Usługi w systemie komórkowym trzeciej generacji UMTS prof. dr hab. inż. Tadeusz Więckowski dr inż. Zbigniew Jóskiewicz, dr inż. Maciej Nawrocki

Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS Plan prezentacji Założenia do opracowania systemu UMTS oraz środowisko pracy systemu Koncepcja realizacji usług w UMTS Architektura systemu UMTS Idea realizacji usług w systemie UMTS Podział usług w systemie UMTS Wymagania stawiane usługom Klasy QoS usług przenoszenia Łańcuch dostawców usług w systemach 3G Przykłady usług w UMTS Podsumowanie Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Założenia do opracowania systemu UMTS Wszyscy użytkownicy powinni mieć możliwość korzystania z usług począwszy od transmisji mowy aż do szybkiej transmisji danych. Asynchroniczne przesyłanie danych. 3G Zwiększenie przepływności danych Komutacja kanałów Komutacja pakietów Do 384 kbit/s Do 2 Mbit/s Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Koncepcja realizacji usług w UMTS Sieci 3G (UMTS) umożliwiają połączenie w jedną integralną architekturę sieci, które do tej pory funkcjonowały oddzielnie, w celu świadczenia abonentom różnorodnych usług Usługi świadczone w tradycyjnych sieciach telekomunikacyjnych Usługi świadczone w sieciach 3G Realizacja tego zadania wymaga odpowiedniej architektury systemu zorientowanej na realizację usług o określonych parametrach jakościowych w ramach możliwości technicznych platformy transmisyjnej systemu Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Środowisko pracy systemu UMTS Koncepcja obsługi użytkowników w różnych klasach komórek o zróżnicowanych zasięgach: segment naziemny - wnętrza budynków, obszary miejskie, podmiejskie i wiejskie. segment satelitarny - morza, oceany, pustynie, góry oraz tych, obszary bez lub słabo rozwiniętą naziemną infrastrukturą telekomunikacyjną Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Środowisko pracy systemu UMTS Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Architektura systemu UMTS Podstawowe elementy architektury systemu: sieć szkieletowa CN (Core Network), naziemna sieć dostępu radiowego UTRAN (UMTS Terrestial Radio Access Network), satelitarna sieć dostępu radiowego USRAN (UMTS Satellite Radio Access Network), wyposażenie użytkownika UE (User Equipment) Interfejs sieciowy (S - Iu) Interfejs radiowy (S-Uu) Sieć satelitarnego dostępu radiowego (USRAN) Wyposażenie użytkownika (UE) Sieć szkieletowa (CN) Interfejs sieciowy (Iu) Interfejs radiowy (Uu) Sieć dostepu radiowego (UTRAN) Sieć dostępu radiowego (UTRAN) Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Interfejs radiowy systemu UMTS Zastosowano technikę szerokopasmowego wielodostępu kodowego z bezpośrednim rozpraszaniem widma WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) oraz dupleksem częstotliwościowym FDD lub dupleksie czasowym TDD UMTS umożliwia adaptację przepływności bitowej w łączu radiowym, poprzez odpowiedni dobór długości kodów rozpraszających i liczby strumieni. Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Idea realizacji usług w systemie UMTS System UMTS zorientowany jest na świadczenie usług użytkownikom końcowym, które są definiowane parametrami jakościowymi QoS (end-to-end QoS). Zapewnienie jakości świadczonej usługi możliwa jest dzięki warstwowej architekturze usługowej oraz adaptacji przepływności bitowej w łączu radiowym. System UMTS tworzy platformę transmisyjną przystosowaną do rozwoju usług w dziedzinie oprogramowania bez konieczności wprowadzania zmian w dziedzinie urządzeń. W ramach możliwości technicznych systemu UMTS (przepływności do 2 Mb/s) będzie można zrealizować każdą usługę bez zmian platformy transmisyjnej. Rozwiązanie to zabezpiecza producentów infrastruktury przed nietrafnym wytypowaniem zbioru usług realizowanych w systemie UMTS. Do wprowadzenia nowej usługi niezbędne jest zdefiniowanie wymaganych dla jej realizacji parametrów jakościowych – atrybutów (np.: szybkość transmisji, stopę błędów, dopuszczalne opóźnienie lub jego zmiana itp.), z którymi powiązane są odpowiednie procedury doboru klasy usługi, kodów rozpraszających, protokołów komunikacyjnych, typu transmisji z potwierdzeniem. Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Podział usług w systemie UMTS W procesie standaryzacyjnym systemu UMTS przyjęto, że usługi telekomunikacyjne będą podzielone na dwie podstawowe kategorie: usługi przenoszenia BS (Bearer Service) - związane z transportem informacji przez sieć, określające możliwości sieci w zakresie transmisji informacji cyfrowej pomiędzy punktami dostępowymi w różnych trybach, z różną przepływnością i dla różnych protokołów transmisji teleusługi TS (Teleservices) - realizowane poprzez usługi przenoszenia obejmują usługi warstw wyższych, które umożliwiają korzystanie z takich funkcji, jak: przekazywanie danych pomiędzy użytkownikami końcowymi lub dostęp do informacji Zarówno usługi przenoszenia, jak i teleusługi mogą być rozszerzone o usługi dodatkowe , które mogą funkcjonować tylko z usługami podstawowymi (nie istnieją samodzielnie). Usługi dodatkowe modyfikują usługi podstawowe w celu: poprawienia komfortu korzystania z sieci, wygodniejszego zarządzania połączeniami, umożliwiają realizację funkcji związanych z tajnością połączeń. Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Usługi przenoszenia w trybie komutacji pakietów W systemie UMTS zdefiniowane dwa typy usług przenoszenia w trybie transmisji danych z komutacją pakietów: usługi „punkt-punkt” PTP (Point-To-Point) - wymiana informacji następuje tylko pomiędzy dwoma punktami, usługi „punkt-wiele punktów” PTM (Point-To-Multipoint) –informacje są rozsyłane z jednego punktu w sieci do wszystkich abonentów, dla których dana usługa jest świadczona. Dla usług przenoszenia w trybie transmisji danych z komutacją pakietów tworzy się tzw. profil QoS, który w pełni charakteryzuje usługę przenoszenia pod względem jakości jej świadczenia. Na profil składają się: klasa priorytetu transmisji – określająca prawa pierwszeństwa do utrzymania usług (service precedence) – priorytety: wysoki, normalny i niski, klasa opóźnienia transmisji - określająca wymagania aplikacji, dotyczące parametrów transmisji, klasę niezawodności - określającą czas przekazywania pakietów pomiędzy dwoma terminalami ruchomymi szybkość transmisji - definiowana przez: maksymalną i średnią przepływność bitową Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Klasy QoS usług przenoszenia w trybie komutacji pakietów Klasy niezawodności transmisji dla usług przenoszenia wykorzystujących tryb pracy z komutacją pakietów. Klasy niezawodności transmisji dla usług przenoszenia wykorzystujących tryb pracy z komutacją pakietów. Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

QoS a środowisko propagacyjne v – prędkość terminalu względem powierzchni Ziemi Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Zdefiniowane klasy QoS dla aplikacji Przesyłanie głosu Streaming audio i video Konwersacyjne Faks E-commerce, przeglądanie WWW FTP obrazy stałe Telnet, gry interaktywne Potwierdzienie dostarczenia poczty E-mail Aplikacje tolerujące błędy (opóźn. < 1s) Interaktywne (opóźn. ok. 1s) Strumieniowe (opóźn. < 10s) Działające w tle (opóźn. > 10s) Nie tolerujące błędów Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Klasa QoS dla usług konwersacyjnych Usługi Przepływność Opóźnienie Niezawodność głosowe 4 – 25 kbit/s < 150 ms < 3% FER* wideotelefonia 32 – 384 kbit/s < 1% FER* Telemetria (kontrola) < 28,8 kbit/s < 250 ms ~ 0% FER* gry < 1 kbit/s Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Klasa QoS dla usług strumieniowych Usługi Przepływność Opóźnienie Niezawodność strumień audio 32 – 384 kbit/s < 10 ms < 1% FER* wideo telemetria (monitoring) < 28,8 kbit/s ~ 0% FER* Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Klasa QoS dla usług interaktywnych Przepływność Opóźnienie Niezawodność wiadomości głosowe 4 – 13 kbit/s < 1 ms < 3% FER* przeszukiwarki stron www - 4 sek/strona e - commerce 4 sek Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Klasa QoS dla usług działających w tle Usługi Przepływność Opóźnienie Niezawodność Przesyłanie wiadomości SMS e - mail Urządzenie docelowe nie oczekuje danych w określonym przedziale czasu – niewrażliwość na opóźnienia transmisji Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

2G 3G Łańcuch dostawców usług w systemach 3G VASP SP NO SP NO Dostawca zawartości VASP SP NO Dostawcy zawartości 3G Dostawca aplikacji Dostawca portalu M - ISP SP MVNO NO - Użytkownik Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Łańcuch dostawców usług w systemach 3G (2) Dostawcy zawartości Dostawca aplikacji Dostawca portalu M - ISP SP MVNO NO Operator sieci – NO POSIADA: licencję, widmo częstotliwości, infrastrukturę dostępową; ŚWIADCZY: dostęp do usług telekomunikacyjnych; ŹRÓDŁO DOCHODÓW: sprzedaż abonentom usług „własnych”, sprzedaż łącza innym dostawcom usług Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Łańcuch dostawców usług w systemach 3G (3) Dostawcy zawartości Dostawca aplikacji Dostawca portalu M - ISP SP MVNO NO Operator sieci wirtualnej – MVNO POSIADA: infrastrukturę dostępową, widmo częstotliwości; ŚWIADCZY: dostęp do usług telekomunikacyjnych; ŹRÓDŁO DOCHODÓW: sprzedaż abonentom usług „własnych”. Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Łańcuch dostawców usług w systemach 3G (4) Dostawcy zawartości Dostawca aplikacji Dostawca portalu M - ISP SP MVNO NO ŚWIADCZY: sprzedaż usług, udostępnia karty SIM, dokonuje rozliczeń z użytkownikiem ; ŹRÓDŁO DOCHODÓW: dostarczanie usług do abonenta. Dostawca usług – SP Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Łańcuch dostawców usług w systemach 3G (5) Dostawcy zawartości Dostawca aplikacji Dostawca portalu M - ISP SP MVNO NO Dostawca internetu – M-ISP POSIADA: interfejs umożliwiający dostęp abonenta do internetu; ŚWIADCZY: dostarcza adresy IP użytkownikom; ŹRÓDŁO DOCHODÓW: „sprzedaż” adresów IP. Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Łańcuch dostawców usług w systemach 3G (6) Dostawcy zawartości Dostawca aplikacji Dostawca portalu M - ISP SP MVNO NO Dostawca portalu POSIADA: stronę domową (mobile homepage); ŚWIADCZY: dostęp do różnych serwisów; ŹRÓDŁO DOCHODÓW: reklamy, współpraca z dostawcą zawartości. Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Łańcuch dostawców usług w systemach 3G (7) Dostawcy zawartości Dostawca aplikacji Dostawca portalu M - ISP SP MVNO NO ZAPEWNIA: oprogramowanie usług nabywanych przez użytkownika; ŹRÓDŁO DOCHODÓW: współpraca z dostawcą portalu. Dostawca aplikacji Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Łańcuch dostawców usług w systemach 3G (8) Dostawcy zawartości Dostawca aplikacji Dostawca portalu M - ISP SP MVNO NO ZAPEWNIA: zawartość merytoryczną portali; ŹRÓDŁO DOCHODÓW: współpraca z dostawcą portali, reklama. Dostawca zawartości Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS Przykłady usług w UMTS Transmisja danych Głos Komunikacja ruchowa Internet Rich Voice, Simple Voice informacyjno – rozrywkowy Serwis Przesyłanie wiadomości lokalizacyjny Serwis Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Przykłady usług w UMTS (2) I N T E R Sieć 3G oferuje szybszy dostęp do internetu z przepływnościami umożliwiającymi szybki transfer plików. Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Przykłady usług w UMTS (3) I N F O T A M E Dostęp do portali niezależnie od miejsca i czasu; Możliwość swobodnego przeglądania zawartości oraz manipulowania danymi; Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Przykłady usług w UMTS (4) ZED SERVICES INFORMACYJNY wiadomości, dowcipy, horoskopy, prognoza pogody, wyniki rozgrywek sportowych, możliwość sprawdzenia wysokości rachunku telefonicznego ROZRYWKOWY dzwonki, grafiki, gry, muzyka, hazard M-COMMERCE Zakupu on-line CHAT chat na kształt internetowego BAZA DANYCH wyszukiwanie adresów, numerów telefonów PODRÓŻ dostęp do informacji o lotach z możliwością rezerwacji bądź zakupu biletu Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Przykłady usług w UMTS (5) L O C A T I N B S E D Nawigacja i serwis informacyjny Serwis trankingowy Serwis sponsorowany Śledzenie pojazdów Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Przykłady usług w UMTS (6) Przesyłane wiadomości to nie tylko tekst lub głos, lecz również elementy grafiki, fotografie, animacje, dźwięk audio, film wideo. Dzięki połączeniu właściwości serwisu MMS oraz serwisu lokalizacyjnego, zakres usług oferowanych przez sieć 3G zakres usług: telematycznych, telemetrycznych oraz monitorowania o: alarm i ochrona serwis komunalny kontrola atmosfery monitorowanie pracy maszyn serwis transportowy Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Przykłady usług w UMTS (7) I C H & S M P L E V O SIMPLE VOICE: podstawowa usługa głosowa. RICH VOICE: wideokonferencje, przesyłanie głosu uzupełnionego o składniki interaktywne, wideotelefonia, telemedycyna. Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

System opłat za korzystanie z usług Za czas połączenia (np. wideotelefonia, połączenia głosowe, szybka transmisja danych); Za ilość odebranych informacji (np. transmisja danych); Za dostęp do zawartości; Za zakupione usługi; Usługi sponsorowane, reklamy Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS PODSUMOWANIE System UMTS tworzy platformę transmisyjną przystosowaną do rozwoju usług w dziedzinie oprogramowania bez konieczności wprowadzania zmian w dziedzinie urządzeń System UMTS zorientowany jest na świadczenie usług użytkownikom końcowym, które są definiowane parametrami jakościowymi QoS (end-to-end QoS). Nowe usługi to nowe możliwości zysku, lecz należy jednak zachować dotychczasowe źródło dochodów. Data Voice 2000 Zysk operatorów ? W przyszłości transmisja danych przewyższy transmisję głosu … 322 mld USD przychodów w 2010 roku Według firmy badawczej UMTS Forum tyle wyniosą za 9 lat dochody operatorów sieci 3G na całym świecie. Ich poziom będzie rósł stopniowo: w 2005 roku wyniesie 50 mld USD a 2 lata później już 270 mld USD. Do końca dekady 30% światowej populacji będzie używało telefonów komórkowych a 28% telefonów w systemie UMTS. W tym czasie 66% przychodów operatorów telefonicznych będzie pochodziło z innych usług niż przekazywanie głosu. … ale transmisja głosu nadal będzie głównym źródłem dochodów Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Pierwsze komercyjne sieci UMTS Japonia – sieć FOMA (operator NTT DoCoMo) – 2001 r. Pokryty obszar: Tokyo, Yokohama, Kawasaki (30 km od centrum Tokyo), W momencie startu 4500 użytkowników, Usługi: i-mode (do 384 kb/s w łączu w dół), Wideo-telefonia (64 kb/s), Transmisja danych: Pakietowo: łącze w dół 384 kb/s, łącze w górę 64 kb/s, Tryb połączeniowy: 64 kb/s w obu kierunkach, Jednoczesne połączenie głosowe (kodek AMR) oraz transmisja danych. Japonia – sieć AU (operator KDDI) – kwiecień 2002 r. Analogiczny zakres usług. Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Pierwsze komercyjne sieci UMTS cz.2 Europa – Mobilkom Austria – wrzesień 2002 r. Na starcie pokrycie 25% obszaru kraju. Europa – wyspa MAN, Wielka Brytania (operator Manx Telecom) – 2001 r. Europa – Monaco – 2002 r. Powierzchnia pokrycia: 2 km2, Liczba stacji bazowych: 7, Usługi transmisja danych: łącze w dół 384 kb/s, łącze w górę 64 kb/s. ... Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS Sieci pilotowe UMTS Obecnie większość operatorów europejskich zbudowała własne sieci pilotowe UMTS, które są intensywnie testowane (kilkadziesiąt instalacji testowych), m.in..: Vodafone-Omnitel Włochy (przenoszenie połączeń 2G  3G), Radiolinja Finlandia (dokładna lokalizacja abonenta), Hutchinson Whampoa, T-mobile, Telia, ... Szczególny nacisk został położony na: Media strumieniowe (zapewnienie odpowiedniej jakości transm. QoS), Dostęp korporacyjny dla firm (zagadnienia bezpieczeństwa), Usługi lokalizacyjne, Szybką transmisję danych w trybie pakietowym i połączeniowym jako podstawę wymienionych usług (DL: 384 kb/s, UL: 64 kb/s). Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS

Sieci pilotowe UMTS w Polsce Polscy operatorzy są w trakcie testów własnych sieci pilotowych UMTS zbudowanych w większych miastach Polski: m.in. Polska Telefonia Cyfrowa (ERA): 5 stacji trójsektorowych bazowych, Połączenia głosowe AMR 12.2 kb/s, Pakietowa transmisja danych 384 kb/s, Obsługa terminali różnych typów i o różnym przeznaczeniu. Celem testów jest: Integracja poszczególnych elementów sieci, Implementacja usług i aplikacji istniejących (GSM) oraz nowych, charakterystycznych dla sieci UMTS, Weryfikacja metodologii planowania sieci. Usługi w systemie trzeciej generacji UMTS