Mobilna Telefonija

MOBILNA TELEFONIJA "Od analognih do 3g mreža"

Mobilna telefonija je jedan od najpopularnijih vidova komuniciranja u savremenom svetu. Ona omogućava izvanredan telefonski servis za svoje korisnike, prenos podataka, napredno tarifiranje, zahvaljujući kome su korisnik i davalac usluga precizno izvešteni o pojedinačnim i zbirnim računima, privatnost i bezbednost komuniciranja i još mnogo toga. Na početku je sve izgledalo mnogo skromnije, da bi mukotrpnim radom generacije inženjera i naučnika došle do onoga što danas imamo.

NASTANAK MOBILNE TELEFONIJE

U pionirskoj fazi mobilne telefonije( 1921 – 1945 ) , dominirale su vojna i policijska primena. Najveća teškoća bila je izgradnja radio predajnika koji može da funkcioniše pod ograničenjima karakterističnim za automobil u pokretu. U to vreme je mobilni telefon bio znatno većih dimenzija i trošio je mnogo energije, pa se jedino mogao smestiti u automobil, dok je džepni mobilni telefon ( danas se, samo takvi, praktično i koriste ) bio nezamisliv. Glavni tehnološki proboj u ovoj oblasti je uvodjenje frekvencijske modulacije ( FM ) 1935 godine.
Edvin Armstrong je 1935-e godine pronašao FM i izazvao pravu revoluciju u radio-industriji, naročito u radio-difuznim sistemima. Posle toga, FM je ubrzo uveden i u mobilne komunikacije. Mobilni radio-sistemi na bazi FM-a su do 1940-e godine potpuno potisnuli prethodnu generaciju sa amplitudskom modulacijom ( AM ). Drugi svetski rat imao je presudan uticaj na razvoj industrijskih potencijala za masovnu proizvodnju FM radio-uredjaja. Veličina, cena i pouzdanost uredjaja osetno su popravljeni i od 1946 otvorili su vrata komercijalnoj fazi mobilne telefonije
Medju osnovnim karakteristikama svakog telekomunikacionog kanala koji koristi radio-prenos su "centralna frekvencija" i "širina kanala" ( širina frekvencijskog opsega ). Šezdesetih godina širina kanala FM sistema ograničena je na jednom od popularnih frekvencijskih opsega ( UHF – UltraHigh Frequences ) na 25 kHZ, i na taj način se došlo do ideje o celularnoj ( ćelijskoj ) radio mreži.
Dalji razvoj mobilne telefonije obeležile su dve revolucionarne ideje: celularna struktura mobilne telefonske mreže i uvodjenje digitalnog prenosa.


RAZVOJ MOBILNIH TELEKOMUNIKACIJA
MREŽE PRVE GENERACIJE ( ANALOGNE )

Prva generacija mobilnih celularnih sistema pojavila se početkom 1980-e godine. Kod ovih sistema korišćena je analogna tehnologija, tako da su imali dosta skromne karakteristike: loš kvalitet glasa kao i ograničenu zonu pokrivanja. Prvi celularni sistem za mobilnu telefoniju pod nazivom AMPS ( Advanced Mobile Phone Systems ) razvijen je 1971. godine u SAD od strane "Bell Laboratories ". Kao tehnika višestrukog pristupa za ostvarivanje veze izmedju mobilnih pretplatnika i bazne stanice koristi se multipleks na principu frekvencije raspodele kanala (FDMA – Frequency Division Multiple Access). AMPS koristi opseg učestalosti izmedju 824MHz i 894MHz za analognu mobilnu telefoniju.
Na osnovu AMPS sistema razvijaju se sistemi NMT – 450 (Nordic Mobile Telecommunications) i NMT-900 u Skandinaviji, istočnoj Evropi i nekim delovima Azije, C-Netz sistem u Nemačkoj, Portugaliji i juznoj Africi, RMTS u Italiji, RC-2000 u Francuskoj, TACS u Engleskoj, JTACS u Japanu. Svi ovi sistemi su u različitim frekvencijskim opsezima.
Varijanta AMPS standarda koja je poznata pod nazivom uskopojasni usavršen sistem mobilne telefonije (Narrowband Advances Mobile Phone Service – NAMPS) koristi neke elemente digitalne tehnologije kako bi omogućila sistemu da opslužuje po tri puta veći broj poziva nego originalna varijanta. Iako koristi elemente digitalne tehnologije, ovaj sistem još uvek spada u analogne sisteme. Sistemi koji koriste AMPS i NAMPS standarde rade samo u opsegu oko 800MHz i ne nude usluge koje nude servisi digitalne mobilne telefonije kao što je to e-mail ili pretrazivanje po Web-u.

MREŽE DRUGE GENERACIJE

Globalni sistemi za mobilne komunikacije (GSM)

Digitalni mobilni telefoni koriste istu tehnologiju kao i analogni, samo je koriste na drugačiji način. Analogni sistemi ne koriste potpuno sve mogućnosti signala koji se prenosi od mobilnog telefona do bazne stanice i mreže mobilne telefonije uopšte. Analogni signali se redje komprimuju i njima se teze manipuliše, ukoliko se koriste pravi digitalni signali ove operacije su znatno lakše. Uvodjenjem digitalne tehnike prenosa početkom devedesetih godina, razvija se sistem druge generacije. Kao tehnika višestrukog pristupa koristi se vremenski i kodni (TDMA/CDMA-Time/Code Division Multiple Access) multipleks, koji obezbedjuje efikasnije korišćenje raspoloživog frekvencijskog spektra. Prelaz na digitalnu tehniku omogućio je i uvodjenje širokog spektra integrisanih govornih i servisa podataka, kao npr. faksimil, pejdžing pristup podacima malim brzinama i dr.
Standardizacija je odigrala ključnu ulogu u razvoju mobilnih sistema druge generacije. Tako je u Evropi formiran jedinstveni pan-evropski GSM (Global System for Mobile Communications) sistem za digitalne mobilne komunikacije koji je zamenio veliki broj različitih, medjusobno nekompatibilnih analognih celularnih sistema prethodne generacije.GSM je najrašireniji sistem mobilne telefonije u svetu. Zasnovan je na digitalnoj tehnologiji i jedan je od najbolje dizajniranih sistema te vrste. Prvi GSM poziv ostvaren je 1991. godine, u finskoj mreži operatora Oy Radiolinije AB. Danas se ovaj sistem koristi u skoro 150 zemalja sveta i pokriva vise od 70 odsto ukupnog svetskog tržišta mobilne telefonije.
Snaga i potencijali GSM-a, ogledaju se u otvorenosti mreže, standardizaciji osnovnih usluga, visokom kvalitetu prenosa glasa, bogatoj ponudi najraznovrsnijih dodatnih usluga, ugradjenim merama zaštite i kompatibilnosti sa drugim sistemima, čime je omogućena jedna od najatraktivnijih usluga – roaming(mogućnost pozivanja i primanja poziva u mrežama drugih operatora širom sveta) GSM koristi opseg oko 900MHz i opseg oko 1800MHz u Evropi i Aziji a i opseg oko 1900MHz (ponekad se to naziva i opseg od 1.9GHz) u SAD.

GSM – princip rada jedne mreže

Prva tačka sistema sa kojom se mobilni telefon susreće i preko koje ulazi u sistem mobilne telefonije je bazna stanica. Preko antena baznih staica i primopredajnika signal sa mobilnog telefona ulazi u sistem mobilne telefonije i dalje prolazi kroz ostale delove mreže. Bazne stanice su rasporedjene tako da pokrivanju teritoriju i da obezbede odredjeni kapacitet na datoj teritoriji.Sve bazne stanice su dalje sistemima prenosa vezane na takozvane BSC-ove odnosno kontrolere baznih stanica koji predstavljaju centralni deo radio mreže jednog sistema mobilne telefonije. Na kontrolerima se setuju parametri, dodeljuju frekvencije, kontroliše i održava rad baznih stanica. Kontroleri baznih stanica su dalje sistemom prenosa vezani na MSC (Mobile Switching Centre), odnosno komutacione sentre. Komutacioni centri suštinski predstavljaju srce mobilne telefonije jer od njih dalje ide veza ka komutacionim centralama, bilo da su to tranzitne centrale, fiksne centrale, medjunarodne ili mobilne centrale. MSC, odnosno koimutacioni centar, u sebi obuhvata i takozvani "Visitor Location Registar", tj. Sadrži podatke o korisnicima koji se u datom trenutku nalaze na teritoriji pokrivanja tog MSC-a. Takodje izuzetno važan deo mreže je HLR (Home Location Registar), koji predstavlja bazu podatake o korisnicima. Tu se nalaze podaci o svakom pojedinacnom korisniku vezano za servise koje on ima, da li je korisnik dostupan, o preusmerenjima itd.

Sistem kratkih poruka (SMS)

Kada je implementacija GSM sistema mobilne telefonije bila na svojim počecima, operateri su nudili srazmerno mali broj dodatnih usluga uz osnovnu – prenos glasa. Mobilni telefon se u neku ruku smatrao bukvalnim pandamom fiksnog sa jedinom razlikom u tome sto je korisnik mogao da razgovara "u hodu" sa bilo koje lokacije pokrivene signalom mreže. Servis kratkih poruka (SMS) pojavio se tek naknadno, paralelno sa uvodjenjem opcija za njihovo slanje i primanje u mobilne telefone druge generacije. U tim prvim godinama GSM sistema, SMS nije bio preterano popularan. Poslovni korisnici koji su mahom bili jedini koji su mogli da priušte zadovoljstvo da budu prikljuceni na mobilnu mrežu nisu se zanimali za "nabadanje slova" na neudobnoj tastaturi, čak i ako im je uredjaj bio osposobljen za razmenu SMS-ova.
Kratke poruke doživele su pravi bum tek omasovljavanjem mobilne telefonije i uvodjenjem pre-paid modela plaćanja usluga.Pre-paid model osmišljen je i namenjen slabije platežnim korisnicima koji nemaju ni potrebu ni materijalnu sposobnost da plaćaju mesečnu pretplatu za mobilni telefon. Stoga ne iznenadjuje činjenica da je upravo medju njima SMS servis najpre zaživeo, šireći se naglo i nezaustavljivo. Kratka poruka je jeftino i efikasno sredstvo komunikacije, koje bez teškoća može da zameni glas. Vremenom SMS je prerastao u socio-kulturološki fenomen, gde je njegovo korišćenje počelo da oznacava poseban subkulturni model pripadnosti mladoj hi-tech generaciji, koja se upravo po njemu prepoznaje i odvaja od ostatka populacije. Tokom poslednjih nekoliko godina, u kojima zapadni svet potresa jaka ekonomska kriza, koju je obeležio i svojevrstan slom ICT tržista, retko koja poslovna aktivnost beleži rast. SMS je jedna od njih.
Brojke su neumoljive, dnevno se na planeti razmeni oko jedne milijarde kratkih poruka, odnosno oko 11.500 svake sekunde! Ogroman potencijal koji se na ovaj način manifestuje prepoznali su i mobilni operateri i druge kompanije (kontent provajderi, pre svih) koji SMS koriste kao medijum za plasiranje usluga iz domena zabave, informisanja, propagande ili edukacije. Plaćajući odredjenu cenu primalac SMS-a dobija mogućnost da učestvuje u nagradnoj igri, pogleda svoj horoskop, učestvuje u chatu, preuzima screensavere, melodije ili logoe za svoj telefon i mnogo toga drugog. Biznis modeli su se toliko razvili i sofisticirali da je danas postalo gotovo nezamislivo šta se sve može učiniti slanjem SMS-a. Njime se praktično može naručiti bilo koja usluga,pocev od rezervacije karte za pozorišnu predstavu, do plaćanja parking mesta ili provere stanja na tekućem računu.

2,5 G MREŽE

Kasnih devedesetih operateri bežične telefonije počinju sa planiranjem sledeće generacije bežičnih servisa koji će integrisati prenos glasa sa naprednim tehnikama prenosa podataka, kao što je pristup LAN mrežama ili bežične video konferencije. Ta nova generacija bežičnih servisa dobija ime 3G, u odnosu na 2G digitalne sisteme iz devedesetih i 1G analogne sisteme iz osamdesetih.
Medjutim, ubrzo je postalo jasno da većina firmi traži opipljiva rešenja, kao što su bežični pristup e-mailu, LAN mrežama ... ili komunikacija naprednim tekstualnim porukama (Messaging), a ne lepe planove za budućnost.Usled potrebe za brzim rešenjem nastaju bežične mreže tehnološki pozicionirane izmedju 2G i 3G, pod oznakom 2.5G (najčešće kao GSM/GPRS).

Gprs (General Packet Radio Service)

GPRS (General Packet Radio Service) je protokol koji omogućava prenos podataka bežičnim putem kroz GSM mrežu. GPRS je zapravo dodatak današnjim protokolima CSD (Circuit Switched Data) i SMS (Short Message Service).Kod CSD protokola se susrećemo sa ograničenjem brzine prenosa podataka od 9600 bps, a prilkom slanja SMS poruka nailazimo na ograničenje od maksimalno 160 alfanumeričkih znakova po poruci.Bitno je napomenuti da skraćenica GPRS može da podseća na GPS (Global Positioning System), ali ovaj protokol nema nikakve veze sa sistemom za globalno pozicioniranje.
Teorijska maksimalna brzina prilikom korišćenja GPRS-a je 171.2 Kbps i može se postići ukoliko se istovremeno koristi svih osam kanala za prenos podataka. Svaki kanal omogućuje 21,4 Kbps.U praksi, brzina prenosa zavisi od nekoliko faktora: limitiranost brzine prenosa usled samih karakteristika mobilnog telefona, jačina signala operatera mobilne telefonije, udaljenost mobilnog uredjaja od bazne stanice i dr.Slično kao i kod SMS protokola, kad god je uključen mobilni uredjaj koji podržava GPRS protokol ne postoji potreba za klasičnim povezivanjem prilikom korišćenja GPRS servisa. Brzina povezivanja je gotovo trenutna. Zato se često kaže da su GPRS korisnici uvek OnLine. Primenom savremene tehnologije i konceptom samog protokola, GPRS je servis koga operateri mobilne telefonije naplaćuju isključivo prema količini prenetih podataka a ne prema utrošenom vremenu.
Sa obzirom da GPRS koristi iste frekvencije postojećih GSM mreža, a veoma se lako nadogradjuje na postojeću strukturu ovog servisa, uvodjenje ovog servisa je relativno jeftino kada se poredi sa uvodjenjem 3G/UMTS (Universal Mobile Telephone Service) u budućnosti.
GPRS je zasnovan na principu prenosa paketa. Prenos podataka kroz mrežu ide po tipu paketa, koji se ponavljaju dokle god od strane onoga ko prima ne stigne potvrda o ispravnom prijemu. Zahvaljujući ovoj karakteristici GPRS omogućava integraciju sa IP (Intenet Protocol) i X,25 protokolom. To znači da se svaka IP ili X,25 aplikacija posredstvom GPRS protokola, može koristiti preko GSM konekcije. Sve što je potrebno da bi mogao da se koristi GPRS servis je da korisnik poseduje mobilni telefon koji podržava ovaj protokol, da operater mobilne telefonije omogućava GPRS servis i da korisnik ima aktiviranu GPRS uslugu kod mobilnog operatera.

Mms

Jedan od najnovijih razvoja u mobilnom slanju poruka je poznat kao MMS (Multimedia messaging service). Kao i tradicionalni SMS (Short Messaging Service) multimedijsko slanje poruka omogućava automatsko i trenutno isporučivanje ličnih poruka. Za razliku od SMS-a, MMS omogućava korisnicima mobilnih telefona da poboljšaju svoje poruke ubacujući zvuk, slike i drugi bogati sadržaj, pretvarajući ih u osobnu slikovnu i zvučnu poruku. Medjutim, MMS tehnologija nudi i više nego samo proširenje sadržaja poruke. Sa MMS-om nije samo moguće slati multimedijske poruke s jednog na drugi telefon, nego i sa telefona na e-mail i obrnuto. Ova mogućnost dramatično povećava mogućnosti mobilne komunikacije i za privatnu i za poslovnu upotrebu.
MMS standard podržava JPEG, GIF, tekst, AMR glas, 3GP i druge formate kao multimedijske tipove dokumenata, dok se sa nepodržanim formatima upravlja na unapred definisani način. Kao i SMS, MMS je otvoreni industrijski standard, te se MMS poruke mogu prenositi preko postojećih mreža i protokola. Brzina MMS prenosa, iako velika, je još uvek zavisna od veličine poruke i prenosioca koji se koristi. Ali pošto primatelj nije svestan trenutnog prenosa pre nego što cela poruka stigne, kašnjenje je zanemarljivo, te MMS postaje lagan za korišćenje kao i SMS.

MREŽE TREĆE GENERACIJE

Osnovna mana postojećih mobilnih sistema je da oni ne mogu da podrže servise velike širine propusnog opsega koje zahtevaju korisnici u novom veku. Uporedo sa trendom globalizacije svetske ekonomije neophodno je da komunikacija obezbedi razmenu podataka bilo gde i u bilo koje vreme. Zbog ovih problema, neophodna je nova generacija bežičnih servisa.Njen razvoj je u toku i ona je nazvana treća generacija mobilnih komunikacionih sistema ili 3G sistemi.

Edge

Rad na razvoju osnovne GSM mreže doveo je do poboljšanja njenih mogućnosti vezanih za prenos podataka. EDGE ( Enhanced Data rates for GSM Evolution) što u prevodu znači poboljšani protok podataka za GSM evoluciju, omogućio je uvodjenje naprednih servisa u mobilnu telefoniju kao što su : prenos i snimanje zvuka i slike, potpune multimedijalne poruke, pristup internet servisima velikom brzinom, kao i mobilni e-mail. EDGE tehnologija omogućava tri puta veći kapacitet protoka podataka od danas uobičajene GPRS tehnologije za prenos podataka koja se koristi u klasičnim GSM mrežama. Uz pomoć ove tehnologije, mobilni operatori mogu da opsluže i do tri puta veći broj korisnika nego u klasičnoj GSM tehnologiji, da utrostruče kapacitet prenosa podataka po korisniku, ili pak da povećaju kapacitete klasične glasovne komunikacije. EDGE tehnologija koristi istu TDMA ( Time Division Multiple Access) strukturu, logičke kanale i 200KHz frekventni opseg kao i današnje GSM mreže, što omogućava uvodjenje ove tehnologije bez intervenisanja u strukturi mreže, a korisnicima lak prelazak na novu tehnologiju.Suština EDGE tehnologije jeste da ona koristi isti frekventni opseg koji se danas koristi u GSM mrežama za govorni standard, njena osnovna prednost jeste upravo brzina prenosa podataka kroz mrežu, koja iznosi do 348 Kbps, a glavna mana je mali broj aparata koji su osposobljeni za ovu tehnologiju.

Umts

Universal Mobile Communication System (UMTS) korisnicima takodje nudi multimedijalne aplikacije u mobilnoj tehnologiji, kao što su video-konferencija, lokacijske servise, audio i video-zapis u realnom vremenu. Ono što je specifično za ovu tehnologiju jeste mogućnost njene dalje nadogradnje, jer će se na ovoj platformi tržištu ponuditi širok spektar mobilnih aplikacija. Sama tehnologija omogućava znatno bolju komunikaciju, sa razmenom slika i videa, kao i poboljšan prenos podataka, sa brzinama prenosa od 384 kb/s do 2Mb/s za paketski prenos. U UMTS, ili 3G mobilnoj mreži, usluge kao što su SMS, e-mail, glasovne poruke i faksovi svedene su na jednu aplikaciju, koja objedinjuje sve navedene načine prenosa. Tehnologija podržava video-konferencije, prenos video-zapisa, zatim informacione usluge kao što su lociranje restorana, rezervacija i prodaja karata, novčane transakcije, ali i pristup korporacijskim bazama podataka, pa čak i lociranje korisnika na osnovu signala iz njegovog aparata.
Osnovna razlika između EDGE i UMTS tehnologije jeste što EDGE tehnologija radi na postojećim GSM frekvencijama, dok UMTS zauzima drugačiji frekventni opseg, baziran na WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) tehnologiji. WCDMA je takva vrsta tehnologije koja omogućava da znatno veći broj mobilnih aparata zauzima istu frekvenciju u isto vreme, i to tako što se svakom ponaosob dodeljuje jedinstvena kodna sekvenca, a signal se potom prostire preko kompletnog frekventnog opsega. Zajednička karakteristika obeju tehnologija jeste upravo multimedijalnost i mogućnost simultanog korišćenja različitih usluga, na primer – glasovne komunikacije i surfovanja Internetom.
Za kraj, pomenimo i to da u ovom trenutku u svetu već ima više miliona korisnika ovih tehnologija, da su mreže treće generacije već u radu u Australiji, Japanu, Austriji, Italiji, Velikoj Britaniji i Švedskoj, a da se očekuje da se broj pretplatnika u 3G sistemima do kraja 2006. godine poveća na jednu milijardu.