1

COMUNICAII MOBILE, GENERAIILE 3G I 4G

1. Introducere Evoluia comunicaiilor mobile se confund, n mare msur cu evoluia

radiocomunicaiilor. Astfel, transmisiile de mesaje ntre nave i uscat sau ntre nave reprezentau o practic obinuit chiar i naintea primului rzboi mondial. Legturile mobile terestre apar ntre cele dou rzboaie mondiale ca, de exemplu comunicaiile mobile ale poliiei din Detroit (1921) n banda de 2 MHz i sistemul de comunicaie mobil din New York (1932). Dup cel de al doilea rzboi mondial i pn la apariia sistemelor mobile celulare, se pot cita cteva realizri importante ca sistemul B (Germania 1971), sistemul Loran (destinat navigaiei maritime, cu ncepere din 1958), sistemul Shinkansen (Japonia 1964, pentru trenul de mare vitez), sistemul IMTS (SUA, 1969) i altele. Totui, dezvoltarea intens a comunicaiilor mobile se realizeaz doar dup apariia circuitelor integrate i miniaturizarea realizat n domeniul componentelor, deci dup crearea condiiilor de miniaturizare a echipamentelor i dup realizarea unor surse de alimentare fiabile i cu dimensiuni relativ reduse. Pentru realizarea unor reele de dimensiuni mari, cu muli utilizatori, avnd la dispoziie o band de frecvene limitat, s-a trecut la folosirea acoperirii celulare.

Sistemele celulare de comunicaii mobile celulare au fost dezvoltate, pn n prezent, n trei generaii distincte: ! Generaia 1 (1G), destinat s ofere un singur serviciu, cel vocal, cuprinde sisteme ca

NMT, AMPS, TACS etc. i a aprut cu ncepere din 1980. Erau sisteme cu prelucrarea analogic a semnalului, funcionnd n benzile de 450 MHz sau de 800-900 MHz. n prezent sistemele de generaia 1 sunt la finalul carierei, fiind scoase din exploatare n multe dintre rile n care au funcionat.

! Generaia 2 (2G), a fost iniial destinat s ofere servicii vocale, avnd n acelai timp i o capacitate limitat pentru serviciile de transmisii de date, cu vitez relativ redus. Sunt sisteme cu prelucrare digital a semnalului, cu funcionare n benzile de 900 MHz i 1800 MHz. Ca exemple de astfel de sisteme sunt GSM, D-AMPS etc. Primele sisteme GSM au fost introduse n exploatare n 1991. Sistemele 2G sunt n prezent la apogeul dezvoltrii lor. n evoluia 2G se pot pune n eviden trei faze de dezvoltare: 1, 2 i 2+. n faza 2+, GSM ofer posibilitatea sporirii vitezei de transmisie a datelor prin introducerea unor procedee speciale ca HSCSD i GPRS. Astfel, prin folosirea transmisiei cu pachete de date, prin procedeul GPRS, viteza de transmisie a datelor poate fi de pn la 172 kbit/s (prin comparaie cu viteza de 14,4 kbit/s oferit n faza 1 de dezvoltare). Devine astfel posibil realizarea unor transmisii de tip multimedia.

! Generaia 3 (3G) ofer viteze de transmisie sporit, de pn la 2 Mbit/s (n unele variante pn la 8 Mbit/s) i prezint posibiliti multiple pentru servicii multimedia de calitate i pentru operare n medii diferite. Sunt sisteme cu prelucrarea digital a semnalului, ce funcioneaz n banda de 2 GHz. Exemple de asemenea sisteme sunt WCDMA i TD/CDMA, ambele n varianta european pentru interfaa UTRA, WCDMA n varianta japonez, CDMA2000 (S.U.A) etc. La nivel mondial, 3G este desemnat i ca IMT-2000. iar varianta dezvoltat n Europa este denumit UMTS. Introducerea n exploatarea a primelor sisteme 3G a fost realizata n 2001-2002, fiind deci la nceputul evoluiei. La

2

baza dezvoltrii 3G se afl sistemele 2G. Astfel, GSM n variantele 2 i 2+ vor fi treptat integrate n 3G, dezvoltarea UTRA fiind realizat tocmai pornind de la interfaa GSM. ntre diferitele sisteme 3G se ncearc, n prezent, realizarea unei compatibiliti ct mai bune.

Sintetic, evoluia tehnic n concepia sistemelor celulare pn n prezent, este expus n fig. 1. iar cea n timp n fig. 2

n prezent, pe lng preocuprile pentru introducerea sistemelor 3G n funciune, au

nceput lucrri experimentale pentru o nou generaie de sisteme de comunicaii mobile digitale, 4G, pentru care se prevede realizarea unor viteze de transmisie de utilizator de pn

Generaia 1 Generaia 2 Generaia 2+ Generaia 3

Transport analog

n principal voce

Date n banda vocal

Transmisie pe circuite comutate

Roaming n sistem local sau regional

Transport digital

n principal voce

Date transmise digital

Transmisie pe circuite comutate

Roaming regional i global

Transport digital

n principal voce

Mai multe date transmise digital

Realizeaz i transmisii pachet

Roaming regional i global

Transport digital

Voce i video

n principal date transmise digital

n principal pachete comutate

Roaming regional i global

Fig. 1 Evoluia sistemelor de comunicaii mobile celulare

Influena INTERNET asupra pieii

Indicele pieii pentru telefonie

mobil

Indicele pieii pentru transmisii

de date

Indicele pieii pentru servicii

multimedia

Epoca informaional

HSCSD; GPRS.

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

Generaia a doua de sisteme de comunicaii mobile GSM faza 1

GSM faza 2

GSM faza 2+Generaia a treia de sisteme

de comunicaii mobile UMTS faza 1

UMTS faza 2

Fig.2 Evoluia sistemelor de comunicaii mobile

3

la 100 Mbit/s. Caracteristica principal a 4G va fi reprezentat de controlul exercitat de utilizator asupra serviciilor, pe care le va gestiona n funcie de pachetul de servicii la care s-a abonat. Deci utilizatorul va avea libertatea de a selecta serviciul dorit, cu un indice de calitate dorit, la un pre acceptabil, oriunde i oricnd.

2. Sisteme de radiocomunicaii mobile 3G Dezvoltarea sistemelor 3G este susinut de trei principale motivaii:

a. Realizarea de transmisii multimedia pe suport radio; b. Obinerea unor capaciti sporite pentru utilizator, n raport cu cele oferite 2G; c. Realizarea unui standard sau a unor grupuri de standarde cu aplicaie la nivel global.

Vitezele n 2G (de aproximativ 9,6 kbit/s) sunt prea mici pentru a permite realizarea de transmisii cu un coninut mbogit, cum ar fi imagini nsoite de text etc. 2+ rezolv n bun msur aceast problem, dar las nc loc pentru soluii mai performante. Vitezele de transmisie trebuie s fie mai elastice, n raport cu coninutul serviciului realizat, cu valori de la civa kbit/s pn la civa Mbit/s. Noile sisteme 3G, trebuie s fac fa unei creteri rapide a necesarului de comunicaii mobile precum i cu mobilitatea din ce n ce mai mare a utilizatorilor, ceea ce justific trecerea de la standardele naionale i regionale la cele globale.

n urmtorii civa ani, reelele mobile din generaia a treia, 3G, vor oferi servicii mobile multimedia complete. Conectarea la Internet oriunde i n orice moment, este una dintre ofertele importante ale 3G. Dar reelele din generaia 3G vor oferi mult mai mult dect mobilitate pentru Internet. Dezvoltarea major a acestora se bazeaz pe posibilitile unice ale echipamentelor mobile de a oferi mesaje de grup, servicii definite pe zone, informaii personalizate, amuzament etc. Astfel, 3G ofer capaciti certe pentru aplicaii i servicii avansate, bazate pe interactivitate, mobilitate, band larg i poziionare. Obiectivele fundamentale ale sistemelor din categoria 3G sunt: ! asigurarea mobilitii universale a terminalelor; ! oferirea unor pachete ample de servicii, din care utilizatorul poate selecta serviciile dorite,

n forma n care acestea i sunt familiare, astfel nct: s fie posibil alegerea i flexibilitatea serviciilor; alocarea serviciilor s fie realizat la cerere; accesul la servicii s fie simplu i prietenos; serviciile oferite s fie interactive i inovative.

Tipurile de servicii oferite de sistemele 3G se diversific fa de oferta realizat de 2G sau de sistemele de generaia 1, sistemele 3G fiind capabile s ofere: # multimedia nalt interactiv (videoconferine, lucru n colectiv i teleprezen); # multimedia de vitez mare (acces rapid LAN i Internet/Intranet, videoclipuri la cerere,

cumprturi n direct etc.); # multimedia de vitez medie (acces LAN i Internet/Intranet, jocuri interactive, mesaje

radiodifuzate i informaii publice complexe, jocuri interactive etc.); # date comutate (acces LAN de vitez redus, acces Internet/Intranet, fax etc.) # mesagerie simpl (serviciu de mesaje scurte, e mail, radiodifuzare i mesagerie de

informaii publice, comenzi / pli pentru comerul electronic simplu etc.); # transmisii vocale (comunicare bilateral, conferine, pot vocal etc).

Pentru a permite o ct mai bun convergen a sistemelor 3G, ITU-R a creat cadrul numit IMT-2000, n care au fost exprimate o serie de cerine considerate ca minimale pentru noile sisteme (Recomandrile ITU-R M 816-1, M 1035 i M 1225). Principalele obiective impuse de IMT 2000 la interfaa radio sunt (fig. 3): ! acoperire i mobilitate complet pentru viteza de transmisie de 144 kbit/s, dar de preferat

pentru 384 kbit/s i BER = 10-6;

4

! acoperire i mobilitate limitat pentru viteza de transmisie de 2 Mbit/s i BER = 10-6; ! eficien ridicat de folosire a spectrului n comparaie cu sistemele existente; ! flexibilitate nalt n introducerea noilor servicii.

Pentru IMT-2000 au fost elaborate i testate mai multe soluii care, dup o perioad de

dezvoltare n laboratoare i de analize la nivelul grupurilor de lucru, pe baza cerinelor ITU-R, spre analiz la ITU-R (fig. 4)

Generaia 2 de sisteme de comunicaii mobile GSM, IS-95, IS-136, PDC

Generaia 2+ de sisteme de comunicaii mobile GSM, HSCSD, GPRS, IS-95B

EDGE IMT-2000

Viteza de transmitere de utilizator

2 Mbit/s

384 kbit/s

144 kbit/s

10 kbit/s

Utilizatori cu mobilitate

redus sau fici

Arie mare de aciune,

mobilitate mare

Fig. 3 Evoluia sistemelor 2G i trecerea la 3G, la nivel mondial. Vitezele de transmisie posibile sunt indicate cu aproximaie

Europa Japonia Statele Unite Coreea (de Sud)

Proiecte de cercetare industrial i platforme

de ncercri TDMA, CDMA, OFDM, hibrid

TDMA/CDMA

Cercetri coordonate TDMA i CDMA. ncercri

W-CDMA

1992

1996

1998

ETSI UTRA

W-CDMA (UTRA FDD) TD-CDMA /UTRA-TDD)

ITU 10 propuneri supuse pentru analiz pentru sisteme 3G

UWCC/TR45.3 (bazat IS-136), IS-136+, W-CDMA, EDGE/UWC-136

ncercri W-CDMA

CDG/TR45.5 (bazat IS-95) Cdma 1x, 3x

UTRA

DECT (ETSI) NA WCDMA

(SUA) WIMS WCDMA

(SUA) TD-SCDMA

(China)

Fig. 4 Evoluia propunerilor pentru sisteme IMT-2000 (3G)

5

S-a constatat c toate propunerile naintate ndeplinesc cerinele formulate, astfel c au

fost considerate ca posibile componente ale unui grup de sisteme 3G. Pentru realizarea unei compatibiliti depline ntre diferitele soluii adoptate, au fost create n 1999 dou grupuri de lucru, 3GPP i 3GPP2, care se preocup de punerea de acord a protocoalelor i interfeelor sistemelor.

La nivel european soluia denumit UMTS a fost agreat de Directoratul pentru Comunicaii DG XIII al Comisiei Europene iar etapele principale preconizate pentru dezvoltarea, reglementarea i evoluia sistemului sunt: 1997, luarea unei decizii asupra benzilor de frecvene alocate UMTS; 1999, eliberarea de licene pentru operatori doritori s activeze n domeniu; 1999, la sfritul anului urmeaz s fie elaborat standardul UMTS n faza 1; 2002, UMTS devine comercial operaional; 2005, ntreaga band de baz alocat trebuie s devin disponibil; 2007, banda extins de frecvene trebuie s devin disponibil.

Fig. 5 arat un posibil scenariu de evoluie pentru introducerea sistemelor de generaia a treia, n domeniul complex al reelelor curente, care folosesc diferite tehnologii de transport.

Sunt luate n considerare o reea GSM de baz, o reea UMTS precum i o reea

magistral, fix (ATM, reea bazat pe protocol IP, N-ISDN). Pentru introducerea evolutiv a

Reea comun: Ethernet, PABX,

TDM, FR, ATM, IPpe baza celui mai

bun efort ATM ATM

Reele de bandlarg multiserviciu

ATM

Voce, ATM, FR, IP, SMDS

Reea IP pe baza celui mai bun efort

Reea magistral

multiserviciu ATM

ATM

N-ISDN Acces Internet

Acces de band larg

ATM

IN

PSTN/ISDN

Internet global

FR/ATM

FR

FR SOHO rezidenial

Re

ea

mag

istr

al

Reea radio de acces,

GSM

ADSL, ISDN,POTS, SDSL

MSC/VLRAcces Internet

direct

HLR, AC, INCAMELIWULA

IWULCD SGSNUTRA, generaia

3-a GGSN

Re

ea m

obil

Fig. 5 Scenariul pentru a doua generaie de reele de comunicaii mobile i de migrare ctre sistemele mobile de generaia a treia

A

Iu

FR

Gb

6

n primele etape de dezvoltare UMTS va fi realizat n insule pentru arii de afaceri unde sunt necesare servicii complexe i capaciti mai mari de trafic. Pentru dezvoltarea UMTS ca reele tip insul, de exemplu n zone fierbini, este necesar o reea de baz GSM evoluat, realiznd funcii de MSC, HLR, VLR, SGSN, GGSN ca i funciile noi, introduse de GPRS, n faza 2+ a GSM. Introducerea GPRS aduce avantajul c resursele sunt atribuite utilizatorului doar atunci cnd acesta are de transmis efectiv date. Sistemele de comunicaii mobile radio de generaia a treia pot fi conectate la reele de acces radio de generaia a treia ca i la reele private pentru ntreprinderi mici / ntreprinderi domestice (SOHO). Pentru a menine acoperirea complet a serviciilor de generaia a doua, terminalele cu mod dual pot fi conectate la reelele de acces radio de generaia a doua, cum sunt cele GSM. Aceste reele de acces radio sunt legate la reelele fixe prin: ! Interfaa A i centrul de comutaie pentru reeaua mobil (MSC), pentru serviciile

comutate n mod circuit; ! Interfaa Gb, nodul de serviciu pentru GPRS (SGSN) i nodul poart GPRS (GGSN)

pentru serviciile orientate pe pachete. n acelai timp, o direcie principal de dezvoltare susinut de 3G este dat de apariia

unor noi caracteristici, n concordan cu o nou generaie de terminale mobile ca: # asisteni digitali personali (PAD); # laptop-uri cu conectare prin mijloace radio, comunicatori; # terminale bazate pe noi tehnologii radio, de exemplu pe conceptul UTRA (WCDMA

pentru FDD i TD/CDMA pentru TDD). Arhitectura unei reele 3G este

relativ simpl (fig. 6), dat fiind c este necesar integrarea facil a acesteia cu alte reele de comunicaii. Din punctul de vedere al relaiei dintre utilizator i 3G (de ex.UMTS) se poate defini o reea de baz i o reea de acces. Reeaua de baz este o reea fix de comunicaii, care poate fi, de exemplu, partea fix a unei reele GSM, o reea B-ISDN sau N-ISDN, o reea de transmisii de date, PDN, o conexiune prin sisteme de satelii etc. Reeaua de acces este compus dintr-un controlor de reea radio, care are rolul de a gestiona resursele radio atribuite reelei de acces i de a organiza i de a supraveghea aceasta i din noduri radio, care reprezint echipamente de emisie recepie structurate n conformitate cu tehnica de modulaie i de multiplexare adoptate.

Arhitectura reelelor 3G este structurat n straturi, ceea ce permite o livrare eficient a informaiilor vocale i a serviciilor de date. O structur stratificat a reelei, mpreun cu o interfa deschis, standardizat, permite operatorilor s introduc i s dezvolte rapid noi servicii. Folosind IP sau ATM (fig. 5), sau o combinaie a acestora, stratul reea permite att transmisii de date ct i informaii vocale. O reea complex conine rutere, comutatoare ATM i echipamente de transmisie. n reelele 3G, informaiile vocale i cele de date nu sunt tratate separat, ceea ce conduce la micorarea costurilor operaionale fa de cazul tratrii separate a celor dou componente ale

Reea de baz

Reea de acces

Controlor de reea

radio

Noduri radio Noduri radio

Fig. 6 Structura de principiu a unui sistem 3G

Reea de acces

Controlor de reea

radio

Echipament mobil

Canal radio de comunicaie

7

transmisiei. Stratul aplicaie ofer o interfa deschis pentru aplicaii, ce permite crearea flexibil a serviciilor. Astfel de servicii sunt comerul mobil (m-comer), servicii bazate pe localizare, servicii de amuzament, servicii de informaii, lucrul la distan etc.

Una dintre principalele caracteristici noi ale sistemelor 3G fa de cele prezentate de 1G i 2G o reprezint alocarea dinamic a resurselor sistemului pentru utilizatori. Dac n sistemele 1G i 2G, utilizatorul primea resursele de comunicaie (banda de frecven respectiv banda de frecven i intervalul de timp) la nceputul comunicaiei i i meninea aceste resurse pn la terminarea acesteia, n 3G, resursele sunt alocate dinamic. n fapt, utilizarea dinamic a resurselor este realizat pentru prima dat, n sistemele mobile n generaia 2+ de GPRS. n 3G, resursele oferite sunt nivelul de putere, codul i combinaia interval de timp-frecven. Alocarea acestora pentru utilizator se face n funcie de necesitile comunicaiei i resursele se pot modifica n cadrul aceleiai sesiuni de comunicaie.

3G poate realiza diferite servicii. Se prevede c introducerea diferitelor categorii de servicii se face treptat, n etape. Sintetic, introducerea noilor servicii 3G este prezentat n figura 7

Concluzia general este c UMTS, care reprezint sistemul de telecomunicaii mobile

al viitorului apropiat pentru Europa, a fost dezvoltat la nivelul rilor din Comunitatea European, n strns legtur tehnic cu sistemele dezvoltate de industriaii japonezi. mpreun cu celelalte sisteme din 3G, poate asigura legturi de comunicaii la nivel mondial i o gam larg de servicii, operaional cu ncepere din 2002 i cu o mare dezvoltare n perioada anilor 2005 2010. Condiia necesar i suficient este ca grupurile de lucru GPP i GPP2 s stabileasc o baz comun pentru interfeele necesare i pentru softurile ce trebuie s realizeze roamingul, n special ntre sistemele UMTS i ARIB cu cele din grupul cdma2000.

3. Comunicaii radio dincolo de 3G Dezvoltarea comunicaiilor mobile continu, fiind susinut de previziunile de evoluie

ale comunicaiilor mobile (fig. 8) ca i de relaia dintre diferiii actori ai noilor sisteme. Integrarea dintre sistemele de radiocomunicaii mobile i sistemele fixe de radiodifuziune, DxB, reprezint una dintre principalele preocupri ale n domeniu. O conlucrare de succes trebuie s ofere tuturor prilor posibilitatea de a-i spori veniturile (fig. 9) Totui, aceasta nu este simplu, dac se pune problema ntre un operator fix i unul mobil. Este pus problema cooperrii ntre 3G, eventual 4G i sistemele de radiodifuziune. Sistemele mobile ofer un canal de legtur cu reeaua de radiodifuziune iar informaiile oferite de aceasta pot fi de interes general sau de interes de grup pentru utilizatorii ce evolueaz n zona de acoperire a celor dou reele.

2002 2003 2004 2005

Informaii orientate, Acces Intranet/Extranet

Servicii bazate pe localizare, Servicii mesagerie multimedia (cu video)

Voce mbuntit cu grafic

Voce mbuntit, videotelefon

Fig. 7 Scenariu de introducere a categoriilor de servicii 3G

8

An

Mili

oane

Telefonie fix

Telefonie mobil

Internet mobil

Internet fix

Fig. 8 Evoluia numrului de utilizatori ai telefoniei i Internetului

Utilizator

Operator acces reea celular

Operator acces reea WLAN

Operator acces reea WLAN

Operator reea celular de baz

Ofertant de servicii

Internet (ISP)

Ofertant de coninut

Operator reea radiodifuziune

Subsistem de utilizator

Subsistem livrare coninut

Subsistem oferire coninut

Subsistem producere coninut

Fig. 9 Actorii unui sistem complex de comunicaii

9

Evident c prima ntrebare ce se pune n mod firesc este de ce se trece la dezvoltarea unei noi generaii de sisteme de comunicaii, 4G, nainte de introducerea pe scar larg, n exploatare, a sistemelor 3G. Pentru 4 G se pot da mai multe definiii, dintre care cea mai simpl este cea de viitoare generaie de reele radio ce va completa i nlocui, n viitor, reelele 3G. n momentul actual, la nceputul anului 2003, 4G reprezint n principal o iniiativ la nivel academic i de cercetare/dezvoltare ca i un cadru de discuii pentru evoluii viitoare, cu scopul eliminrii problemelor semnalate n dezvoltarea 3G. n favoarea dezvoltrii 4G exist o serie de argumente: ! Performanele 3G pot s nu fie suficiente pentru a satisface necesitile unor aplicaii

viitoare de nalt performan ca multimedia, video cu prezentare de micare, teleconferine de calitate. Pentru acestea este necesar sporirea capacitilor 3G cu un ordin de mrime.

! n momentul de fa, pentru 3G exist standarde multiple i, cu tot efortul de compatibilizarea a acestora, exist dificulti reale n asigurarea unui roaming global i a interoperabilitii precum i a portabilitii serviciului.

! 3G se bazeaz pe conceptul de arie extins. n prezent sunt ns necesare reele hibride capabile s foloseasc att LAN radio ct i reele celulare.

! Sunt necesare lrgimi mai mari de band iar cercetrile au artat c n structura 3G, nu pot fi implementate unele scheme de modulaie mai eficiente dect cele folosite.

! Se dovedete ca necesar exitena unor reele cu transmisie de pachete, capabile s foloseasc al deplina capacitate protocoalele Internet, cu convergena realizat ntre capacitile de voce i de date.

Reelele de comunicaie mobil 2G, mai ales sub forma 2+, reprezint o evoluie important n concepia modern a reelelor de comunicaii.

Pentru reelele de comunicaie de generaiile 2+, 3 i 4 se pun cteva probleme eseniale, ce marcheaz dezvoltarea acestora i impun direcii de dezvoltare mai ales n sfera serviciilor. Astfel se urmresc o serie de obiective majore cum sunt: # Convergena / integrarea / conlucrarea tuturor reelelor fixe i mobile, existente sau

viitoare, fixe sau mobile (cu legtur prin cablu sau radio), incluznd radiodifuziunea. Baza convergenei va fi format de tehnologiile IP.

# Uurina de a selecta i folosi serviciile selectate. Aceasta va determina ofertanii de servicii la realizarea unor tehnologii de aplicaie prietenoase i simplu de folosit, cu coninut adecvat tipului de utilizatori i zonei geografice n care se desfoar serviciile.

# Realizarea de terminale universale i cu un cost ct mai sczut, ceea ce conduce la necesitatea unor tehnologii de reconfigurare.

Principalele performanele 3G i 4G sunt prezentate comparativ n tabelul 1

Tabelul 1 3G (inclusiv 2G+) 4G Condiii majore ce condiioneaz arhitectura

Transmisii vocale i date, cu sporirea accentului pe date

Convergena transmisiilor de date i voce prin IP

Arhitectura reelei Bazat pe celule, pe zone extinse Integrare hibrid de reele WLAN i de arie mare

Banda de frecvene Funcie de ar, n domeniul 1800-2400 MHz

Benzi de frecvene 2-8 GHz dar i mai sus

Viteza de transmisie Pn la 2 Mbit/s, tipic 384 kbit/s pentru mediul mobil

20 100 Mbit/s pentru mediul mobil

Lrgimea de band a canalului RF

5 20 MHz De ordinul a 100 MHz

10

Modul de comutare Circuit i pachet Pachet, cu prelucrarea vocii n modul pachet

Tehnologia de acces WCDMA, 1xRTT, EDGE OFDM i MCDMA (Multicarrier CDMA)

Corecia n avans a erorilor

Convoluional, rata , 1/3 Schem de codare concatenat

Proiectare componente Proiectare de antene optimizate, adaptori multiband

Antene inteligente, soft multiband i de band larg

Protocol Internet IPv4 i IPv6 IPv4 i IPv6 n cadrul noilor reele se pot stabili straturi de acoperire i se poate dezvolta o ierarhie

att pe vertical, ntre reele cu grade diferite de acoperire ct i pe orizontal, ntre reele de acelai rang, ierarhie ce permite realizarea de comunicaii ntre acestea (figura 10).

Criteriile de selecie de ctre utilizatori a reelelor prin care s realizeze legtura de

comunicaie trebuie s aib n vedere $ Tipul de serviciu, caracterizat prin viteza de transmisie a datelor i calitatea necesar a

serviciului; $ Resursele disponibile n zona de acces radio; $ Contextul n care se afl situat utilizatorul, definit de elemente ca gradul de mobilitate,

preferinele personale ale utilizatorului, locul i momentul realizrii legturii. Transferul legturii de comunicaie ntre sisteme celulare de mare acoperire i reelele

radio LAN, de acces local, se poate realiza n diferite condiii i cu diferite cerine. n acest sens este necesar ca la realizarea transferului: ! S se selecteze ntre transferul n cadrul aceluiai strat ierarhic i transferul ntre straturi

ierarhice; ! s se ia n considerare tipul de serviciu realizat i dac serviciul se realizeaz n timp real

sau n timp non-real;

Strat global

Strat regional Strat naional

Strat de reea local

Strat de reeapersonal

Reea de satelii

Reele DAB, DVB

Reele celulare 2G, 3G

Reele radio de acces local

Reele radio de acces personal

Transfer pe orizontal

Reea de baz, folosind protocoale IP (v4 sau v6)

Tran

sfer

pe

verti

cal

Fig. 10 Stratificarea ierarhic pentru reele de comunicaii mobile 4G

11

! s se analizeze flexibilitatea ce poate fi realizat n ceea ce privete calitatea serviciului pentru utilizatorul mobil;

! s se ia n considerare transferul pe neobservate, atunci cnd acesta este necesar; ! s se realizeze o unificare, ntre protocoalele folosite de diferite reele pentru autentificare,

securizare i taxare, simplificnd accesul la aplicaii, din toate locaiile, n condiiile unei caliti acceptabile a serviciului n orice moment.

Asigurarea condiiilor de dezvoltare i de funcionare a noilor sisteme de comunicaii cu integrarea reelelor i a serviciilor se poate realiza doar prin: Rezolvarea problemelor de standardizare, n special la interfaa radio i la interfeele de

interconectare ntre reele. Stabilirea unor modele de afaceri; Stabilirea unor profiluri de preferin ale utilizatorilor; Elaborarea i precizarea mecanismelor i a criteriilor de transfer ntre sisteme; Elaborarea unor mecanisme pentru descrcarea softului; Stabilirea de metode pentru alocarea flexibil a spectrului i de mprire al acestuia ntre

operatori; Noile sisteme vor trebui s permit preluarea unor tehnologii n curs de dezvoltare sau ce

vor aprea n viitor. O categorie de reele de acces local, dezvoltate la nivel european sunt grupate n

noiunea de BRAN (reele radio de acces de band larg), ce conin reele de tipul Hiperaccess, Hiperlink i Hiperlan (figura 11). Reelele de tip BRAN pot fi considerate i ca alternative la reelele UMTS n zonele aglomerate.

Sistemele Hiperaccess ofer acces de band larg unor utilizatori rezideniali precum

i pentru ntreprinderi mici i mijlocii, fiind capabile s intre n competiie i s completeze sistemele de acces de band larg pe cablu, xDSL. Vitezele de operare sunt de ordinul a pn la 25 Mbit/s, pentru o distan de lucru de pn la 5 km. Pentru hiperlink, vitezele de operare pot fi de pn la 155 Mbit/s. Sistemele Hiperaccess pot s lucreze n bune condiii n medii ATM i IP.

Alte sisteme de interes sunt:

HiperaccessServer

Hiperlink

Hiperlan

Fig. 11 Structura de principiu a unei reele BRAN

12

Bluetooth, ca sistem destinat unor legturi radio pentru distane foarte scurte, de ordinul metrilor.

IrDA, ce reprezint un standard pentru interfa n infrarou, ce ofer o soluie radio, de exemplu pentru telefoane mobile i pentru PDA. Tehnica este bine cunoscut pe pia ns exist probleme, deoarece unii productori de echipamente IrDA au realizat implementri incompatibile cu standardele existente. Principalele dezavantaje tehnice constau n necesitatea vizibilitii directe ntre punctele n conexiune i n faptul c se limiteaz doar la conexiuni punct-la-punct.

IEEE802.11 reprezint o alternativ la Bluetooth pentru un LAN radio. UWB este o tehnologie radio nou. Conceptul de realizare este similar cu cel folosit al

radar. Informaia moduleaz impulsuri n timp i n frecven. Tehnica nu este pe deplin dezvoltat ns poate intra n competiie cu Bluetooth, datorit capacitii superioare i a consumului de putere mai mic. Prototipurile UWB suport o sarcin de pn la 1,25 Mbit/s pentru o distan de aciune de ordinul a 70 m, cu un consum de putere de numai 0,5 mW.

Home RF reprezint o tehnic dezvoltat pe baza conceptului DECT i opereaz n banda de 2,4 GHz (aceeai ca i pentru Bluetooth). Exist multe asemnri cu Bluetooth n ceea ce privete domeniul, distana de lucru, puterea de transmisie, preul echipamentelor. Diferena major constituie n faptul c home RF poate lucra cu 127 uniti pe reea, cu 50 salturi de frecven, n timp ce Bluetooth asigur doar 8 uniti pe reea, cu 1600 salturi de frecven.

Pentru reelele 3G i 4G sunt folosite diferite tehnologii. Deoarece aceste tehnologii suport diferite componente multimedia, toate acestea trebuie s fie dezvoltate corelat, altfel calitatea serviciilor multimedia va suferi. Tehnologiile se vor maturiza la momente diferite de timp. De aceea operatorii vor trebui s fie capabili s aleag, totdeauna, cea mai bun schem de reea, atunci cnd o nou combinaie devine posibil.

Deoarece reelele mobile vor oferi transfer de informaii cu diferite caliti, aplicaiile vor trebui, la rndul lor, s fie adaptive la noul mediu de operare. Se pare c viitorul va oferi servicii cu parametri de calitate diferii precum i cu modificri dinamice ale parametrilor de calitate. Este de aceea important ca n modificarea dinamic a parametrilor s nu fie luat n considerare doar nrutirea ci i posibila sporire a calitii acestora, reflectat n aplicaii. De aceea este esenial ca aplicaiile i sistemele adaptive s permit utilizatorilor s stabileasc ordinea de prioritate a importanei parametrilor i ca utilizatorul cu o abilitate medie de lucru s fie capabil de a-i prezenta opiunile fa de aplicaia solicitat.

Bibliografie

[1] tefan Victor Nicolaescu: Sisteme de comunicaii mobile celulare GSM, Editura

AGIR, Bucureti, 1999 [2] tefan-Victor Nicolaescu: Reele 3G Europa, Ed. AGIR, 2003 [3] Ramjee Prasad, Werner Mohr, Walter Kornhuser: Third Generation Mobile

Communication Systems, Editura Artech House, Boston, London, 1999 [4] *** Forumul UMTS, Rapoartele 1 20 [5] *** ITU-R M 816-1: Framework for Services Supported on International Mobile

Telecommunications-2000 (IMT-2000), 1997 [6] *** ITU-R Recomandarea M 1035: Framework for the radio interface (s) and radio sub-

system functionality for international mobile telecommunications 2000 (IMT-2000) [7] Aldo Bolle, Hyperaccess Status and plans, Erricsson, jan 12-15 HA/N-WEST Joint

Session

1. Introducere2. Sisteme de radiocomunicaii mobile 3G3. Comunicaii radio dincolo de 3GBibliografie