2. Historijat mobilne telefonije

2.1 Historijat sistema prve generacije

Mobilna telefonija, onakva kakvu je mi danas poznajemo, počinje da se razvija krajem

1970-ih, i sa prvim eksperimentima počelo se u Čikagu 1978. godine. Sistem je koristio

tehnologiju koja se zvala napredna mobilna telefonska usluga (AMPS) i radila je na opsegu od

800 MHz. Prvi celularni sistem za mobilnu telefoniju pod nazivom AMPS ( Advanced Mobile

Phone Systems ) razvijen je u SAD od strane “Bell Laboratories”. Kao tehnika višestrukog

pristupa za ostvarivanje veze između mobilnih pretplatnika i bazne stanice koristi se multipleks

na principu frekvencijske raspodijele kanala (FDMA-Frequency Division Multiple Access)

Prva generacija mobilne telefonije je postigla takav uspjeh koji niko nije očekivao. Iako

uspješna za to vrijeme, ona je ipak bila ograničenog kapaciteta. Naravno sistem je mogao da

podrži veliki broj korisnika, ali kada je broj korisnika premašio milion, počelo je i sa prvim

zloupotrebama jer je u gradovima pravi trend bio posjedovanje mobilnog telefona. Takođe i

veliki problem je bio taj što su bile moguće zloupotrebe po pitanju prisluškivanja drugih

korisnika. Kompanije koje su razvijale prvu generaciju mobilne telefonije nisu se zadržale na

tome i ubrzo se počelo sa razvijanjem druge generacije.

2.2. Historijat sistema druge generacije

Druga generacija mobilnih sisitema (2G) se na tržištu pojavila desetak godina nakon

prve generacije mobilnih sistema. Dok je sistem prve generacije bio analogni, sistem druge

generacije je digitalni. Ograničenja 1G mobilnih mreža dovela su do ideje investiranja u

razvijanje digitalnih mreža koje mogu da zadovolje veliki broj pretplatnika u istom

frekvencijskom opsegu, i također da poboljšaju kvalitet zvuka koji se prenosi. Uvođenjem

digitalne tehnike prenosa početkom devedesetih godina, razvija se sistem druge generacije.

Korištenje digitalne tehnologije ima nekoliko prednosti, uključujući :

veći kapacitet,

veću sigurnost od zloupotreba,

pružanje novih naprednih usluga.

Kao što je bio slučaj sa prvom generacijom i u drugoj generaciji su razvijane različite

tehnologije. Tri najuspešnije tehnologije su: privremeni standard 136 (IS-136), IS-95CDMA, i

globalni sistem mobilne telefonije (GSM).

Svaki od ovih sistema izgrađen je na različit način. Prelaz na digitalnu tehniku omogućio je i

uvođenje širokog spektra integrisanih govornih i podatkovnih usluga, kao npr. faksimil, pejdžing

pristup podacima malim brzinama i dr.

2.3.1.GSM

GSM (Global System for Mobile Communications) je najrašireniji sistem mobilne

telefonije u svijetu. Zasnovan je na digitalnoj tehnologiji i jedan je od najbolje dizajniranih

sistema te vrste. Veliki uspjeh GSM-a je u visokom kvalitetu prenosa govora i niže cijene

izgradnje i eksploatacije.

Standardizacija je odigrala ključnu ulogu u razvoju mobilnih sistema druge generacije.

Tako je u Evropi formiran jedinstveni pan-evropski GSM sistem za digitalne mobilne

komunikacije koji je zamijenio veliki broj različitih, međusobno nekompatibilnih analognih

celularnih sistema prethodne generacije.

Snaga i potencijali GSM-a, ogledaju se u otvorenosti mreže, standardizaciji osnovnih

usluga, visokom kvalitetu prenosa glasa, bogatoj ponudi najraznovrsnijih dodatnih usluga,

ugrađenim mjerama zaštite i kompatibilnosti sa drugim sistemima, čime je omogućena jedna od

najatraktivnijih usluga – roaming (mogućnost pozivanja i primanja poziva u mrežama drugih

operatora širom svijeta).U početku GSM je bio namijenjen da radi samo na području od 900

MHz, i većina GSM mreža u svijetu i koristi ovaj opseg. Međutim postoje i druga frekventna

područja na kojima radi GSM.

GSM se grubo može podijeliti na: komutacioni i radio dio. Komutacioni dio je odgovoran

za ostvarivanje poziva, što praktično znači da raspolaže velikim brojem različitih podataka o

korisniku (mjestu gdje se trenutno nalazi i uslugama kojima raspolaže).

Možemo ga podijeliti na nekoliko funkcionalnih cijelina. Jezgro sistema predstavlja MSC

(Mobile services Switching Center) i VLR (Visitor Locating Register). On ima funkciju da

ostvaruje vezu mobilnih pretplatnika s korisnicima fiksne mreže i drugim mobilnim korisnicima.

VLR je sastavni dio MSC-a i sadrži sve informacije o mobilnim korisnicima koji se

trenutno nalaze unutar mreže pokrivene datim MSC-om. To je dinamička baza podataka koja

preuzima informacije od HLR-a (Home Location Register) i na taj način omogućava MSC-u da

brzo dođe do informacija o korisniku koje su neophodne za uspostavljanje veze. Kada korisnik

želi da ostvari poziv, VLR ima već sve potrebne podatke, uključujući i informacije o

„posjetiocima” tj. korisnicima drugih mreža koji se trenutno nalaze u roamingu i koriste usluge

domaće mreže. MSC-u su od interesa samo korisnici koji se nalaze u oblasti pokrivanja baznih

stanica koje on opslužuje.

2.3.1.1.Prenos podataka

Postojeća GSM mreža druge generacije ne zadovoljava u potpunosti zahtjeve korisnika po

pitanju kvaliteta prenosa podataka. Sa stanovišta korisnika to su veoma male brzine (maksimalna brzina

prenosa 9,6 Kbit/s), a pristup Internetu dugo traje i naravno cijena takvog zadovoljstva je poprilična,

kada se uzme u obzir cijena telefonskog impulsa i cijena pristupa Internetu.

U postojećem sistemu uspostavlja se veza preko AI-a dodeljivanjem jednog radio-kanala

mobilnoj stanici za prenos podataka kroz mrežu. Čak i kada se prenosi samo mala količina podataka,

radio kanal je zauzet sve vrijeme trajanja konekcije. Stoga je razumljivo da korisnik plaća cijelokupno

vrijeme konekcije kao i u slučaju običnog razgovora. Dakle, glavni nedostaci prenosa podataka u GSM

mreži jesu mala brzina i visoka cijena.

Prvi od ova dva problema djelimično je prevaziđen takozvanim HSCSD (High Speed Circut

Switched Data) sistemom. Na ovaj način povećan je protok podataka uz dodatno povećanje cijene

prenosa.

Osnovni princip je da se mobilnom korisniku dodijeli više od jednog kanala kako bi se ostvario

veći protok podataka. Maksimalan broj kanala koji se mogu dodijeliti korisniku je četiri, pa je maksimalna

brzina prenosa 38,4 Kbit/s. Neke novije implementacije ovog sistema dozvoljavaju dodeljivanje čak do

šest kanala jednom korisniku, što omogućava brzinu od 57 Kbit/s. S obzirom da zauzeće više kanala od

strane jednog korisnika košta više i samog korisnika i operatera, predviđena su dva načina (moda) rada.

U jednom modu broj kanala koji se dodijeljuje korisniku je konstantan i taj broj bira korisnik prema

svojim potrebama. U drugom modu broj kanala dodijeljenih korisniku određuje se dinamički prema

trenutnom protoku.

2.3.1.2.Paketski prenos

Drugi problem, visoka cijena koju korisnik plaća pri prenosu podataka, rješava se sasvim

drugačijim pristupom, koji ujedno omogućava i povećanje protoka tj. rješavanje prvog problema. U

slučaju nekontinualnog prenosa informacija kakav je karakterističan za većinu Internet servisa (tzv. burst

režim), permanentno zauzeće jednog kanala znači neefikasno korišćenje resursa. Jasno je da se za burst

saobraćaj mnogo bolje iskorištenje kanala ostvaruje paketskom komutacijom. Ovo praktično znači da će

kanal biti zauzet samo prilikom prenosa paketa, tako da će biti prostora da više korisnika može da koriste

jedan fizički kanal šaljući kroz njega podatke izdijeljene na pakete.

Zbog toga su za postojeće 2G mreže razvijene dvije tehnologije za obradu i prenos paketskih

podataka: CDPD (Cellular Digital Packet Data) i GPRS (General Packet Radio Service). CDPD je razvijen za

IS-95 i IS-136 mreže dok je GPRS razvijen za GSM a kasnije prepravljen za IS-136.

2.3.2.SMS

SMS (Short Message Service) je sistem kratkih poruka, ograničen sa maksimalno 160

alfanumeričkih znakova po poruci. Prvo se pojavio sporedni servis u 2G , a sad je gotovo kulturološki

fenomen.

Kratke poruke doživijele su pravi bum tek omasovljavanjem mobilne telefonije i uvođenjem pre-

paid modela plaćanja usluga. Pre-paid model osmišljen je i namijenjen slabije platežnim korisnicima koji

nemaju ni potrebu ni materijalnu sposobnost da plaćaju mjesečnu pretplatu za mobilni telefon. Stoga ne

iznenađuje činjenica da je upravo među njima SMS usluga najprije zaživjela, šireći se naglo i

nezaustavljivo.

2.3.Prijelaz sa 2G na 2.5G mrežne usluge

Nadogradnjom mobilnih mreža druge generacije došli smo do 2,5G mreža u kojima je

ostvaren paketski prijenos podataka i naplata prometa po količini. Granica između 2G i 2.5G je

nejasna, ali kaže se da 2.5G sustav uključuje najmanje jednu od sljedećih tehnologija: HSCSD

(High-Speed Circuit-Switched Data), GPRS (General Packet Radio Services) ili EDGE (Enhanced

Data Rates for Global Evolution).

Krajem 90-tih godina korisnici su sve češće postavljali nove zahtjeve kvalitete usluge te

implementaciju noih usluga kao što su:

dvosmjerne poruke,

ujedinjenja kominikacija,

elektronska glasovna pošta,

e-mail

osobni broj usluga.

Upravo ove usluge dovele su do evolucije u pravcu još sofisticiranijih 2.5G mrežnih

usluga. Stopa širenja 2.5G usluga različita je u svijetu.

Slika 2.1.Evolucija mobilnih komunikacija od 2G prema 3G

2.5.GPRS

GPRS (General Packet Radio Service) predstavlja najvažniji tehnološki pomak ka trećoj generaciji

mobilnih komunikacija. GPRS 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).

Važna razlika između druge i treće generacije jeste u tome što su 3G sistemi prilagođeni

paketskoj komutaciji, koja je mnogo jeftinija od komutacije krugova.

GPRS inicijativa teži ka širenju 2G mreža kako bi mogli da obuhvate usluge prenosa

podataka kao i poboljšanje brzina protoka ovih mreža. Dakle, GPRS je u suštini sloj koji

prekriva GSM i TDMA mreže te koji pruža mogućnost operaterima mobilnih telefonija da više

puta koriste isti radio spektar na više korisnika i time povećaju kapacitet mreže.Zahvaljujući

razvoju GSM-a i GPRS-u operatori će moći da povećaju brzine prenosa podataka 2G sistema ne

mjenjajući frekvencijski opseg niti sadašnju infrastrukturu.

Korisnici GPRS-a pored kraćeg vremena pristupa dobijaju i veći protok podataka. U

standardnoj GSM mreži maksimalni protok koji je moguće ostvariti jeste 9,6 Kbit/s, dok je kod

GPRS-a protok podataka znatno povećan i kreće do nekoliko desetina Kbit/s (teoretski

maksimum kreće se od 115 Kbit/s do 171.2 kbit/s, korišćenjem svih raspoloživih kapaciteta). U

praksi, brzina prenosa zavisi od nekoliko faktora: limitiranost brzine prenosa uslijed samih

karakteristika mobilnog telefona, jačina signala operatera mobilne telefonije, udaljenost

mobilnog uređaja od bazne stanice i dr. Velika prednost biće mogućnost boravka on-line u

dužem vremenskom periodu. Posebno je interesantno što se tarifiranje neće vršiti po vremenu

korišćenja GPRS-a, već po količini prenesenih paketa. To znači da će korisnik, dok čita Web

stranice koje je zatražio, biti obavješten i o prispjeću elektronske pošte gotovo trenutno.

Sve što je potrebno da bi mogla da se koristi GPRS usluga je da korisnik posjeduje mobilni

telefon koji podržava ovaj protokol, da operater mobilne telefonije omogućava GPRS usluge i da korisnik

ima aktiviranu GPRS uslugu kod mobilnog operatera. 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.Sa obzirom da GPRS koristi iste frekvencije postojećih GSM mreža,a veoma se

lahko nadograđuje na postojeću strukturu ovog servisa,njegovo uvođenje je relativno jeftino kada se

poredi sa uvođenjem 3G/UMTS. Jedan od najnovijih razvoja u mobilnom slanju poruka je poznat po

MMS (Multimedia Messaging Service).

Kao i tradicionalni SMS 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

zvaničnu poruku. Međutim, MMS tehnologija nudi i više nego 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. GPRS operateri biće u mogućnosti da obezbijede korisnicima i dodatne usluge, kao što su

pristupi bazama podataka, slanje poruka, teleservisi (npr. bankovni računi, novčane transakcije i sl.).

2.6. 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 uvođenje naprednih usluga u mobilnu telefoniju kao što su :

prenos i snimanje zvuka i slike, potpune multimedijalne poruke, pristup Internet uslugama velikom

brzinom, kao i mobilni e-mail. EDGE je nova tehnologija prijenosa podataka koja je unaprijedila već

postojeći GPRS. Unapređenje se odnosi na brzinu prijenosa podataka koja kod EDGE-a teoretski iznosi

473 kbps, ali se u stvarnosti kreće od 135 kbps do 235 kbps. EDGE neki nazivaju i mostom između 2G i 3G

mreža, a iako ispunjava zahtjeve 3G mreža, obično ga se naziva 2.75G.

Da bi mobitel radio na EDGE sistemu i mreža mora podržavati isti, a ukoliko ga ne podržava

mobitel se sam automatski prebacuje na GPRS. 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 se može primijeniti u postojećim GSM mrežama u frekvencijskom pojasu od 800,900, 1800

i 1900 MHz i komplementaran je WCDMA tehnologiji. Zbog ove činjenice EDGE je vrlo značajan za

operatore s GSM ili GPRS mrežama koje evoluiraju prema WCDMA mrežama. Interoperabilnost između

različitih dijelova mreže omogućit će cjelovitu upotrebu nove i postojeće infrastrukture.

Slika 2.2 Prikaz razvoja mobilnih mreža prema reginalnom svjetskom rasporedu

EDGE tehnologija koristi istu TDMA ( Time Division Multiple Access) strukturu, logičke kanale i

200KHz frekventni opseg kao i današnje GSM mreže, što omogućava uvođenje 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.

2.4. Putanja ka sistemima treće generacije

Sistem druge generacije stvoren je zbog mogih nedostataka koje je imala predhodna generacija.

Sistem prve generacije bio je ograničen po pitanju kapaciteta, imao je veoma slabu zaštitu od

zloupotreba i prisluškivanja i mogao je ponuditi veoma mali broj naprednih usluga. Sistem druge

generacije napravljen je da bi prevazišao sve ove nedostatke i postigao je veoma značajan uspjeh.

U eri Interneta, elektronske trgovine i multimedijalnih usluga, nedostatak mogućnosti za prenos

podataka je velika mana. Iako ljudi imaju potrebu da međusobno razgovaraju više nego ikad do sada, oni

takođe žele i da komuniciraju na neki nov način, putem e-maila, instant poruka, putem World Wide Web

servisa, i na mnogo drugih načina. Da bi se sve ovo omogućilo potrebna je nova naprednija tehnologija –

tehnologija mobilne telefonije treće generacije

Sistemi treće generacije će omogućiti više brzine prijenosa i na taj način postaviti temelj mnogo

širem spektru usluga:

osnova i unaprijeđena usluga prijenosa govora (audio konferencija i glasovna pošta)

usluge koje koriste malu brzinu prijenosa (e-mail, slanje poruka)

usluge koje koriste srednje brzine prijenosa (prijenos datoteka, Internet pristup brzinama 64-144

Kbps)

usluge koje koriste visoke brzine prijenosa (video konferencija)

multimedijalne usluge koje pružaju istovremene video, audio i podatkovne usluge kao podršku

interaktivim aplikacijama.