12 Trådløse nett Cellestruktur for oppbygging av basestasjoner i trådløse nett A B Figur 12.1 Cellestruktur for oppbygging av basestasjoner i radionett.

WLAN Standarder for WLAN Dagens standard bygger på typen Wi-Fi (Wireless Fidelity). Aktuelle frekvenser ligger i frekvensbåndene 2,4 GHz og 5 GHz. Gir til sammen 11 tilgjengelige kanaler . Figur 12.2 WLAN.

Aktuelle WLAN-standarder Datahastighet (maks.) Frekvensbånd Modulasjonstype/ multipleksing * Sikkerhet IEEE802.11 2 Mbps Da 2,4 GHz FHSS eller DSSS WEP og WPA IEEE802.11a 54 Mbps 5 GHz OFDM IEEE802.11b (Wi-Fi) 11 Mbps DSSS med CCK IEEE802.11g (Wi-Fi) OFDM over 20Mbps DSSS med CCK under 20Mbps IEEE802.16 (WiMax) FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) er en såkalt spredt-spektrum-teknologi for bruk i WLAN DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum). CCK (Complementary Code Keying) er en metode for koding av data med hastigheter på 5,5 og 11 Mbps i 2,4 MHz-båndet. OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) er en form for frekvensdelt multipleksing for overføring av store digitale datamengder over en radiobølge. Sikkerhet og kryptering: WEP (Wireless Equivalent Protocol) WPA (Wi-Fi Protected Access) Tabell 12.1 Noen standarder for WLAN

Mobiltelefonnett Figur 12.3 Mobiltelefonnett.

Mobiltelefonnett, generasjoner Manuelt betjent mobiltelefon (til ca. 1981). NMT (Nordisk Mobil Telefonsystem), 1G, ca. 1981–2004. GSM-systemet (Global System for Mobile communication), 2G, fra ca. 1990. UMTS (Universal Mobile Telecommunication Systems), 3G, fra 2004. 4G, under utbygging i enkelte land. Mer om NMT kan du finne her: NMT http://no.wikipedia.org/

GSM-nettets oppbygning SIM-kort BTS BSC VLR EIR HLR Telenettet PSTN MSC Nettsystem Basestasjon system Mobilstasjon Figur 12.4 GSM-nettets oppbygning.

GSM-telefon Figur 12.5 Blokkskjema for GSM-telefon. A/D PCM-koder og multiplekser Loud speaker Microphone A/D Kryptering og dekoding CPU kontrolldel Modulator demodulator Frekvens syntetisator TX RX Antenne svitsj Tastatur display RAM EPROM SIM-kort Figur 12.5 Blokkskjema for GSM-telefon.

SIM-kortet SIM (Subscriber Identity Module) Er uavhengig av mobiltelefonen og kan flyttes fra ett apparat til et annet. Inneholder en IMSI-kode (International Mobile Subscriber Identity). IMSI-koden brukes til å identifisere abonnenten mot systemet. - Består av en sikkerhetskode pluss en del annen informasjon. - Kan beskyttes mot misbruk av uvedkommende ved hjelp av passord eller PIN-kode (Personal Identity Number). Selve mobiltelefonen identifiseres ved hjelp av en IMEI-kode (International Mobile Equipment Identity). IMEI- og IMSI-koden er uavhengige.

Nettsystemet i GSM MSC (Mobile Switching Center) Selve mobiltelefonsentralen og den sentrale enheten i GSM-nettet. I tillegg til å fungere som en ordinær telefonsentral, utfører den alle funksjoner som er nødvendig for håndtering av abonnenter som registrering og identifisering, oppdatering av lokasjon, anropsbehandling og ruting. MSC har forbindelseslinjer til det offentlige telefonnettet.

Registre i MSC Egne registre i mobiltelefonsentralen holder rede på nødvendig informasjon om hver enkelt mobiltelefon i området, både hjemmehørende og «besøkende» ut fra mobiltelefonenes internasjonale identitet. HLR (Home Location Register) inneholder info om abonnenter som er registrert i egen sentral. VLR (Visitor Location Register) lagrer informasjon om abonnenter som for tiden er innom annet trafikkområde, men ellers er hjemmehørende under en annen MSC’s trafikkområde (Roaming). EIR (Equipment Identity Register) holder orden på sikkerhetsinformasjon og registrerte gyldige mobiltelefoner. Holder også orden på hvor hver mobiltelefon er registrert med sin IMEI-kode. (Dersom en mobiltelefonen blir rapportert stjålet eller mistet, kan IMEI- koden gjøres ugyldig.)

Roaming Når en mobiltelefon forflytter seg fra ett trafikkområde til et annet, må det nye trafikkområdets MSC oppdatere sine registre om ny lokasjon. For at en mobiltelefon skal fungere i et annet land, må egen operatør ha såkalt ”roamingavtale” med aktuelle utenlandske operatører. Samme gjelder dersom telefonen skal kunne fungere i en annen operatørs dekningsområde. For nødnummer skal mobiltelefonen fungere i alle operatørers dekningsområder, dvs. at de forskjellige nettoperatørene har innbyrdes roamingavtaler for nødnummer.

Radiokommunikasjonen i GSM Benytter digital radiokommunikasjon. Frekvensområder: 900 MHz-,1800 MHz- og 1900 MHz-båndet. Kanalinndeling: TDMA i kombinasjon med FDMA.

Bærebølgefrekvenser i GSM Opplink (MHz) Nedlink Frekvens- avstand (kHz) Totalt antall duplex- kanaler GSM 900 890 – 915 935 – 960 200 124 GSM 1800 1710 – 1785 1805 – 1880 374 Tabell 12.2 Egne frekvenser for opplink og nedlink.

Kanalinndeling i GSM En kombinasjon av tidsdelt multipleksing TDMA (Time Division Multiple Access) og frekvensdelt multipleksing FDMA (Frequency Division Multiple Access). FDMA-delen dekker maksimum båndbredde på 25 MHz med inntil 124 bærefrekvenser avdelt med en frekvensavstand på 200 kHz. For å oppnå flere kanaler deles hver frekvens ved hjelp av TDMA i åtte tidsluker, slik at åtte brukere kan benytte samme radiofrekvens samtidig.

Rammestruktur i GSM-systemet Trafikk-kanalene (TCH, Traffic CHannel) brukes til overføring av taleinformasjon og datatrafikk. Består av 26 TDMA-rammer som utgjør en multiramme. Hver TDMA-ramme består av åtte tidsluker. En tidsluke per trafikkanal. Lengde på multiramme er 120 ms (26 rammer x 8 tidsluker x 0,577 ms = 120 ms). Av de 26 TDMA-rammene brukes 24 til trafikkanaler og én til kontrollsignaler (SACCH, Slow Associated Control Channel). Trafikkanalenes opplink og nedlink er atskilt med tre tidsluker, slik at mobilstasjonen ikke skal sende og motta samtidig.

TDMA rammestruktur for radiodelen i GSM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 24 25 23 BP 57 26 8,25 TDMA-ramme Tid: 120/26 ms = 4,615 ms Multiramme: 26 rammer Tid: 120 ms 0-11 og 13-24: Trafikk-kanaler 12: Kontrollsignaler 25: ubrukt Tail-biter Databiter Training Stealing bit Guard-biter 120 26  8 Tid per tidsluke: ms = 0,577 ms Figur 12.6 TDMA rammestruktur for radiodelen i GSM-systemet.

Effektkontroll i GSM GSM-systemet har innebygget effektkontroll for å sikre at mobilstasjon og basestasjon opererer med riktig sendereffekt i forhold til avstand. Sendereffekten reguleres i trinn på 20, 8, 5, 2 og 0,8 watt. For å hindre interferens mellom kanalene opererer både mobilstasjon og basestasjon med lavest mulig sendereffekt, samtidig som det opprettholdes et kvalitetsmessig godt nok signalnivå. Mobiltelefonen måler signalstyrke og signalkvalitet basert på bit/feil-forholdet. Resultatet oversendes basestasjonen, som umiddelbart avgjør om effektnivået må forandres.

Radiosikkerhet For å hindre avlytting er radiosignalene kodet (kryptert). I tillegg foretar kanalfrekvensen 217 frekvenshopp per sekund. Dette betyr rask omstilling til ny frekvens av basestasjon og mobilstasjon. Utføres av frekvenssyntetisatoren styrt av CPU’en og kontrolldelen i mobiltelefonen. Mer om GSM kan du finne her: GSM http://no.wikipedia.org/

WAP (Wireless Application Protocol) En protokoll for integrasjon av digital mobilteknologi for forenklet oppkobling mot Internett. Ved hjelp av WAP-telefoner har vi tilgang til et enhetlig meldingssystem for tale, faks og e-post, samt informasjonstjenester som ligger på Internett. Sterk kryptering gir WAP-teknologien sikre transaksjoner. En WAP-tjener (server) utgjør bindeleddet mellom GSM-nettet og Internett. (Fungerer som et grensesnitt mellom de to protokollene WAP og TCP/IP.) Mellom mobiltelefon og WAP-tjeneren sendes datatrafikken som WAP-protokoller.

WAP-forbindelse WAP-telefon WAP- tjener Web- Forespørsel Svar Kodere og dekodere Forespørsel Svar Kodet forespørsel Kodet svar Trådløs forbindelse via GSM

GPRS (General Packet Radio Service) Er utviklet for å gi GSM mulighet for overføring av data med større datahastighet. Mens GSM er linjesvitsjet, er GPRS pakkesvitsjet. Benytter 8PSK modulasjon. Pakkesvitsjing gir den fordelen at kunden betaler for overført datamengde og ikke for den tiden det tar å overføre. Teoretisk datahastighet over 100 kbps / reell overføringshastighet ca. 40 kbps. Gir båndbredde etter behov (Bandwith on Demand) ved å operere med forskjellig antall tidsluker (inntil åtte tidsluker samtidig). GPRS terminaler er permanent «on line», slik at vi ikke behøver å foreta en oppkobling til Internett hver gang vi har behov for det.

EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) Er en oppgradering av GSM-nettet for økt data overføringshastighet. Nedlastingshastighet 100–200 kbps. Sendehastighet 50–75 kbps.

UMTS (Universal Mobile Telecommunication Systems) Er basert på en videreutvikling av nettverksteknologien i GSM. Mobil datakommunikasjon med hastigheter på inntil 2 Mbps. Radiokommunikasjonen er basert på modulasjon/multipleks-teknikken CDMA. Frekvensområder er 1920–1980 MHz og 2110–2170 MHz. For kommunikasjon via satellitt er frekvensene 1980–2010 MHz og 2170–2200 MHz.

UMTS-nett Figur 12.7 UMTS-nett. HLR Internett MSC VLR EIR RNC Node B Telenettet PSTN Internett Figur 12.7 UMTS-nett.

CDMA (Code Division Multiple Access) En digital radiooverføringsteknikk som benytter spredtspektrum-teknologi. Hensikten med CDMA-teknologien er å skaffe økt båndbredde i et fra før begrenset frekvenssystem. Alle brukerkanalene benytter hele frekvensspekteret innenfor det tilgjengelige frekvensområdet. Bruker matematiske eller digitale koder som er satt sammen av ulike radiofrekvenser innenfor et smalbåndet område. Brukes til å skille mellom de individuelle brukerkanalene.

Utviklingen i Norge for private fasttelefonabonnenter og mobilabonnenter 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 500 000 1 000 000 1 500 000 2 000 000 2 500 000 3 000 000 private fastabonnenter mobilabonnenter antall abonnenter årstall

DECT-systemer (Digital Enchanced Cordless Telecommunications) Standard for digital trådløs telefoni. Trådløse telefonapparater kommuniserer via én eller flere basestasjoner. Basestasjonene er tilknyttet det offentlige telenettet via ordinære telefonlinjer. Begrenset rekkevidde (inntil 300 m). Avlyttingssikkert. Opererer i frekvensbåndet fra 1,88 til 1,9 GHz med 120 duplekskanaler basert på TDMA (rammelengde 10 ms). Overføringshastighet 1152 kbps. Modulasjonsmetode GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying), stor motstand mot forstyrrelser. Egen språkstandard for DECT terminalutstyr går under benevnelsen GAP (Generic Access Profile).

Bluetooth Teknologi for overføring av radiosignaler over korte avstander. Ved hjelp av Bluetooth kan digitale enheter kommunisere trådløst inntil ca. 9 meter. Velegnet til kommunikasjon mellom bærbare og stasjonære PC’er, mot tastatur og mus, skrivere, digitale kamera og mobiltelefoner. Benytter den globalt tilgjengelige radiofrekvensen 2,4 GHz. Standarden heter Bluetooth 2.0+EDR (Enhanced Data Rate). Kan operere med en maksimal overføringshastighet på 3 Mbps.

Satellittbaserte navigasjonssystemer Navigasjonssystemer der satellitter benyttes for å angi posisjoner på jordoverflaten. Går under betegnelsen GNSS (Global Navigation Satellite Systems). Russisk system: GLONASS (Global’naia Navigatsionnaya Sputnikova Sistema) Amerikansk system: GPS (Global Position System) Nytt europeisk system: Galileo (fra 2008) Per i dag (2006) er GPS det mest benyttede, mens GLONASS til dels har hatt problemer med å holde satellittene operative. Har også betydning som varlingssystemer for sikkerhet og militær og sivil overvåkning som eksempelvis ved naturkatastrofer.

GPS-systemet Utviklet av det amerikanske forsvarsdepartementet for styring av raketter og bomber Utgjorde en kraftig forbedring i presisjon i målstyring av slike våpen. Het opprinelig NAVSTAR (NAVigation Signal Timing And Ranging). Første satellitt sendt ut i 1978. Kontrolleres fortsatt av det amerikanske forsvarsdepartementet, men ble i 1980-årene frigitt også for sivil anvendelse. Er nå åpent for fri bruk og kan benyttes i alle deler av verden.

GPS-systemet Figur 12.8 For at en GPS-mottaker skal registrere egen posisjon, må den ha kontakt med minst tre satellitter samtidig.

GPS-systemet, virkemåte Satellittene fungerer som referansepunkter for posisjoner på jordoverflaten. 24 satellitter (21 aktive og 3 i reserve) er plassert i seks baner 20,2 km over jordoverflaten slik at alltid minst 4 satellitter samtidig er synlig over horisonten. Sender kontinuerlig posisjons- og tidssignaler styrt av nøyaktige atomklokker. Sjekker egen posisjon én gang i døgnet mot en egen bakkestasjon. Sirkulerer i nøyaktige baner og passerer samme punkt på jorda to ganger i døgnet. Via en antenne oppfanger GPS-mottakeren signalene fra flere satellitter samtidig og sammenligner tidsinformasjonen med egen innebygde klokke. For å kunne beregne posisjon må signalet være låst til minst tre satellitter samtidig.

Galileo Er under utvikling i Europa og ment å bli et navigasjonssystem på lik linje med GPS. Ferdig utbygd (2008) vil det bestå av 30 satellitter der tre er reserve. Vil i tillegg bestå av 20 jordstasjoner benevnt GSS (Galileo Sensor Station) som skal kontrollere og korrigere satellittene og sørge for synkronisering. Mer info om satellittbaserte navigasjonssystemer vil du finne her: GPS http://www.satellitter.no/