Mobiltávközlés

A mobiltávközlés "harmadik generációja" egyesíti az elmúlt évek két fő technológiai irányzatát: az internetet és a mobiltávközlést.

Küldje el ezt a cikket barátjának, ismerõsének!
Nyomtatható változat

Mobiltávközlés Jutasi István A mobiltelefon vagy más néven rádiótelefon napjainkban már nem számít újdonságnak. Magyarországon a mobiltelefonok száma közel azonos a vezetékes telefon előfizetők számával, vagyis megközelíti a négymilliós értéket. 2001 elején az EU polgárainak több, mint 63%-a rendelkezett mobiltelefonnal, túlnyomó többségük - 235 millióan - GSM (Global System for Mobile Communications) mobiltelefont használ. A mobiltávközlés (amely több, mint a mobiltelefon) 2000-ben Magyarországon 97%-kal, míg az EU országokban mintegy 38%-kal növekedett és az EU távközlési szektora bevételének már 30%-át adta. A mobiltávközlés az 1940-es években a "magán mobil rádió" (PMR: Private Mobile Radio) hálózatok kialakulásával kezdődött, ezt követte az 1950-es években a "kézikapcsolású mobiltelefon", majd az 1970-es években az "automata kapcsolású mobiltelefon". A "cellás mobiltelefon" (Cellular Mobile Telephony) koncepcióját az amerikai hírközlési hatóság (FCC: Federal Communications Commission) pályázati kiírására a Bell System dolgozta ki 1971-ben. A koncepció alapján megvalósított AMPS (Advanced Mobile Phone System) kísérleteit 1978-ban végezték el, Chicago-ban. A cellás mobiltelefon rendszer kidolgozását a mobiltelefon csatornák (frekvenciasávok) iránti rohamosan növekvő igény és a rendelkezésre álló csatornaszám vagyis a frekvenciasáv korlátozottsága tette szükségessé. A cellás technika lényege, hogy a mobiltelefonnal ellátandó területet kisebb területekre (sejtekre), azaz cellákra osztják fel azért, hogy a rendelkezésre álló frekvenciasávok ismételten felhasználhatók legyenek egymás zavarása nélkül. Az ellátandó területen belül a cellákból - amelyek más-más csatornákat (frekvenciákat) használnak - csoportokat, úgynevezett klasztereket (cluster) képeznek, amelyek a felhasznált frekvenciasávokat illetően elvileg azonos felépítésuek. Az NTT 1979-ben, Japánban létesítette az első olyan mobiltelefon hálózatot, amely a nyilvános kapcsolt távbeszélő hálózathoz (PSTN: Public Switched Telephone Network) csatlakozott. A skandináv országok (Dánia, Finnország, Izland, Norvégia és Svédország) közös kutatásuk eredményeként 1982-ben hozták muködésbe az első, több országot átfogó, cellás mobiltelefon hálózatukat az NMT 450-et (Nordic Mobile Telephone Network) a 450 MHz frekvenciasávban. Első generációs analóg mobilrendszerek (1G Analogue Mobile Systems) Az első generációs mobilrendszerek Európában az 1980-as évek közepén tunnek fel, a beszédet analóg módon viszik át és rádiós rendszerükben FDMA (Frequency Division Multiple Access) technikát alkalmaznak, amely egy duplex frekvencia-páron egy hívás felépítését teszi lehetővé. A felhasznált frekvenciák a 450 MHz, vagy a 900 MHz sávot foglalják el. Az országos, cellás mobiltelefon hálózat - amelyben a mobil (mozgó) állomások mellett állandóhelyu (fix telepítésu) állomások is találhatók - a nyilvános kapcsolt távbeszélő hálózat (PSTN) szerves részét képezi, így azon belföldi helyközi és nemzetközi kapcsolatok is létesíthetők. A cellák területén tartózkodnak a mobil, illetőleg helyezkednek el az állandóhelyu előfizetői állomások. A cella középpontjába települ a bázisállomás (BÁ), amely egyrészt üzembiztos rádiókapcsolatot tart a cella területén lévő mobil, vagy állandóhelyu állomásokkal, másrészt vezetékes, vagy vezetéknélküli átviteli úton állandó kapcsolatot tart fenn a mozgószolgálati kapcsoló központtal (MKK). Egy MKK-hoz több BÁ tartozik, melyeknek egy-egy csoportja úgynevezett forgalmi területet alkot. Az MKK egyrészről tartalmazza a mobiltelefon hálózat vezérlésére alkalmas hardver és szoftver elemeket, másrészről megteremti a nyilvános kapcsolt távbeszélő hálózattal (PSTN) való együttmuködést. Minden egyes mobiltelefon készülék egy adott MKK-hoz tartozik. Ebben a központban tárolják az adott előfizetőre (készülékre) vonatkozó valamennyi azonosító és forgalmi adatot. Valamennyi BÁ egy előre meghatározott frekvenciájú híváscsatornán (amelyet üzembehelyezéskor a mobiltelefon készülékbe is beprogramoznak) állandóan kisugározza az MKK, a forgalmi terület és a szabad csatornák azonosító jeleit. Amikor az előfizető készülékét bekapcsolja, az automatikusan ráhangolódik a BÁ híváscsatornájára, majd az MKK-ban megállapításra kerül, hogy a honos MKK-hoz tartozó, valamelyik BÁ területén tartózkodik-e. Amennyiben igen, akkor rögtön megkezdődhet a hívás felépítése; ha nem, akkora a honos MKK-nál bejelentkezik az az MKK, amelynek területén jelentkezik a hívást kezdeményező mobiltelefon készülék és csak ezt követően kezdődhet meg a hívásfelépítés. Amennyiben egy mobiltelefon előfizetőt akár a nyilvános kapcsolt távbeszélő hálózatból (PSTN), akár a mobiltelefon hálózatból hívnak, a jelzés először a honos MKK-ba fut be, ahol folyamatosan regisztrálják az előfizető tartózkodási helyét. Így lehetséges, hogy a hívás mindig eljut a hívott mobil állomáshoz, függetlenül annak tartózkodási helyétől. Az előfizetők nem érzékelik azt, hogy melyik cellával, azaz BÁ-sal állnak kapcsolatban, a lényeg, hogy a cellák az ellátandó területen teljes lefedést biztosítsanak. A rendszer igen érzékeny a terjedési viszonyokra, ami mobil állomás esetén folyamatosan változhat, ezért az összeköttetés minőségét állandóan ellenőrizni kell. Ennek érdekében a BÁ állandóan sugároz egy zavarvizsgáló jelet. Ezt a jelet a mobil állomás készüléke változtatás nélkül visszasugározza a BÁ-nak, amely a kisugárzott és a vett jelet összehasonlítja egymással. Amennyiben a két jel aránya egy meghatározott szint alá csökken, a BÁ jelzi ezt az MKK-nak, mire az MKK utasítja az azonos forgalmi területhez tartozó szomszédos BÁ-okat, végezzenek ellenőrző méréseket a szóban forgó mobil állomással. Amennyiben a mérések alapján egy jobb összeköttetés létrehozására látszik lehetőség, akkor a beszélgetést az MKK átkapcsolja a jobb minőséget biztosító BÁ-ra. Ha azonos forgalmi területen a mérések nem mutatnak javulásra lehetőséget, akkor az MKK a szomszédos forgalmi területet utasítja a mérések elvégzésére. Szükség esetén egy másik MKK-ra kell átkapcsolódnia a szóban forgó mobil állomásnak, amit bolyongásnak (roaming) hívnak. Bolyongás alatt általában a területi megkötöttség nélküli mozgáslehetőség értendő. E rendszerek csak országon belüli bolyongásra képesek, kivétel ez alól a skandináv országokban muködtetett NMT 450. Magyarországon a nyilvános mobiltelefon szolgáltatást a Matáv Rt. és az US West közös vállalata a Westel Rádiótelefon Kft. 1990 végén kezdte meg. A 450 MHz sávban üzemelő NMT rendszer 1993 végére országos lefedéssel kiépült. Második generációs mobil rendszer (2G GSM) A GSM (Global System for Mobile Communication) Európát átfogó mobiltávközlési rendszer. 1982-ben az európai távközlési hatóságok két igen fontos elhatározásra jutottak: tartalékolják a 890 - 915 MHz és a 935 - 950 MHz frekvenciasávokat a cellás mobilrendszerek számára; létrehoznak egy bizottságot (GSM: Group Special Mobile), hogy kidolgozzák az európai cellás mobilrendszer szabványait. A második generációs, teljesen digitális átvitelu, cellás mobiltelefon rendszerek Európában a fenti elhatározást követően, regionális összefogással kerültek kifejlesztésre. A kontinensre kiterjedő bolyongást lehetővé tevő GSM szabvány a TDMA (Time Division Multiple Access) technika használatát írja elő, amely időosztással vivőfrekvenciánként egyidejuleg több hívásfelépítést tesz lehetővé. A felhasznált frekvenciasáv 900 MHz, a rendszer teljes neve: GSM/DCS (ahol DCS: Digital Cellular System azaz digitális cellás rendszer). SMS (Short Message Services), olyan szolgáltatás, mely 160 karakternyi információ igen könnyu átvitelét teszi lehetővé, de csak GSM telefonok (terminálok) között. CSD (Circuit Switched Data), olyan technológia, amely a klasszikus adatátvitelt jelenti a GSM hálózaton egy időrésben, legfeljebb 9,6 (14,4) kbit/s sebességgel. HSCSD (High Speed Circuit Switched Data), adatátvitelt tesz lehetővé maximum négy időrést használva, legfeljebb 4x14,4=57,6 kbit/s sebességgel. GPRS (General Packet Radio Services) szolgáltatás, csomagkapcsolt üzemmódban állandó hálózati kapcsolatot jelent, mégpedig a jelen GSM hálózatánál gyorsabb, de a jövendő 3G hálózatnál kisebb sebességgel, maximum nyolc időrést használva. EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) a GSM fejlődése érdekében megnövelt adatátviteli sebesség, amely a GPRS-rendszernél is nagyobb adatátviteli sebességet tesz lehetővé, az adatátvitelre maximum nyolc időrést használva (554 kbit/s). UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), amely 384 kbit/s és 2 Mbit/s sebesség tartományban tesz lehetővé adatátvitelt. WAP (Wireless Application Protocol) a gyakorlatban elfogadott és általánosan használt protokoll szabvány, amely lehetővé teszi, hogy mobiltelefonokra és mobiltelefonokról továbbítsuk az interneten lévő adatokat. Az új generációs mobiltelefonok már alkalmasak az internet egyszerubb, mobiltelefonra optimalizált fajtája, a WAP megjelenítésére. A WAP elsődleges célja a grafikai megjelenítést nem igénylő internetes alkalmazások vezeték nélküli berendezéseken, így például mobiltelefonokon történő megjelenítése. Lehetőség nyílik valódi mobil banki szolgáltatásokra, azonnali adatlekérdezésre, információs adatbázisok elérésére, mint például menetrendek, árfolyamok, híranyagok. Mobil e-mail, internet szolgáltatás a mobiltelefon kapcsolatát teszi lehetővé az internet nemzetközi számítógépes hálózathoz, amelyen keresztül az előfizető elektronikus leveleket fogadhat (a személyes e-mail címén), illetve küldhet, hasznos információkhoz férhet hozzá, valamint igénybe vehet sok egyéb szolgáltatást (pl. elektronikus újságok, elektronikus könyvtárak, elektronikus vásárlási lehetőség). A mobiltelefonok közül jelenleg csak a datafax szolgáltatásra alkalmas telefonok használhatók. M-commerce, azaz mobil-kereskedelem szolgáltatás lehetővé teszi, hogy a mobiltelefon előfizetők akár útközben is kapjanak kereskedelmi információs szolgáltatásokat, vásárolhassanak és biztonságos, "e-cash" formában (elektronikus készpénzzel) fizethessenek. Az M-commerce alkalmazások lehetővé teszik, hogy bármely mobiltelefonról rá lehessen kapcsolódni bármely bank vagy áruház, esetleg kiskereskedő információs rendszerére. Miután egy mobil állomás bolyongási területe az 1G rendszerekéhez képest a többszörösére növekszik, ezért lényegesen nagyobb helymeghatározó és adatfeldolgozó kapacitás kiépítése válik szükségessé. A honos előfizetők adatait az autentikus MKK-hoz tartozó honos helymeghatározó regiszter tartósan tárolja. E mellett valamennyi MKK rendelkezik látogató helymeghatározó regiszterrel, amely a körzetébe látogató idegen mobil állomás adatait csak átmenetileg tárolja. Mindenféle hívásfelépítés és felhasználói helymeghatározás a CCITT No. 7-es jelzésrendszerének speciális változatán alapul, amelyet a GSM bizottság dolgozott ki. A No. 7-es jelzésrendszer egyik fő jellemzője, hogy elválasztja egymástól a hálózat azon részeit, amelyek a jelzéseket, illetve a forgalmat hordozzák. A korábbi, csatornához rendelt jelzésátvitel a beszédutak csatornáit használta a hívás felépítéséhez szükséges jelzés-információk átvitelére. Így a forgalmi és a jelzéshálózatok ugyanazok voltak. A No. 7-es jelzésrendszernél egy forgalmilag különálló jelzéshálózatot használnak az információ átvitelére, valamennyi felépítendő hívás tekintetében. Az előfizetők azonosítására, azaz a készülék használata jogosságának megállapítására szolgál a SIM (Subscriber Identify Modul) kártya, amit a készülékbe kell helyezni a muködőképes állapotba hozáshoz, amihez a titkos jelszó ismerete is szükséges. A SIM kártya egyúttal a személyi kódszám hordozója is. Magyarországon 1993-ban a 900 MHz sávban digitális mobiltelefon szolgáltatás nyújtására (GSM) koncessziós engedély került kiadásra a Pannon GSM Rt. és a Westel 900 Rt. részére. Az 1999-ben a kiírt pályázat alapján odaítélt harmadik digitális mobiltelefon szolgáltatás jogát a Vodafone (VRAM Rt.) nyerte el. A cég 2000 novemberéig kizárólagos joggal rendelkezett az 1800 MHz-es sávban, majd 2000 novemberétől a Pannon GSM Rt. és a Westel Mobil Távközlési Rt. is kiterjesztette muködését az 1800 MHz-es sávban. A 2,5 generációs (2,5G) általános csomagkapcsolt rádiós rendszer Az ezredfordulóval egybeeső információs társadalom kezdetét az internet és a mobiltávközlés hihetetlen mértéku fellendülése jellemzi. E fellendülésnek egyik alapvető jellemzője a harc a sebességért. E küzdelemben számos szolgáltatás, illetőleg technológia különböztethető meg (lásd a felsorolást). A 2,5G szolgáltatások bevezetése döntő fontosságú lépésnek bizonyulhat a 3G rendszer elfogadásához vezető úton, lehetővé téve a fokozott piacfejlesztést és a 3G-szeru alkalmazások szélesköru tesztelését. A GPRS-mobiltelefon - vagy más néven a terminál - már kapható a piacon. A 3G terminál fejlesztése még nem jutott tovább a prototípusnál, így azokat a kulcsfontosságú alkalmazásokat sem tudták még tesztelni, amelyek ezeken a terminálokon futnak majd. Hasonlóképpen még mindig tervezési és korai tesztelési szakaszban vannak a kettős üzemmódú (2G-3G) terminálok, amelyekre a 3G kezdeti lefedettségi területén kívüli barangolásnál lesz szükség. Harmadik generációs (3G) mobiltávközlő rendszer A GSM sikere az EU országaiban az érintetteket a harmadik generációs hálózatok és szolgáltatások összehangolt és egységes fejlesztésére ösztökélte. A GSM iparág 1996. óta mintegy 445 000 munkahelyet hozott létre Európában. A GSM hálózatokba eddig kb. 70 milliárd eurót fektettek be. A mobiltávközlés "harmadik generációja" egyesíti az elmúlt évek két fő technológiai irányzatát: az Internetet és a mobiltávközlést. A 3G rendszerek a mobiltechnológiát a magasszínvonalú adatátvitellel egyesítik, így a mozgásban lévő ember számára is elérhetővé teszik az Internetet: a képeket, videót, hanghatásokat is alkalmazó multimédiás szolgáltatásokat. A 3G szolgáltatások bevezetése a mobilszektoron kívül is jelentősen segíti munkahelyek létrehozását (Internet-szolgáltatók, m-kereskedelem, e-bank, stb). A jövő többszolgáltatásos mobiltávközlés harmadik generációs szabványa az "Egyetemes Mobiltávközlési Rendszer" (UMTS: Universal Mobile Telecommunications System), amely része az ITU (International Telecommunications Union) által kezdeményezett IMT-2000 (International Mobile Telecommunications 2000) 3G mobiltávközlési rendszer világszabvány-családnak. A 3G a globális barangolási lehetőségen alapuló, vezetéknélküli szolgáltatások olyan új nemzedékét kínálja a felhasználók számára, mint a személyre szabott szolgáltatások, a mobil-adatátvitel, a pénzügyi szolgáltatások és a helyfüggő szolgáltatások. A 3G technológia terjedése megváltoztatja a mobilhálózatok muködését: az eddig egyszolgáltatásos mobiltávközlő hálózatokat többszolgáltatásos, a mobil internetet is kezelni képes hálózatok váltják fel. A mobil internet korszakban egy új, rétegzett hálózati architektúra van kialakulóban, amely elválasztja a szolgáltatásokat, illetve az alkalmazásokat a felhasználókhoz eljuttató hálózattól. Feltehetőleg az IP lesz majd a többszolgáltatásos kapcsolati hálózat alapja. Sok esetben az ATM is szerepelni fog mint a szolgáltatásminőség (QoS) és a hálózati kapacitáskezeléséért felelős háttér technológia. A Datamonitor piackutató cég felmérése szerint 2006-ra a jelenlegi tizennyolcszorosára fog bővülni a mobiltelefonos játékok piaca. A felmérés eredményeiből kiderül, hogy az idei év végére az amerikai, európai és ázsiai piac körülbelül 950 millió dollárosra fog bővülni, azonban 2006-ra már elérheti a 17,5 milliárd dolláros határt is. A Datamonitor elemzője szerint a harmadik generációs hálózatok elterjedése főként Európában és Ázsiában lesz hatással a mobilos játékok népszeruségére. A szakértők becslése szerint világszerte 120 millióan használnak valamilyen típusú mobilos játékot jelenleg, de ez a szám 2006-ra elérheti a 440 millió főt. A felmérés adatai szerint a jelenlegi játékosok közel fele az ázsiai-csendes-óceáni régióból kerül ki, további 40 millió európai használja mobilkészülékét játékra is, míg az amerikaiak közül csak 20 millióan végeznek hasonló tevékenységet. Jelenlegi helyzet Az Európai Unió tizennégy tagállama már kibocsátotta a 3G licenceket, ami 48 engedélyezett hálózatot jelent és az engedélyekért a kifizetett díjak összege több, mint 130 milliárd euró. A szolgáltatóknak a licenc díjakon felül, az új hálózatok kiépítésére és az új 3G szolgáltatások bevezetésére még legalább ekkora összeget kell fordítaniuk. Elsősorban Angliában és Németországban a szolgáltatók olyan hatalmas összegeket fizettek az engedélyekért, hogy emiatt hiány lépett fel a megvalósításhoz szükséges pénzeszközöket illetően. Ez az egyik oka annak, hogy Európában 2000 nyarától kezdve visszaesett a 3G licencek iránti érdeklődés, amivel együtt járt a 3G frekvenciák kereskedelmi értékének jelentős csökkenése. Mindenesetre a szolgáltatók, illetve a potenciális új belépők újraértékelték a 3G-vel járó kockázatokat. Mindezen körülmények azonban nem befolyásolják a kutatási és a szabványosítási munkákat, amelyek már a 4G rendszerekre vonatkoznak. Az előrejelzések szerint ugyanis a mobil hálózatok forgalma éves átlagban 40%-kal fog növekedni, elsősorban a multimédia-alkalmazások miatt. Várható, hogy 2010-re a multimédia forgalom a beszédforgalom kétszerese lesz, ezért a 4G rendszernek akár 20 Mbit/s letöltési sebességre is alkalmasnak kell lennie és a hálózatot illeszteni kell az Internet új, Ipv6-os protokolljához is.