Microsoft PowerPoint - MobilneMrezeDrugeGeneracije.ppt

Транскрипт

1 Javno predavanje MOBILNE MREŽE DRUGE GENERACIJE GSM i GPRS mr.sc. Oliver Jukić oliver.jukic@vsmti.hr ORGANIZATORI Grad Slatina Udruga inovatora Virovitičko-podravske županije Hvala! mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 2 1

2 ANALOGNO vs. DIGITALNO Na latinskom digit znači prst, dok na engleskom znači znamenka korijen vjerojatno proizlazi iz činjenice da su ljudi prvo brojali na prste Analogni sat: vrijeme određujemo analogno trenutnom položaju kazaljki Digitalni sat: jednostavno očitavamo vrijeme koje je zapisano u obliku brojeva (digit) mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 3 ANALOGNO vs. DIGITALNO Digitalno je ono što na neki način možemo numerički zapisati i na isti način pročitati Od 10 ljudi svi će potpuno jednako pročitati vrijeme na digitalnom satu, dok za analogni to ne mora vrijediti Kod prijenosa i pohranjivanja podataka ovo svojstvo ima veliku važnost mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 4 2

3 ANALOGNI PRIJENOS Govoreći u telefonsku slušalicu svojim glasom stvaramo vibracije koje se u mikrofonu pretvaraju u električni signal Signal možemo zamisliti kao naponsku vrijednost ovisnu o vremenu, koju je moguće putem npr. bakrene žice prenijeti na neku udaljenu lokaciju mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 5 ANALOGNI PRIJENOS mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 6 3

4 ANALOGNI PRIJENOS Na drugoj strani veze električni signal se u zvučniku pretvara u mehanički koji stvara titranje membrane zvučnika Sugovornik na drugoj strani čuje glas mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 7 ANALOGNI PRIJENOS Problem kod analognog prijenosa je taj što je električni signal osjetljiv na vanjske utjecaje, te je tijekom prijenosa podložan promjenama U tom slučaju, na drugoj strani ćemo čuti izobličeni glas, moguće i sa prekidima (primjer izobličenja glasa je distorzija na električnoj gitari) mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 8 4

5 DIGITALNI PRIJENOS Umjesto toga, zamislimo da od izvornog signala uzimamo uzorke u vrlo kratkim vremenskim intervalima Vrijednost svakog uzorka ćemo zapamtiti te umjesto signala (analogno) slati brojčane vrijednosti pojedinih uzoraka (digitalno) mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 9 DIGITALNI PRIJENOS mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS)

6 DIGITALNI PRIJENOS U prethodnom primjeru ćemo umjesto cijelog signala prenositi samo vrijednosti: 2,3,6,9,10,10,10,10,9,5,2 Ukoliko te vrijednosti pretvorimo u binarni brojevni sustav (sustav koji zapisuje brojeve koristeći samo znamenke 0 i 1) dobivamo za prenijeti samo slijed nula i jedinica: 0010,0011,0110,1001,1010,1010, 1010,1010,1001,0101,0010 Koristili smo 4 binarne znamenke za kodiranje jedne decimalne, ali to ne mora uvijek biti tako mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 11 DIGITALNI PRIJENOS mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS)

7 DIGITALNI PRIJENOS Zbog čega su nule i jedinice zahvale za prijenos? Jednostavna prezentacija: ima ili nema struje/napona/svjetla/magnetiziranosti Ovakav signal sastavljen samo od nula i jedinica također je podložan vanjskim utjecajima, ali je na njih otporniji. Kako? mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 13 DIGITALNI PRIJENOS mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS)

8 DIGITALNI PRIJENOS Stoga će sugovornik na drugoj strani čuti uvijek jednako ono što mu se govori Koliko je takav uzorkovani signal vjeran svome originalu, ovisi o brzini kojom uzimamo uzorke i granulaciji vrijednosti Za razumljivi ljudski govor dovoljna je frekvencija uzimanja uzoraka od 8000 puta u sekundi (8 khz) mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 15 DIGITALNI PRIJENOS Ljudski govor kodira se sa 8 bita po uzorku, stoga imamo: 8000 uzoraka x 8 bita = bita Kapacitet jednog govornog kanala u ISDN iznosi upravo 64 kbit/s kako bi vjerno mogao prenositi govor Za prijenos podataka ISDN-om možemo spojiti dva kanala i dobiti dvostruko veću brzinu mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS)

9 DIGITALNI PRIJENOS Brzina prijenosa ovisi o brzini sklopova na krajevima veze ( žice ) Logika je jednostavna: veća željena brzina, skuplji sklopovi Naravno da je digitalni prijenos idealan za prijenos podataka, koji sami po sebi imaju digitalnu prirodu mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 17 VRSTE PRIJENOSA Komutacija kanala (kanalni prijenos): prije prijenosa se uspostavi komunikacijski put kroz mrežu i on postoji dok god traje razgovor te se preko njega prenose signali Tipičan primjer je telefonski razgovor mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS)

10 VRSTE PRIJENOSA Komutacija paketa (paketski prijenos): nije nužna uspostava komunikacijskog puta kroz mrežu Informacije se šalju u manjim nakupinama nula i jedinica (paketima), koji se na dolaznoj strani čitaju i od njih se slaže informacija Tipičan primjer je prijenos datoteka mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 19 MOBILNE GENERACIJE: 1G Analogni sustavi prijenosa iz 1980-ih godina Primjer: NMT standard (Nordic Mobile Telephone) koji su nekada koristili stari 099 mobiteli (u ponudi T-HT) Zbog toga se često desilo da se sugovornika izrazito loše čuje, ali veza nije pucala mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS)

11 MOBILNE GENERACIJE: 2G Digitalni sustavi prijenosa s početka 1990-ih godina Primjer: GSM (Global System for Mobile communications; Group Spécial Mobile) Sugovornika se dobro čuje, ali ako kvaliteta prijenosa padne ispod neke razine, veza puca mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 21 MOBILNE GENERACIJE: 2.5G Međukorak između 2G i 3G Paketski prijenos podataka na 2G platformi Tipičan primjer je GPRS (General Packet Radio Service) mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS)

12 MOBILNE GENERACIJE: 3G i 4G Poboljšane performanse i brzina prijenosa Primjer je UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) 4G: evolucija gdje su sve usluge dostupne uvijek i svugdje mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 23 ARHITEKTURA GSM SUSTAVA mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS)

13 MOBILE STATION ME + SIM ME (Mobile Equipment) je u stvari mobilni telefon, ili neka druga oprema koja koristi GSM mrežu (npr. laptop) ME ima pridružen tzv. IMEI (International Mobile Equipment Identity), koji jednoznačno određuje mobilni telefon SIM (Subscriber Identity Module) dolazi u obliku kartice koja ima ima pridružen tzv. IMSI (International Mobile Subscriber Identity), koji jednoznačno određuje telefonskog pretplatnika mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 25 BASE TRANSCEIVER STATION BTS služi kao pristupna točka mobilnom telefonu za ulazak u mobilnu mrežu To je oprema koja je vidljiva običnom korisniku u obliku antena Svaki BTS ima određeno područje koje pokriva vlastitim signalom mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS)

14 BASE STATION CONTROLLER BSC Više BTS modula je pridruženo jednom BSC modulu, koji ima zadaću upravljati njihovim radom Pridjeljuje resurse BTS modulima (npr. može im promijeniti predajnu snagu prema potrebi) BSC kao i sva druga oprema opisana u nastavku predavanja nije vidljiva običnom korisniku mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 27 MOBILE SWITCHING CENTER MSC djeluje kao standardna centrala u fiksnoj telefoniji, uz dodatak funkcija koje podupiru mobilnu telefoniju Registrira korisnike, preusmjerava pozive, vrši autentikaciju, prati da li imate dovoljno kuna na prepaid računu, prati trenutne lokacije korisnika,... mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS)

15 HOME LOCATION REGISTER HLR je baza podataka sa podacima o mobilnim pretplatnicima, može posluživati više MSC-ova U HLR su pohranjeni podaci o domicilnim pretplatnicima (npr. HLR VIPneta sadrži samo podatke o VIPnet pretplatnicima) Tipični podaci pohranjeni u HLR su: trenutna lokacija korisnika informacija o uslugama mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 29 VISITOR LOCATION REGISTER VLR je baza podataka sa podacima o mobilnim pretplatnicima, može posluživati više MSC U VLR su pohranjeni podaci o gostujućim korisnicima mreže, onima koji su u roamingu Ti podaci su privremeni i čuvaju se dok je gost u mreži Podaci se dobivaju iz HLR koji se nalazi u domicilnoj mreži gostujućeg pretplatnika mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS)

16 AUC & EIR AUC (Authentication center) je zaštićena baza podataka sa kopijama ključeva (lozinki) vezanih na svaku SIM karticu, koji se koriste za autorizaciju odnosno zaštitu prilikom prijenosa signala EIR (Equipment Identity Register) sadrži podatke o mobilnim telefonima (MS), a ima tri baze: tzv. crnu, bijelu i sivu listu Crnu listu čine ukradeni mobiteli mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 31 GATEWAY MSC Ukoliko MSC ima funkciju gateway-a, naziva se i GMSC Dovoljan je jedan za cijelu mobilnu mrežu GMSC služi kao prijelaz iz mobilne mreže u klasičnu javnu telefonsku mrežu odnosno ISDN Ukoliko sa fiksnog telefona zovete na mobitel, vaš poziv mora proći kroz GMSC mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS)

17 OMC OMC je Operation and Maintenance Center To je centralno mjesto u mreži GSM operatera sa kojeg se održava mrežna oprema U OMC automatizirano dolaze podaci o kvarovima na opremi, a OMC osoblje na osnovu toga alarmira mrežne stručnjake koji vrše popravke mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 33 OMC ALATI mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS)

18 KOMPONENTE GSM SUSTAVA mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 35 KAKO RADE HLR I VLR? Pretpostavimo da turist iz Njemačke slijeće u Hrvatsku i uključuje mobitel Mobitel pronalazi signal sa najbližeg (najjačeg) BTS-a i preko BSC informacija o uključivanju mobitela dolazi u MSC Ta informacija između ostalog sadrži IMSI i IMEI mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS)

19 KAKO RADE HLR I VLR? Na osnovu tih podataka, MSC provjerava da li je pretplatnik domaći ili gostujući Ako je pretplatnik domaći (turist je pametan pa je kupio HR-prepaid karticu): svi podaci se nalaze u vlastitom HLR, treba samo ažurirati podatak o lokaciji mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 37 KAKO RADE HLR I VLR? Ako je pretplatnik gostujući (roaming - turist je donio svoj mobitel iz Njemačke): na osnovu IMSI naš MSC će pronaći i kontaktirati pretplatnikov domicilni HLR i iz njega povući podatke o pretplatniku, te ih pohraniti u svoj vlastiti VLR ujedno će pretplatnikov HLR zapamtiti informaciju da je korisnik na području Hrvatske mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS)

20 USPOSTAVA POZIVA Pretpostavimo da je korisnik gostujući i da ga netko iz Njemačke zove sa fiksnog telefona Njemačka fiksna centrala ne može znati da je korisnik u Hrvatskoj, te proslijeđuje poziv Njemačkoj mobilnoj mreži U Njemačkoj taj poziv dolazi na GMSC, koji kontaktira svoj vlastiti HLR Taj HLR je zapamtio da je korisnik u Hrvatskoj u trenutku kada je on uključio mobitel mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 39 USPOSTAVA POZIVA Stoga će Njemački HLR kontaktirati Hrvatski VLR kako bi dobio informaciju o trenutnoj lokaciji korisnika i hrvatskoj centrali (MSC) na koju treba preusmjeriti poziv Poziv se preusmjerava na Hrvatski MSC, koji na osnovu zadnje lokacije korisnika preusmjerava pozive preko BSC na BTS odnosno na mobilni telefon mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS)

21 USPOSTAVA POZIVA mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 41 GPRS PRIJENOS PODATAKA Paketski orijentirani prijenos podataka, koji radi na telefonima 2G i 3G Predstavlja međukorak između ove dvije generacije te se naziva 2.5G Naplaćuje se prema prenešenoj količini podataka, a ne prema trajanju veze mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS)

22 GPRS ARHITEKTURA mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 43 GPRS ARHITEKTURA Iz pogleda na arhitekturu je razvidno da je GSM mreža osnova dok je GPRS prijenos omogućen dodatnim komponentama: SGSN i GGSN U određenom trenutku kada je GSM mreža bila postavljena, operater je počeo dodavati GPRS komponente te omogućavati i tu vrstu usluge Zbog toga su nove usluge obično dostupne prvo u većim mjestima, a onda se polako šire na ostatak mreže mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS)

23 SGSN I GGSN Ukoliko mobitel umjesto uspostave klasičnog govornog poziva pokušava uspostaviti podatkovnu vezu (GPRS), već na BSC će taj poziv biti preusmjeren na tzv. SGSN (Serving GPRS Support Node) GGSN (Gateway GPRS Support Node) ima zadaću kao i GMSC, ali je u ovom slučaju gateway prema internetu (www ili korporativna lokalna računalna mreža) mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS) - 45 Hvala na pažnji! mr.sc. Oliver Jukić: Mobilne mreže druge generacije (GSM i GPRS)