní ástí OMC, NMC, ADC PDA (Personal Digital Assistant) Kapesní po íta . Osobní za ízení ur ení hlavn pro správu PIM, dnes umož ují jakékoli aplika ní použití. SGSN (Serving GPRS Support Node) Obslužný uzel GPRS, obsluhuje provoz datových paket koncových uživatel v dané oblasti, tedy rozhoduje jakou cestou daný paket poputuje sítí, provádí autentizaci, šifrování a kontrolu IMEI atd. SIM (Subscriber Identity Module) SIM karta aktivující funkce mobilního telefonu a nesoucí vaše telefonní íslo (bez SIM karty lze volat jen na "tís ové íslo" 112).
23
6. Literatura [Agilent] Agilent Technologies (http://www.agilent.com/), Richard Maguire, Basics of the GPRS, 8/2000 http://www.wsdmag.com/2000/aug2200/38-45.html [ETSI] European Telecommunications Standards Institute, Standards Download http://www.etsi.org/ (po zadání dotazu, vyhledá p íslušnou GSM specifikaci, nap . MExE je GSM 02.57) [Ericsson] Ericsson, e-book: Understanding Telecommunications http://www.ericsson.com/about/telecom/index.shtml [EricssonEDGE] Ericsson, EDGE technology background http://www.ericsson.com.tw/ericsson/technology/t0609.htm [EricssonMMS] Ericsson, Michael Peh, Multimedia Messaging Terminal http://www.cyberlab.com.sg/adc/docs/mss/MMS_Terminal_Sony_Ericsson.pdf [MobilHIST] Mobil.cz, Jan Sladký, Stru ná historie GSM http://mobil.cz/iso/domov/c9908historie.html [MobilKOREA] Mobil.cz, Marek Kucha ík, Mobilní e-mail – spasitel datového provozu, 10/2002 http://www.mobil.cz/svet/emailykorea021004.html [MobilP] Mobil.cz, Patrik Zandl, Principy fungování sít GSM, 8/1997 http://mobil.cz/iso/mobilni_komunikace/mobilni_technologie/GSM/princip.html [MobilPDU] Mobil.cz, Petr Mitošinka, Transport krátkých textových zpráv SMS v síti GSM, 12/1998 http://www.mobil.cz/iso/mobilni_komunikace/mobilni_technologie/GSM/sms2.html [MobilSMS] Mobil.cz, Daniel Deyl, Evropa šílí po SMS ( eši jsou na špici), 7/2001 http://www.mobil.cz/svet/smsmania.html [MobilS] Mobil.cz, Rostislav Kocman, Vývoj GSM standardu a jeho vlastnosti, 9/1998 http://mobil.cz/iso/mobilni_komunikace/mobilni_technologie/GSM/c2.html [MobiXtar] MobiXell Networks, MMS Environment http://www.mobixell.com/html/products_rmsc_mms.html [MTN] Operator MTN, Questions & Answers for GSM http://www.mtn.co.za/assistance/qsa/ [Nokia] Nokia, Enhaced Data Rates for GSM Evolution – EDGE Whitepaper, 3/1999 http://nds1.nokia.com/press/background/pdf/edge_wp.pdf [NokiaMMS] Nokia, Technology MMS - FAQ http://www.nokia.com/nokia/0,5184,1737,00.html [Peterka] e-archiv Ji ího Peterky, Data v mobilních sítích, 8/2000 http://archiv.czech.net/a008s200/a008s200.php3 [Peterka01] http://archiv.czech.net/a008s200/a008s210.php3 [Peterka02] http://archiv.czech.net/a008s200/a008s211.php3 [Slovnik] Mobil.cz, Jan Sladký, Malý telekomunika ní slovník, 6/2000 http://www.mobil.cz/slovnik/ [SlovnikV] Výkladový slovník výpo etní techniky a komunikací, Ji í Hlavenka a kol. III. vydání, Computer Press 1997 [WirelessWeb] WirelessWeb, How WAP works, http://www.soho-telecom.com/wireless/tutorial/works.html
24
7. P ílohy 7.1 Ceník datových služeb GSM v
R
7.1.1 Eurotel
Ceny v závorce jsou s DPH, bez závorky bez DPH. Stav k listopadu 2002 Jednotkou ú tování za volání je minuta, u GPRS 1 kB, u zpráv 1 zpráva. Více informací o cenách služeb na http://www.eurotel.cz/ Tarify Eurotel ur ené pro p enos dat Data tarif M sí ní paušál M sí ní p íplatek za GPRS Instant
SMS/Data 195,00 (204,75) -
SMS/Data Plus 195,00 (204,75) 195,00 (204,75) Druh provozu Data Hlas Data Hlas GPRS Instant 0 0 0 0 Volné minuty 8,00 (8,40) 15,00 (15,75) 8,00 (8,40) 15,00 (15,75) Špi ka Vnitrostátní sazba Mimo špi ku 4,00 (4,20) 5,00 (5,25) 4,00 (4,20) 5,00 (5,25) 4,00 (4,20) 15,00 (15,75) 4,00 (4,20) 15,00 (15,75) Špi ka V síti Eurotel Mimo špi ku 2,00 (2,10) 5,00 (5,25) 2,00 (2,10) 5,00 (5,25) 2,70 (2,84) 2,70 (2,84) 0,40 (0,42) WAP, Juice 2,00 (2,10) 2,00 (2,10) 0,03 (0,0315) Mobile Internet Ceny SMS zpráv u tarif SMS/Data a SMS/Data Plus Množství zpráv Cena 1 zprávy do sít ET Cena 1 zprávy do ostatních sítí 1,50 (1,57) 1,50 (1,57) 1-40 1,20 (1,26) 1,50 (1,57) 41-800 0,90 (0,95) 1,50 (1,57) 801-8 000 0,75 (0,78) 1,50 (1,57) nad 8 000 Datové a faxové programy služeb k tarif m Eurotel WAP / MMS DATA DATA Set III 0 0 5 000,00 (5 250,00) K Aktiva ní poplatek 0 0 /195 (204,75) 595,00 (624,75) K M sí ní paušál 0 0 100 Volné minuty GSM GPRS HSCSD GPRS Fax + zázn. HSCSD GPRS Fax + zázn. Služba služba Fast Instant služba Data Instant Fast Instant 2,70 0,50 2,70 0,40 2,70 0,40 WAP, Juice 6,00 0,50 2,00 0,03 2,00 0,03 Mobile Internet 6,00 4,00 4,00 4,00 4,00 Ostatní Eurotel sm ry 6,00 6,00 6,00 6,00 6,00 ostatní JAVA hry JAVA hry Cena za stažení jedné hry Blox, Space Invaders 0 Kostky 4,67 (4,90) Enigma, Fly Helicopter, Minové pole, Pexeso, Piškvorky, Reversi, Sokoban 24,48 (29,90) JUICE MMS Služba Juice MMS m sí ní paušál Jednorázová cena za vyžádanou MMS Biorytmy (BIO), Seznamka (SEZ), Horoskopy(HOR) 9,00 (9,45) Zpravodajství iDNES (IDNESZ) 285,00 (299,25) 9,00 (9,45) Zprávy z domova (DOMOV), 375,00 (393,75) 19,00 (20,00)
7.1.2 T-Mobile
Ceny zobrazené tu n jsou bez DPH, v závorce s DPH. Stav k listopadu 2002 Datové p enosy CSD/HSCSD jsou zpoplat ování jako volání do T-mobile. 25
Jednotkou ú tování za volání je minuta, u GPRS 1 kB, u zpráv 1 zpráva. Více informací o cenách služeb na http://www.t-mobile.cz/ Ceník tarif M sí ní paušál za telefonní služby Minuty zdarma T-Mobile Ostatní sít SMS T-Mobile W@P Hlasová schránka
Tarif 20 Start HIT Std. 150,00 157,50(s DPH) 20 3,20 4,00 3,36 4,20 5,20 6,50 6,83 5,46 1,00 1,70 1,79 1,05 2,00 2,00 2,10 2,10 zdarma
Služba T-Mobile GPRS Aktivace M sí ní paušál * APN WAP Internet Profil Pevná IP adresa APN Internet
Tarif 80 HIT Std. 450,00 472,50(s DPH) 80 2,00 2,50 2,10 2,63 4,40 5,50 4,62 5,78 1,00 1,70 1,05 1,79 2,00 2,00 2,10 2,10 zdarma
Tarif 400 HIT Std. 1 600,00 1 680,00(s DPH) 400 2,00 2,50 2,10 2,63 2,40 3,00 2,52 3,15 1,00 1,00 1,05 1,05 2,00 2,00 2,10 2,10 zdarma
GPRS Basic 0,00 K 0,00 K
GPRS Pro 0,00 K 199,00 K
0,50 K /1 kB 0,50 K /1 kB 0,00 K /1 kB
0,30 K /1 kB 0,03 K /1 kB 0,00 K /1 kB
Aktivace 499 K
M sí ní paušál 149 K
Ceník služby T-Mobile GPRS pro roaming APN WAP Internet/Intranet denní platba
Tarif 200 HIT Std. 900,00 945,00(s DPH) 200 2,00 2,50 2,10 2,63 3,60 4,50 3,78 4,73 1,00 1,00 1,05 1,05 2,00 2,00 2,10 2,10 zdarma
cena za kB 1,40 K / 1 kB 0,21 K / 1 kB 17,50 K / den
minimální zú tovací jednotka 20 kB 250 kB
Ceník MMS odeslání MMS zprávy (bez ohledu na velikost zprávy) zavád cí cena do 31.12.2002 potvrzení o p e tení/ doru ení MMS zprávy* p enos dat p i odesílání/ p íjmu MMS zprávy** p íjem MMS zprávy
bez DPH
v . DPH
9,52 K
10,00 K
0,50 K zdarma zdarma
0,53 K zdarma zdarma
SMS - E-mail
Ceny (bez DPH 5 %) SMS - e-mail z ízení e-mailové adresy úprava e-mailové adresy e-mail - SMS www - SMS SMS - pager MULTITONE SMS - fax
1,00 K zdarma zdarma zdarma zdarma 1,00 K 2,40 K
7.1.3 Oskar
Ceny zobrazené tu n jsou bez DPH, ceny ze lomítke jsou s DPH. Stav k listopadu 2002 Datové p enosy CSD/HSCSD jsou zpoplat ování jako volání do konkrétní sít . Jednotkou ú tování za volání je minuta, u GPRS 1 kB, u zpráv 1 zpráva. Více informací o cenách služeb na http://www.oskarmobil.cz/ 26
TARIFY NOVÉ GENERACE
Oskarovy tarify
ekni mi 250 K
M sí ní paušál
Povídej 600 K
Nezav šuj 1,000 K
Odepiš
Mezi námi
10 K
550 K
262.50 K
630.00 K
1 050.00 K
10.50 K
577.50 K
50
150
300
40
300
5.00 K
4.00 K
3.33 K
0.25 K
1.83 K
všechny v R
všechny v R
všechny v R
všechny v síti OSKAR
všechny v síti OSKAR
Volání do sít Oskar / min.
4.00K
3.50 K
3.00 K
6.00 K
3.00 K
Volání do ostatních sítí / min.
5.00K
4.50 K
4.00 K
10.00 K
5.00 K
SMS do sít Oskar / za zprávu
1.00K
1.00 K
1.00 K
0.35 K
0.50 K
SMS do ostatních sítí / za zprávu
1.00 K
1.00 K
1.00 K
1.50 K
1.50 K
WAP / min.
1.50 K
1.50 K
1.50 K
1.50 K
1.50 K
Poslání faxu a dat / min.
5.00 K
4.50 K
4.00 K
10.00 K
3.00 K
Poslání SMS E-mail / za zprávu
2.00 K
2.00 K
2.00 K
2.00 K
2.00 K
Poslání Aktivní SMS / za zprávu
3.50 K
3.50 K
3.50 K
3.50 K
3.50 K
Volné minuty Cena volné minuty Hovory zahrnuté ve volných minutách
5.25 K
4.20 K 5.25 K 1.05 K 1.05 K 1.58 K 5.25 K 2.10 K 3.68 K
4.20 K
3.50 K
3.68 K
3.15 K
4.73 K
4.20 K
1.05 K
1.05 K
1.05 K
1.05 K
1.58 K
1.58 K
4.73 K
4.20 K
2.10 K
2.10 K
3.68 K
3.68 K
0.26 K
1.92 K
6.30 K
3.15 K
10.50 K
5.25 K
0.37 K
0.53 K
1.58 K
1.58 K
1.58 K
1.58 K
10.50 K
3.15 K
2.10 K
2.10 K
3.68 K
3.68 K
Moje SMS Aktivace
zdarma
M sí ní paušál
80.00 K 84.00 K
Po et volných SMS do všech sítí
100 0.80 K
Cena volné SMS do všech sítí
0.84 K
GPRS – Vždy p ipojen
Basic
Standard
M sí ní paušál
0K
200 K / 210 K
Volné kB
0K
1024 kB*
WAP / 1 kB
0.40 K / 0.42 K
0.30 K / 0.32 K
Internet / 1 kB
0.40 K / 0.42 K
0.025 K / 0.026 K
27
7.2 P ehled mobilních telefon GSM na trhu R (listopad 2002) Nokia 7650
Nokia 8310
Ericsson T39m
Ericsson T68i
Motorola V.66
Siemens S45
Váha: 154 g GSM 900/1800 MHz Délka hovoru až 240 min Pohotovostní as až 230 h WAP: Ano GPRS: 3+1 HSCSD: 3+1 MMS: Ano, EMS: Ne* Java Aplikace: Ano IrDA: Ano Bluetooth: Ano Cena: cca 20 000 K http://www.mobilmania.cz/ mod_Products/default.asp? PID=102
Váha: 84 g GSM 900/1800 MHz Délka hovoru až 240 min Pohotovostní as až 350 h WAP: Ano GPRS: 3+1 HSCSD: 3+1 MMS: Ne, EMS: Ne* Java Aplikace: Ne IrDA: Ano Bluetooth: Ne Cena: cca 12 000 K http://www.mobilmania.cz/ mod_Products/default.asp? PID=77
Váha: 86 g GSM 900/1800/1900 MHz Délka hovoru až 600 min Pohotovostní as až 300 h WAP: Ano GPRS: 3+1 HSCSD: 2+1 MMS: Ne, EMS: Ano Java Aplikace: Ne IrDA: Ano Bluetooth: Ano Cena: cca 9 000 K http://www.mobilmania.cz/ mod_Products/default.asp? PID=17
Váha: 86 g GSM 900/1800/1900 MHz Délka hovoru až 780 min Pohotovostní as až 290 h WAP: Ano GPRS: 3+1 HSCSD: 3+1 MMS: Ano, EMS: Ano Java Aplikace: Ne IrDA: Ano Bluetooth: Ano Cena: cca 18 000 K http://www.mobilmania.cz/ mod_Products/default.asp? PID=131
Váha: 79 g GSM 900/1800/1900 MHz Délka hovoru až 180 min Pohotovostní as až 120 h WAP: Ano GPRS: 4+1 HSCSD: Ne MMS: Ne, EMS: Ne Java Aplikace: Ne IrDA: Ne Bluetooth: Ne Cena: cca 10 000 K http://www.mobilmania.cz/ mod_Products/default.asp? PID=82
Váha: 93 g GSM 900/1800 MHz Délka hovoru až 360 min Pohotovostní as až 300 h WAP: Ano GPRS: 3+1 HSCSD: Ne MMS: Ne, EMS: Ano Java Aplikace: Ne IrDA: Ano Bluetooth: Ne Cena: cca 8 000 K http://www.mobilmania.cz/ mod_Products/default.asp? PID=42
* telefony Nokia mají místo EMS podporu SmartMessagingu
Více informací o mobilních telefonem jsou k dispozici na: http://www.mobil.cz/telefony/ a http://www.mobilmania.cz/mod_Products/ChooseProduct.asp
28
7.3 Zajímavé lánky 7.3.1 Wireless World Forum: MMS ‘The Big Picture’ report Zdroj: Wireless World Forum – http://www.w2forum.com/reports_17.php Multimedia Messaging Service (MMS) is not going to match the hype that accompanies its launch. World Wireless Forum’s (W2F) research highlights a mismatch between the Industry push and user demand. Wild Industry predictions stating market values in excess of Euro/$ 50 billion per annum only serve to damage the potential success of MMS. The W2F predicts MMS is worth Euro/$ 5.8 billion by 2006 in the Key16 markets (Australia, Canada, Finland, France, Germany, Hong Kong, Ireland, Israel, Italy, Netherlands, Norway, Portugal, Spain, Sweden, United Kingdom, United States) – a figure less than 20% of the current crop of Analyst predictions. These figures are based on interviews with key executives within its 3000 strong wireless Industry executive membership and intensive statistical research. Beyond the hype, growth in areas such as photo and simple peer-to-peer messaging, will account for just under 700 million messages each per month by 2006 in the Key16 markets. The largest markets, in terms of messages sent per month in 2006, will be the USA (726.8 million), Germany (324 million) and UK (258.4 million). Initial adoption will be slow until the majority of prepay handsets become MMS enabled. The early adopter category of 20-34 year olds will represent a large proportion of the initial users. However, by 2006, 15-19 year olds will constitute the bulk of MMS use in the larger markets (71.2% of traffic in UK 2006). Unless there is a greater understanding of consumer lifestyle needs and how they adopt, experiment and eventually assimilate technology, MMS will under perform. MMS must have workable business models, at present there is no evidence that this is the case. Business strategies must consider pricing, consumer segmentation & marketing, greater co-operation, interoperability between devices, usability and partnerships with 3rd party content providers with clear revenue sharing models.
The W2F’s report is the first to puncture the MMS analysts’ bubble. The upgraded functionality of colour, audio and graphics is not going to see a complete migration of users from SMS to MMS. Users perceive SMS to be cheaper and easier to use than voice. The key market for messaging, accounting for 88% of all usage is the Youth market. The initial cost of MMS and compliant devices prices it out of the youth age group and slows initial take up. MMS has fundamentally different drivers than SMS. It creates more of an entertainment medium rather than the purer communication role of SMS. MMS will only take a small market share of the SMS market and will not be a direct substitute:
29
7.3.2 Wireless World Forum: Mobile Youth 2002 report Zdroj: Wireless World Forum – http://www.w2forum.com/reports_13.php The Mobile Youth report was a breath of fresh air. An excellent combination of statistical information and insightful comment. The authors clearly know their subject Andy Walker, Marketing Director, m-spatial ltd. The 5-24 year old age demographic of the markets covered in this report has a combined spending power in excess of 750 billion dollars (US). In some markets, where general penetration is high, almost 90% of young adults and older teens own mobile phones. As this age group matures becoming more economically active they also become more cynical, less receptive to traditional forms of marketing and more focused on self-defining their own culture. Such ownership and acceptance levels among this core audience reflect that this interactive medium may hold the largest potential of all current available technologies. This may be the case, but how do we harness this medium and use it effectively to communicate with this audience to raise brand awareness, develop content, services and technology that will appeal to this market using the available mobile technology? The mobileYouth 2002 report serves as a guide for companies who need to know these answers. The focus of this report is the 5-24 year old demographic in the following countries – USA, Canada, UK, Australia, Germany, Italy, Japan, China, Ireland, France and Spain. Although each market has particular characteristics, patterns of mobile phone ownership, adoption and its associated culture are similar across many of these countries. In this report we aim to analyse and extrapolate the research, analysis and data to provide a clear picture of this mobile youth generation. There are currently 103 million mobile phone users age 5 to 24 in (as of Jan 2002) in our focus markets. We predict this number will rise 47% within 2 years to 152 million. This demographic are the heavyweight texters of the world, sending 3 billion text messages between them (as of Jan 2002) rising to a staggering 7.8 billion within 2 years – a rise of 156%. The highest growth markets will be the USA and Canada, with China following a close third. Europe offers the greatest opportunities for exploring more effective marketing campaigns based on established, technology-aware user bases. Current studies have been unable to provide a comprehensive picture to guide those focusing on the youth market as their target audience. Technological analysis of the market too often ignores the key marketing strategies, implementations of these technologies and the relevance of the youth mindset. Youth studies overlook how trends in technology over time and across markets can help the Industry predict the future outlook for the usage patterns of the youth market. Internet related studies on youth have bearing on certain aspects of mobile phone usage but overall the mobile phone is an icon of the physical, communicative day-to- day world that exists in the youth’s own culture whereas the Internet, in many cases, is still considered “virtual”. Evidence from our analysis and research suggests the strong existence of a “mobile culture” unlike any seen with other technologies. The mobile is an icon of the youth generation and the culture that determines its usage patterns has, in the most part, been internally defined by the youth themselves. This culture is complex and not easy to decode at first glance. It changes radically between the genders and the different age strata within our focus demographic. The cultural norms determine the acceptance of new services, their associated levels of “cool”, how the phone is used, why it is used and, importantly, what meaning the device has in the future. The success in the introduction of new technologies over time has often been difficult to predict and we have seen how services such as WAP have failed to inspire the general public. This report highlights the issues concerned with technology adoption in the youth market identifying the key drivers and fundamental building blocks required to develop a technology or service that will be widely accepted by this audience. In conclusion, our study highlights the following key messages for those marketing products and services to the youth market.
MARKETING Marketing must be evolutionary and ongoing rather than case-by-case. Smart companies will let the youth do the marketing for them. Marketing campaigns through mobile media need to be multiple and parallel rather than singular and serial. Companies must focus on selling benefits over features. Youth branding must be appropriate and conceptual, based on lifestyle choices. The Youth must be treated as mature consumers. Don’t patronise them and, worst of all, don’t appear to be hijacking their culture, language or behavioural patterns associated with mobile. Technology will not drive market demand. Market success is critically determined by market conditions such as level of ownership, availability, compatibility, pricing, value. New technologies and services need to be developed within the parameters of the youth’s own experience. New experiences must be incremental and based on their existing behavioural patterns.
30
FUTURE The Youth are your most valuable assets in your product development. How much are you incorporating them in your current product development? Don’t bank on a radical change in market demand through the introduction of such technologies as MMS, GPRS, 3G or W-LAN. The change in youth market demand for mobile services will not mirror the demand from the adult market. And, for that matter, demand within the youth market itself will be multi-faceted. Know the issues – Are you going to react or act on nuisance marketing such as Spam? How will negative media coverage affect youth-oriented services and how is it best to deal with this issue effectively and positively?
7.3.3 Bezdrátové sít
SSR
Zdroj: Mobil.cz, Patrik Zandl http://mobil.cz/iso/mobilni_komunikace/mobilni_technologie/historieamr020204.html eskoslovensko se na rozvoji mobilních sítí nijak neú astnilo, izolace zp sobená železnou oponou a politikou Ruska v i nesocialistickým zemím byla jasným odd lením socialistických zemí od problematiky západních mobilních sítí. AMR - automatizovaný m stský radiotelefon Na první eské mobilní síti nazvané AMR (Automatizovaný m stský radiotelefon, n kdy se také používala zkratka AMRAD) se ovšem zapo lo pracovat zhruba stejn jako ve v tšin západovevropských zemí a jako v první zemi socialistického bloku. Práce na projektu zapo la v polovin sedmdesátých let v Tesle Pardubice, tehdy špi kovém radiokomunika ním pracovišti, vyráb jícím radary a radiostanice. Základem pro vývoj byl tehdy populární radiokomunika ní systém Tesla Selectic, založený na tom, že stanice poslouchala na nosné svoji takzvanou selektivní volbu, jíž rozpoznala p íchozí hovor. Tento mechanismus selektivní volby byl p ejat i do první eské mobilní sít . Mnohem pozd ji k této síti vzniklo množství legend a nános polopravd, skrze které se pon kud zamlžila pravá podstata této sít . Je t eba si tedy uv domit výchozí faktory. P edevším v SSR v dob tuhé normalizace bylo naprosto nemyslitelné, aby normální ob an mohl používat jakoukoliv radiostanici, natož takovou, kterou by mohl mobiln telefonovat. Radioamaté i pam tníci jist vzpomenou na to, kterak se tehdejší podmínky lišily od dnešních. Mobilní sí AMR byla od prvopo átku vyvíjena striktn pro ú ely správy pošt a telekomunikací, tedy pro vnitroresortní ú ely, zejména pro servisní práce na síti a vnit ní komunikaci mezi pracovníky na cestách. Na tomto p edpokladu ur ení mobilní sít bylo založeno i celé ešení, jež m lo pro skute ný „komer ní“ provoz, o n jž se tato mobilní sí o dvacet let pozd ji pokoušela, mnoho omezení. Pozd ji se íkalo, že jejím hlavním ur ením bylo „obsluhovat papaláše“ – to ale nebyla pravda, na toto ur ení nenabízela dostatek komfortu a opravdu s ním p vodn nepo ítala. P edevším AMR nepo ítalo s tím, že ú astník by m l být volitelný automaticky, bez ohledu na to, v které oblasti se nachází. Protože se po ítalo s použitím pro zam stnance SPT pohybující se vždy v rámci UTO, bylo t eba pro volání do sít AMR zvolit p edvolbu UTO, v jejímž dosahu se mobilní stanice AMR nacházela. Díky absenci lokalizace ú astníka byl vývoj systému AMR podstatn rychlejší a systém mohl být také významn rychleji implementován, jak si ukážeme pozd ji. Dalším omezením AMR bylo rozhodnutí o tom, že bude pracovat s ty íselným o íslovacím prostorem, tedy že v síti AMR m že být maximáln 10 000 klient . Neo ekávalo se použití žádné jiné služby než služby p íchozího a odchozího hovoru. Žádná jiná služba také nikdy nebyla poskytována. Už od po átku se také neuvažovalo o tom, že by systém m l poskytovat zahrani ní telefonní spojení – zam stnanci resortu jej nepot ebovali. Další specialitou byla absence podpory ú tování. I díky tomu byl celý systém velmi jednoduchý a rychle implementovatelný. Jak jist chápete, pro komer ní provoz to mohlo být zna nou p ekážkou, s níž si ale provozovatel v d l rady. A koliv mluvíme o jedné síti AMR, v dob nejv tší slávy existovaly dokonce t i v podstat samostatné sít AMR – experimentální, pracující na frekven ním pásmu 162/167 MHz, celorepubliková (161/165 MHz) a oblastní (152/157 MHz). Jak vidíte, tyto sít na sob byly nezávislé i frekven n a pokud jste cht li mobilní stanici p epnout do jiné sít , d lo se tak posunutím p epína e ladi e kanál pomocí šroubováku. S provozem experimentální sít se za alo v roce 1978, v roce 1983 byla spušt na celorepubliková sí AMR a v roce 1987 byly zprovozn ny oblastí sít . O rok pozd ji byl ukon en provoz experimentální sít . Technologické ešení AMR Jak již bylo e eno, celý systém pracoval na bázi selektivní volby a jednotlivé mobilní terminály byly v podstat radiostanice vybavené p ijíma em selektivní volby a klávesnicí. Koncepce mobilní stanice vycházela z radiostanice VR21/22 v duplexním provozu s odstupem 4.5MHz s úzkopásmovou FM fodulací F3E ší ka kanálu 12.5kHz. U terminálu se nepoužíval duplexer, ale 2 odd lené antény. 31
P i p ihlášení do systému automat ohlásil UTO a poté spojil oznamovací tón. Hovor byl limitován asov a po asovém úseku byl p erušen. Bylo to proto, že neexistovala zp tná komunikace s terminálem a v p ípad ztráty spojení by základnová stanice nev d la, že terminál není v dosahu. Vzhledem k tomu, že v socialistickém eskoslovensku bylo tak ka nemyslitelné, že by n kdo nepovolaný odposlouchával rádiový provoz, nebyl provoz a AMR nijak šifrován a probíhal zcela na analogové bázi. Radiostanicí na vhodném frekven ním pásmu byl tedy AMR odposlouchávatelný stejn jako dnes NMT systém Eurotelu. Zvláštností byla také absence jakékoliv autentizace ú astníka v systému. I to souviselo s pom ry v tehdejší SSR – bylo prost nemyslitelné, že by n kdo nepovolaný vlastnil radiostanici a byl schopen z ní vysílat selektivní volbu. Autentizace ú asti v síti p ibyla až v roce 1993, tedy v okamžiku, kdy uvoln ní politického klimatu v zemi a zp ístupn ní radiostanici umožnilo zneužívání AMR k telefonování. Systém AMR pracoval s dvanácti kanály, rozd leními do trojice takzvaných stvol po ty ech kanálech. Radiostanice prohledávala kanály pouze v rozsahu zvoleného stvolu a obsluha mobilní stanice musela stvoly p epínat p epína em, pokud se dostala do oblasti pokryté jinými kanály, tedy jinými stvoly. Základnová stanice AMR m la efektivní dosah cca 15-25 km dle charakteru terénu a v dob nejv tšího pokrytí fungovalo 63 základnových stanic. Základnová stanice se p ipojovala dvoudrátovým vedením k p enaše m na automatizované telefonní úst edn . Už z principu sít AMR vyplývá, že jednotlivé rádiové stanice mohly komunikovat i p ímo mezi sebou, pokud znaly svoji ty místnou selektivní volbu a stvol, na kterém komunikovaly.
Komer ní využití Až do roku 1989 se AMR využívalo pouze pro socialistické organizace a ú ely správy pošt a telekomunikací. Spolu s boomem požadavk o telefonní linku po roce 1989 se také zvýšila atraktivnost AMR a postupn bylo nabídnuto i do komer ního provozu. Samoz ejm s množstvím kompromis , jež musely zaretušovat skute nost, že AMR nebylo nikdy jako komer n použitelná sí zamýšleno. Komer ní provoz nem l ale na r žích ustláno. P edevším se ukázalo, že provoz systému stojí v právním vakuu, už proto, že licenci na provoz mobilní sít získala v roce 1991 spole nost Eurotel. Systém AMR byl tedy provozován z ásti na „klubové bázi“ – byl k dispozici len m uzav eného klubu za paušální poplatek 1000 K m sí n . lenem klubu se ale mohl stát kdokoliv, kdo se zavázal tento paušální poplatek platit. Provozovatel se tak zbavil nemilého problému, jak si nechat platit za provoz systému, který nemá možnost ú tování hovor . Zvlášt bylo nutno si pronajmout radiostanici, existovala jak vozidlová, tak základnová stanice, ru ní stanice nebyla nikdy vyvinuta. Provoz systému AMR byl definitivn ukon en v roce 1999, když se dva roky p edtím vrátil ke svému p vodnímu použití v rámci telekomunikací. Systém AMR tak napsal významnou ást eské kapitoly mobilních sítí a dozvuky jeho slávy existují v podstat dodnes. Není se emu divit, že v tšina eských firem zabývajících se radiostanicemi, má své ko eny ve východních echách, zejména pak v Pardubicích, z této oblasti také dodnes p icházejí mnohé ambiciózní plány, a již jsou to služby profesionálních radiových sítí, nebo nap íklad rádiové zabezpe ení vozidel a majetku. Jenže to už je zase jiná kapitola…
32
