1

Μακροπρόθεσµη Εξέλιξη Κινητής Τηλεφωνίας : Γεφυρώνοντας τον Κόσµο

Αντώνης Χοντζέας

2

Μερικά λόγια για τις πηγές του κειµένου :

Αρκετοί συντάκτες και εκδότες υποθέτουν στις ηµέρες µας ότι η συχνή χρήση των

υποσηµειώσεων προσβάλει τους αναγνώστες. Θα ήθελα να επισηµάνω ότι δεν

επιθυµώ να προσβάλω ή να αποθαρρύνω µε κανένα τρόπο οποιονδήποτε «εύπορο»

πελάτη· θεωρώντας ταυτόχρονα λίγο παράξενο να ενοχλούνται µορφωµένοι

άνθρωποι από µερικά «γραµµατάκια» στο «κατώτατο» σηµείο µιας σελίδας..

Ο κάθε αναγνώστης, είτε επαγγελµατίας ή ερασιτέχνης, απαιτεί κάποιο τρόπο ή

κάποια µέθοδο πιστοποίησης των πληροφοριών και των γεγονότων. Κατά τη γνώµη

µου (και πολλών άλλων), οι υποσηµειώσεις παρέχουν ένα ικανοποιητικό µέτρο της

αξιοπιστίας και της προσοχής των οποίων το κάθε σχετικό θέµα έχει ερευνηθεί.

Εντούτοις, πρέπει πάντα να καθιερώνεται κάποιο µέτρο, κάποια διαχωριστική

«κόκκινη γραµµή»1 µεταξύ της επάρκειας και της σχολαστικότητας.

Αφ ενός, το κείµενο υποσηµειώνει λεπτοµερώς την κάθε χρήση πληροφορίας που

πηγάζει σε δηµόσια έγγραφα, περιοδικά και εφηµερίδες, τεχνικά κείµενα,

προδιαγραφές κλπ.

Αφ ετέρου, η εικοσαετή προϋπηρεσία στην πρώτη γραµµή βιοµηχανίας κινητών

τηλεπικοινωνιών, µου προσφέρει την ευχαρίστηση και το προνόµιο – συχνά ως

κινητήρια δύναµη και τακτικά ως παραπεφθείσα αναφορά – της δυνατότητας της

επίκλησης των σηµειώσεων µου, των αρχείων µου, και των πρακτικών άπειρων

συναντήσεων και «κλειστών» συνεδρίων.

Η συστηµατική παραποµπή τέτοιων πηγών θα περιελάµβανε ατελείωτες

«οδυνηρές» -για το συγγραφέα - αναφορές σε αδηµοσίευτα προσωπικά αρχεία., χωρίς

καµία προστιθέµενη αξία για των αναγνώστη.

1 Ο αναγνώστης θα µας συµπαθήσει, η έκφραση είναι της µόδας στις µέρες µας.

3

Μερικά λόγια για τον Συγγραφέα :

Ο Αντώνης Χοντζέας (linkedin antonis hontzeas) γεννήθηκε

στην Αθήνα, µεγάλωσε στον Καναδά, έζησε στο Μεξικό, και ξανα επέστρεψε στην

Ελλάδα οπού εργάζεται ως σύµβουλος προηγµένων τεχνολογιών και καινοτόµων

επιχειρησιακών µοντέλων.

Ο κ. Χοντζέας είναι µέλος του τεχνικού επιµελητιρήου του Κεµπέκ (OIQ), µέλος των

∆Σ των εταιριών MMT Seventh Temple και Blue Room, και Local Ambassador του

Edinburgh Business School (EBS) στην Ελλάδα.

Ο κ. Χοντζέας κατοικεί µε την οικογένεια του στην Αθήνα το χειµώνα, και

βρίσκεται συνήθως κάπου µεταξύ Στούπα Μάνης και Γραβιά Φωκίδος τα

καλοκαίρια.

4

Ευχαριστίες

Κατ’ αρχάς ένα τέτοιο έργο, όνειρο δεκαετιών, δεν πραγµατοποιείται χωρίς ισχυρό

ακαδηµαϊκό υπόβαθρο. Θα ήθελα να ευχαριστήσω θερµά τους διάφορους

συναδέλφους-ερευνητές του Πανεπιστηµίου McGill για την πολύτιµη προσφορά τους

στα τεχνικά κείµενα όπως και τους συναδέλφους της 3GPP και ιδιαίτερα τον κ. Kevin

Flynn, για το πολύτιµο συντονιστικό του ρόλο, και την ταχύτατη ανταπόκριση στην

πληθώρα των ερωτήσεων που του υπέβαλα.

Ο αναγνώστης θα παρατηρήσει παρόλη την τεχνική φύση του βιβλίου, αρκετές

αναφορές στα οικονοµικά , στην στρατηγική και σε γενικά εµπορικά θέµατα. Είχα,

κατά την παραµονή µου στο M.I.T. (Sloan) την τύχη να παρακολουθήσω αρκετά

σεµινάρια – θα ήµουν από τους τελευταίους - του ήρωα µου Καθηγητή John Kenneth

Galbraith2. Στον χώρο των πρακτικών επαγγελµάτων – π.χ. στη µηχανική- η

οποιαδήποτε κίνηση (είτε αποκαλείται ύλη πολυτεχνείου ή τεχνική προδιαγραφή)

απαιτεί το αντικατοπτρισµό των αναγκών, των τάσεων, και των πραγµατικοτήτων

των αγορών… αλλιώς αποτελεί άγονη άνευ ουσίας άσκηση επί χάρτου.

Θα ήθελα επίσης να ευχαριστήσω τους συναδέλφους µου στην Ericsson, ιδίως τις

διηπειρωτικές οµάδες του Καναδά, των ΗΠΑ, του Μεξικού και της Ελλάδας – τις

οποίες µου δόθηκε η τιµή να διοικήσω - που στον χρόνο και τόπο και µε

αντίστοιχους τρόπους και ρυθµούς τους, συνέβαλλαν στην υλοποίηση των

ασύρµατων κινητών τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών, και συστηµάτων ευρείας ζώνης.

Τέλος, αφιερώνω το έργο αυτό, σ’όλη την οικογένεια µου, που είναι η βάση, και η

πηγή της δύναµής µου. Στην γυναίκα µου Μαρία, στον γιό µου Νίκο, και φυσικά

στην κόρη µου Βάλια.

Ευχαριστώ όλους…

Αντώνης Χοντζέας, Αθήνα 2011

2 Καθηγητής Paul M.Warburg οικονοµικών του Harvard όπου παρέδιδε και σεµινάρια στο Sloan.

5

Πίνακας Περιεχοµένων Ευρετήριο Σχηµάτων

Ευρετήριο Πινάκων

Ευρετήριο Φωτογραφιών

Λίστα Ακρωνυµίων

Πρόλογος

1. Εισαγωγή Στη Μακροπρόθεσµη Εξέλειξη (LTE)

2. System Architecture Evolution – Evolved Packet Core

3. ∆ίκτυο Ασύρµατης Πρόσβασης (UTRA)

4. Συστήµατα Πολλαπλών Κεραιών MIMO

5. 4G ή LTE Advanced

6. Θέµατα Ασφάλειας

7. Cloud Computing σε περιβάλλον LTE

8. Περί Στρατηγικής

9. Εξέλιξη ∆ικτύων

10. Θέµατα Υγείας 11. Το Μέλλον

Επίλογος : Το Ασύρµατο Εργασιακό Περιβάλλον

Προτεινόµενη Βιβλιογραφία

Άλλες Πηγές

6

Ευρετήριο Σχηµάτων Σ 1.1 – LTE Logo

Σ 1.2 : Σύγκριση Συνόλων Συνδροµητών Σταθερής και Κινητής Τηλεφωνίας

Σ 1.3 : Evolved Packet System (EPS)

Σ 1.4 : LTE σε επίπεδο λογικών κόµβων

Σ 1.5 : Συνολικό κόστος κινητής ευρυζωνικότητας

Σ 1.6 : Χρονοδιάγραµµα των διάφορων ασύρµατων κινητών τεχνολογιών ευρείας

ζώνης.

Σ:1.7 : Οι προτάσεις του World Radio Conference (WRC) 07

Σ 2.1 : επίπεδη αρχιτεκτονική

Σ 2.2 : Enhanced Packet Core

Σ 2.3 : SAE Protocol Stacks

Σ 2.4 : Signalling Stacks

Σ 2.5 : Evolved Packet Core

Σ 2.6 : Inter LTE Handover

Σ 3.1 : Ορθογωνική Πολλαπλή ∆ιαίρεση Συχνοτήτων OFDMA

Σ 3.2 : OFDMA/SC-FDMA

Σ 3.3 : IFFT/FFT

Σ 3.4 : Τοπολογία Ν επί Μ ΜΙΜΟ

Σ 3.5: SAE Bearers

Σ 3.6 : Τα διάφορα στρώµατα πρόσβασης

Σ 3.7 : Variable PDU

Σ 3.8 : Συσχετισµοί του MAC Σ 3.9 : UE States

Σ 3.10 : Reference Symbols

Σ 3.11 : Transmission Blocks

Σ 3.12 : Παράδειγµα Χαρτογράφησης Κεραιών Σ 3.13 : ∆ιασυνδετικότητα Φυσικού Στρώµατος

Σ 3.14 : ∆ιαδικασίες Πρόσβασης Τερµατικού

Σ 3.15 : LTE σε επίπεδο πρωτοκόλλων

Σ 3.16 : Οι διεπαφές που αφορούν τις µεταποµπές

Σ 3.17 : Μεταποµπή Intra-LTE µέσω διεπαφής Χ2

Σ 3.18 : Μεταποµπή Intra-LTE µέσω διεπαφής S1

Σ 3.19 : S1 Inter MME Handover µέσω κοινού SGW

Σ 3.20 : S1 inter MME- inter SGW Handover

Σ 3.21 : LTE-UMTS InterRAT Handover

Σ 3.22 : UMTS-LTE InterRAT Handover

Σ 4.1 Single Input Single Output and Multiple Input Multiple Output Antenna

Systems

Σ 4.2 Χωρική Πολυπλεξία

Σ 4.3 : Ο Πίνακας Η

Σ 4.4 : Precoding Principle

Σ 4.5 :ΜΙΜΟ transmit diversity mode

Σ 5.1 LTE Advanced Logo

Σ 5.2 : Ο δρόµος προς την τέταρτη γενεά

Σ 5.3 : 3GPP Organization

Σ 5.4 : ∆ίκτυο LTE Advanced µε κόµβους διαβιβάσεων (relay nodes)

Σ 5.5 : Χρονοδιάγραµµα προόδου

7

Σ 6.1 : Τα χαρακτηριστικά ασφάλειας του δικτύου

Σ 6.2 : Ιεραρχία κλειδιών ασφάλειας

Σ 6.3 : Αρχιτεκτονική NDS για IP πρωτόκολλα

Σ 6.4 : ΙΜS Security Architecture

Σ 6.5 : ∆ιαδικασία IMS AKA

Σ 7.1 : Συνδροµητές υπηρεσιών ροών µουσικής

Σ 8.1 : Οι πέντε δυνάµεις του Porter

Σ 8.2 : Μοντέλο Γνώσης Ανταγωνισµού

Σ 8.3 : Ανάλυση PEST (Political, Economic, Social, Technological)

Σ 8.4 : ∆ίκτιο 3G

Σ 8.5 : Στρατηγική Τοποθέτηση Προϊόντων

Σ 8.6 : Περιορισµός του ανταγωνισµού µέσω στρατηγικής τοποθέτησης προϊόντων

Σ 9.1 Τυπικό οργανόγραµµα Στρατηγικών Επιχειρησιακών Μονάδων

Σ 9.2 : Η αύξηση κίνησης και ο περιθωριοποίηση των εσόδων

Σ 9.3 : Η πίτα της σφαιρικής αγοράς κινητής τηλεφωνίας

Σ 9.4 : Ποσοστό διάδοσης των διαφορετικών τεχνολογιών

Σ 9.5 : Οι συνδροµές ανά τεχνολογία πρόσβασης

Σ 9.6 : Χρονοδιάγραµµα των ασύρµατων ευρυζωνικών τεχνολογιών

Σ 9.7 : Ταχύτητες ανά τεχνολογία πρόσβασης

Σ 9.8 : Ταχύτητες LTE ανά εύρος ζώνης και τοπολογία κεραιών

Σ 9.9 : Το δίκτυο προς αναβάθµιση σε LTE

Σ9.10: Σύνδεση των nodeBs µε τους κόµβους δεδοµένων

Σ 9.11 : Αναβάθµιση σε EPC

Σ 9.12: 3GPP Release 8 δίκτυο

Σ 11.1 : Η πίτα του υλικού

Σ 11.2 Σύστηµα Strowger (1891,Patent # 447,918)

Σ 11.3 :Regional Bell Operating Companies after Breakup of AT&T

Σ 11.4 : AMPS based mobile system (Cellular Concept)

8

Ευρετήριο Πινάκων

Π 1.1 – Σύγκριση υπηρεσιών GSM και LTE

Π 4.1 : 2 Χ 2 transmit codebook

Π 5.1 Συγκριτικοί πίνακες LTE-LTE Advanced

Π 8.1 : Swot Analysis

Π 8.2 : Ανταγωνιστικότητα προϊόντων µε βάση το µοντέλο της εταιρείας Boston

Consulting Group

Π 9.1 : Η εξέλιξης στην αγορά πολυµέσων

9

Ευρετήριο Φωτογραφιών

Φ1 – Η παγκόσµια κυριαρχία του GSM («Κοπέλα µε Κινητό» παραχωρίθηκε µε

άδεια του Laurent).

Φ2- Σύµπλεγµα κεραιών LTE Advanced

Φ3 - Θέµατα Στρατιγηκής Σηµασίας («Really Charming» παραχωρήθηκε µε άδεια

του Laurent)

Φ4 – Startups (Constellation Engine Startup – Wikipedia Commons)

Φ5 – Πράσινη Στρατηγική («Αρκαδία»

Φ6 – Θέµατα Υγείας («Κοριτσάκι µε κινητό» - Παραχωρήθηκε µε άδεια της εταιρείας

LifeScience)

Φ7 - Γεφυρώνοντας Κόσµους («Girl with Mobile» – Παραχωρήθηκε µε την άδεια του

Tolchok)

Φ8 - Γεφυρώνοντας Λαούς

Φ9 - Γεφυρώνοντας Πολιτισµούς («Gabriela Garcia» – Παραχωρήθηκε µε άδεια της

ίδιας…)

10

Λίστα Ακρωνυµίων

3GPP Third Generation Partnership Project

ARPU Average Revenue per User

CDMA Code Division Multiple Access

CN Core Network

CPC Continuous Packet Connectivity

DSL Digital Subscriber Line

EDGE Enhanced Data Rates for Global Evolution

eNodeB Evolved Node B

EPC Evolved Packet Core

EPS Evolved Packet System

E-UTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network

EV-DO Evolution, Data Optimised

FDD Frequency Division Duplex

FMC Fixed Mobile Convergence

FTTH Fibre to the Home

GERAN GSM EDGE Radio Access Network

GPON Gigabit Passive Optical Network

GPRS General Packet Radio Service

GSM Global System for Mobile communication

HD High Definition

HSDPA High Speed Downlink Packet Access

HSPA High Speed Packet Access

HSPA+ HSPA Evolution

HSUPA High Speed Uplink Packet Access

IMS IP Multimedia Subsystem

IMT International Mobile Telecommunications

IP Internet Protocol

ITU International Telecommunication Union

LSTI LTE SAE Trial Initiative

LTE Long Term Evolution

MBSFN Multicast Broadcast Single Frequency Network

MIMO Multiple Input, Multiple Output

MPLS Multi-Protocol Label Switching

NGMN Next Generation Mobile Networks

NGN Next Generation Network

OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing

OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access

P2P Peer-to-Peer

PDA Personal Digital Assistant

PLMN Public Land Mobile Network

QoS Quality of Service

RAN Radio Access Network

RIT Radio Interface Technology

RNC Radio Network Controller

SAE System Architecture Evolution

SC-FDMA Single Carrier – Frequency Division Multiple Access

11

SD Standard Definition

SGSN Serving GPRS Support Node

SIP Session Initiation Protocol

SON Self-Organising Network

TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol

TDD Time Division Duplex

UE User Equipment

UMTS Universal Mobile Telecommunications System

UTRAN Universal Terrestrial Radio Access Network

VoIP Voice over IP

WCDMA Wideband CDMA

WiFi Wireless Fidelity

WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access

WRC’07 World Radiocommunication Conference 2007

12

Πρόλογος

Στο κοντινό παρελθόν, ένας αρκετά σοφός και δηµοφιλείς κύριος 3(και εξαιρετικά

καλός µάνατζερ) επισήµανε σε µάνατζµεντ meeting στο εξωτικό Saltillo4 τη σηµασία

των κινητών τηλεπικοινωνιών, αλλά και τον ρόλο του ολικού τηλεπικοινωνιακού

δικτύου ως µεγαλύτερη µηχανή του κόσµου. Σηκώνοντας το ακουστικό, ο

ενδιαφερόµενος έχει την δυνατότητα να συνδεθεί – µε ικανοποιητικό κόστος και

αρκετά αποδοτικό τρόπο- µε οποιοδήποτε σηµείο του πλανήτη.

Είχα την τύχη να ξεκινήσω την καριέρα µου στις τηλεπικοινωνίες όταν βρισκόταν

ακόµα η κινητή τηλεφωνία στα εµβρυικά στάδια της εξέλιξης της ως παγκόσµιο

φαινόµενο. Η σταδιοδροµία µου – ή καριέρα µου – µου προσέφερε ποίκιλες εµπειρίες

όπως τον «πόλεµο» των TDMA/FDMA προδιαγραφών, τις µάχες των πλατφόρµων,

τα προβλήµατα των απροσδιόριστων κυψελών και φυσικά την τακτική συµµετοχή

στις συνεδριάσεις των προδιαγραφών του LTE, πχ. το 2004 στο Τορόντο του

Καναδά. Μέσω της εργασίας µου γνώρισα τον πλανήτη και τον κόσµο · ταξίδεψα

πάνω από 65,000 µίλια δηλαδή περίπου δυόµιση φορές την περιφέρεια της γης, και

απόκτησα ανεκτίµητες φιλίες κερδίζοντας συγχρόνως σπάνιες εµπειρίες, και

πολύτιµες γνώσεις.

Η σωστή χρήση της τεχνολογίας – δηλαδή η εφαρµογή της γνώσης - αυξάνει το

βιοτικό επίπεδο, και θεµελιώνει ισχυρές βάσεις για θετική εξέλιξη προς ένα καλύτερο

κόσµο, προς ένα αξιόλογο µέλλον. Η εσφαλµένη, εγωιστική, ανεύθυνη ή αλαζονική

χρήση της γνώσης επανδρώνει το µίσος, την αρνητικότητα και λειτουργεί ως

καταλύτης της καταστροφής.

Skype, facebook, Twitter, MSN: εργαλεία που διευκολύνουν την αλληλεπίδραση

προσθέτοντας πολλαπλές διαστάσεις στην έκφραση και στην κοινωνικοποίηση. Η

διαθεσιµότητα πολυάριθµων εργαλείων πολυµέσων ενισχύουν σήµερα την εµπειρία

επικοινωνίας, η οποία στο παρελθόν ήταν αποκλειστικά περιοχή της βιοµηχανίας των

τηλεπικοινωνιών.

Οι τηλεπικοινωνίες δεν πληρούν πια ρόλο πρωταρχικής εφαρµογής της εξ

αποστάσεως επικοινωνίας , αλλά µία από τις υπάρχουσες κινητήριες δυνάµεις.

3 Rolf Hansen, Πρόεδρος Ericsson Mexico και εκπρόσωπος της Ericsson στις εµπορικές σχέσεις

Ericsson – Intracom. 4 Πρωτεύουσα της πολιτείας της Coahuila, στο Βόριο Μεξικό. Αποκαλούµενη από τους ντόπιος ως

«Αθήνα» του Μεξικού λόγω της εντυπωσιακής αποικιοκρατικής αρχιτεκτονικής και κουλτούρας της.

13

Υπό αυτήν τη µορφή, το µέλλον των τηλεπικοινωνιών θα καθοριστεί ως µέρος µιας

ορχήστρας κατάλληλα µισθωµένων επικοινωνιακών «οργάνων» , οπού καθήκοντα

Μαέστρου θα εκπληρώνει ο καταναλωτής.

14

1. Εισαγωγή

Σ 1.1 – LTE Logo

Η µακροπρόθεσµη εξέλιξη της Κινητής Τηλεφωνίας

LTE (Long Term Evolution) εκπροσωπεί το επόµενο σηµαντικό βήµα των

ασύρµατων κινητών επικοινωνιών, και περιγράφεται στην έκδοση 8 (Release 8) της

3GPP (3rd

Generation Partnership Project). Ο στόχος της 3GPP είναι η καθολική

βελτίωση των κινητών τηλεπικοινωνιών UMTS και η ενίσχυση της εµπειρίας των

χρηστών µέσω εκδόσεων απλουστευµένης τεχνολογίας που αφορούν την ευρυζωνική

κινητή τηλεφωνία επόµενης γενεάς.

Στο πλαίσιο µόνο µιας δεκαετίας η βιοµηχανία κινητών τηλεπικοινωνιών

επανεξέτασε αναγκαστικά την αρχιτεκτονική του δικτύου πρόσβασης και των

γενικών υποδοµών των δικτύων 3G λόγω των αλλαγών των χαρακτηριστικών της

αγοράς, όπου οι προσδοκίες των χρηστών αυξάνονται συνεχώς κυρίως λόγω

διαφόρων προκλήσεων όπως οι σταθερές ευρυζωνικές υπηρεσίες (dsl, fibre κλπ.) και

η εισαγωγή υπηρεσιών χαµηλής ή µηδενικής χρέωσης όπως skype video, web tv, voip

κλπ.

Η κινητή ευρυζωνικότητα έχει καθιερωθεί πια ως µέρος της καθηµερινότητας όπως

υποδεικνύει ή µετατόπιση των χρηστών/συνδροµητών και η αύξηση της χρήσης των

δικτύων WCDMA. Στο 2010 η υποστήριξη των τεχνολογιών HSPA+ εξαπλώθηκε

µε εντυπωσιακούς ρυθµούς δηλαδή 81 εµπορικές λειτουργίες σε 48 χώρες, µε 63

δίκτυα να προσφέρουν ταχύτητες άνω των 21 Μbps peak και 9 δίκτυα να

υποστηρίζουν ταχύτητες άνω των 42 Mbps5. Στο 2011 θα λειτουργούν πάνω από 100

δίκτυα HSPA+ και οι συνδροµητές των κινητών υπηρεσιών ευρείας ζώνης, οι οποίοι

το 2010 υπολογίζονταν στο 1 δις (µε 5 δις οι συνολικές σφαιρικές συνδροµές κινητής

τηλεφωνίας6), αναµένονται να ξεπεράσουν τα 3 δις το 2014

7. Στο 2010 – χρόνος

αναφοράς για την κινητή τηλεφωνία - οι συνδροµές των υπηρεσιών κινητής

5 GSMA στοιχεία του Νοέµβρη 2010.

6 Ericsson Press Release, July 9 2010

7 ITU Regional Workshop on IMT, 8 Ιουνίου 2010,

15

τηλεφωνίες ξεπέρασαν, σε απόλυτους αριθµούς, τις συνδροµές των αντίστοιχων

σταθερών υπηρεσιών (Σχήµα Σ 1.2).

Σ 1.2 : Σύγκριση Συνόλων Συνδροµητών Σταθερής και Κινητής Τηλεφωνίας.

3.7 εκατοµµύρια συνδέσεις προστέθηκαν σε υπηρεσίας BWA/WiMax το τέταρτο

τρίµηνο του 2010, µε άλλες 5.5 εκατοµµύρια να αναµένονται εντός του 2011 µε την

συνδροµητική βάση του WiMax να φτάνει τους 17.25 συνδροµητές (ετήσια αύξηση

32.7%), και του LTE τους 320,000 συνδροµητές έως το τέλος του καλοκαιριού του

2011. Η συνδέσεις σε δίκτυα LTE υπολογίζονται στα 305 εκατοµµύρια έως το 2016

οπού το 14% θα αξιοποιείται µέσω TD-LTE και το υπόλοιπο µέσω FDD-LTE8.

Η αρχές του 2011 είδαν περίπου 17 δίκτυα LTE σε εµπορική λειτουργία,

συµπεριλαµβάνοντας τα δίκτυα της TeliaSonera στην Σουηδία, Νορβηγία, και

Φινλανδία, της Elisa στην Φινλανδία, της Vodafone στη Γερµανία, των Verizon και

MetroPCS στις ΗΠΑ, της ΕΜΤ στην Εστονία και της DoCoMo στην Ιαπωνία. .

Περίπου 180 operators σε 70 χώρες λειτουργούν δίκτυα LTE σε δοκιµαστική φάση

µε προς το παρόν 128 commitments για εµπορική λειτουργία σε 52 χώρες, και άλλες

18 χώρες να έχουν προγραµµατίσει την έναρξη 51 πιλοτικών δικτύων. Υπολογίζονται

από τη GSA (GSM Association) ότι περίπου 62 δίκτυα LTE θα τεθούν σε εµπορική

λειτουργία έως το τέλος του 2011, 59 FDD-LTE και 3 TDD-LTE.

Άλλες ώριµες wireless broadband τεχνολογίες ( δεδοµένου ότι το UMTS ήταν η

πρώτη commercialized τεχνολογία) συµπεριλαµβάνουν mobile WiMAX – η οποία

έγινε αποδεκτή από την ITU ως η έκτη µέθοδος ασύρµατης πρόσβασης για IMT -

2000, κάτω από την ορολογία « IMT - 2000 OFDMA TDD WMAN» – και

υλοποιείτε από περιορισµένο αριθµό operators, κυρίως σε Ασία και Αµερική.

8 Maravedis 4G Digest, April 6 2011,Volume 6 Issue 16

16

Επίσης, αρκετοί ευρωπαϊκοί carriers εκφράζουν την επιθυµία ανάπτυξης δικτύων

WIMAX ως συµπλήρωµα στις τρέχουσες 3G/UMTS διαδικασίες τους. Η αποδοχή

του κινητού WiMAX ως µέρος του ΙΜΤ-2000 προσφέρει στους operators γκάµα

διαφόρων τεχνολογιών ( και επιτρέπει την εισαγωγή του WIMAX στα πλαίσια των

αδειών 3G που ήδη κατέχουν) και την παροχή ευρυζωνικών υπηρεσιών προς την

πελατειακή βάση. Το αποτέλεσµα είναι η εφικτή προσφορά υπηρεσιών σε περιοχές

όπου δεν υπάρχει σταθερή υποδοµή και όπου δεν θα ήταν πρακτικό, από οικονοµική

πλευρά, να επεκταθεί σε βάθος χρόνου το σταθερό δίκτυο (µε τις αντίστοιχες

οικονοµικές επιβαρύνσεις στην καθολική υπηρεσία και στον ήδη επιβαρυµένο

φορολογούµενο).

H προσαρµογή στα δίκτυα LTE θα οδηγήσει τους operators σε ανανεωµένες πηγές

εσόδων, και σηµαντικές οικονοµίες κλίµακας που πηγάζουν από την συµµετοχή τους

στο κύκλο της µεγαλύτερης και επιτυχέστερης οικογένειας εξελισσόµενων

κυψελοειδών συστηµάτων κινητής τηλεφωνίας, όπως διευκρινίζει ή 3GPP.

Η παγκόσµια κοινοπραξία 3GPP αποτελείται από οµάδες µηχανικών και ερευνητών

που εκπροσωπούν πάνω από 60 operators, προµηθευτές και κέντρα έρευνας µε στόχο

την τυποποίηση αυτής της καινούργιας αρχιτεκτονικής. Μεγάλο µέρος των προτύπων

3GPP Release 8 προσανατολίζονται γύρω από την αναβάθµιση του UMTS στο 4G

και την µεταµόρφωση της αρχιτεκτονικής δικτύου από ιεραρχική σε επίπεδη,

βασισµένη πάντα στο πρωτόκολλο IP.

Το LTE στοχεύει στην εκπλήρωση των απαιτήσεων των δικτύων επόµενης γενεάς και

συµπεριλαµβάνει µέγιστες downlink ταχύτητες (peak rates) των 100Mbps, 50 Mbps

στο uplink και roundtrip χρόνου - στο δίκτυο πρόσβασης- λιγότερο των 10ms (RAN).

Υποστηρίζονται επίσης φέρουσες µε εύκαµπτο εύρος ζώνης (flexible carrier

bandwidths) µεταξύ 1.4MHz έως και 20MHz καθώς επίσης και η αµφίδροµη

διαίρεση συχνότητας FDD όπως και η αµφίδροµη διαίρεση χρόνου TDD.

Οι στόχοι της αρχιτεκτονικής LTE περιλαµβάνουν τη βελτίωση της αποδοτικότητας

του φάσµατος, καθώς χαµηλώνει τις δαπάνες και βελτιώνει τις υπηρεσίες που

χρησιµοποιούν το νέο ή refarmed φάσµα, και διευκολύνει την ενσωµάτωση µε άλλα

ανοικτά πρότυπα. Η επακόλουθη αρχιτεκτονική παρουσιάζεται ως EPS (Evolved

Packet System) και περιλαµβάνει το e- Utran (evolved UTRAN) από την πλευρά

πρόσβασης και to EPC (Evolved Packet Core) από την πλευρά δικτύου. Το EPC είναι

επίσης γνωστό ως SAE (System Architecture Evolution) και το e- Utran συχνά

αναφέρεται ως LTE (Σχήµατα Σ1.3 και Σ1.4).

17

Σ 1.3 : Evolved Packet System (EPS)

Σ 1.4 : LTE σε επίπεδο λογικών κόµβων.

Τα κύρια πλεονεκτήµατα του LTE είναι υψηλή διέλευση, χαµηλή λανθάνουσα

καθυστέρηση, plug and play (αυτορυθµιζόµενοι πυρήνες και αυτορυθµιζόµενες

άκρες δικτύου), FDD/TDD στην ίδια πλατφόρµα, εξαιρετική εµπειρία για τον χρήστη

και απλή αρχιτεκτονική µε αποτέλεσµα τις χαµηλές λειτουργικές δαπάνες (OPEX)

(Σχήµα Σ 1.5).

18

Σ 1.5 : Συνολικό κόστος κινητής ευρυζωνικότητας.

Οι προδιαγραφές τονίζουν την «διασύνδετηκότητα» (backward compatibility) µε

δίκτυα προηγούµενων γενεών όπως το GSM, CDMA και WCDMA. Εντούτοις η

δοµή του LTE αποτελείτε από καινούργιες αρχιτεκτονικές/τεχνολογίες RAN και core

δικτύου µη συµβατές µε τις προηγούµενες τεχνολογίες και εκδόσεις των

συστηµάτων UMTS.

Τα πρότυπα περιλαµβάνουν:

• Peak download rates των 326,4 Mbps για 4x4 MIMO, 172,8 Mbps για 2x2

MIMO για κάθε 20 MHz φάσµατος.

• Peak upload rates των 86,4 Mbps για κάθε 20 MHz φάσµατος.

• 5 διαφορετικές κατηγορίες τερµατικών οι οποίες έχουν καθοριστεί αφ ενός ως

voice centric µε επίκεντρο τη φωνή, και αφ ετέρου ως data centric µε την

δυνατότητα να χειρίζονται µεγάλες ποσότητες δεδοµένων σε υψηλές

ταχύτητες.

• Όλα τα τερµατικά θα είναι σε θέση να επεξεργαστούν το εύρος ζώνης των 20

MHz.

• Τουλάχιστον 200 ενεργοί χρήστες σε κάθε κυψέλη των 5 MHz (δηλ., 200

ενεργοί data χρήστες)

• Latency λιγότερο των 5ms για πακέτα µικρού µεγέθους.

• Αυξανόµενη ευελιξία φάσµατος, µε φέτες φάσµατος πχ. των 1,5 MHz (έως

και 20 MHz). Οι αναγνώστες θα σηµειώσουν ότι η περίπτωση του WCDMA

απαιτεί φέτες των 5 MHz, που οδηγούν σε προβλήµατα µε roll outs σε χώρες

19

όπου τα 5 MHz χρησιµοποιούνται από τα υπάρχοντα 2G δίκτυα δηλαδή το

GSM και το cdmaOne.

• Ο περιορισµός των µεγεθών σε 5 MHz περιορίζει επίσης το εύρος ζώνης ανά

κινητό.

• Βέλτιστο µέγεθος κυψελών των 5 χλµ έως και 30 χλµ µε καλή απόδοση, και

µέχρι 100 χλµ µε ικανοποιητική απόδοση .

• Συνλειτουργία µε παραδοσιακά (legacy) δίκτυα GSM /GPRS ή WCDMA.

• Υποστήριξη MBSFN (Multicast Broadcast Single Frequency Network)

δηλαδή υποστήριξη κινητής τηλεόρασης και υπηρεσίες παρόµοιες του

DVB-h.

Η αρχιτεκτονική θέτει ως κύριο στόχο την απλοποίηση του δικτύου καθώς

µεταµορφώνει το σηµερινό υβριδικό circuit switched/packet switched 3G δίκτυο, σε

ένα οµογενές IP επίπεδο σύστηµα αρχιτεκτονικής.

Όσον αφορά τους operators, η αρχιτεκτονική επιτρέπει την προσφορά συνδυασµένων

εφαρµογών (πχ. φωνή, βίντεο και data µέσω IMS) µε γρήγορο χρόνο παράδοσης ,

καλύτερα ελεγχόµενες και µειωµένες δαπάνες, συν απλουστευµένη αλληλεπίδραση

µε σταθερά (συν περιβαλλοντικά) και ασύρµατα δίκτυα.

Με τη δηµιουργία των νέων υπηρεσιών προστιθεµένης αξίας, το LTE υπόσχετε

µακροπρόθεσµο εισόδηµα, σταθερότητα και ανάπτυξη για τους operators κινητής

τηλεφωνίας οι οποίοι είναι ήδη µέλη της οικογένειας UMTS/HSPA. Εξίσου

σηµαντικό, παρέχει ισχυρό εργαλείο για την προσέλκυση πελατών προσφέροντας µια

ακόµα επιλογή για ασύρµατη κινητή επικοινωνία ευρείας ζώνης.

Με βάση των προτύπων της οικογένειας UMTS/HSPA , το LTE θα ενισχύσει τα

χαρακτηριστικά των cellular δικτύων ικανοποιώντας τις ανάγκες των ιδιαιτέρως

απαιτητικών πελατών που είναι ήδη εξοικειωµένοι µε τις σταθερές υπηρεσίες

ευρείας ζώνης. Υπό αυτήν τη µορφή, ενοποιεί9 το voice centic περιβάλλον των

σηµερινών κινητών δικτύων µε τον data centric environment του σταθερού

διαδικτύου.

Ένας άλλος βασικός στόχος του προγράµµατος είναι η αρµονική συνύπαρξη των

συστηµάτων LTE παράλληλα µε τα legacy circuit switched κλασσικά δίκτυα φωνής.

9 Βλέπε VoLGa και VoLTE

20

Αυτό θα επιτρέψει στους operators να διατηρήσουν την παρούσα κερδοφορία που

τους προσφέρουν οι υπηρεσίας φωνής, και να επωφεληθούν από την αυξηµένη

απόδοση της αρχιτεκτονικής LTE . H 3GPP είχε προτείνει την µετάβαση του δικτύου

σε IP από την έκδοση 4 γνωρίζοντας από τότε ότι αυτό θα γινόταν το προεξέχον

χαρακτηριστικό των επερχόµενων 3G δικτύων και τελικά του Long Term Evolution.

Η έννοια του LTE σε σχέση µε τα σηµερινά 3G πρότυπα συζητήθηκε λεπτοµερώς το

2004 στο Τορόντο10

όταν εξετάστηκε η µελλοντική εξέλιξη του3G/RAN δικτύου και

όπου κατατεθήκανε προτάσεις και συνεισφορές από περισσότερους από 40 operators,

κατασκευαστές και ερευνητικά ιδρύµατα (και της 3GPP ως µη µέλος). Οι

συνεισφέροντες εκφράσανε µια σειρά απόψεων µε θέµα την εξέλιξη του UTRAN .

Το ∆εκέµβριο του 2004 η 3GPP προώθησε µελέτη σκοπιµότητας µε σκοπό “την

ανάπτυξη πλαισίου για την εξέλιξη της τεχνολογίας ασύρµατης πρόσβασης 3GPP

προς βελτιστοποιηµένο δίκτυο υψηλών ταχυτήτων”.

Με άλλα λόγια, η µελέτη θα χάραζε τις προδιαγραφές για ένα ασύρµατο δίκτυο

πρόσβασης (RAN) ικανό να υποστηρίξει την διαδικτυακή εµπειρία χρηστών (που

απολαµβάνουνε ήδη στα σηµερινά σταθερά δίκτυα) ασύρµατης ευρείας ζώνης, µε την

προσθήκη της πλήρης κινητικότητας επιτρέποντας έτσι νέες δυνατότητες

συναρπαστικών υπηρεσιών. Οι προδιαγραφές των δικτύων αναρτήθηκαν στη 3GPP

έκδοση 8, οι οποίες προδιαγραφές καθορίζουν την τεχνική εξέλιξη των κινητών

δικτύων ευρείας ζώνης.

Η έκδοση 8 υιοθετεί αρκετές προδιαγραφές από την έκδοση 7, όπως τις προδιαγραφές

για HSPA +, και την ελλείπουσα σύνδεση µεταξύ HSPA και LTE. Το δε HSPA + (µε

βάση τις εκδόσεις 7 – 8) επιτρέπει την εισαγωγή ενός απλούστερου, επίπεδου IP

δικτύου παρακάµπτοντας πολλές legacy απαιτήσεις του εξοπλισµού UMTS/HSPA.

Τα σηµεία πρόσβασης HSPA + υποστηρίζουν peak data rates των 28 Mbps downlink

και 11,5 Mbps uplink µε 2x2 MIMO και 16QAM. Επίσης, το peak data rate µπορεί να

αυξηθεί έως και 42 Mbps downlink και 23 Μbps uplink χρησιµοποιώντας 2x2MIMO

και 64QAM, ένας συνδυασµός που είναι µέρος της έκδοσης 8.

Υπό αυτήν τη µορφή, η πρόσβαση µέσω HSPA + αποτελεί σηµαντικό κρίκο της

αλυσίδας µεταξύ της ήδη εντυπωσιακής απόδοσης του HSPA (περίπου 14,4 Mbps

downlink) και των σηµείων πρόσβασης LTE που υπόσχονται ανταπόκριση των 300

Μbps downlink και 75 Mbps uplink (peak rates) για κάθε 20 MHz του ταξινοµηµένου

ζεύγους φάσµατος.

10

Minutes of Meeting, RAN Workshop Toronto 2004, TR feasibility study on system level December

2004 to June 2006 TR 25: 913,813,814,912

21

Το σχήµα Σ 1.6 συνοψίζει τους διάφορους χρόνους παράδοσης των κύριων

τεχνολογιών ασύρµατης ευρυζωνικής κινητής τηλεφωνίας.

Σ 1.6 : Χρονοδιάγραµµα των διάφορων ασύρµατων κινητών τεχνολογιών ευρείας

ζώνης.

22

ΦΑΣΜΑ

Advanced Wireless Services (AWS)

Το Σεπτέµβριο του 2006 η FCC11

ολοκλήρωσε τη δηµοπρασία αδειών AWS

("δηµοπρασία αριθ. 66") στην οποία οι πλειοδότες κέρδισαν συνολικά 1.087 άδειες.

Στο πνεύµα του tech neutrality , η FCC δεν εξουσιοδότησε συγκεκριµένες

τεχνολογίες για συγκεκριµένες ζώνες (tech neutrality). Εποµένως, οι καινούργιοι

ιδιοκτήτες του φάσµατος AWS ήταν (είναι) ελεύθεροι να το χρησιµοποιήσουν για

οποιαδήποτε τεχνολογία, είτε είναι 2G, 3G ή 4G. Το φάσµα είναι χωρισµένο σε

1.710-1.755 GHz για uplink και 2.110-2.155 GHz για την downlink σύνδεση.

Τα 90 MHz του φάσµατος διαιρούνται σε blocks των έξι συχνοτήτων Α έως F. Τα

blocks A, B, και το F τρέχουν στα 20 MHz ανά block και τα blocks C, D, και E, 10

MHz ανά block. Η FCC αποσκοπεί στην εναρµόνιση του "νέου" φάσµατος AWS όσο

το δυνατόν περισσότερο µε τις αντίστοιχες UMTS 2100 ζώνες. Εντούτοις, οι

χαµηλότερες συχνότητες της UMTS 2100 σχεδόν επικαλύπτουν τη ζώνη PCS των

ΗΠΑ, έτσι αποκλείοντας την πλήρη εναρµόνιση. Λαµβάνοντας υπόψη αυτόν τον

περιορισµό, η FCC εναρµόνισε τις συχνότητες AWS όσο το δυνατόν περισσότερο µε

τον υπόλοιπο κόσµο. Η ανώτερη ζώνη συχνοτήτων (AWS) ευθυγραµµίζεται µε το

UMTS 2100 base transmit band , και η χαµηλότερη ζώνη (AWS) ευθυγραµµίζεται µε

το Ευρωπαϊκό GSM1800 mobile transmit band.

11

Η κανονιστική αρχή των ΗΠΑ

23

700 MHz

Το 2005, ο Πρόεδρος των ΗΠΑ υπέγραψε την ψηφιακή τηλεοπτική µετάβαση και το

δηµόσιο νόµο ασφάλειας οι οποίοι νόµοι υποδεικνύουν τη 17 Φεβρουαρίου 2009 ως

την ηµεροµηνία της ολοκλήρωσης της µετάβασης των αναλογικών τηλεοπτικών

εκποµπών προς τις ψηφιακές ασύρµατες µεταδόσεις.

Αυτό βασικά σηµαίνει ότι το φάσµα των 700 MHz, τίθεται στην διάθεση των νέων

υπηρεσιών κινητής τηλεφωνίας. Στις ΗΠΑ αυτό το τεµάχιο εµπορικού φάσµατος

δηµοπρατήθηκε το 2008 και περιλαµβάνει 62 MHz του φάσµατος που διαιρούνται σε

4 blocks δηλαδή Lower Α (12 MHz), Lower B (12 MHz), Lower E (6 MHz unpaired),

Lower C (22MHz), Lower D (10 MHz). Τα αναφερόµενα τεµάχια φάσµατος

αποτελούν ένα ιδιαίτερα πολύτιµο πόρο µια και πχ. οι χαµηλές συχνότητες είναι λίαν

αποδοτικές και επιτρέπουν σε δίκτυο (sparse buildout) την παροχή καλύτερης

κτιριακής κάλυψης από τις ζώνες υψηλότερης συχνότητας.

Το upper block C θα λειτουργεί µε κανόνες ανοικτής πρόσβασης (open access). Αυτό

σηµαίνει ότι δεν θα επιτραπεί κανένας περιορισµός από τον operator δικτύων σε

οποιαδήποτε συσκευή θελήσει να συνδεθεί µε το δίκτυο εφ' όσον η συσκευή είναι

συµβατή µε, και δεν βλάπτει το δίκτυο (δηλαδή δεν θα κλειδωθεί το δίκτυο, ή το port,

για την λεγόµενη συσκευή).

Ο κάτοχος άδειας12

δεν µπορεί να επιβάλει τους περιορισµούς ενάντια στο

περιεχόµενο, τις εφαρµογές, ή τις υπηρεσίες που µπορούν να προσεγγιστούν πέρα

από το δίκτυο. Το upper block D θα καταχωριστεί υποχρεωτικά για δηµόσια/ιδιωτική

συνεργασία τύπου Public/Private Partnership obligation .

Ως µέρος της απόφασης της FCC, ο κάτοχος της εµπορικής άδειας θα συνδυάσει αυτό

το προτέρηµα µε ένα πρόσθετο 10 MHz του παρακείµενου φάσµατος σε εθνικό

δηµόσιο ευρυζωνικό κάτοχο άδειας ασφάλειας (PSBL), δηµιουργώντας µια δηµόσια -

ιδιωτική συνεργασία. Σε αντάλλαγµα της κατασκευής και ενεργοποίησης του shared

δικτύου (µε βάση τις προδιαγραφές που τηρούν της ανάγκες της δηµόσιας

ασφάλειας), ο κάτοχος της άδειας block D θα αποκτήσει δευτεροβάθµια πρόσβαση σε

φάσµα που κατέχει το PSBL για την περαιτέρω παροχή χαµηλής προτεραιότητας

τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών στους εµπορικούς συνδροµητές.

Όλα τα ρεύµατα στην Ευρώπη – και στον υπόλοιπο κόσµου – οδηγούν µέσω του

αποκαλούµενου ψηφιακού µερίσµατος (digital divide) προς την απελευθέρωση του

φάσµατος που επέρχεται από τη µεταβίβαση της αναλογικής τηλεόρασης προς την

ψηφιακή. Ένα σηµαντικό ποσοστό της ζώνης UHF θα χαραχτεί για τα ασύρµατα

ευρυζωνικά δίκτυα.

12

Μεγάλοι νικητές αναδείχτηκαν το 2008 οι Verizon και AT&T. Η Verizon κατηγορήθηκε στα τέλη

του 2010 µε κατάχρηση δεσπόζουσας θέσεις στη απόπειρα περιορισµού των τερµατικών στα 700

MHz.

24

Τα φάσµατα του ψηφιακού µερίσµατος βρίσκονται στα 200 ΜΗz και 1 GHz

(περιοχή συχνοτήτων UHF) και θεωρούνται ιδανικά για τις µεταδόσεις σε περιοχές

χαµηλής πληθυσµιακής πυκνότητας όπως στην επαρχία και ορισµένα προάστια. Το

φάσµα προσφέρει καλή ισορροπία µεταξύ χωρητικότητα και κάλυψή, και επιδεικνύει

σταθερή ανεκτικότητα σε εναλλασσόµενες καιρικές συνθήκες. Το ψηφιακό µέρισµα

µοιράζεται σε περιοχές (Regions) µε την περιοχή 1 των 790-862 ΜΗz να αντιστοιχεί

στην Ευρώπη, τη Μέση Ανατολή και την Αφρική, την περιοχή 2 των 693 – 806 MHz

να αντιστοιχεί στις Αµερικάνικές Ηπείρους, και την περιοχή 3 των 698-862 ΜΗz και

720-862 ΜΗz σε χώρες της Ασίας.

Refarming GSM 900 MHz

Η ζώνη των 900 MHz είναι η πανταχού πιο γνωστή και εναρµονισµένη παγκόσµια

ασύρµατη ζώνη φάσµατος τηλεπικοινωνιών που είναι διαθέσιµη σήµερα. Έχει επίσης

το όφελος της αυξανόµενης κάλυψης και της µείωσης δαπανών επέκτασης δικτύων

έναντι των επεκτάσεων στις υψηλότερες συχνότητες, που σηµαίνει ως αποτέλεσµα

ότι είναι µια ιδιαίτερα στρατηγική ζώνη φάσµατος.

Επιπλέον, τα 900MHz προσφέρουν βελτιωµένη διείσδυση οικοδόµησης και

προσφέρονται ιδιαίτερα για την υποστήριξη περιοχών της επαρχίας. Η τρέχουσα

µετατόπιση συνδροµητών από το GSM στο UMTS που πραγµατοποιείται σε πάνω

από 150 χώρες παγκοσµίως ανακουφίζει σε γενικές γραµµές τα δίκτυα GSM900

(δηλαδή όσον αφορά τη φόρτωση δικτύου) και απελευθερώνει τα 900 MHz13

.

Συνεπώς, πολλοί operators αξιολογούν τη δυνατότητα για την ανάπτυξη/επέκταση

του UMTS (HSPA/HSPA+) στην ζώνη των 900 MHz.

Σε γενικές γραµµές πάντως, οι επεκτάσεις των ασύρµατων δικτύων UMTS απαιτούν

την απελευθέρωση ενός πλήρες 5 MHz του φάσµατος προτού µπορεί να

χρησιµοποιηθεί το φάσµα.

Επιπλέον, η διαθεσιµότητα των κινητών συσκευών 3G ικανών να υποστηρίξουν 900

MHz δεν προγραµµατίζεται νωρίτερα από τα τέλει του 2011. Αντιθέτως, τα δίκτυα θα

είναι σε θέση να επεκταθούν σε ζώνες φάσµατος των 1.25MHz, όπως επίσης θα

κατέχουν την δυνατότητα σταδιακής συµπίεσης εντός φάσµατος καθώς

απελευθερώνονται τµήµατα του 900 MHz, µε τη σταδιακή επέκταση ανάλογα µε τις

ανάγκες. Αυτοί οι παράγοντες µειώνουν το στρατηγικό πλεονέκτηµα του UMTS

(HSPA/HSPA+) στη ζώνη 900 MHz. Επιπλέον, η βελτιωµένη αποδοτικότητα

φάσµατος θα ωφελήσει τη ζώνη των 900 MHz µέσω αυξηµένης χωρητικότητας, και

θα παρείχε επίσης στους operators τη δυνατότητα επέκτασης δικτύου LTE µε

ευρύτερη κάλυψη και µειωµένο κόστος σε σύγκριση µε τα αντίστοιχα φάσµατα

υψηλότερων συχνοτήτων. Άρα , θα ευνοηθεί σηµαντικά η επιτάχυνση του πανεθνικού

ευρυζωνικού κινητού δικτύου.

Τέλος, η επέκταση του LTE στα 900MHz µπορεί να αυξάνει το cost/benefit σε

σύγκριση µε τα δίκτυα GSM, µια και το κόστος της κάλυψης θα είναι παρόµοιο, αλλά

οι προτεινόµενες υπηρεσίες θα έχουν αυξηθεί (δηλαδή θα είναι ευρυζωνικές). Φυσικά

13

Στην Ελλάδα, η ΕΕΤΤ προχώρησε πρόσφατα σε δηµόσια διαβούλευση γι’ αυτό το θέµα.

25

τα δίκτυα GSM θα συνεχίσουν να λειτουργούν σε βάθος χρόνου δεδοµένου ότι η

υπηρεσίες GSM αποτελούν τη ραχοκοκαλιά της µετάδοσης φωνής και του global

roaming . Το πλέον πιθανό σενάριο είναι ότι το δίκτυο LTE στα 900 MHz θα

µπορούσε να τρέξει παράλληλα µε το αντίστοιχο GSM900 για µια περίοδο 5-10 ετών

οπού κατόπιν µπορεί να εξεταστεί το decommissioning του GSM.

Στο µεταξύ η Ευρωπαϊκή Επιτροπή το 2011 επικύρωσε τις διατάξεις των τεχνικών

κανόνων µε των οποίων οι τεχνολογίες επόµενης γενιάς κινητών τηλεπικοινωνιών θα

λειτουργήσουν στις ζώνες ραδιοσυχνοτήτων 900 και 1800 MHz . Υπενθυµίζεται ότι

µε βάση την οδηγία διασύνδεσης δικτύων του 1987, η αποκλειστική χρήση του

φάσµατος των 900 ΜΗz προσδιοριζόταν αποκλειστικά για τα δίκτυα GSM (non tech

neutral). Η οδηγία του 1987 τροποποιήθηκε τον Σεπτέµβριο του 2009 από την

οδηγία 2009/114/ΕΚ, απελευθερώνοντας τα 900 MHz για ασύρµατες τεχνολογίες

επόµενης γενιάς, αρχίζοντας µε την κινητή ευρυζωνική τεχνολογία 3G.

Ταυτόχρονα, µε την απόφασή της 2009/766/ΕΚ, η Επιτροπή διευκρίνισε τις τεχνικές

προϋποθέσεις που απαιτούνται για την εφαρµογή της οδηγίας. Με την απόφαση αυτή

όχι µόνον προστατεύεται το GSM, αλλά και υποχρεούνται τα κράτη µέλη να

παρέχουν κατάλληλη προστασία στα συστήµατα που λειτουργούν σε παρακείµενες

ζώνες συχνοτήτων.

Η απόφαση της Επιτροπής, η οποία πρέπει να εφαρµοστεί από τα κράτη µέλη έως το

τέλος του 2011, θα συµβάλει στην επίτευξη των στόχων της Ευρωπαϊκής Ένωσης

όπου κάθε πολίτης θα κατέχει τη δυνατότητα πρόσβασης σε βασικές ευρυζωνικές

υπηρεσίες έως το 2013 και ταχεία και υπερταχεία ευρυζωνική πρόσβαση έως το

202014

.

Οι εθνικές κανονιστικές αρχές15

έχουν προθεσµία µέχρι τις 31 ∆εκεµβρίου 2011 για

να τροποποιήσουν τις τοπικές διατάξεις, ώστε οι ζώνες των 900 ΜΗz και 1800

MHz να διατίθενται αποτελεσµατικά για τα συστήµατα LTE και WiMAX.

14

IP/10/581, MEMO/10/199 και MEMO/10/200 15

Το ΥΠΕΘΑ στις αρχές του 2011 υπαναχώρησε στην εκχώρηση του µεριδίου του των 900 ΜHz (2 Χ

5 ΜΗz) δηµιουργώντας πιέσεις στις τοπικές εταιρείες κινητής, στο κράτος (δηµοπρασία των 2Χ25

MHz το καλοκαίρι του 2011 το οποίο αντιστοιχεί σε έσοδα των 270 εκατ. ευρώ) και στις κανονιστικές

αρχές. Η Vodafone και η Wind, των οποίων οι άδειες λήγουν το Σεπτέµβρη του 2012 διεκδικούν

µπλοκ των 2Χ10 MHz η κάθε µία, δηλαδή αυτό που ήδη κατέχουν, και η Cosmote διεκδικεί το τµήµα

των 2Χ5 MHz του στρατού. Σηµειώνεται ότι η Vodafone έχει επιπρόσθετο φάσµα (2Χ5 ΜΗz) που

λήγει το 2016 µε το αντίστοιχο των 2Χ5 MHz της Cosmote να λήγει το 2017.

26

IMT Extension Band

Το WRC-2000 προσδιόρισε τρεις πρόσθετες ζώνες για το επίγειο ΙΜΤ-2000

συµπεριλαµβάνοντας τις ζώνες των 2500-2690 MHz. Κατά συνέπεια, ξεκινώντας το

2008, τουλάχιστον 140 MHz του φάσµατος επέκτασης IMT2000 FDD διατέθηκαν

στην Ευρώπη δηλαδή 2500-2570 MHz για uplink και 2620- 2690 MHz για downlink.

Επιπλέον µέχρι 50 MHz (2570 MHz-2620 MHz) διατέθηκαν ως unpaired TDD ( το

Ηνωµένο Βασίλειο επέκτεινε το unpaired φάσµα ).

Στα πλαίσια µιας παγκόσµιας εναρµονιστικής στρατηγικής, αυτή η ζώνη φάσµατος

θα επιτρέψει επίσης οικονοµίες κλίµακας και τη σφαιρική περιαγωγή. Η Αυστρία, η

Νορβηγία, η Σουηδία, και το ΗΒ ήταν µεταξύ των πρώτων ευρωπαϊκών αγορών που

προώθησαν το φάσµα των 2500 MHz προς την κινητή ευρυζωνικότητα. Η

πρωτοβουλία των χωρών αυτών ευνόησε την υλοποίηση του FDD segment αυτής της

ζώνης βάση των πλεονεκτηµάτων σε σύγκριση µε HSPA /HSPA +. Επιπλέον, η

ζώνη των 2500 MHz προσφέρει µοναδικές ευκαιρίες για deployment στο µέγιστο

του ευρύτερου φάσµατος µε την παροχή καναλιών µέχρι 20 MHz.

Τα 2.6 GHz αποτελούν µπάντα κλειδί στις Ευρώπη (Σκανδιναβικές χώρες, Αυστρία,

∆ανία, Γερµανία, Κάτω Χώρες), Λατινική Αµερική (Βραζιλία, Κολοµβία, Χιλή,

Μεξικό), Ασία (Αυστραλία, Φιλιππίνες, Ινδονησία, Κίνα, Μαλαισία, Σιγκαπούρη,

Ταϊβάν) και Μέση Ανατολή (Ιορδανία, Σαουδική Αραβία, Εµιράτα, Νότιο Αφρική,

µε αξιοποιήσεις πχ. στην Νορβηγία, Φινλανδία και Σουηδία από τις

TeleSonera,DNA, Elisa,Tele2, και Telenor στα 2Χ20ΜHz και στο Χόνγκ Κόνγκ

από China Mobile, Genius και CSL (2 X 15 MHz).

Other Candidate Bands

GSM 1800: Το φάσµα στα 1800 (ITU band 3) έχει αποκτήσει αρκετή προσοχή τον

τελευταίο καιρό µια και είναι αρκετά πιο ευέλικτο σε θέµατα refarming από την

περιοχή του 900 MHz.Τα 1800 επιτρέπου κάλυψη σε περιοχές διπλάσιου εµβαδών

από το 2.6 GHz, προσφέρεται άνετα για επαναχρησιµοποίηση των υπαρχόντων

γραµµών των κεραιών που λειτουργούν στα 2.1 GHz και την εφαρµογή πολλαπλών

RAN µε σκοπό την ταυτόχρονη υποστήριξη LTE και GSM. Η µπάντα είναι

διαθέσιµη για κινητές εφαρµογές όπως και technology neutral στην Ευρώπη και στην

Asia.

UMTS core band 2.1 GHz: Εκπροσωπεί τον πυρήνα 3- 3.5G για ΕΜΕΑ, AsiaPac &

τη LAC µε commissioned δίκτυα σε πάνω από 150 χώρες. Οι περισσότεροι operators

απονεµήθηκαν 2, 3 και σε µερικές περιπτώσεις 4 X 5 MHz σε αυτήν την ζώνη

φάσµατος. Η αναµενόµενη αύξηση του mobile data και η µετάταξη των συνδροµητών

στο UMTS/HSPA, θέτει σε ασάφεια το ποσοστό των διαθέσιµων carriers στην

συγκεκριµένη ζώνη για τις υπηρεσίες LTE στο πλαίσιο του 2010 - 2011.

27

PCS 1900: Εναλλακτική core band λύση η οποία δεν είναι διαθέσιµη στην EMEA

(Europe, Middle East, Africa). Πιθανό refarming του φάσµατος (ΗΠΑ) αφότου

καταναλώνεται το νέο φάσµα 700 MHz και AWS.

Cellular 800: Εύκαµπτη µπάντα όπως και των 900 MHz η οποία τώρα φανερώνει την

αξία της. Αξιοσηµείωτος ο πλειστηριασµός της Σουηδίας στο πρώτο τρίµηνο του

2011 µε νικητές τις TeliaSonera, Net4Mobility και Hutchinson 3G, οπού η κάθε

εταιρεία κέρδισε 2Χ10ΜΗz φάσµατος για εφαρµογές 4G. Αναµένονται

πλειστηριασµοί και σε άλλες χώρες πχ. Αγγλία.

Μελλοντικές απαιτήσεις φάσµατος

Η ITU (M.2078) προγραµµατίζει τις επόµενες κινήσεις (ITU-R) για τη µελλοντική

ανάπτυξη του ΙΜΤ-2000 και ΙΜΤ Advanced. Τα αποτελέσµατα διαβεβαιώνουν την

κύµανση των περαιτέρω αναγκών µεταξύ των 500 MHz και 1 GHz από το 2020 και

µετά.

Γενικά, προβλέπεται στην Ευρώπη (ασχέτως της παρούσας οικονοµικής κρίσης)

ραγδαία ανάπτυξη στη ζήτηση των υπηρεσιών κινητής τηλεφωνίας στο σηµείο της

αναγκαστικής ένταξης πρόσθετων ζωνών φάσµατος µετά από το 2015.

Ένας από τους βασικούς στόχους του WRC- 07 ήταν η διευκόλυνση της σφαιρικής

περιαγωγής µέσω εναρµόνισης των παγκόσµιων πόρων φάσµατος, επιτρέποντας

οικονοµίες κλίµακας. Το WRC - 07 προσδιόρισε τα 450-470MHz , 2300-2400 MHz

και κοµµάτια των 698-862 MHz και 3400-3600 MHz για IMT (που περιλαµβάνει και

ΙΜΤ-2000 και ΙΜΤ-Advanced) σε σφαιρική βάση. Ο προσδιορισµός και η χρήση

αυτών των ζωνών διαφέρουν από χώρα σε χώρα, και από περιοχή σε περιοχή.

Το αποτέλεσµα του WRC – 07 (Σχήµα Σ 1.7) ήταν σε γενικές γραµµές θετικό και

πάρθηκαν σηµαντικά βήµατα προς να καταστήσουν το φάσµα διαθέσιµο για τις

µελλοντικές επεκτάσεις LTE . Ειδικότερα, µε το WRC - 07 ξεκινάει η διαδικασία

µετάβασης της ζώνης 698 – 806 ΜΗz προς τις κινητές εφαρµογές. Τα επόµενα

βήµατα θα παρθούν από τις µεµονωµένες χώρες για να εξασφαλίσουν ότι το φάσµα

ανακτάται και χορηγείτε για τα κινητά συστήµατα σε εθνικό ή περιφερειακό επίπεδο

σε όλο τον κόσµο. Επιπλέον, η επίτευξη ενός διεθνούς εναρµονισµένου σχεδίου

ζωνών για τη χρήση του φάσµατος είναι επίσης σηµαντική.

28

Σ:1.7 : Οι προτάσεις του World Radio Conference (WRC) 07

29

ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ

Φ1-Η παγκόσµια κυριαρχία του GSM

Οι διαθεσιµότητα εφαρµογών και συµβατικών συσκευών θα αποτελέσουν την

κινητήρια δύναµη της καθιέρωσης των ευρυζωνικών δικτύων ως τα κύρια δίκτυα

διαχείρισης κινητών επικοινωνιών του µέλλοντος. Το κινητό βίντεο σήµερα, σε

σφαιρικό επίπεδο, αντιστοιχεί µε περίπου 40% του ολικού traffic των δικτύων

κινητής τηλεφωνίας µε περίπου 450 εκατοµµύρια χρήστες υπηρεσιών κλασσικού

βίντεο και βίντεο τριών διαστάσεων έως τα τέλη του 2014.

Συνδυάζοντας υψηλές ταχύτητες µετάδοσης (downlink και uplink), πιο εύκαµπτη,

αποδοτική χρήση του φάσµατος και µειωµένη packet latency, το LTE υπόσχετε να

επιταχύνει την πρόσβαση στις κινητές υπηρεσίες ευρείας ζώνης µέσω νέων

υπηρεσιών προστιθεµένης αξίας.

Τα τελευταία χρόνια οδήγησαν τις εταιρείες κινητής τηλεφωνίας σε αρκετές

δοκιµασίες µε κύριο λόγο την τυποποίηση των προσφερόµενων υπηρεσιών

(commoditization). Κύριος στόχος του LTE είναι η σταθεροποίηση του ARPU (το

µέσο εισόδηµα ανά χρήστη) το οποίο ARPU τα τελευταία χρόνια είναι σε ελεύθερη

πτώση, ένα χαρακτηριστικό πολλών αγορών κινητών υπηρεσιών.

Σε µελέτη του UMTS Forum το 2007 , συγκρίθηκαν οι υπάρχουσες υπηρεσίες 3G

µε τις δυνατότητες προσφερόµενων υπηρεσιών λόγω των αναπτυγµένων

downlink/uplink ταχυτήτων και µειωµένου packet latency του LTE. Για τους

καταναλωτές, αυτή η εµπλουτισµένη εµπειρία χρηστών θα απεικονιστεί σε ροές

30

µεγάλης κλίµακας λόγω της µεταφόρτωσης και διανοµής του βίντεο, της µουσικής

και του πλούσιου περιεχοµένου των πολυµέσων.

Όλες αυτές οι εφαρµογές απαιτούν αυξανόµενη διέλευση για την επαρκή παροχή

ποιοτικών υπηρεσιών (QoS), και καλούνται να ανταποκριθούν στις εξελισσόµενες

προσδοκίες των χρηστών, οι οποίοι επηρεάζονται συνεχώς από την δηµοτικότητα

άλλων high bandwidth πλατφορµών πχ HDTV.

Η επιχειρησιακοί πελάτες θα επωφεληθούν από ασφαλέστερες µεταφορές ογκώδη

αρχείων, βίντεο – συνεδριάσεων υψηλής ποιότητας και ασφαλή νοµαδική πρόσβαση

στα εταιρικά δίκτυα.

Ταυτόχρονα, το «concept» του LTE εκµεταλλεύεται τα χαρακτηριστικά του

σηµερινού «Ιστού 2,0» στο κινητό περιβάλλον όπου µαζί µε το ασφαλές ηλεκτρονικό

εµπόριο, θα εκταθούν σε πραγµατικό χρόνο peer to peer εφαρµογές όπως multiplayer

gaming και file sharing. Επιπλέον, πιθανές εφαρµογές περιλαµβάνουν machine to

machine (Μ2Μ) communication και µεγάλου µεγέθους συναλλαγές κοινοτικών

έργων.

31

Κατηγορία Υπηρεσίας Περιβάλλον GSM Περιβάλλον LTE

Φωνή Μετάδοση ήχου σε

πραγµατικό χρόνο

VoIP και τηλεδιάσκεψη

υψηλής ποιότητας

Συναλλαγές Peer to Peer SMS,MMS και

ηλεκτρονικό ταχυδροµείο

χαµηλής προτεραιότητας

Συναλλαγές πολυµέσων

υψηλής ευκρίνειας και

αξιοπιστίας

Browsing Πρόσβαση σε online

πληροφορίες µέσω GPRS

και 3G WAP

Ταχύτατο browsing µε

υπερταχείες

µεταφορτώσεις σε και από

ιστούς κοινωνικών

δικτύων.

Πληρωτέες υπηρεσίες

Περιεχοµένου

Κανονικό περιεχόµενο µε

πάνω από κανονικές

χρεώσεις

E-περιοδικά, audio

streaming υψηλής

ποιότητας

Προσωπικοποίηση Ringtones,

Screesavers,Ringbacks

Πρωσοπικοποιηµένες

ιστοσελίδες και βίντεο

Παιχνίδια Μεταφορτωµένα και

online

Συνεχόµενη online

εµπειρία µεταξύ σταθερών

και κινητών δικτύων

TV/Video on Demand Μετάδοση µέσω

εικονοροών ή

µεταφορτωµένο

περιεχόµενο

Εικονοροές υψηλής

ευκρίνειας και ποιότητας,

κινητή on demand

τηλεόραση,

Μουσική Μεταφορτωµένα tracks

και αναλογική

ραδιοφωνική εκποµπή

Υψηλής ποιότητας

downloading και

αποθήκευση

M commerce Ποσοστό σε εµπορικές

συναλλαγές και τζόγο,

µέσω µηχανισµών που

λειτουργού πάνω από το

δίκτυο κινητής τηλεφωνίας

Τα τερµατικά λειτουργούν

ως µηχανισµοί πληρωµής,

και οι συναλλαγές

εκτελούνται µε αξιοπιστία

και εντυπωσιακή ταχύτητα

Συναλλαγές περιεχοµένου

και cross media

Πρόσβαση σε intranets και

βάσεις δεδοµένων, χρήση

εφαρµογών τύπου CRM

P2P file transfer, χρήση

επιχειρησιακών

εφαρµογών µε sharing,

M2M επικοινωνίες,

δυνατότητα κινητού

intra/extranet

Π 1.1 – Σύγκριση υπηρεσιών GSM και LTE

32

2. System Architecture Evolution – Evolved Packet Core

Η κάθε επισκόπηση της Αρχιτεκτονικής των Εξελίξεων των Συστηµάτων, Service

Architecture Evolution ή SAE της 3GPP, απαιτεί γνώση του κεντρικού ευρυζωνικού

δικτύου WCDMA/HSPA, τον τρόπο διασύνδεσης µε το δίκτυο της Μακρόχρονης

Εξέλιξης την Κινητής Τηλεφωνίας (LTE), των διεπαφών, των οµοιοτήτων και των

χαρακτηριστικών διαφορών.16

Η αρχιτεκτονική SAE αντικατοπτρίζει την κατανοµή

των απαραιτήτων λειτουργιών στους λογικούς κόµβους και τις απαραίτητες διεπαφές

µεταξύ

των κόµβων. Ο τρόπος λειτουργίας και διαλειτουργικότητας των δικτύων LTE/SAE

και WCDMA/HSPA περιγράφεται από το δίκτυο ασύρµατης πρόσβασης ή radio

access network.

Εντούτοις, το κάθε δίκτυο κινητής τηλεφωνίας επικαλείται επιπλέον σηµαντικές

πρόσθετες λειτουργίες ώστε να αντιµετωπίσει ικανοποιητικά τις απαιτήσεις των

διαφόρων υπηρεσιών : πχ. διάφοροι µηχανισµοί χρέωσης (charging), πιστοποίησης

(user authentication) , παροχή υπηρεσιών (end to end service setup) κλπ.

Οι πρόσθετες λειτουργίες µπορεί να µην έχουν άµεση σχέση µε την τεχνολογία

ασύρµατης πρόσβασης, άλλα συντελούν επιτακτικό ρόλο για την σωστή λειτουργία

και διαλειτουργικότητα των υπηρεσιών, σαν υπηρεσίες του κεντρικού δικτύου.

Τα χαρακτηριστικά των διαφόρων υπηρεσιών οδήγησαν την 3GPP στην διαίρεση του

δικτύου LTE σε ξεχωριστές και ανεξάρτητες οντότητες του δικτύου ασύρµατης

πρόσβασης (radio access network ή RAN) και του κεντρικού δικτύου (core network ή

CN).

16

3gpp TS 23.002,23.060,23.203,23.221,23.236,23.401,23.402

33

Σ 2.1 : επίπεδη αρχιτεκτονική

Το πρωτόκολλο TCP/IP αποτελεί πια κοινό παρανοµαστή των δικτύων επόµενης

γενεάς µια και παρέχει στους χρήστες πλουσιότερη εµπειρία επικοινωνιών

συµπεριλαµβανοµένης της ενισχυµένης φωνής, το βίντεο, τις υπηρεσίες µηνυµάτων

και τις προηγµένες λύσεις πολυµέσων.

Το 2004, η 3GPP πρότεινε το TCP/IP ως το βασικό πρωτόκολλο διασύνδεσης για τα

δίκτυα επόµενης γενεάς και άρχισε µελέτες σκοπιµότητας (feasibility studies) σε

αρχιτεκτονικές IP (AIPN) (Σχήµα Σ 2.1). 17

Οι προτάσεις που αναπτύχθηκαν περιέλαβαν επίσης τις συστάσεις του 3GPP Release

7 (2005), οι οποίες θα λειτουργήσουν ως βάσεις πρωτοκόλλων πιο υψηλού επιπέδου

όπως το LTE. Οι συγκεκριµένες συστάσεις αποτελούν τον κορµό της 3GPP System

Architecture Evolution (SAE).

Μερικές πτυχές των all IP δικτύων, εντούτοις, έχουν καθοριστεί ήδη από την 3GPP

Release 4. Η 3GPP καθορίζει την επίπεδη δικτυακή αρχιτεκτονική ως τµήµα της

SAE. Η αρχιτεκτονική και οι έννοιες LTE και SAE έχουν σχεδιαστεί για την

αποδοτική υποστήριξη mass-market της χρήσης οποιασδήποτε βασισµένης σε IP

υπηρεσίας. Η αρχιτεκτονική εκπορεύεται από τις προτεινόµενες εξελίξεις (υπήρχανε

αρκετές τέτοιες προτάσεις) των υπαρχόντων δικτύων GSM/WCDMA µε

απλουστευµένες διαδικασίες και την οµαλή, οικονοµικά αποδοτική επέκταση.

17

3gpp TR 22.978

34

Το κύριο συστατικό της αρχιτεκτονικής SAE18

είναι ο εξελιγµένος πυρήνας πακέτων

(Enhanced Packet Core or EPC), επίσης γνωστός ως πυρήνας SAE (Σχήµα Σ 2.2).

Σ 2.2 : Enhanced Packet Core

18

TSGS#39(08)0132, Puerto Vallarta, March 2008

35

Οι υποοντόντητες (subcomponents) του EPC αποτελούνται από19

:

• MME (Mobility Management Entity) : Ο βασικός κόµβος ελέγχου για

πρόσβαση στο δίκτυο LTE. Είναι αρµόδιος για την παρακολούθηση της

κατάστασης του UE (τερµατικά χρηστών), tracking χρηστών και διαδικασία

paging (τηλεειδοποίησης) συµπεριλαµβάνοντας και τις αναµεταδώσεις.

Εµπλέκεται επίσης στη διαδικασία ενεργοποίησης/απενεργοποίησης

φερουσών όπως και στην επιλογή του SGW ανά UE , και στην διαδικασία του

Inter-LTE handover (µεταποµπών µεταξύ περιοχών LTE) που περιλαµβάνει

τον επανεντοπισµό κόµβων κεντρικών δικτύων (CN). Είναι αρµόδιο για την

επικύρωση του χρήστη (αλληλεπίδραση µε το HSS). Η σηµατοδότηση

στρωµάτων µη-πρόσβασης (Non Access Stratum ή NAS) τερµατίζει στο

MME και είναι επίσης αρµόδιο για την παραγωγή και κατανοµή προσωρινών

ταυτοτήτων στα UEs. Ελέγχει την έγκριση της δικτυακής σύνδεσης του UE

στο PLMN και επιβάλλει τους περιορισµούς περιαγωγής. Το ΜΜΕ είναι το

σηµείο τερµατισµού του δικτύου για την προστασία ciphering/integrity για

σηµατοδότηση NAS και απευθύνετε στη βασική διαχείριση ασφάλειας όπως

επίσης και τη νόµιµη συνακρόαση (Lawful Interception).

• S-GW (Serving Gateway): ∆ροµολογεί και προωθεί data – πακέτα χρηστών,

επίσης ενεργώντας ως mobility anchor για τα τερµατικά κατά τα inter-eNB

handovers όπως και για την κινητικότητα µεταξύ LTE και άλλων 3GPP

τεχνολογιών/δικτύων. Για τερµατικά σε status IDLE, το SGW ολοκληρώνει

την διαδικασία συσσώρευσης στοιχείων UE (π.χ. πληροφορίες DL, UE

contexts, IP bearer service, network internal routing information ,νόµιµη

συνακρόαση) και ενεργοποιεί τη διαδικασία τηλεειδοποίησης.

• P-GW (PDN gateway20

): παρέχει UE συνδετικότητα προς τα εξωτερικά

δίκτυα και λειτουργεί ως σηµείο αναφοράς για την διακίνηση δεδοµένων

προς/από το UE. Το κάθε UE µπορεί να αξιοποιήσει την ταυτόχρονη

συνδετικότητα µε περισσότερα από ένα PDN GW για την πρόσβαση

πολλαπλών PDNs. Το PDN GW εκτελεί policy enforcement, το φιλτράρισµα

πακέτων για κάθε χρήστη, την υποστήριξη χρέωσης, νόµιµη συνακρόαση, και

επιλογή πακέτων. Λειτουργεί ως anchor για την κινητικότητα µεταξύ 3GPP

και µη- 3GPP τεχνολογίες όπως WiMAX και 3GPP2 (CDMA 1X και EvDO).

19

3GPP Plenary Meeting # 42, Paris France 2009 (updated) 20

3GPP TSG Meeting #42, Interworking between packet network and external networks, Athens 2008

36

Τα λειτουργικά χαρακτηριστικά των συστηµάτων WCDMA και LTE – στα αρχικά

στάδια σχεδιασµού των προδιαγραφών - προσδιορίστηκαν, διαχωρίστηκαν και

τοποθετήθηκαν στις αντίστοιχες οντότητες του RAN και CN.

Ο γενική αρχιτεκτονική και φιλοσοφία σχεδιασµού των ευρυζωνικών συστηµάτων

WCDMA21

εξασφαλίζουν την ανεξάρτητη λειτουργία του RAN από το CN. Η λογική

και πραγµατική διαχείριση του «setup» των παραµέτρων του ασύρµατου

περιβάλλοντος διαφυλάγονται υπό την αιγίδα του RAN, σε πλήρη άγνοια του

κεντρικού δικτύου. Κατά συνέπεια,

το CN µπορεί να χρησιµοποιηθεί για οποιαδήποτε ασύρµατη τεχνολογία πρόσβασης

που υιοθετεί παρόµοια φιλοσοφία σχεδιασµού διεπαφών.

Το GSM από τα αρχικά στάδια σχεδιασµού πρόβλεπε την πλήρη διαφάνεια

διαχείρισης των κυψελών στο κεντρικό δίκτυο CN. Η πρόσθεση - αφαίρεση

κυψελών οδηγούσε στην ενηµέρωση των σχετικών παραµέτρων του CN. Το

WCDMA «ανυψώνει» των συσχετισµό σε επίπεδο περιοχής υπηρεσιών ή «service

area» οπού το RAN διαχειρίζεται τις κυψέλες ενώ το CN διατηρεί κατάλογο των

Service Areas αγνοώντας τελείως αλλαγές στο επίπεδο κυψελών το οποίο επίπεδο

παραµένει στις αρµοδιότητες του RAN.

Η δεύτερη σηµαντική διαφορά έναντι του GSM είναι ο τρόπος αναµετάδοσης

πρωτοκόλλων και data buffers του κεντρικού δικτύου. Οι τεχνικές που

χρησιµοποιήθηκαν για την αναµετάδοση

πρωτοκόλλων βελτιστοποιήθηκαν εξ’ ολοκλήρου για το σύστηµα ασύρµατης

πρόσβασης των δικτύων GSM, µε συγκεκριµένο τρόπο σχεδιασµού και

συγκεκριµένες προδιαγραφές χρήσιµες για τα ιεραρχικά κυψελοειδή δίκτυα, αλλά

ακατάλληλες για τις ανάγκες του δικτύου πρόσβασης WCDMA/HSPA.

Αυτή η αδυναµία του κεντρικού δικτύου του GSM οδήγησε στην µετάταξη των

«buffers» και πρωτοκόλλων αναµετάδοσης στο RAN του WCDMA και εγγυήθηκε

την ευελιξία διασύνδεσης του CN µε οποιοδήποτε ασύρµατο δίκτυο, µέσω της

διεπαφής lu – ή lu interface – αρκεί φυσικά τα διάφορα δίκτυα πρόσβασης να τηρούν

τις προδιαγραφές της διεπαφής.

Απ΄ την άλλη µεριά, οι παροχές ασφάλειας του δικτύου GSM ενεργοποιούνται –όσον

αφορά τις υπηρεσίες µεταγωγής κυκλωµάτων ή Circuit Switched CS – από το GSM

RAN ενώ οι παροχές ασφάλειας των υπηρεσιών δεδοµένων (packet data) εντός τα

πλαίσια του CN GSM.

21

3gpp TS 23.110 V9.0.0

37

Για λόγους απλότητας, οι υπηρεσίες ασφάλειας του δικτύου WCDMA παρέχονται

εντός το RAN WCDMA λόγω της αναγκαίας εξασφάλισης της διαχείρισης

σηµατοδοσίας και έλεγχου των πόρων ασύρµατης πρόσβασης.

Οι διάφορες λειτουργίες του RAN WCDMA/HSPA περιλαµβάνουν:

• Κωδικοποίηση, διαστρωµάτωση (interleaving), µετατροπή, και άλλες τυπικές

λειτουργίες του φυσικού στρώµατος

• ARQ, συµπίεση επικεφαλίδας, και άλλες τυπικές λειτουργίες του στρώµατος

σύνδεσης δεδοµένων (link layer)

• διαχείριση πόρων ασύρµατης πρόσβασης και handover

• λειτουργίες ασφάλειας (ciphering and integrity protection).

Οι υπόλοιπες απαραίτητες λειτουργίες για την σωστή προωθήσει και λειτουργικότητα

των κινητών υπηρεσιών παραβρίσκονται εντός του CN :

• διαχείριση χρεώσεων

• διαχείριση συνδροµητών

• διαχείριση κινητικότητας (mobility management)

• διαχείριση φορέων (bearers) και QoS;

• διαχείριση πολιτικής

• συνδετικότητα µε άλλα δίκτυα

Ο λειτουργικός διαχωρισµός µεταξύ του LTE RAN και LTE CN οµοιάζει σε αυτό

του WCDMA/HSPA αν παρθεί υπ’ όψιν η ισοπέδωση του δικτύου δηλαδή την

µεταφορά των λειτουργιών του RNC-WCDMA στον κόµβο e-Νode B, και την

πολιτική της ανεξαρτητοποίησης του κεντρικού δικτύου CN, από τις λειτουργίες του

δικτύου πρόσβασης . Με βάση την φιλοσοφία αυτή, η λειτουργίες που ορίζονταν σαν

λειτουργίες RAN στο 3G παραµένουν λειτουργίες RAN και στα δίκτυα LTE (Σχήµα

Σ 2.3).

Σ 2.3 : SAE Protocol Stacks

38

Οι λειτουργίες RAN LTE:

• Κωδικοποίηση, διαστρωµάτωση (interleaving), µετατροπή, και άλλες τυπικές

λειτουργίες του φυσικού στρώµατος

• ARQ, συµπίεση επικεφαλίδας, και άλλες τυπικές λειτουργίες του στρώµατος

σύνδεσης δεδοµένων (link layer)

• λειτουργίες ασφάλειας (ciphering and integrity protection).

• διαχείριση πόρων ασύρµατης πρόσβασης και handover

Συνεπώς οι λειτουργίες CN:

• διαχείριση χρεώσεων

• διαχείριση συνδροµητών

• διαχείριση κινητικότητας (mobility management)

• διαχείριση φορέων (bearers) και QoS;

• διαχείριση πολιτικής

• συνδετικότητα µε άλλα δίκτυα

Ανεξαρτήτως του λειτουργικού διαχωρισµού µεταξύ του RAN και του CN, ο

σχεδιασµός του RAN της κάθε τεχνολογίας ασύρµατης πρόσβασης απαιτεί για την

σύνδεση κεραίας - κυψέλης την µεσολαβήσει τουλάχιστον ενός κόµβου · διάφορες

τεχνολογίες ασύρµατης πρόσβασης προσφέρουν εναλλακτικές προσεγγίσεις στον

συσχετισµό και συνδετικότητας κόµβων, και διεπαφών της RAN.

Οι εναλλακτικές προσεγγίσεις στις αρχιτεκτονικές των RAN WCDMA και RAN

LTE, εκτός από τον διαχωρισµό λειτουργικότητας µεταξύ του δικτύου ασύρµατης

πρόσβασης και του κεντρικού δικτύου, περιλαµβάνουν διαφοροποίηση και στις

τεχνολογίες ασύρµατης πρόσβασης, αλλά και στις χαρακτηριστικές λειτουργίες και

εσωτερικό σχεδιασµό του RAN .

39

Σ 2.4 : Signalling Stacks

Η λειτουργία των συστηµάτων macro diversity – τα οποία λειτουργούν µε σηµείο

αναφοράς το διαχωρισµό και συνδυασµό των δεδοµένων από και προς τα τερµατικά

µέσω των αντιστοίχων κυψελών- στα οποία βασίζονται τα κανάλια µεταφορών

DCH- αποτελούν ουσιώδης κίνητρο στο σχεδιασµό του συστήµατος

WCDMA/HSPA.

Για λόγους τοπολογίας – δηλαδή ο λογικός και πραγµατικός συσχετισµός µεταξύ των

κυψελών και των κεραιών- αλλά και επειδή συνήθως το δίκτυο µεταφορών

περιορίζει την διακίνηση δεδοµένων στο τελευταίο χιλιόµετρο , δηλαδή µεταξύ του

τελικού κόµβου του δικτύου µεταφορών, και τον χώρο του συµπλέγµατος κεραιών,

αποφασίστηκε ο τερµατισµός του στρώµατος σύνδεσης δεδοµένων και του

συστήµατος macro –diversity στον ίδιο κόµβο, ή σε κάποιο ιεραρχικά (όσον αφορά

την τοπολογία των κόµβων του RAN) ανώτερο. Επίσης, ο κόµβος άγκυρα (anchor)

διευκρινίστηκε ως ξεχωριστός από τον κόµβο που συνδέετε µε τις κεραίες.

Αφ’ ετέρου, η µόνη σηµαντική αιτία τερµατισµού του στρώµατος σύνδεσης σε

κόµβο διαφορετικό του κόµβου macro diversity είναι πάλι οι περιορισµοί του δικτύου

µεταφοράς, και µια και τέτοιος διαχωρισµός θα αύξηση σηµαντικά την

πολυπλοκότητα , είναι λογικό να συγκεντρωθούν οι λειτουργίες στον ίδιο κόµβο. Με

την ίδια λογική, η σηµατοδοσία του επίπεδου έλεγχου του RAN προστέθηκε στον

κόµβο macro diversity και ο κόµβος ονοµάστηκε Radio Network Controller ή RNC.

40

Η αρχιτεκτονική ισχύει για τα συστήµατα WCDMA ξεκινώντας από την έκδοση 99,

συµπεριλαµβάνοντας τις εκδόσεις 7 και 8 – µε ελάχιστες τροποποιήσεις – ασχέτως

αν το macro diversity χρησιµοποιείται από το σύστηµα πρόσβαση HSPA µόνο στο

uplink.

Το σύστηµα RAN αποτελείται από δύο βασικούς κόµβους, το RNC και το Node B.

Το RNC λειτουργεί σαν κεντρικός κόµβος διασύνδεσης του δικτύου ασύρµατης

πρόσβασης – µέσω της Iu διεπαφής – στο κεντρικό δίκτυο CN. Το κεντρικό δίκτυο

CN µέσω της διπαφής Iu µπορεί να συνδεθεί και µε άλλες τεχνολογίες πρόσβασης,

όχι αποκλειστικά WCDMA.

Κάθε RNC συνδέεται µε κάθε άλλο RNC – στο ίδιο δίκτυο – µέσω της διεπαφής Iur

όπου η διεπαφή Iur λειτουργεί στην πληρότητα του δικτύου διευκολύνοντας την

χρήση του RNC ως σηµείο αναφοράς (anchor RNC) για το κάθε τερµατικό, έτσι

αποσκεπάζοντας την κινητικότητα από το κεντρικό δίκτυο.

Επιπλέον, η διεπαφή Iur είναι απαραίτητη για την εκτέλεση της

«µακρο-diversity» µεταξύ των κυψελών που ανήκουν σε διαφορετικά RNCs.

Σ 2.5 : Evolved Packet Core

Μέσω της διπαφής Iub, κάθε RNC συνδέεται µε ένα ή περισσότερα NodeBs

Εντούτοις, σε αντίθεση µε τη δυνατότητα αλληλοσύνδεσης των RNC, το κάθε Node

B συνδέεται µε ένα και µόνο ένα RNC · δηλαδή το κάθε Node B ελέγχεται από

συγκεκριµένο RNC το οποίο RNC είναι και ο κύριος διαχειριστής των πόρων των

Node B που του αντιστοιχούν. Σε περίπτωση macro-diversity διασύνδεσης µεταξύ

RNCs, τα RNC συντονίζουν την διαχείριση των σχετικών πόρων των Node Bs.

Το NodeB σαν λογικός κόµβος χειρίζεται τη µετάδοση και υποδοχή ενός συνόλου

41

κυψελών. Φυσικά το NodeB µπορεί να τοποθετηθεί σε γεωγραφικά ξεχωριστό χώρο

από τις κυψέλες – και κεραίες – που ελέγχει πχ. οι κεραίες στην ταράτσα και ο

κόµβος στο υπόγειο.

Η ιδιοµορφία εξυπηρέτησης διαβιβαζοµένων κυψελών από διαφορετικά

συµπλέγµατα κεραιών διαφοροποιεί τον κόµβο NodeB από τους GSM προκατόχους

του δηλαδή τους Base Transceiver Station (BTS), Base Station (BS), και Radio Base

Station (RBS). Ο κόµβος µπορεί να απορρίψει διασυνδέσεις λόγω περιορισµών στο

hardware, αλλά όχι λόγω έλλειψης πόρων διαχείρισης. Βασικά, το Node B είναι

περιορισµένο να λειτουργεί σε επίπεδο φυσικού στρώµατος µε την εξαίρεση της

macro-diversity.

Ο σχεδιασµός των διαφόρων συστηµάτων και διεπαφών της τεχνολογίας WCDMA

προσδιόρισε την ανάγκη κεντρικού κόµβου επεξεργασίας λειτουργιών όπως macro

diversity (και τους αναγκαίους συνδυασµούς και διαχωρισµούς συχνοτήτων) όπως

και επίσης διαχείριση ασύρµατων πόρων κυψελών. Στην επικαλούµενη ιεραρχία, τα

Node B ελέγχουν κυψέλες και το σχετικό RNC ελέγχει – και συντονίζει µέσω της

διεπαφής Iur- τα Node B της ευρύτερης περιοχής

Υπογραµµίζεται ότι η κάθε οµάδα Node B αναφέρεται σε ένα και µόνο ένα RNC

(Controlling RNC) το οποίο ελέγχει µέσω των Node Bs και την περιοχή. Το

συγκεκριµένο Controlling RNC προσδιορίζει τις αντίστοιχες συχνότητες (δηλαδή

στις κυψέλες), ισχύ διαύλου, scheduling και προτεραιότητα καναλιών, διαµόρφωση

κωδικών (βλέπε HS-DSCH) και κατανοµή των πόρων µε βάσει τις ανάγκες των

χρηστών (δηλαδή όσων αφορά διαµόρφωση/διαστασιοποιήση των κυψελών).

Η κάθε πρόσβαση στο δίκτυο WCDMA αξιοποιείται µέσω κάποιας κυψέλης/NodeB

του RAN, η οποία λειτουργεί υπό την καθοδήγηση του Controlling RNC – το οποίο

καθορίζεται ως σηµείο τερµατισµού των επιπέδων ελέγχου και χρηστών για την

συγκεκριµένη πρόσβαση, δηλαδή το συγκεκριµένο τερµατικό- άρα για τον

συγκεκριµένο χρήστη το Controlling RNC µετατρέπεται σε Serving RNC. Το Serving

RNC θα αξιολογήσει τις διάφορες µετρήσεις από το τερµατικό, και θα καταλήξει σε

κατάλογο υποψηφίων κυψελών που θα είναι σε θέση να εξυπηρετήσουν τις ανάγκες

του τερµατικού µε βάση διαφόρων προκαθορισµένων (και δυναµικών) παραµέτρων

που χαρακτηρίζουν τις διάφορες πολιτικές (policies) και επίπεδα ποιότητας όσον

αφορά την σύνδεση µε το κεντρικό δίκτυο CN. Τέλος, θα διαµορφωθούν οι διάφοροι

φορείς που θα επιτρέψουν την εφαρµογή των επιθυµητών υπηρεσιών ώστε να

εξασφαλιστεί η µέγιστη ικανοποίηση του χρήστη.

Σε περίπτωση που η σύνδεση απαιτεί µεταφορά σε κυψέλη που ελέγχεται από

διαφορετικό RNC, το Controlling RNC εντοπίζει το σχετικό RNC, και έπειτα από τις

σχετικές συνόδους διαπραγµάτευσης, και εφ’ όσον επιτραπεί, ενηµερώνει το

τερµατικό να προσθέσει στον κατάλογο κυψελών την συγκεκριµένη κυψέλη – και το

Controlling RNC λειτουργεί για το συγκεκριµένο τερµατικό ως Drift RNC.

Φυσικά, αν ο κατάλογος ενεργών κυψέλων του τερµατικού ανήκουν σε διαφορετικό

(από το αρχικό) RNC, τότε θα επικαλεστεί αλλαγή Controlling RNC µέσω του SRNS

relocation procedure.

42

To RNC επίσης αποφασίζει την χρήση των broadcast ή unicast καναλιών – unicast σε

περίπτωση µικρού αριθµού χρηστών ανά κυψέλη και broadcast σε αυξηµένη

πυκνότητα χρηστών ανά κυψέλη - στην εφαρµογή της υπηρεσίας Multimedia

Broadcast Multicast Service (MBMS) οπού στην περίπτωση unicast λειτουργεί ως

point to point ενώ σε broadcast mode παρέχει την δυνατότητα µεταβίβασης των ίδιων

στοιχείων σε όλες τις κυψέλες του συγκεκριµένου RNC.

Ο αναγνώστης ας ενηµερωθεί ότι συζήτιουνται στα πλαίσια της 3GPP διάφορα πλάνα

για της εξέλιξη της έκδοσης 99, ένα από αυτά µια πιο επίπεδη αρχιτεκτονική (του

RAN WCDMA) δηλαδή µεταφορά λειτουργιών από το RNC στο NodeB. Στην φάση

των µελετών προέκυψαν ορισµένα θέµατα όπως :

• Το όριο των RNC (4096)

• Η τοπολογία των λειτουργιών ασφάλειας ή η µετατόπιση των στα ανασφαλή –λόγω

αποστάσεως- NodeB . Η λειτουργία των NodeB στο τελευταίο χιλιόµετρο υπονοεί

συχνά αποµακρυσµένη µη ελεγχόµενη περιοχή στην οποία µπορεί να υποστεί

απόπειρα υποκλοπής κρυπτογραφηµένων στοιχείων καθώς µεταφέρονται στο, και

από τον κόµβο.

• και φυσικά το θέµα του macro diversity του HSPA uplink για να εγγυηθεί η

υπηρεσία αρκετή χωρητικότητα και καλή ποιότητα. Το συγκεκριµένο θέµα

αντιµετωπίζεται παίζοντας µε την λογική ιεραρχία των κόµβων, ένας από τους

κύριους λόγους ύπαρξης του RNC σαν οντότητα.

Ασχέτως, η αρχιτεκτονική του RAN προσδιορίζει την εξέλιξη των φορέων

επιτάχυνσης όπως το HSPA ώστε να υποστηρίζουν υπάρχουσες υπηρεσίες και

υπάρχουσες αρχιτεκτονικές. (δηλαδή τα RNC και τα NodeB). Άρα, η προδιαγραφές

της έκδοσης 99 του WCDMA ισχύουν και για την εξέλιξη του HSPA, και της

επίπεδης αρχιτεκτονικής. Επίσης, για πρακτικούς λόγους η τεχνολογία LTE δεν

υποστηρίζει macro diversity µεταξύ των eNodeB – για τον απλό λόγο ότι θα

αυξανόταν η πολυπλοκότητα χωρίς αντίστοιχο κέρδος στους βασικούς παραµέτρους

του δικτύου.

Η «ισοπεδωτική» φιλοσοφία του LTE – και η µη εφαρµογή macro diversity στο

uplink και downlink - οδηγεί σε µόνο ένα τύπου κόµβου στο δίκτυο πρόσβασης, το

eNodeB.

Το eNodeB, όπως και ο «προκάτοχος» του, το NodeB, διαχειρίζεται κυψέλες µε τις

αντίστοιχες γεωγραφικές ευελιξίες. Αφ’ ετέρου, ο σχεδιασµός του eNodeB είναι

αρκετά περίπλοκος λόγω της µεταφοράς σηµαντικού µέρους λειτουργιών του RNC,

πχ radio resource management, handover, scheduling χρηστών κλπ.

43

Η διασύνδεση του eNodeB στο CN γίνεται µέσω του S1 το οποίο έχει αρκετά κοινά

χαρακτηριστικά µε το Iu, όπως και η διεπαφή Χ2 – η οποία διασυνδέει τους κόµβους

eNodeB- κατέχει κοινά χαρακτηριστικά µε την διεπαφή Iur (WCDMA) (Σχήµα Σ 2.4-

Σ 2.5).

Η διεπαφή X2 χρησιµοποιείται – δια µέσω του επιπέδου έλεγχου- για την

υποστήριξη της ενεργής κινητικότητας (active mode), διαχείριση πόρων πολλαπλών

κυψελών, υποστήριξη επανεντοπισµού (παρόµοια µε το drift RNC) και lossless

κινητικότητα µέσω προώθησης δεδοµένων. Τα eNodeB, εκτός από τις βασικές

λειτουργίες των NodeB, υποστηρίζουν το βασικό σύνολο των λειτουργιών των RNC,

πχ διαχείριση πόρων, handover, uplink downlink scheduling, εφαρµογές του φυσικού

στρώµατος όπως κωδικοποίηση, αποκωδικοποίηση, µετατροπή, διαστρωµάτωση και

την υποστήριξη ARQ και υβριδικού ARQ.

Ο τρόπος εφαρµογής του handover στα δίκτυα LTE διαφέρει αρκετά από τον

κλασσικό τρόπο του GSM και τον τρόπο εφαρµογής του στα δίκτυα 3G · τα διάφορα

handover εκτελούνται µέσω επανεντοπισµό των eNodeB όπου το serving eNodeB

εξυπηρετεί τον χρήστη και οι προσδιορισµοί controlling και drift δεν υπάρχουν

(Σχήµα Σ 2.6).

Σε γενικές γραµµές το δίκτυο LTE διαχειρίζεται τις συνόδους MBMS –δηλαδή τα

κανάλια unicast/broadcast- µε τρόπους αντίστοιχους των δικτύων 3G. Στην

περίπτωση των καναλιών broadcast – δηλαδή την ταυτόχρονη αποστολή ροών

δεδοµένων - τα eNodeBs επικαλούνται τη χρήση MBMS Coordination Entity (MCE)

η οποία συντονίζει – µέσω µηχανισµού συγχρονισµού πχ. GPS – τις µεταδόσεις και

τις ροές στοιχείων.

Το κεντρικό δίκτυο των συστηµάτων µακροπρόθεσµης εξέλιξης , γνωστό ως Evolved

Packet Core (EPC)22

, αντιπροσωπεύει την φυσική εξέλιξη του κεντρικού δικτύου

GSM/GPRS µέσω του 3G, αλλά µε αρκετές ριζοσπαστικές διαφοροποιήσεις.

Το 3G χρησιµοποιεί τους ίδιους κόµβους µε το GSM/GPRS µε τον λειτουργικό

διαχωρισµό του 3G να επιβάλει διαφορετικές διεπαφές µεταξύ του 3G (CN,RAN) –

πχ το Ιu- και του GSM/GPRS (core – radio network) δηλαδή A και Gb.

Το κεντρικό δίκτυο αποτελείται από δύο ευδιάκριτες περιοχές:

1. την περιοχή µεταγωγής κυκλωµάτων µε βάση το κέντρο µεταγωγών (MSC);

2. την περιοχή µεταγωγής δεδοµένων µε κεντρικούς κόµβους το SGSN και το

GGSN.

Κοινός κόµβος λειτουργικότητας των δύο περιοχών είναι η βάση δεδοµένων HLR, η

οποία τηρεί τις αναγκαίες πληροφορίες των συνδροµητών του δικτύου. Η διεπαφή

Iu_cs συνδέει το WCDMA/HSPA RAN

στο MSC και µεσω Iu_ps στο SGSN via the Iu_ps interface, ενώ η διεπαφή A συνδέει

το MSC στο GSM RAN, και η διεπαφή Gb το SGSN στο GSM RAN.

22

TSGS#39(08)0132, Puerto Vallarta Mexico,2008

44

Το SGSN συνδέεται στο GGSN µέσω της διεπαφής Gn/Gp και το GGSN µέσω της

διεπαφής Gi συνδέεται µε άλλα δίκτυα δεδοµένων όπως το δίκτυο IMS και το

διαδίκτυο. Η βάση δεδοµένων συνδροµητών – το HLR – συνδέεται στο MSC µέσω

των διεπαφών C και D, και στο SGSN µέσω της διεπαφής Gr.

Η διεπαφή Iu –Iu flex- επιτρέπει στο RNC να επικοινωνεί µε πολλαπλά SGSN ή

MSC και αυξάνει την αξιοπιστία του δικτύου, όπως και διανέµει την κατάσταση του

τερµατικού σε αρκετά SGSN και MSC. Ο αντικατοπτρισµός πληροφορίας σε

διάφορα σηµεία του δικτύου, οδηγεί στην άµεση εγκατάσταση δυσλειτουργικού

κόµβου, ή λογικής οντότητας, µε πιο αξιόπιστο κόµβο χωρίς απώλεια

πληροφοριών.

Στην περίπτωση υπηρεσιών MBMS, το CN αποφασίζει το τύπο του φορέα

(multcast/broadcast) πάντα µέσω του δικτύου µεταβιβάσεων δεδοµένων και την

διεπαφή Iu-ps. Για τις περιπτώσεις multicast/broadcast, το RAN αποφασίζει –

ρωτώντας τους χρήστες - το τύπο καναλιού (unicast/broadcast) διαχείρισης της

υπηρεσίας µε βάση την πυκνότητα ενδιαφερόµενων χρηστών ανά κυψέλη.

Όσον αφορά την περιαγωγή, η οποία υποστηρίζεται και από την περιοχή CS, και από

την περιοχή PS, οι συνδέσεις δεδοµένων δροµολογούνται µέσω του SGSN του visited

δικτύου στο GGSN του home δικτύου µέσω της διεπαφής Gp, ενώ οι συνδέσεις

κυκλωµάτων πραγµατοποιούνται µε την σηµατοδοσία ISDN µέσω των κέντρων

(MSC) πάντα µε την αναγκαία υποστήριξη, σε όλες τις περιπτώσεις, της

σηµατοδοσίας και µεταφοράς δεδοµένων στα κέντρα, από τα home/visited HLRs.

Η χρέωση κλήσεων ή µεταφοράς δεδοµένων όπως και η πολιτική ή policy (χρεώσεων

κλπ., οπου το policy management αξιοποιείται µόνο στο χώρο δεδοµένων) που

αποτελούν σηµαντικότατη λειτουργία για την εταιρία παροχής υπηρεσιών,

ενεργοποιούνται στο κεντρικό δίκτυο, δηλαδή ή στο MSC, ή στα SGSN/GGSN και

µε βάση την πολιτική της εταιρίας υποστηρίζουν διάφορες ευέλικτες µεθόδους πχ.

flat rate, minute based rating, content ή event based charging στην περίπτωση

χρεώσεων κλπ.

Η Αρχιτεκτονική των Εξελίξεων των Συστηµάτων, Service Architecture Evolution ή

SAE της 3GPP αποτελεί ριζοσπαστική εξέλιξη του κεντρικού δικτύου GSM/GPRS

και ως αποτέλεσµα µετονοµάστηκε σε Evolved Packet Core ή EPC.

H SAE διαχειρίζεται αποκλειστικά των χώρο µεταγωγής δεδοµένων – packet

switched domain – µε την φιλοσοφία της επίπεδης αρχιτεκτονικής, αποδοτικότητας,

ανθεκτικότητας, και αυξηµένης ανταπόκρισης. Κατά συνέπεια, το Evolved Packet

Core ξεκίνησε ως δίκτυο ενός κόµβου – µε την εξαίρεση της βάσης δεδοµένων HSS

– που αποτελεί ξεχωριστό κόµβο και παρέχει παρόµοιες λειτουργίες του HLR/3G.

To EPC συνδέεται µε το LTE RAN µέσω της S1 διεπαφής και µε το παγκόσµιο ιστό

µέσω της SGi διεπαφής, µε τα eNodeBs µέσω της S1 διεπαφής ή οποία διεπαφή

αποτελεί content agnostic tunnel (µέθοδο σήραγγας) µεταφορά · και µε το HSS

µέσω της S6 διεπαφής (εξέλιξη της διεπαφής Gr/WCDMA) (Σχήµα Σ 2.5).

45

Στο επίπεδο ελέγχου, η πολιτική QoS εφαρµόζεται στο 3G µέσω των RABs (radio

access bearers) ενώ στο LTE µέσω των τµηµάτων προτεραιότητας ή priority classes.

Όσον αφορά την διαχείριση κινητικότητας, το EPC εφαρµόζει το ρόλο του δικτύου

αναφοράς (ή άγκυρας) ή anchor network συµπεραίνοντας ότι το EPC παραµένει στο

επίπεδο χρήστη κατά την διάρκεια της σύνδεσης – δηλαδή εφαρµόζει τον ρόλο του

GGSN/3G. Η επίπεδη αρχιτεκτονική επιτρέπει στο συγκεκριµένο SAE κόµβο την

σύνδεση µε κάθε eNodeB άρα –ένα σηµείο διαφοροποίησης από τα δίκτυα 3G – το

EPC ενηµερώνεται τακτικά για τις αλλαγές, τις συναλλαγές και την κινητικότητα του

χρήστη στα πλαίσια του RAN/LTE.

To S1 flex, oπως το αντίστοιχο Iu flex ενδυναµώνει την αξιοπιστία του EPC.

Ο τρόπος διαχείρισης της περιαγωγής περιλαµβάνει των συντονισµό δύο δικτύων

EPC, στο visited και home network, και µε βάση την πολιτική του χειριστή, οι

σχετικές διευθύνσεις IP παράγονται από το home, ή το visited EPC.

Το handover αξιοποιείται µε τις διασυνδέσεις των δικτύων SGSN/WCDMA και

EPC/LTE όπου το EPC αναλαµβάνει ρόλο αντίστοιχο µε αυτό του GGSN µέσω της

διεπαφής S4, και επαναφέρεται στην κανονική λειτουργία που απαιτεί η διαχείριση

εφαρµογών του LTE/RAN.

Το επίπεδο χρηστών τερµατίζει στο EPC διατηρώντας την IP διεύθυνση του

τερµατικού µε την παράλληλη απενεργοποίηση του επίπεδου έλεγχου διατηρώντας

την αναγκαία ευελιξία µε ελάχιστες απαιτούµενες αλλαγές στο δίκτυο δεδοµένων

WCDMA/HSPA παρέχοντας συγχρόνως γρήγορο, αποτελεσµατικό και seamless

handover µεταξύ των δύο ευρυζωνικών δικτύων.

Το handover στο LTE (από το δίκτυο WCDMA/HSPA) µεταφέρει την σύνδεση στο

EPC (από το SGSN) µέσω της – βασισµένης στην διεπαφή Gn των SGSN - διεπαφής

S3 υπονοώντας συσχετισµό µεταξύ τον επανεντοπισµό των SGSN στο επίπεδο

χρήστη του EPC, αντί του GGSN (Σχήµα Σ 2.6).

46

Σ 2.6 : LTE Handover

47

3. ∆ίκτυο Ασύρµατης Πρόσβασης (UTRA)

Το ακρώνυµο E-UTRA ,δηλαδή εξελιγµένο UTRA οπού το E - πρόθεµα

χρησιµοποιείται εκ κοινού στα εξελιγµένα σηµεία πρόσβασης των παλαιότερων

υποσυστηµάτων UMTS, αναφέρεται στο σύστηµα ασύρµατων διεπαφών (air

interface) της Release 8 των δικτύων LTE.

H Release 8 προορίζεται για τη χρήση οποιωνδήποτε δικτύων IP όπως WiMAX ,

WiFi, και τα σταθερά (καλωδιακά) δίκτυα. Το προτεινόµενο σύστηµα E-UTRA

χρησιµοποιεί την ορθογωνική πολλαπλή διαίρεση συχνοτήτων OFDMA (Σχήµα Σ

3.1) για την downlink σύνδεση ( σταθµός βάσεως προς κινητό) και FDMA (SC-

FDMA) για το uplink και υιοθετεί το πολλαπλό σύστηµα κεραιών MIMO εως

τέσσερις κεραίες (δηλ. 4x4) ανά σταθµό. Το σχέδιο κωδικοποίησης καναλιών των

transport blocks (turbo code) γίνεται µέσω εσωτερικής διαστρωµάτωσης contention

free quadratic permutation polynomial (QPP) turbo code.

Σ 3.1 : Ορθογωνική Πολλαπλή ∆ιαίρεση Συχνοτήτων OFDMA

Orthogonal Frequency-Division Multiple Access

OFDMA αναφέρεται στη multiuser έκδοση του δηµοφιλούς OFDM23

ψηφιακού

modulation. Η πολλαπλάσια πρόσβαση επιτυγχάνεται από την ανάθεση υποσυνόλων

των υποφερόντων στους µεµονωµένους χρήστες. Αυτό επιτρέπει την ταυτόχρονη

χαµηλή µετάδοση ποσοστού στοιχείων από διάφορους χρήστες.

Το OFDMA διαθέτει τα ακόλουθα πλεονεκτήµατα:

23

Για λεπτοµερή περιγραφή του OFDM βλ. τη διπλωµατική εργασία του Κρυπωτού : IEEE.802.16a

Λειτουργικά χαρακτηριστικά και προσοµοίωση, ΕΜΠ 2007 και πτυχιακή εργασία Καρακατσάνη µε

τίτλο ∆ίκτυα Επικοινωνιών 4ης

Γενιάς, ΤΕΙ Κρήτης 2006 διαθέσιµα στο διαδίκτυο.

48

• Ευελιξία επεκτάσεως σε διάφορες ζώνες συχνότητας µε ελάχιστη

τροποποίηση στο πρωτόκολλο πρόσβασης.

• Υπολογισµός µέσου όρου των παρεµβολών από της γειτονικές κυψέλες,

χρησιµοποιώντας διαφορετικά βασικά permutations φερόντων µεταξύ των

χρηστών των αντίστοιχων κυψέλων.

• Οι παρεµβολές στις κυψέλες υπολογίζονται κατά µέσο όρο µε τη την

κατανοµή των κυκλικών permutations. Επιτρέπει orthogonality στο uplink

µέσω συγχρονισµού χρηστών και συχνότητας.

• Επιτρέπει την ενιαία κάλυψη δικτύων συχνότητας (Single Frequency Network

coverage), όπου µπορούν να βελτιωθούν περιοχές µε προβληµατική κάλυψη.

• Επιτρέπει την προσαρµοστική κατανοµή φερόντων στον πολλαπλασιασµό 23

φερόντων δηλαδή ο αριθµός των φερόντων επί 23 µέχρι 1587 φέρουσες (

µόνο για τις φέρουσες δεδοµένων).

• Προσφέρει diversity συχνότητας µε τη διανοµή των φερόντων (carriers) σε

όλο το χρήσιµο φάσµα. Προσφέρει time diversity µε την προαιρετική

παρεµβολή σε χρόνο των φερόντων.

Τα µειονεκτήµατα :

• Υψηλότερη ευαισθησία στα όφσετ συχνότητας και το phase noise.

• Οι ασύγχρονες υπηρεσίες µεταδόσεων στοιχείων όπως η πρόσβαση Ιστού

χαρακτηρίζονται από τις σύντοµες ριπές υψηλού ποσοστού δεδοµένων.

• Ελάχιστοι χρήστες σε κυψέλη σταθµού βάσεως εκτελούν ταυτόχρονη

διακίνηση δεδοµένων σε χαµηλό ρυθµό δεδοµένων.

• Η πολυπλοκότητα των στοιχείων , συµπεριλαµβανοµένων των αλγορίθµων

FFT και Forward Error Correction που είναι συνεχώς ενεργά ασχέτως του

ποσοστού µεταφοράς δεδοµένων, οδηγεί σε µη αποδοτική κατανάλωση

ενέργειας .

• Το diversity gain και αντίσταση σε frequency selective διαλείψεις (fading),

µπορεί εν µέρει να χαθεί εάν ελάχιστοι subcarriers ορίζονται ανά χρήστη, και

εάν ο ίδιος carrier χρησιµοποιείται ανά σύµβολο OFDM. Άρα η

προσαρµοστική ανάθεση υποφερόντων βασισµένη στις πληροφορίες

γρήγορης ανάδρασης σε σχέση µε το δίαυλο, ή frequency hopping των

υποφερόντων, είναι εποµένως επιθυµητή.

• Ο τρόπος επεξεργασίας των παρεµβολών από γειτονικές κυψέλες είναι αρκετά

πιο σύνθετος από ότι είναι στο κλασσικό CDMA.

49

Χαρακτηριστικά και Τρόπος λειτουργίας

Η προσαρµοστική ανάθεση καναλιών ανά χρήστη εκτελείται µε βάση τις

πληροφορίες ανάδρασης της κατάστασης των ασύρµατων διαύλων. Η επιταχυµένη

ανάθεση οδηγεί στην βελτιωµένη ευρωστία της µετάδοσης OFDM όσον αφορά το

fast fading και co-channel interference, µε αρκετές καλές πιθανότητες να αυξηθεί

δραµατικά η αποδοτικότητα του φάσµατος.

Ο συσχετισµός της διαφοροποίησης του QoS µε τον αριθµό των υποφερόντων ανά

χρήστη δίνει την δυνατότητα διαφόρων επιπέδων υπηρεσιών, την ταχύτητα των

δεδοµένων και τα επίπεδα πιθανοτήτων λανθασµένων συµβόλων. Σε γενικές

γραµµές το OFDMA πλησιάζει το CDMA, όπου οι χρήστες µπορούν να επιτύχουν

διαφορετικές ταχύτητες επικοινωνίας αναθέτοντας διαφορετικά spreading factors σε

κάθε χρήστη.

Αφ ετέρου το OFDMA µπορεί να θεωρηθεί ως εναλλακτική λύση του συνδυασµού

OFDM-TDMA. Η µετάδοση χαµηλών ρυθµών δεδοµένων µπορεί να

πραγµατοποιηθεί µε χαµηλή ισχύς αντί ενός pulsed carrier υψηλής ισχύς.

Το OFDMA µπορεί επίσης να περιγραφθεί ως συνδυασµός πολλαπλής πρόσβασης

στο χώρο της συχνότητας και του χρόνου, όπου οι πόροι µοιράζονται σε πλαίσιο

συχνοτήτων χρόνου, και οι χρονοθυρίδες ορίζονται κατά µήκος του δείκτη συµβόλων

OFDM καθώς επίσης και του δείκτη υποφερόντων OFDM.

Το OFDMA θεωρείται ως ιδιαίτερα κατάλληλο για τα ευρυζωνικά ασύρµατα δίκτυα,

λόγω σειράς πλεονεκτηµάτων οπως scalablity, ευελιξία στην υποστήριξη της

τοπολογίας των κεραιών MIMO, και τη δυνατότητα επιλεκτικής εκµετάλλευσης των

συχνοτήτων των καναλιών.

Single-carrier FDMA (SC-FDMA) αναφέρετε σε frequency division πολλαπλής

πρόσβασης (δηλ. η έκδοση του Single-carrier frequency-domain equalization (SC-

FDE)) και υποστηρίζει πολλαπλούς χρήστες. Το SC-FDE µπορεί να θεωρηθεί ως

γραµµικά προ κωδικοποιηµένο σχέδιο OFDM, ενώ το SC-FDMA ως γραµµικά προ

κωδικοποιηµένο σχέδιο OFDMA , ή LP-OFDMA. Ή, µπορεί να αντιµετωπισθεί ως

single carrier multiple access scheme (Σχήµα Σ 3.2).

50

Σ 3.2 : OFDMA/SC-FDMA

Τα συστήµατα SC -FDE και LP- OFDMA/SC-FDMA µεταδίδουν µε χαµηλότερο

peak-to-average power ratio (PAPR) λόγω της έµφυτης ενιαίας δοµής των φερόντων

οπού τα guard intervals µε κυκλική επανάληψη εισάγονται µεταξύ των blocks

συµβόλων και ευνοούν την αποτελεσµατικότητα του time spreading (που προκαλείται

από multipath factors) µεταξύ των blocks. Το δε FFT (Fast Fourrier Transform) στο

OFDM, εφαρµόζεται από την πλευρά δεκτών σε κάθε block συµβόλων, και το

αντίστροφο FFT (IFFT) από την πλευρά της µετάδοσης. Στο SC FDE, το FFT και

IFFT ενεργοποιούνται από την πλευρά δεκτών, αλλά όχι από την πλευρά των

συσκευών αποστολής σηµάτων (Σχήµα Σ 3.3).

Σ 3.3 : IFFT/FFT

51

Στο SC-FDMA, το FFT και IFFT εφαρµόζονται από την πλευρά συσκευών

αποστολής σηµάτων, και

επίσης από την πλευρά δεκτών. Στο OFDM καθώς επίσης και το SC-FDE και SC-

FDMA, το equalization επιτυγχάνεται από την πλευρά δεκτών µετά από τον

υπολογισµό FFT, πολλαπλασιάζοντας κάθε συντελεστή Fourier µε µιγαδικό διάνυσµα

στον χώρο (complex vector space) . Κατά συνέπεια, µειώνονται η περιπτώσεις

frequency selective fading και η διαστρεβλώσεις των φάσεων.

Η χρήση του FFT και frequency domain equalization έχει το πλεονέκτηµα της

µείωσης των απαιτήσεων υπολογιστικής ισχύς, δηλαδή λιγότερη φόρτωση στη

µονάδα τροφοδότησης (πχ. µπαταρία) και γρηγορότερη ανταπόκριση, από το time

domain equalization. Στο SC-FDMA, η πολλαπλάσια πρόσβαση πραγµατοποιείται µε

την παρεµβολή των silent Fourier-coefficients από την πλευρά συσκευών αποστολής

σηµάτων πριν από το IFFT, αφαιρώντας τους από την πλευρά του δέκτη πριν από το

IFFT. Οι διάφοροι χρήστες αναθέτονται στους διάφορους Fourier-coefficients

(υποφέρουσες) .

Η χρήση της τεχνολογίας OFDM, ένα σύστηµα όπου το διαθέσιµο φάσµα διαιρείται

σε φέρουσες διαφορετικής συχνότητας, όπου ή κάθε φέρουσα αντιστοιχεί σε

σύµβολο, επιτρέπει στο E- UTRA να είναι αρκετά πιο εύκαµπτο στη χρήση

φάσµατός από τα παλαιότερα συστήµατα πρόσβασης.

Τα δίκτυα CDMA απαιτούν αρκετά blocks φάσµατος τα οποία διαθέτονται σε κάθε

φέροντα, ώστε να διατηρήσουν τα υψηλά chip rates, και µεγιστοποιούν έτσι την

αποδοτικότητα. Ο σχεδιασµός ασύρµατων ποµπών ικανών να διαχειριστούν αυτά τα

chip rates (και την αναγκαία ευρυζωνικότητα φάσµατος) είναι αρκετά πιο σύνθετος

από κλασσικά radio units που εκπέµπουν και λαµβάνουν πληροφορίες σε φέρουσες

ιδίου µεγέθους.

Κάθε mode έχει το αντίστοιχο frame structure στα πλαίσια της δοµής του LTE µε

σχετική ευθυγράµµιση που σηµαίνει ότι παρόµοιο hardware µπορεί να

χρησιµοποιηθεί στους σταθµούς βάσεως και τα τερµατικά ώστε να επιτραπούν

οικονοµίες κλίµατος.

Αυτή η λογική καθιστά εφικτή τη δυνατότητα συνύπαρξης διαφόρων

αµφιδροµήσεων στον ίδιο κόµβο(πχ. LTE/TDD µε TD- SCDMA). H Ericsson

υπέδειξε στο MWC (Mobile World Congress) το 200824

στη Βαρκελώνη για πρώτη

φορά την συνύπαρξη FDD και TDD (LTE )στην ίδια πλατφόρµα σταθµών βάσεων.

24

Ericsson Research-10 years of shaping change,Ericsson Review volume 1, 2009

52

Downlink

Το LTE χρησιµοποιεί την ορθογωνική πολλαπλή διαίρεση συχνότητας για την

downlink σύνδεση – δηλαδή από το σταθµό βάσεως έως το τερµατικό. Το OFDM

καλύπτει την απαίτηση του LTE για την ευελιξία φάσµατος και επιτρέπει τις

οικονοµικά αποδοτικές λύσεις για τις ευρυζωνικές φέρουσες µε high peak rates.

Είναι µια καθιερωµένη τεχνολογία, πχ στα standards όπως ieee 802.11a/b/g, 802.16,

HIPERLAN-2, DVB και DAB.

Το time domain περιέχει radio frames διάρκειαs 10 ms και αποτελείται από 10

υποπλαίσια (subframes) διαρκείας 1ms το κάθε ένα.. Κάθε υποπλαίσιο αποτελείται

από 2 χρονοθυρίδες (time slots) τών 0,5 ms. Το διαχωριστικό εύρος µεταξύ των

φερόντων είναι 15 kHz. ∆ώδεκα φέρουσες αποτελούν οµάδα η οποία ονοµάζετε

resource block, άρα κάθε resource block καταναλώνει 180 kHz. 6 resource blocks ανά

φέρων (carrier) των 1,4 MHz και 100 resource blocks ανά φέρων των 20 MHz.

Το downlink υποστηρίζει διάφορους τρόπους διαµορφώσεων όπως QPSK, 16QAM

and 64QAM. Για τη λειτουργία του MIMO (Σχήµα Σ 3.4), µια διάκριση γίνεται

µεταξύ µεµονωµένης χρήσης MIMO, για την ενίσχυση data throughput του χρήστη,

και πολλαπλής χρήσης MIMO για την ενίσχυση του cell throughput. Στα συστήµατα

MIMO, ο transmitter σηµάτων µεταδίδει πολλαπλά streams από τοπολογία

πολλαπλών transmit κεραίων.

Σ 3.4 : Τοπολογία Ν επί Μ ΜΙΜΟ

Τα transmit streams περνούν από ένα matrix κανάλι που αποτελείται από πολλαπλές

transmit antennas στον transmitter και πολλαπλές receive antennas στον δέκτη.

Κατόπιν, ο δέκτης λαµβάνει τα διανύσµατα σηµάτων από τις multiple receive

53

antennas και αποκωδικοποιεί τα λαµβανόµενα vectors σηµάτων µε βάσει τις αρχικές

πληροφορίες. Τεχνικές Spatial Multiplexing καθιστούν τους δέκτες αρκετά

σύνθετους, και εποµένως συνδυάζονται µε OFDM ή OFDMA, όπου τα προβλήµατα

που δηµιουργούνται από τις πολλαπλές διαδροµές (multipath effects)

αντιµετωπίζονται πιο αποτελεσµατικά.

Uplink

Στο Uplink, το LTE χρησιµοποιεί µια προ κωδικοποιηµένη OFDM έκδοση δηλαδή

Single Carrier Frequency Division Multiple Access (SCFDMA). Το SC-FDMA

προσφέρει αντισταθµίσεις σε βασικό µειονέκτηµα του OFDM, δηλαδή το αυξηµένο

Peak to Average Power Ratio (PAPR).

Υψηλό PAPR απαιτεί ακριβούς και ανεπαρκείς ενισχυτές µε υψηλές απαιτήσεις στη

γραµµικότητα (linearity), η οποία αυξάνει το κόστος του τερµατικού και επιταχύνει

την αποδυνάµωση της µπαταρίας. Το SC-FDMA αντιµετωπίζει το πρόβληµα

συγκεντρώνοντας τα resource blocks κατά τέτοιο τρόπο ώστε να µειώνει την ανάγκη

της γραµµικότητας – την απαιτούµενη κατανάλωση ισχύος- του power amplifier. Ένα

χαµηλό PAPR βελτιώνει επίσης την κάλυψη και την απόδοση στα άκρα του

ασύρµατου δικτύου (cell edge).

Modulation (διαµόρφωση) στο uplink συµπεριλαµβάνει QPSK, 16QAM and 64QAM.

Εάν χρησιµοποιηθεί εικονικό MIMO/Spatial Division Multiplex Access (SDMA) το

data rate στο uplink µπορεί να αυξηθεί ανάλογα µε τον αριθµό κεραιών στο σταθµό

βάσεως. Με αυτό το τρόπο περισσότερα κινητά έχουν την δυνατότητα να

επαναχρησιµοποιήσουν τους ίδιους πόρους.

54

∆ιαχείριση Φάσµατος

Οι τεχνολογίες LTE και WIMAX κατέχουν χαρακτηριστικά που µπορούν να

ωφελήσουν διάφορους στοχευόµενους τοµείς της αγοράς. Ο βασικός differentiator

είναι ότι το WiMAX χρησιµοποιεί TDD (Time-Division-Duplex) και θα απευθυνθεί

στους operators που έχουν unpaired φάσµα ενώ το LTE υποστηρίζει κυρίως FDD

(Frequency-Division-Duplex) και θα απευθυνθεί στους operators που κατέχουν paired

φάσµα. Με το TDD η uplink και downlink σύνδεση µοιράζεται το ίδιο φάσµα, ενώ

το FDD υποστηρίζει τις uplink/downlink συνδέσεις µέσω διαφορετικών συχνοτήτων.

55

LTE Radio Interface Architecture

Η αρχιτεκτονική των ασύρµατων διεπαφών, όπως συνηθίζεται στα συστήµατα

ηλεκτρονικών επικοινωνιών, βασίζεται σε διαφορετικά ανεξάρτητα στρώµατα

πρωτοκόλλων.

Η αρχιτεκτονική του δικτύου πρόσβασης της τεχνολογίας LTE επικεντρώνεται σε ένα

και µοναδικό τύπο κόµβου, το eNodeB σε αντίθεση µε το GSM (BS-BSC) και το 3G

(nodeB, RNC). Οι αρχιτεκτονικές των ζεύξεων (ανόδου-καθόδου) ταιριάζουν σε

γενικές γραµµές µε κύριες διαφορές στην µετάδοση µέσω πολλαπλών κεραιών και

transport format selection. Επίσης, η ζεύξη καθόδου αποκλείει την δυνατότητα

εκποµπής δικτυακών πληροφοριών (system information) µέσω MAC scheduling ή

υβριδικού ARQ µε soft combining.

Η µετάδοση δεδοµένων (IP packets) από το κανάλι downlink πραγµατοποιείται µέσω

φορείς που αποκαλούνται SAE bearers (Σχήµατα Σ 3.5 και Σ 3.6) οπού τα πακέτα

των δεδοµένων διαµορφώνονται από συγκεκριµένες οντότητες πρωτοκόλλων :

Σ 3.5: SAE Bearers

• Packet Data Convergence Protocol (PDCP) συµπίεση – χρησιµοποιώντας τον ίδιο

µηχανισµό ROHC µε τα συστήµατα WCDMA - του IP header δηλαδή µείωση

µεγέθους για µετάδοση µέσω ασύρµατης ζεύξης. Ciphering και integrity protection

των δεδοµένων (κωδικοποίηση/ποµπού – αποκωδικοποίηση/δέκτη) όπως και

decompression στη µεριά του δέκτη. Το σύστηµα διαθέτει µία PDCP entity

(οντότητα) ανά ράδιο φορέα για το τερµατικό.

• Radio Link Control (RLC) τοποθετηµένο εντός του node B, υπεύθυνο για

segmentation/concatenation,

56

αναµεταδώσεις, και in-sequence delivery στα άνω στρώµατα. Το σύνολο των

υπηρεσιών του RLC προσφέρονται µέσω radio bearers οπού διαµορφώνεται µία

οντότητα RLC ανά ραδιοφορέα (radio bearer) για το κινητό τερµατικό.

• Medium Access Control (MAC) το οποίο διαχειρίζεται τις αναµεταδόσεις υβριδικού

ARQ (hybrid-ARQ retransmissions) το οποίο βρίσκεται στην αρχικές και τελικές

συνόδους του πρωτοκόλλου, και το χρονοπρογραµµατισµό (scheduling) των ζεύξεων

ανόδου καθόδου (uplink and downlink channels). Ο µηχανισµός του

χρονοπρογραµµατισµού τοποθετείται στο eNodeB οπού προσδιορίζεται συνήθως µία

οντότητα MAC ανά κυψέλη για το uplink και downlink. Οι υπηρεσίες του MAC

διαµορφώνονται µέσω λογικών καναλιών ή logical channels.

• Physical Layer (PHY), διαχειρίζεται την κωδικοποίηση/αποκωδικοποίηση,

διαµόρφωση/αποδιαµόρφωση, mapping (τοπογράφηση) πολλαπλών κεραιών

(multi-antenna mapping), και άλλες τυπικές εφαρµογές του φυσικού στρώµατος. Η

διεπαφές του φυσικού στρώµατος µε το ανώτερο MAC layer εκτελούνται µέσω

transport channels.

Σ 3.6 : Τα διάφορα στρώµατα πρόσβασης

57

RLC : Radio Link Control

Ο έλεγχος ασύρµατων συνδέσεων, ή RLC, στην περίπτωση του LTE (όπως και στην

περίπτωση του 3G/WCDMA) ευθύνεται για τον διαχωρισµό των συµπυκνωµένων

πακέτων IP ( RLC SDUs ) από το PDCP στα µικρότερα RLC PDUs µε την

ταυτόχρονη διαχείριση της αναµετάδοσης των λανθασµένων PDUs όπως και την

σωστή in sequence παράδοση των RLC SDUs στα άνω στρώµατα..

Γενικά, η οντότητα στοιχείων από/προς ένα υψηλότερο στρώµα πρωτοκόλλου είναι

γνωστή ως Service Data Unit (SDU) και η αντίστοιχη οντότητα σε / από µια

χαµηλότερη οντότητα στρώµατος πρωτοκόλλου αποκαλείται Protocol Data Unit

(PDU) (Σχήµα Σ 3.7) .

Σ 3.7 : Variable PDU

Η error free µετάταξη των πακέτων στα άνω στρώµατα απαιτεί την συνεργασία των

οντοτήτων RLC στη µεριά του δέκτη και του ποµπού. Η εφαρµογή RLC στη µεριά

του δέκτη παρακολουθεί τις διάφορες εισερχόµενες ακολουθίες (δηλαδή τον αριθµό

της κάθε ακολουθίας) οπού προσδιορίζει οποιαδήποτε έλλειψη και ενηµερώνει την

πηγή της µετάδοσης δηλαδή την εφαρµογή RLC στον ποµπό. Ο µεταδότης προχωρεί

σε αναµετάδοση των χαµένων κατά σειρά PDUs. Ο τρόπος λειτουργίας του RLC

οπού επιτρέπεται η αναµετάδοση των λανθασµένων ή χαµένων PDUs κατόπιν

ενηµερώσεως αποκαλείται Acknowledged Mode (AM).

58

Φυσικά υπάρχουν και άλλοι τρόποι λειτουργίας του RLC όπως το Unacknowledged

Mode (UM) και Transparent Mode (TM). Το UM υποστηρίζει in-sequence delivery

στα άνω στρώµατα χωρίς την δυνατότητα αναµεταδόσεων χαµένων πακέτων και

υποστηρίζει κυρίως υπηρεσίες όπου ο σύντοµος χρόνος ανταπόκρισης είναι πιο

κρίσιµος από την αλάνθαστη παράδοση (πχ. VoIP ). Ο τρόπος λειτουργίας ΤΜ

υποστηρίζεται κυρίως για συγκεκριµένες εφαρµογές όπως οι αιτήσεις πρόσβασης

τύπου random access.

Η εφαρµογή του RLC επιτρέπει επίσης την διαχείριση των λανθασµένων µεταδόσεων

λόγου θορύβου ιδίως στις περιπτώσεις των απρόβλεπτων παραλλαγών του καναλιού

ασχέτως αν η πλειοψηφία των αναφερόµενων περιπτώσεων διαχειρίζονται µέσω του

βασισµένου σε MAC υβριδικού ARQ.

Οι αρµοδιότητες του RLC συµπεριλαµβάνουν επίσης το segmentation και

concatenation των δεδοµένων µε βάση το χρονοπρογραµµατισµό των διαφόρων

SDUs. Τα SDUs µέσω του σχετικού buffer και του scheduler τροποποιούνται

(segmented/concatenated) δυναµικά διαµορφώνοντας τα RLC PDUs. Τα µεγάλα

µεγέθη των PDUs σε µεγάλες ταχύτητες δεδοµένων οδηγούν σε µικρότερα σχετικά

overheads ενώ οι χαµηλές ταχύτητες δεδοµένων (low data rates) απαιτούν µικρότερα

µεγέθη PDU ώστε να αποφευχθούν τα ογκώδη payloads. Η τοποθέτηση των

µηχανισµών RLC (scheduler και rate adaptation) στον κόµβο eNodeB έχει ως

αποτέλεσµα την δυνατότητα των δικτύων LTE να διαχειρίζονται ταχύτητες µερικών

kbit/s έως και εκατοντάδων Mbit/s –µέσω της δυναµικής διαστασιοποίησης των

PDU.

59

MAC: medium access control

Το MAC (Σχήµα Σ 3.8) συντονίσει την πολυπλεξία των λογικών καναλιών, τις

αναµεταδόσεις hybrid-ARQ και το scheduling (χρονοπρογραµµατισµό) των ζεύξεων

ανόδου και καθόδου. Τα δίκτυα LTE αποκλείουν τις περιπτώσεις macro diversity

οδηγώντας στον προσδιορισµό µόνο της κυψέλης που χειρίζεται την παρούσα κλήση,

δηλαδή serving cell, η οποία είναι υπεύθυνη για τον χρονοπρογραµµατισµό και την

λειτουργία του hybrid-ARQ.

Το MAC προσφέρει υπηρεσίες προς το RLC υπό την µορφή των λογικών καναλιών

(logical channels ) οπού η δόµηση του λογικού καναλιού εξαρτάται από το είδος της

πληροφορίας και ταξινοµείται είτε ως δίαυλος έλεγχου (control channels ) για την

µετάδοση σηµάτων ελέγχου και διαµόρφωσης συστήµατος (configuration) traffic

channels, για user data.

Σ 3.8 : Συσχετισµοί του MAC

60

Τα διευρυνόµενα είδη λογικών καναλιών περιλαµβάνουν :

• Broadcast Control Channel (BCCH), για την µετάδοση πληροφοριών έλεγχου

συστήµατος ( system control information ) από το δίκτυο προς όλα το τερµατικά στη

συγκεκριµένη κυψέλη. Το τερµατικό, πριν κάθε απόπειρα πρόσβασης στο σύστηµα,

θα ενηµερωθεί (µέσω του BCCH) για την παραµετροποίηση του συστήµατος πχ. το

εύρος ζώνης κλπ.

• Paging Control Channel (PCCH), για paging (τηλεειδοποίηση ) των

απροσδιόριστων σε επίπεδο κυψέλης τερµατικών – η ειδοποίηση θα µεταδοθεί µε βάση

την παραµετροποίηση του λογικού δικτύου σε πολλαπλές κυψέλες.

• Dedicated Control Channel (DCCH), για την µετάδοση σηµάτων έλεγχου από/προς

το κινητό. Το κανάλι χρησιµοποιείται για µεµονωµένες περιπτώσεις συντονισµού

όπως handover.

• Multicast Traffic Channel (MTCH), για την καθοδική µετάδοση υπηρεσιών MBMS

Services

• Multicast Control Channel (MCCH), για την µετάδοση σηµάτων έλεγχου σχετικά

µε το MTCH.

• Dedicated Traffic Channel (DTCH), για την µετάδοση των user data προς/από

κινητό τερµατικό δηλαδή την µετάδοση του συνόλου των uplink data και του

συνόλου των non-MBMS downlink user data.

Το MAC χρησιµοποιεί τις υπηρεσίες του φυσικού στρώµατος ( physical layer ) στην

µορφή των Transport Channels (του οποίου τα χαρακτηριστικά εξαρτώνται από το

είδος της πληροφορίας που περιέχει) τα οποία διαιρούνται σε transport blocks.

Η απουσία πολυπλεξίας χώρου (spatial multiplexing) εντός της διάρκειας κάθε

Transmission Time Interval (TTI) οδηγεί σε µόνο ένα µπλοκ µετάδοσης

συγκεκριµένου µεγέθους µέσω το radio interface ενώ o συνυπολογισµός spatial

multiplexing στις περιπτώσεις MIMO οδηγεί σε δύο transport blocks ανά TTI.

Ο κάθε τρόπος µετάδοσης του µπλοκ µεταδόσεως (transport block) περιγράφεται στο

Transport Format (TF), που συµπεριλαµβάνει πληροφορίες σχετικές µε το µέγεθος

του µπλοκ µετάδοσης, τον τρόπο διαµόρφωσης (modulation scheme) και

διευκρινήσεις για το είδος του antenna mapping (χαρτογράφηση κεραιών). Οι

σχετικές πληροφορίες µαζί µε την ανάθεση των πόρων οδηγούν στο code rate και

διαφορετικά code rates πραγµατοποιούνται µέσω δυναµικών αλλαγών της µορφής της

µετάδοσης (transport format variations).

To LTE υποστηρίζει τα ακόλουθα είδη καναλιών µετάδοσης (transport channel

types):

• Broadcast Channel (BCH) για την µετάδοση πληροφοριών µέσω των λογικών

καναλιών BCCH µε συγκεκριµένο –προσδιορισµένο από τις προδιαγραφές – format.

61

• Paging Channel (PCH) για την µετάδοση πληροφοριών τηλεειδοποίησης µέσω του

λογικού καναλιού PCCH µε την υποστήριξη DRX και µείωση κατανάλωση

µπαταρίας από τα τερµατικά.

• Downlink Shared Channel (DL-SCH) για την µετάδοση των downlink data

υποστηρίζοντας dynamic rate adaptation και channel-dependent scheduling στον

χώρο συχνότητας και χρόνου, hybrid ARQ, και spatial multiplexing. Η υποστήριξη

του DRX είναι δεδοµένη µε DL-SCH TTI ανά 1 ms.

• Multicast Channel (MCH) για την υποστήριξη MBMS µε semi-static transport

format και semi-static scheduling. Στις περιπτώσεις µεταδόσεως MBSFN σε

πολλαπλές καταστάσεις, ο συντονισµός του χρονοπρογραµµατισµού και η

διαµόρφωση transport format αναλαµβάνεται από τις κυψέλες που περιπλέκονται

στις µεταδόσεις των MBSFN .

• Uplink Shared Channel (UL-SCH) το αντίστοιχο του DL-SCH αλλά στην ζεύξη

ανόδου.

Ο σχεδιασµός των δικτύων πρόσβασης στα συστήµατα LTE, υιοθετεί ως βασική αρχή

την κοινή χρήση των πόρων µετάδοσης µεταξύ DL-SCH και UL-SCH µέσω της

δυναµικής κατανοµής των κοινών πόρων (χρόνου και συχνότητας) στο uplink και

downlink. Ο χρονοπρογραµµατιστής (scheduler), ως κοµµάτι του MAC, ελέγχει την

κατανοµή των σχετικών πόρων (downlink/uplink) µε τον ανεξάρτητο

χρονοπρογραµµατισµό (και λήψη σχετικών αποφάσεων) των διαδικασιών των δύο

ζεύξεων.

Ο downlink scheduler καθορίζει δυναµικά, ανά 1 ms, το τερµατικό και τους πόρους

που θα αναµειχθούν στις µεταδόσεις DL-SCH – µε την δυνατότητα ταυτόχρονου

προγραµµατισµού πολλαπλών τερµατικών µε ένα DL-SCH ανά scheduled κινητό

τερµατικό. Η βασική µονάδα του χρονοπρογραµµατιστή στο χώρο του χρόνου και

της συχνότητας (180 kHz ανά 1 ms) αποκαλείται µπλοκ (resource block).

Η κατανοµή των resource blocks στα τερµατικά για την λήψη των σηµάτων DL-

SCH εκτελούνται από τον χρονοπρογραµµατιστή , όπως και η αποφάσεις για τα

µεγέθη των µπλοκ µετάδοσης, τον τρόπο διαµόρφωσης (modulation), και antenna

mapping σε περιπτώσεις spatial multiplexed µεταδόσεις µέσω πολλαπλών κεραιών.

Ο συσχετισµός της ταχύτητας των δεδοµένων µε τον χρονοπρογραµµατισµό έχουν ως

συνέπεια την εξάρτηση των RLC segmentation και MAC multiplexing µε τις

διαδικασίες και αποφάσεις του χρονοπρογραµµατισµού.

Σε αρκετές περιπτώσεις, οι αλγόριθµοι (η οποίοι δεν προσδιορίζονται από την 3GPP,

δηλαδή είναι implementation specific) που χαρακτηρίζουν τον χρονοπρογραµµατισµό

επωφελούνται από τις παραλλαγές των καναλιών και προγραµµατίζουν τις

µεταδόσεις προς τα τερµατικά σε ευνοϊκές συνθήκες (κάτι αντίστοιχο συµβαίνει και

µε την µετάδοση 3G/HSPA). Εντούτοις, η χρήση του OFDM στο downlink ευνοεί

την µετάδοση µέσω παραλλαγών καναλιού, στον χώρο της συχνότητας και του

χρόνου (frequency and time domains) ιδίως στις περιπτώσεις φαρδιού εύρους

φάσµατος οπού υφίσταται αξιοπρόσεχτο frequency-selective fading και όπου η

62

ευέλικτή αξιοποίηση των παραλλαγών στον χώρο χρόνου-συχνότητας οδηγεί σε

σηµαντική βελτίωση της µετάδοσης (ιδίως σε χαµηλούς ρυθµούς δεδοµένων).

Το κινητό µεταδίδει πληροφορίες σχετικά µε την ποιότητα µετάδοσης της ζεύξης

καθόδου στο eNodeB µέσω του Channel- Quality Indicator (CQI) – µέσω των

σηµάτων αναφοράς της ζεύξης καθόδου-, το οποίο περιέχει την στιγµιαία ποιότητα

καναλιού και άλλες σχετικές πληροφορίες χρήσιµες για spatial multiplexing.

Η µετάδοση των σχετικών πληροφοριών περιέχουν επίσης την κατάσταση των

buffers και προτεραιότητες προγραµµατισµού, διαφοροποιήσεις σε επίπεδο

υπηρεσιών, πληροφορίες και προτεραιότητες σχετικά µε το τύπο της συνδροµής

(πχ. expensive high cost vs cheap low cost), και τον συντονισµό των παρεµβολών οι

οποίες εξαρτώνται από τον συγκεκριµένο προµηθευτή υλικού/δικτύου και

κυµαίνεται από απλές επεκτάσεις επαναχρησιµοποίησης, έως και πιο προηγµένες

λειτουργίες.

Οι βασικές λειτουργίες των δύο scheduler, δηλαδή του uplink και του downlink,

ταιριάζουν αρκετά µια και ο βασικός λόγος ύπαρξης είναι η ο δυναµικός

προσδιορισµός, ανά 1 ms, των κινητών που θα µεταδώσουν δεδοµένα

χρησιµοποιώντας το µεµονωµένο UL-SCH και τους συγκεκριµένους πόρους της

ζεύξης ανόδου.

Το uplink ως ορθογωνικό shared resource και ελεγχόµενο από τον κόµβο πρόσβασης

eNodeB, χρησιµοποιείται πλήρως από το κάθε τερµατικό – ο ορισµένος πόρος που

δεν χρησιµοποιείται πλήρως από ένα κινητό τερµατικό δεν µπορεί να

χρησιµοποιηθεί µερικώς από ένα άλλο κινητό τερµατικό.

Άρα, η φύση της ορθογωνικής ζεύξης ανόδου οδηγεί σε µη ευνοϊκές συνθήκες όσον

αφορά την ανεξάρτητη επιλογή του transport format από το κινητό µεταφέροντας έτσι

την απόφαση στο eNodeB scheduler και εξαλείφοντας την ανάγκη µετάδοσης

σηµάτων ελέγχου εκτός µπάντας από το τερµατικό προς το eNodeB.

Αυτό είναι ευνοϊκό από την προοπτική κάλυψης λαµβάνοντας υπόψη ότι το κόστος

ανά bit µετάδοσης εκτός µπάντας µπορεί να φτάσει αρκετά υψηλότερο σε σύγκριση

µε το κόστος µετάδοσης δεδοµένων µια και η µετάδοση σηµάτων ελέγχου απαιτεί

υψηλότερη αξιοπιστία.

Παρά το γεγονός ότι ο χρονοπρογραµµατιστής eNodeB καθορίζει το σχήµα των

µεταδόσεων του κινητού τερµατικού, οι αποφάσεις που αφορούν τον

προγραµµατισµό των uplink µεταδόσεων εξαρτιούνται αποκλειστικά ανά κινητό

τερµατικό και όχι ανά ασύρµατο φορέα. Αρά, ο χρονοπρογραµµατιστής (eNodeB)

ελέγχει το payload του προγραµµατισµένου κινητού, και το τερµατικό αποφασίζει

τον ασύρµατο φορέα οπού θα απευθυνθεί για την λήψη δεδοµένων. Με άλλα λόγια το

τερµατικό εφαρµόζει ένα τρόπο αυτόνοµης πολυπλεξίας λογικών καναλιών.

Η παραµετροποίηση των ασύρµατων φορέων στο κινητό τερµατικό εκτελείται µέσω

eNodeB RRC signalling µε βάση κανόνων οπού ορίζεται στο κάθε ραδιοφορέα µε

προτεραιότητα στο επίπεδο υπηρεσιών και στο επίπεδο ταχύτητας δεδοµένων

(prioritized bit rate ). Το κινητό προχωρεί σε πολυπλεξία ασύρµατων φορέων µε την

63

προτεραιότητα να αποφασίζεται µε βάση το prioritized bit rate ενώ οι υπόλοιποι

πόροι που πληρούν τις αποφασισµένες προτεραιότητες ταχυτήτων δεδοµένων

αναθέτονται σε ραδιο φορείς µε σειρά προτεραιότητας.

Τα τερµατικά συνηθίζουν να µεταβιβάζουν µηνύµατα MAC µε παραµέτρους

χρονοπρογραµµατισµού στο eNodeB διευκολύνοντας τις διαδικασίες του uplink

scheduler, αρκεί το τερµατικό να κατέχει έγκυρο scheduling grant δηλαδή να µπορεί

(ή να του έχει επιτραπεί από το δίκτυο) να συµµετέχει στην διαδικασία. Στις

αντίστροφες περιπτώσεις, σηµειώνεται η ανάγκη uplink πόρων στις µεταδόσεις

έλεγχου L1/L2.

Οι ζεύξεις downlink-uplink συνήθως εφαρµόζουν channel-dependent scheduling µε

την διαφορά του προσδιορισµού ποιότητας στο uplink µέσω προσδιορισµένου

σήµατος αναφοράς ανά τερµατικό, µε το eNodeB να αντικατατοπίζει το επίπεδο

ποιότητας. Στις µετρήσεις ποιότητας του downlink συνεισφέρουν επίσης τα

τερµατικά εντός της κυψέλης παρατηρώντας τα σήµατα αναφοράς και

προσδιορίζοντας την ποιότητα καναλιού.

Η χρήση hybrid ARQ – µέρος του στρώµατος MAC - µε soft combining – µέρος του

φυσικού στρώµατος - υπηρετεί τον σκοπό της ευρωστίας ενάντια σε λάθη µετάδοσης

µια και οι γρήγορες αναµεταδόσεις επιτρέπουν την εφαρµογή µηχανισµών rate-

control κλειστού κύκλου.

Φυσικά το hybrid ARQ – το οποίο υποστηρίζει τις µεταδόσεις DL-SCH και UL-SCH

- δεν εφαρµόζεται σε όλους τους τύπους µεταδόσεων πχ. εκποµπές πού η ίδια

πληροφορία διανέµεται σε πολλαπλούς χρήστες. Με βάση των ίδιων διαδικασιών

stop-and-wait των συστηµάτων HSPA, οι εφαρµογές LTE hybrid-ARQ

αποκωδικοποιούν τα λαµβανόµενα transport blocks και ενηµερώνουν την πηγή

(ACK/NAK bit για µείωση επιβάρυνσης - overhead) µε το αποτέλεσµα της

αποκωδικοποίησης δηλαδή αν η λήψη εξετελέσθη ή την ανάγκη αναµετάδοσης των

δεδοµένων.

Η γνωστοποίηση στη µεριά του λήπτη της συγκεκριµένης εφαρµογής ACK/NAK/

hybrid-ARQ ολοκληρώνεται µέσω συσχετισµού χρονοµέτρησης της διαδικασίας

ACK/NAK και της συγκεκριµένης hybrid-ARQ process25

Η λειτουργία του hybrid ARQ βασίζεται (της κατερχόµενης ζεύξης) σε

asynchronous protocol αρά οι αναµεταδώσεις πραγµατοποιούνται σε οποιαδήποτε

χρονική στιγµή µετά την αρχική µετάδοση µε ρητή αρίθµηση των διαδικασιών. Η

µεταδόσεις της ανερχόµενης ζεύξης βασίζονται σε synchronous protocol και η

αναµεταδόσεις πραγµατοποιούνται συντονισµένα σε προκαθορισµένη χρονική στιγµή

ακολουθώντας την αρχική µετάδοση και τον αριθµό διαδικασίας.

Η επίκληση πολλαπλών διαδικασιών hybrid-ARQ ανά χρήστη οδηγεί συχνά στην

λήψη δεδοµένων εκτός συνόδου υπονοώντας κάποιες διαδικασίες αναρίθµησης των

δεδοµένων µετά από την επιτυχηµένη αποκωδικοποίηση. Ο µηχανισµός του

υβριδικού ARQ έχει σχεδιαστεί µε βάση την αυτόµατη διόρθωση λαθών θορύβου, ή

απρόβλεπτες παραλλαγές καναλιών.

25

Στην περίπτωση TDD, ο συσχετισµός χρόνου και λήψη δεδοµένων επηρεάζεται επίσης από τις

διαδικασίας προσδιορισµού uplink/downlink (uplink/downlink allocation).

64

Το σύστηµα ελέγχου ασύρµατης σύνδεσης ή RLC παρέχει επίσης τις υπηρεσίες

αναµετάδοσης δεδοµένων, αναγκαίες σε περιπτώσεις αποτυχίας της µεταφοράς

δεδοµένων του µηχανισµού MAC hybrid ARQ στις περιπτώσεις πχ σηµατοδότησης

λανθασµένης αναδρασης οπού το υβριδικό – ARQ αποτυχαίνει περιστασιακά να

παραδώσει error free δεδοµένα στο RLC προκαλώντας χάσµα στην σειρά των µπλοκ

δεδοµένων.

Η πιθανότητες τέτοιων συµβάντων πλησιάζουν το 1%, αρκετά διακινδυνευµένο για

υπηρεσίες TCP οι οποίες ουσιαστικά απαιτούν error free παραδόσεις πακέτων. Πιο

συγκεκριµένα, τα βιώσιµα ποσοστά στοιχείων που υπερβαίνουν 100 Mbps

απαιτούν packet loss πιθανότητες κάτω των 10**5.

Σε γενικές γραµµές, το πρωτόκολλο TCP αντιµετωπίζει τα λανθασµένα πακέτα ως

αποτέλεσµα συµφόρεσης δικτύου ενεργοποιώντας τον µηχανισµό διαχείρισης

συµφόρεσης δικτύου (congestion avoidance mechanism). Η διατήρηση εύπιστης

ανταπόκρισης σε υψηλές ταχύτητες δεδοµένων µέσω του RLC-AM εξασφαλίζει

error free παράδοση δεδοµένων στις υπηρεσίες TCP.

Ως αποτέλεσµα, οι δύο ανεξάρτητοι µηχανισµοί αναµετάδοσης – δηλαδή hybrid-

ARQ και RLC – εξασφαλίζουν καλό συνδυασµό µε µειωµένο «µετ'επιστροφής»

χρόνο µε µέτριο feedback overhead όπου οι δύο µηχανισµοί

αλληλοσυµπληρώνονται.

Οι µηχανισµοί RLC και hybrid ARQ τοποθετούνται εντός του eNodeB

εξασφαλίζοντας ταχύτατη αλληλεπίδραση όπως στις περιπτώσεις ανίχνευσης

αδιόρθωτου λάθους, µε την άµεση παρέµβαση του RLC (RLC status report) και την

αναµετάδοση των σχετικών PDUs. Από την άλλη οπτική γωνία, ο συνδυασµός

hybrid ARQ and RLC µπορεί να αντιµετωπισθεί ως ενιαίος µηχανισµός

αναµετάδοσης µε διπλό µηχανισµό ανάδρασης καταστάσεων.

Σε γενικές γραµµές, η ίδια επιχειρηµατολογία µπορεί να χρησιµοποιηθεί για την

αντίστοιχη περίπτωση του

HSPA. Εντούτοις, η τοπολογία των RLC και υβριδικό ARQ στο 3G (βρίσκονται σε

διαφορετικούς κόµβους) καθιστούν αδύνατη την αποδοτική αλληλεπίδραση.

65

PHY: physical layer

To φυσικό στρώµα κωδικοποιεί, επεξεργάζεται τα υβριδικά ARQ, διαµορφώνει,

επεξεργάζεται περιπτώσεις πολλαπλών κεραιών και κατανέµει τα σήµατα στους

κατάλληλους πόρους χρόνου-συχνότητας.

Ο προγραµµατισµός του τερµατικού εντός στα πλαίσια του TTI στο DL-SCH

ενεργοποιεί µηχανισµούς οπού το φυσικό στρώµα λαµβάνει ένα µπλοκ µετάδοσης, ή

δύο στην περίπτωση της πολυπλεξίας χώρου, δεδοµένων για µετάδοση. Στο κάθε

µπλοκ προσθέτεται CRC µε διαφορετική κωδικοποίηση ανά µπλοκ µετάδοσης. Η

κωδικοποίηση του καναλιού και το αντίστοιχο rate matching προσδιορίζονται µέσω

του downlink scheduler, από το µέγεθος του transport block, τον τρόπο διαµόρφωσης

και το ποσό των διαθέσιµων πόρων.

Το πρωτόκολλο hybrid-ARQ ελέγχει την έκδοση redundancy και ασκεί επιρροή

στην επεξεργασία του rate matching αλγόριθµου και στην παραγωγή της σωστής

οµάδας κωδικοποιηµένων bits.

Η περίπτωση του antenna mapping (δηλαδή spatial multiplexing) ελέγχεται από τον

downlink scheduler.

Το scheduled τερµατικό λαµβάνει το σήµα και εκτελεί αντίστροφη επεξεργασία

φυσικού στρώµατος. Το φυσικό στρώµα στη µεριά του τερµατικού ενηµερώνει το

hybrid-ARQ protocol για την επιτυχία της αποκωδικοποίησης και το στρώµα MAC

αποφασίζει το αν είναι αναγκαία η αναµετάδοση των δεδοµένων.

Η επεξεργασία του UL-SCH από το φυσικό στρώµα αντιστοιχεί µε την επεξεργασία

του DL-SCH. Εντούτοις, το MAC scheduler του eNodeB έχει την αποκλειστική

ευθύνη επιλογής της µορφής ή του σχεδίου µετάδοσης του κινητού και των πόρων

της ζεύξης ανόδου.

Τα υπόλοιπα downlink κανάλια βασίζονται στις γενικές γραµµές επεξεργασίας

φυσικού στρώµατος όπως και το DL-SCH µε µερικούς περιορισµούς στα

χαρακτηριστικά των προσφερόµενων υπηρεσιών.

Η εκποµπή πληροφοριών µέσω του BCH υπονοεί την ικανότητα (του κινητού) λήψης

του συγκεκριµένου καναλιού. Κατά συνέπεια, το transmission format γνωστοποιείται

εκ των προτέρων στο τερµατικό χωρίς δυναµικό έλεγχο των παραµέτρων µετάδοσης

του στρώµατος MAC.

Η αντίστοιχη µετάδοση των µηνυµάτων τηλεειδοποίησης στο PCH υλοποιείται µέσω

δυναµικής προσαρµογής των παραµέτρων µετάδοσης όπως στις περιπτώσεις DL-

SCH οπού το στρώµα MAC ελέγχει την διαµόρφωση, τους πόρους και την

χαρτογράφηση κεραιών (antenna mapping). Εντούτοις, η χρήση του hybrid ARQ

αποκλείεται µια και το τερµατικό αδυνατεί στην µετάδοση ACK/NAK και το uplink

δεν έχει προλάβει να καθιερώσει την στιγµή της τηλεειδοποίησης του τερµατικού .

Ο προγραµατισµός των MCH transmissions (στις περιπτώσεις µεταδόσεων MBMS )

συντονίζεται µεταξύ των ενδιαφερόµενων κυψέλων – ο σχεδιασµός του MAC

66

καθιστά αδύνατη τη δυναµική επιλογή παραµέτρων- τυπικά σε δίκτυο µοναχικών

συχνοτήτων από ταυτόχρονες µεταδόσεις πολλαπλών κυψελών µε κοινούς πόρους

και κοινό format,

67

LTE states

Όταν ενεργοποιείται το κινητό (Σχήµα Σ 3.9) , ξεκινάει στην LTE_DETACHED

state.

Σε αυτή τη κατάσταση το κινητό δεν κατέχει καµία πληροφορία για την κατάσταση

του δικτύου, και το δίκτυο για την ύπαρξη του κινητού.

Το κινητό θα προχωρήσει µε την εγγραφή του στο δίκτυο µέσω διαδικασίες αιτήσεων

πρόσβασης (random access procedures) και θα προχωρήσει στην κατάσταση

LTE_ACTIVE or LTE_IDLE.

Η κατάσταση LTE_ACTIVE αντικατοπτρίζει την ικανότητα µετάδοσης ή λήψης

δεδοµένων και σύνδεσης µε συγκεκριµένη κυψέλη. Στην περίπτωση LTE_ACTIVE

το δίκτυο εκχωρεί στο κινητό διεύθυνση IP και ταυτότητα Cell Radio-Network

Temporary Identifier (C-RNTI), η οποία χρησιµοποιείται στην επικοινωνία δικτύου-

τερµατικού. Οι υποκαταστάσεις IN_SYNC and OUT_OF_SYNC (LTE_ACTIVE)

σχετίζονται µε την κατάσταση συγχρονισµού του uplink µε το δίκτυο. Η χρήση του

orthogonal FDMA απαιτεί τον συγχρονισµό των uplink transmissions των διαφόρων

τερµατικών ώστε οι διάφορές µεταδόσεις να φθάνουν περίπου ταυτόχρονα στο

eNodeB.

To eNodeB χρονοµετρεί τις µεταδόσεις του κάθε τερµατικού στέλνοντας διορθωτικά

σήµατα στη ζεύξη καθόδου. Όσο το uplink βρίσκεται σε IN_SYNC, οι µεταδόσεις

των user data και L1/L2 control signalling είναι εφικτές. Στις περιπτώσεις που σε

βάθος χρόνου δεν έχει µεταδοθεί ανοδικό σήµα, η ευθυγράµµιση συγχρονισµού δεν

είναι προφανώς δυνατή, και η κατάσταση του uplink αναπροσδιορίζεται σε

OUT_OF_SYNC. Σε αυτή τη περίπτωση το τερµατικό αναγκάζεται να

επαναενεργοποήσει την διαδικασία random πρόσβασης για να επανατοποθετηθεί στο

δίκτυο.

LTE_IDLE είναι κατάσταση χαµήλης δραστηριότητας το οποίο κινητό κοιµάται στο

µεγαλύτερο µέρος του χρονικού πλαισίου, προκειµένου να µειωθεί η κατανάλωση

µπαταριών. ∆εν διατηρείται κανένας συντονισµός καναλιού εκτός από πιθανή

απόπειρα δικτυακής πρόσβασης και αλλαγή καταστάσεως σε LTE_ACTIVE.

Το τερµατικό «ξυπνάει» σε ορισµένα διαστήµατα εξετάζοντας την ζεύξη καθόδου για

πιθανές τηλεειδοποιήσεις, και το τερµατικό συντηρεί τις διευθύνσεις IP όπως και

άλλες σχετικές εσωτερικές πληροφορίες για πιθανότητα γρήγορης µετάβασης στην

κατάσταση LTE_ACTIVE. Η θέση του κινητού τερµατικού είναι µερικώς γνωστή

στο δίκτυο δηλαδή γνωρίζει την περιοχή υπηρεσίας (service area) και την οµάδα των

κυψελών οπού θα διαβιβαστεί η τηλεειδοποίηση.

68

Σ 3.9 : UE States

69

LTE: Το Φυσικό Στρώµα

Η κάθε µετάδοση, προς την ζεύξη ανόδου ή ζεύξη καθόδου, πραγµατοποιείται από

διαφορετικά υποπλαίσια εντός της φέρουσας. Σε περίπτωση FDD (paired spectrum),

τα υποπλαίσια µεταδίδουν σε οποιαδήποτε κατεύθυνση (downlink/uplink) ενώ σε

unpaired TDD, το πρώτο και έκτο υποπλαίσιο µεταδίδει προς το τερµατικό

(downlink), και τα υπόλοιπα διατίθενται µε ευελιξία, δηλαδή προς downlink ή uplink.

Η προκαθορισµένη ανάθεση, στην περίπτωση του FDD, του πρώτου και έκτου

υποπλαισίου στην ζεύξη καθόδου επιτρέπει πολλαπλές υπηρεσίες µια και τα

συγκεκριµένα υποπλαίσια περιλαµβάνουν τα σήµατα συντονισµού ,αναγκαία στην

εύρεση κυρίων και γειτονικών κυψελών.

Η περίπτωση του TDD µε την ευέλικτη ανάθεση υποπλαισίων διευκολύνει διάφορες

ασυµµετρίες στην ποσότητα των πόρων που διατίθενται να υποστηρίξουν τις ζεύξεις

ανόδου/καθόδου – µια και η επιτακτική µείωση των παρεµβολών στα

uplink/downlink κανάλια των κυψελών επιβάλει την χρήση των ίδιων υποπλαισίων

αποκλείοντας την δυναµική διαφοροποίηση της συµµετρίας σε επίπεδο πλαισίων.

Η συγκεκριµένη δόµηση αποκαλείται Type 1 ενώ ή αντίστοιχη δόµηση του 3GPP

TD-SCDMA αποκαλείται Type2. Η επακόλουθες συζητήσεις αναφέρονται στο τύπο

δόµησης Type 1.

Στο φυσικό στρώµα (Σχήµα Σ 3.13), κάθε στοιχείο πόρων (resource element)

αντιστοιχεί σε µία υποφέρουσα ορθογωνικής πολυπλεξίας στη συχνότητα (OFDM)

κατά την διάρκεια ενός συµβόλου.

Με βάση ότι οι υποφέρουσες απέχουν µεταξύ τους 15 kHz και µε την προϋπόθεση

εφαρµογής µετάδοσης/λήψης FFT, 10 ms περιθώριο ανά πλαίσιο Tframe =10 ms (1ms

ανά υποπλαίσιο οπού το κάθε πλαίσιο αποτελείται από 10 υποπλαίσια) και για λόγους

συνέπειας αν θεωρήσουµε ότι Ts =1/30720000, που οδηγεί στο Tframe =307200 · Ts και

στο Tsubframe =30720 · Ts , τότε µε συχνότητα δειγµατοληψίας fs =15000 ·NFFT (NFFT

= FFT size) ακολουθεί ότι το NFFT=2048. Ο χρόνος αναφοράς Ts δεν επιβάλει

κανένα περιορισµό στην εφαρµογή των συστηµάτων µετάδοσης ή λήψης, και στην

πράξη, η εφαρµογή βασισµένη σε NFFT = 2048 (fs =30.72MHz) αρκεί για

µεταδόσεις σε εύροι ζώνης πχ. άνω των 15 MHz.

Εντούτοις, µείωση του εύρου ζώνης οδηγεί σε µείωση του περιθωρίου του FFT και

αντίστοιχη µείωση της δειγµατοληπτικής συχνότητας όπως πχ. για εύροι ζώνης κάτω

του 5 MHz που οδηγούν σε FFT «παράθυρο» (NFFT)=512 και συχνότητα

δειγµατοληψίας fs =7.68MHz . Η επιλογή των 15 kHz ως εύρος ζώνης µεταξύ των

υποφερουσών απλοποιεί την εφαρµογή των τερµατικών πολλαπλής πρόσβασης

(WCDMA/HSPA/LTE) µια και το sampling rate fs =_f ·NFFT αποτελεί πολλαπλάσιο

70

ή υποπολλαπλάσιο του WCDMA/HSPA chip rate fcr =3.84 MHz οδηγώντας στην

εφαρµογή των τερµατικών Multi-mode WCDMA/HSPA/LTE µε ενιαίο στοιχείο

κυκλώµατος συγχρονισµού (ρολογιού).

Οι υποφέρουσες ( subcarriers) της ζεύξης καθόδου (downlink) οµαδοποιούνται, στο

χώρο των συχνοτήτων, σε resource blocks όπου το κάθε resource block αποτελείται

από 12 διαδοχικές υποφέρουσες αντιστοιχώντας σε συνολικό εύρους ζώνης των 180

kHz. Η ζεύξη καθόδου περιέχει Nsc =12 ·NRB +1 υποφέρουσες όπου NRB=ο

αριθµός των resource blocks συν 1 DC subcarrier στο κέντρο της ζώνης – η οποία

παραµένει αχρησιµοποίητη για να αποφευχθούν πιθανές παρεµβολές µε τους

τοπικούς ταλαντωτές (oscillators) του σταθµού βάσεως και/ή του τερµατικού.

Η ζεύξη καθόδου, όπως επισηµάνουν η προδιαγραφές του φυσικού στρώµατος,

µπορεί να αποτελεστεί από 6 έως και 100+ resource blocks υπονοώντας εύροι ζώνης

από 1 έως και 20 MHz µε αρκετά ικανοποιητική granularity και ευελιξία στην

διαχείριση του ευρυζωνικού φάσµατος.

Το κάθε υποπλαίσιο του 1 ms, αποτελείται από δύο χρονοθυρίδες Tslot =0.5 ms

(15360 · Ts) οπού η κάθε χρονοθυρίδα περιέχει OFDM σύµβολα τα οποία

συµπεριλαµβάνουνε και το κυκλικό πρόθεµα. Το περιθώριο των υποφερόντων , f =15

kHz, αντιστοιχεί σε σύµβολο διαρκείας Tu =1/_f ≈66.7µs (2048 · Ts) µε συνολική

διάρκεια το άθροισµα της διαρκείας του συµβόλου δια του µήκους του κυκλικού

προθέµατος TCP.

Με βάση της προδιαγραφές, το κανονικό κυκλικό πρόθεµα µαζί µε το επεκταµένο

κυκλικό πρόθεµα -µε τα αντίστοιχα µήκη Ts - αντιστοιχούν σε επτά και έξι σύµβολα

OFDM ανά χρονοθυρίκδα και οπού το µήκος του κανονικού κυκλικού προθέµατος

του OFDM συµβόλου ξεπερνά το µήκος των υπόλοιπων ώστε να συµπληρωθεί

ικανοποιητικά η 0.5 ms χρονοθυρίδα µια και το σύνολο των Ts ανά χρονοθυρίδα

(15360) δεν είναι διαιρέσιµο του εφτά .

Οι προδιαγραφές επισηµάνουν δύο µήκη κυκλικού-προθέµατος για τους

ακόλουθους λόγους :

1. Το «µακρύτερο» κυκλικό πρόθεµα, αν και οδηγεί σε µειωµένη αποδοτικότητα

λόγω φορτίου (overhead) , ευεργετεί εφαρµογές σε περιβάλλοντες χώρους µε

επεκταµένες καθυστερήσεις διασποράς (delay spreads) πχ. κυψέλες µεγάλης ακτίνας.

Οι περιπτώσεις των µεγάλων κυψελών όπου η απόδοση της σύνδεσης περιορίζεται

από θορύβους (residual time dispersion) ή πρόσθετη ευρωστία του διαύλου – λόγω

χρήσης µακρύτερου κυκλικού προθέµατος- και πτώση λαµβανόµενης ενέργειας

σηµάτων, δεν δικαιολογούν την χρήση µακρύτερου κυκλικού προθέµατος.

2. Στις περιπτώσεις εκποµπής MBSFN (multicast/broadcast) το κυκλικό πρόθεµα –

το οποίο είναι αναγκαίο σε αυτές τις περιπτώσεις - θα καλύπτει τα κύρια σηµεία της

χρονικής διασποράς καναλιών όπως και τη διαφορά συντονισµού µεταξύ των

κυψελών που συµµετέχουν στην µετάδοση των σηµάτων MBSFN. Το κάθε

υποπλαίσιο δύναται την χρήση κυκλικών προθεµάτων διαφορετικών µήκων, οπού τα

υποπλαίσια που υιοθετούν επεκταµένα κυκλικά προθέµατα – µε το πρόσθετο φορτίο

ή overhead- περιορίζονται ως φορείς αποκλειστικής µετάδοσης MBSFN

multicast/broadcast. Αρά µε 12 υποφέρουσες σε περιθώριο 0.5 ms, κάθε resource

71

block αποτελείται από 84 στοιχεία στην περίπτωση κανονικού µήκους (κυκλικού

προθέµατος) και 12 · 6=72 στην περίπτωση επεκταµένου µήκους.

Το τερµατικό πρέπει πάντα να προσδιορίζει (Σχήµα Σ 3.10) – στη περίπτωση του

OFDM µέσω συµβόλων αναφοράς ή LTE downlink reference symbols-το κανάλι

καθόδου ώστε να πετυχαίνει την συνεπή αποδιαφόρφωση. Τα downlink reference

signals – τα οποία τοποθετούνται µεταξύ των πρώτων και τρίτων προτελευταίων

συµβόλων κάθε χρονοθυρίδας µε διάστηµα έξι υποφερόντων στο χώρο συχνότητας.

Αρά ή 12 υποφέρουσες –δηλαδή το resource block- στα περιθώρια της χρονοθυρίδας

περιέχουν τέσσερα σύµβολα αναφοράς (reference symbols) που ισχύουν για το

σύνολο των υποπλαισίων µε εξαίρεση MBSFN-based transmission.

Σ 3.10 : Reference Symbols

Για τον προσδιορισµό του καναλιού εντός κάποιου resource block, το τερµατικό

ακολουθεί διαδικασία interpolation/averaging – η βαθµίδα επιτυχίας του οποίου

πάντα σχετίζεται µε τα χαρακτηριστικά του καναλιού- πολλαπλών συµβόλων

αναφοράς (reference signals) –στο συγκεκριµένο και σε γειτονικά resource blocks-

ώστε να επετεύχθη ο προσδιορισµός του καναλιού στο πλέγµα χρόνου-συχνότητας.

Στην περίπτωση επιλεκτικότητας καναλιών υψηλής συχνότητας, η πιθανότητες

averaging στο time domain µέσω συµβόλων αναφοράς από ληφθέντες

χρονοθυρίδες/υποπλαίσια, περιορίζονται λόγω παραλλαγών των καναλιών σε

περιπτώσεις επιτάχυνσης του τερµατικού κλπ. Η πιθανότητες time averaging στην

περίπτωση του TDD µειώνονται επίσης λόγω το µη ορισµό υποπλαισίων καθοδικών

µεταδόσεων.

72

Οι µιγαδικές τιµές των συµβόλων αναφοράς σε γενικές γραµµές εξαρτώνται από τα

σύµβολα αναφοράς και τις τοποθεσίες των στις κυψέλες. Το σήµα αναφοράς κάθε

κυψέλης (cell reference signals) χαρακτηρίζεται από δισδιάστατη ακολουθία ( two-

dimensional reference-signal sequence) η οποία επιδεικνύει την φυσικού στρώµατος

ταυτότητα κυψέλης ( physical-layer cell identity). Οι προδιαγραφές LTE

προσδιορίζουν 510 σήµατα αναφοράς τα οποία αντιστοιχούν µε 510 διαφορετικές

ταυτότητες κυψελών.

Το κάθε σήµα αναφοράς, προϊόν δισδιάστατης pseudo-random και ορθογωνικής

ακολουθίας οπού οι 170 ακολουθίες των προδιαγραφών LTE αντιστοιχούν σε 170

οµαδικές ταυτότητες κυψελών, µε τρείς ορθογωνικές ακολουθίες ανά κυψέλη ανά

οµάδα · οι ακολουθίες σηµάτων αναφοράς και σχετική δοµή το προϊόν της pseudo-

random και orthogonal sequence που υποστηρίζει την εύρεση κυψέλης στην

διαδικασία πρόσβασης δικτύου LTE.

Οι σχετικές ακολουθίες σηµάτων αναφοράς τοποθετούνται στις κυψέλες µε τέτοιο

τρόπο ώστε η κυψέλες συγκεκριµένου eNodeB ορίζονται ως ταυτότητες φυσικού

στρώµατος που ανήκουν στην ίδια οµάδα δηλαδή βασισµένες στις ίδιες pseudo-

random ακολουθίες αλλά διαφορετικές ορθογωνικές ακολουθίες µε αποτέλεσµα την

µείωση ενδεχοµένων παρεµβολών µεταξύ σήµατα αναφοράς διαφορετικών κυψελών

εντός του ίδιου eNodeB.

Οι θέσεις των συµβόλων αναφοράς – στον χώρο των συχνοτήτων- συµπίπτουν µε τις

θέσεις των διαδοχικών υποπλαισίων όσον αφορά την δοµή των σηµάτων αναφοράς.

Εντούτοις, η περίπτωση των αλµάτων συχνοτήτων των συµβόλων αναφοράς –

reference symbol frequency hopping -προκύπτει όταν οι θέσεις των συµβόλων

αναφοράς µετατάσσονται δυναµικά µεταξύ των διαδοχικών υποπλαισίων. Με άλλα

λόγια προσθέτουµε στο βασικό σχέδιο των συχνοτήτων αναφοράς σειρά offsets ιδίου

µήκους ανά συµβόλου αναφοράς, και διαφορετικού µήκους εντός διαδοχικών

υποπλαισίων.

Άρα οι θέσεις p εντός υποπλαισίου k των συµβόλων αναφοράς p(k) = (p0 + 6 · i +

offset(k)) mod 6 οπού το ι αντιπροσωπεύει ακέραιο αριθµό · η ακολουθία του

συγκεκριµένου σχεδίου αλµάτων συχνότητας µε περίοδο µήκους 10 και 170

διαφορετικά σχέδια άλµατος (frequency hopping) όπου το κάθε σχέδιο αντιστοιχεί σε

µοναδική οµάδα κυψελών.

H διαδοχική εφαρµογή διαφόρων σχεδίων αλµάτων συχνότητας σε γειτονικές

κυψέλες µειώνει δραµατικά την πιθανότητα συγκρούσεων των ακολουθιών αναφοράς

των γειτονικών κυψελών · ιδίως στις περιπτώσεις των µεταδόσεων υψηλής ισχύς

όπου η ισχύς των συµβόλων είναι συγκριτικά υψηλότερη µε αυτή των υπόλοιπων

πόρων (reference signal energy boosting).

73

Στις περιπτώσεις του downlink multi-antenna transmission το τερµατικό θα

προσδιορίσει τη ζεύξη καθόδου της αντίστοιχης κεραίας (LTE specifications :

antenna port ή λογική κεραία ή οποία µπορεί να µην αντιστοιχεί σε «φυσική» κεραία)

–µέσω του καθοδικού σήµατος αναφοράς- όπου τα σύµβολα αναφοράς πολλαπλών

κεραιών τοποθετούνται µε πολυπλεξία στον χώρο των συχνοτήτων .

Η ταυτοποίηση της κάθε λογικής κεραίας αντιστοιχεί µε συγκεκριµένο σήµα

αναφοράς (reference signal) και πανόµοια σήµατα πολλαπλών φυσικών κεραιών –τα

οποία αδυνατεί να αποκωδικοποιήσει το τερµατικό – αντιστοιχούν στην ίδια λογική

κεραία (ή antenna port). Στην περίπτωση µετάδοσης από δύο φυσικών κεραιών

ενεργοποιείται πολυπλεξία -στον χώρο των συχνοτήτων- των σηµάτων αναφοράς της

δεύτερης κεραίας µε τα σήµατα αναφοράς της πρώτης κεραίας µε offset τριών

υποφερόντων ενώ στην περίπτωση των τεσσάρων κεραιών τα σύµβολα αναφοράς

της τρίτης και τέταρτης κεραίας εντός του δεύτερου συµβόλου OFDM της κάθε

χρονοθυρίδας.

Ο αναγνώστης θα σηµειώσει την µείωση της πυκνότητας συµβόλων αναφοράς στον

χώρο του χρόνου (time domain), της τρίτης και τέταρτης κεραίας συγκριτικά µε τις

πρώτες δύο κεραίες µε κύριο λόγω τον περιορισµό του φορτίου του σήµατος

αναφοράς (reference signal overhead).

Η επιπτώσεις του σχεδιασµού συµπεριλαµβάνουν και τις αρνητικές επιδράσεις στις

δυνατότητες ανταπόκρισης σε επιταχυµένες παραλλαγές καναλιών αν και στη

πλειοψηφία των καταστάσεων, η χρήση τετραπλών κεραιών εφαρµόζεται σε

σενάρια χαµηλής ταχύτητας.

Ο λόγος επιµονής στην διατήρηση της υψηλής πυκνότητας συµβόλων των πρώτων

δύο κεραιών σχετίζεται µε την χρήση των συµβόλων αναφοράς στην διαδικασία

αρχικής πρόσβασης «initial cell search» οπού το τερµατικό δεν κατέχει πλήρη

πληροφορία ως προς την διαστασιοποίηση των κεραιών της κυψέλης υπονοώντας

παρόµοιες διαµορφώσεις των σηµάτων αναφοράς των πρώτων δύο κεραιών,

ανεξαρτήτως του συνόλου των κεραιών.

Το φυσικό στρώµα διασυνδέεται µε τα ανώτερα στρώµατα, σαν το MAC, µέσω των

Transport Channels οπού τα δεδοµένα διανέµονται στο φυσικό στρώµα στην µορφή

των Transport Blocks (Σχήµα Σ3.11) συγκεκριµένου µεγέθους. Η µετάδοση από µία

κεραία οδηγεί σε ενιαίο Transport Block δυναµικού µεγέθους για κάθε TTI ενώ η

µετάδοση πολλαπλών κεραιών οδηγεί σε δύο transport blocks δυναµικού µεγέθους

ανά TTI, οπού το κάθε transport block αντιστοιχεί σε µία codeword στην περίπτωση

downlink spatial multiplexing. ∆ηλαδή ασχέτως των αριθµό των στοιχείων (antenna

cardinality > 1) ο αριθµός των codewords περιορίζεται στο 2.

74

Σ 3.11 : Transmission Blocks

Η συγκεκριµένη δοµή των transport blocks οδηγεί σε δύο διαφορετικές αλυσίδες

επεξεργασίας (DL-SCH) από τις οποίες η κάθε µία αντιστοιχεί σε µοναδικό transport

block. Η δεύτερη αλυσίδα, η οποία αντιστοιχεί στο δεύτερο transport block

εµφανίζεται στην περίπτωση του downlink spatial multiplexing οπού δύο transport

blocks διαφορετικών µεγεθών συνδυάζονται εφαρµόζοντας Antenna Mapping.

Στην πρώτη φάση κωδικοποίησης του καναλιού µετάδοσης περιλαµβάνεται ο

κυκλικός έλεγχος πλεονασµού που υπολογίζεται και επισυνάπτεται σε κάθε transport

block ώστε να διευκολύνεται η ανίχνευση λαθών στο αποκωδικοποιηµένο transport

block του λήπτη –ανίχνευση λαθών στην καθοδική υβριδική ARQ.

Η µετάδοση DL-SCH κωδικοποιείται – όπως και στα προκάτοχα δίκτυα

WCDMA/HSPA- µέσω turbo code rate µε QPP βασισµένη εσωτερική

διαστρωµάτωση26

- = ½ (eight state constituent encoding) εφαρµόζοντας συνολικούς

ρυθµούς κωδικοποίησης R=1/3 και διευκολύνοντας παράλληλη αποκωδικοποίηση

χωρίς τον κίνδυνο συγκρούσεων στη χώρο αποθήκευσης δεδοµένων του

διαστρωµατιστή (interleaver).

Η διαστρωµάτωση βασισµένη σε QPP µειώνει σηµαντικά την πολυπλοκότητα των

κωδικοποιητών/αποκωδικοποιητών Turbo ιδίως για τις αυξηµένες ταχύτητες

δεδοµένων που καλούνται τα δίκτυα LTE να υποστηρίξουν.

Η εφαρµογή του υβριδικού ARQ στο καθοδικό φυσικό στρώµα εξάγει από το

σειριακό στρώµα των bits του κωδικοποιητή, το ακριβές σύνολο των bits που θα

µεταδοθούν εντός υπάρχουσας TTI η οποία προσδιορίζεται από το σύνολο των

26

Για µέγιστη αποφυγή συγκρούσεων (contention free)

75

resource blocks, το προτεινόµενο τρόπο µορφοποίησης κλπ. Επίσης, η δοµή των

resource blocks, ή οι προσφερόµενοι πόροι θα είναι καταλυµένοι από σύµβολα

αναφοράς (reference symbols) και σήµατα ελέγχου τύπου L1/L2 . Το υβριδικό ARQ

θα προχωρήσει στην εξαγωγή υποσυνόλου των code bits, οδηγώντας σε ρυθµούς

κωδικού Reff >1/3 και στη περίπτωση που το σύνολο των code bits < το σύνολο των

bits µετάδοσης, τότε η εφαρµογή hybrid ARQ functionality θα επαναλάβει όλα ή ένα

υποσύνολο των code bits, οδηγώντας σε effective code ρυθµούς Reff <1/3. Σε

περίπτωση αναµετάδοσης, η εφαρµογή υβριδικού ARQ θα επιλέξει διαφορετική

οµάδα code bits για µετάδοση, ή την εφαρµογή του Incremental Redundancy.

LTE downlink scrambling (scrambling ευνοεί στην αποκατάσταση του downlink

µειώνοντας τις πιθανότητες παρεµβολών στον λήπτη) υπονοεί ότι το σύνολο των

παραδοθέντων –από την διαδικασία hybrid ARQ- bits πολλαπλασιάζεται (bit level

exclusive or) από επιλεγµένη scrambling sequence.

Η εφαρµογή των διαφορετικών scrambling sequences στις γειτονικές κυψέλες

διασφαλίζει τη µέγιστη εκµετάλλευση του processing gain το οποίο παρέχεται από το

κώδικα καναλιών. Τα δίκτυα LTE εφαρµόζουν downlink scrambling στα code bits

του κάθε καναλιού µετάδοσης (transport channel) όπως και στα κανάλια ελέγχου

L1/L2. Στις περιπτώσεις των downlink transport channels – µε την εξαίρεση του

MCH – διαφορετικά scrambling sequences ανά γειτονική κυψέλη ή cell specific

scrambling διαβεβαιώνουν randomization παρεµβολών.

Η µετάδοση MBSFN µέσω MCH επιδιώκει την ίδια διαδικασία scrambling ανά

κυψέλη για το σύνολο των κυψελών που συµµετέχουν στην συγκεκριµένη µετάδοση

MBSFN (cell common scrambling).

Η διαδικασία διαµόρφωσης τµήµατος scrambled bits στον δίαυλο καθόδου

µεταφέρει/µεταµορφώνει το τµήµα των scrambled bits σε αντίστοιχο σύνολο

µιγαδικών συµβόλων διαµόρφωσης (complex modulation symbols). Οι προδιαγραφές

LTE υποστηρίζουν τους τρόπους διαµορφώσεων QPSK, 16QAM, και 64QAM,

αντιστοιχώντας σε δυο, τέσσαρα, και έξι bits ανά σύµβολο διαµόρφωσης όλα στις

περιπτώσεις µεταδόσεων της ζεύξης καθόδου. Στις περιπτώσεις των άλλων καναλιών

ισχύουν διάφοροι περιορισµοί όπως πχ. η διαµόρφωση QPSK ανά κανάλι BCH κλπ.

Η διαδικασία Antenna Mapping (Σχήµα Σ 3.12) επεξεργάζεται από κοινού την

αντιστοιχία συµβόλων διαµόρφωσης των µπλοκ µετάδοσης, και χαρτογραφεί το

αποτέλεσµα στις διάφορες κεραίες. Η χαρτογράφηση κεραιών (ή Antenna Mapping) –

έως και 4 κεραίες transmit - διαµορφώνεται ώστε να παρέχει διαφορετικές

παραλλαγές πολλαπλών κεραιών όπως transmit diversity, beam-forming, and

spatial multiplexing.

76

Σ 3.12 : Παράδειγµα Χαρτογράφησης Κεραιών

Η χαρτογράφηση των µπλοκ πόρων (resource block mapping) διανέµει τα σύµβολα

ανά κεραία µετάδοσης στα στοιχεία πόρων (resource elements) των συνόλων των

µπλοκ πόρων (resource blocks) τα οποία ορισθήκανε από το MAC scheduler για την

µετάδοση των transport blocks.

Η επιλογή των resource blocks βασίζεται έως ένα σηµείο στον προσδιορισµό

ποιότητας καναλιού των διαφόρων resource blocks µε βάση τις µετρήσεις του

προσδιορισµένου τερµατικού. Επίσης, το downlink scheduling πραγµατοποιείται ανά

1 ms (ανά υποπλαίσιο) οπού το µπλοκ πόρων της ζεύξης καθόδου αποτελείται από το

σύνολο των υποφερόντων ανά 0.5 ms slot , και η κατανοµή των πόρων διατίθεται

πάντα σε ζεύγη των resource blocks στον χώρο του χρόνου (time domain) εντός του

υποπλαισίου.

Το κάθε resource µπλοκ περιέχει 84 στοιχεία πόρων (resource elements – 12

subcarriers during seven OFDM symbols) εντούτοις, ορισµένοι πόροι καθηλώνονται

σαν downlink reference symbols, downlink L1/L2 control signaling και δεν είναι

διαθέσιµοι για την διαδικασία χαρτογράφησης του καναλιού µεταδόσεως.

Ο σταθµός βάσεως όπως έχει πλήρη γνώση των διανεµηµένων πόρων της ζεύξης

καθόδου, διαµοιράζει κατευθείαν το κανάλι καθόδου στα διαθέσιµα resource

elements · αντιστοίχως, το τερµατικό κατέχει πλήρεις πληροφορίες – στην στιγµή της

λήψης - των πόρων των resource elements και L1/L2 ελέγχου, έτσι αποκτώντας

κατευθείαν τα δεδοµένα του καναλιού µετάδοσης από τα σχετικά resource elements.

77

Οι προδιαγραφές LTE ορίζουν τους φυσικούς πόρους που αντιστοιχούν στο DL-SCH

ως Physical Downlink Shared Channel (PDSCH).

Η υποστήριξη των καναλιών DL-SCH και UL-SCH γίνεται µέσω associated

downlink control signalling όπου η σηµατοδότηση ελέγχου ή L1/L2 control

signalling προέρχεται από το φυσικό στρώµα και εκ µέρος από το MAC (στρώµα 2 ή

layer 2). Συγκεκριµένα, η σχετικά µε την µετάδοση DL-SCH και UL-SCH

σηµατοδότηση ελέγχου καθόδου L1/L2 περιλαµβάνει :

• DL-SCH- scheduling messages αναγκαία για το χρονοπρογραµµατισµένο κινητό να

λάβη, επιµορφώσει και αποκωδικοποιήσει το µήνυµα DL-SCH. Περιλαµβάνουν

σχετικές πληροφορίες του DL-SCH , κατανοµή των πόρων και σύνολο των resource

blocks, transport format, και πληροφορίες σχετικά µε το DL-SCH hybrid

ARQ.

• UL-SCH-related scheduling messages, συγκεκριµένα για scheduling grants,

πληροφορίες για χρονοπρογραµµατισµένου κινητού, uplink resources και transport

format σχετικά µε UL-SCH transmission.

Ο ταυτόχρονος χρονοπρογραµµατισµός πολλαπλών κινητών τερµατικών απαιτεί τη

δυνατότητα εκποµπής πολλαπλών χρονοπρογραµµατισµένων µηνυµάτων –µέσω

downlink L1/L2 control channel- για κάθε TTI.

Η διεργασία του καναλιού ελέγχου, συµπεριλαµβάνει εισαγωγή CRC, κωδικοποίηση,

bit-level scrambling, και QPSK modulation. Τα διαµορφωµένα σύµβολα αναθέτονται

στο καθοδικό φυσικό στρώµα δηλαδή στο OFDM time-frequency grid.

Οι φυσικοί πόροι στους οποίους ανατίθεται το επίπεδο ελεγχοµένων σηµάτων L1/L2

ονοµάζεται µε βάση τις προδιαγραφές LTE Physical Downlink Control Channel

(PDCCH) οπού οι δίαυλοι ελέγχου L1/L2 αναθέτονται στα πρώτα ανά υποπλαίσιο

σύµβολα OFDM – επιτρέποντας την άµεση εξαγωγή των δεδοµένων

συµπεριλαµβανοµένης της κατανοµής των πόρων και σχήµα µετάδοσης DL-SCH , τα

οποία ανακτούνται πριν το τέλος του υποπλαισίου.

Η αποκωδικοποίηση του DL-SCH ξεκινά άµεσα – ανεξάρτητα από την

αποκωδικοποίηση των πληροφοριών ελέγχου L1/L2 - στο τέλος του υποπλαισίου

µειώνοντας σηµαντικά τις καθυστερήσεις της downlink µετάδοσης (transmission).

Η µετάδοση των καναλιών ελέγχου L1/L2 στην αρχή του subframe (επιτρέποντας

άµεση αποκωδικοποίηση των L1/L2) επιτρέπει στα κινητά τερµατικά τα οποία δεν

έχουν χρονοπρογραµµατισθεί (scheduled) να κλείσουν τα κυκλώµατα λήψης για

µεγάλο ποσοστό διάρκειας του subframe µειώνοντας δραµατικά την κατανάλωση

ενέργειας.

Ο φυσικός πόρος στον οποίον χαρτογραφούνται τα σήµατα L1/L2 αποτελείται από

οµάδα στοιχείων διαύλου ελέγχου (control-channel elements) οπού το κάθε στοιχείο

κατέχει προσδιορισµένο νούµερο resource elements. Τα διαµορφωµένα σύµβολα του

κάθε L1/L2 control channel ανατίθενται σε ένα ή αρκετά στοιχεία διαύλου ελέγχου

78

(control-channel elements) µε βάση το σύνολο των διαµορφωµένων συµβόλων του

κάθε διαύλου ελέγχου L1/L2. Το µέγεθος/σύνολο διαφέρει ανά διαφορετικό L1/L2

control channel.

Το δίκτυο επισηµαίνει ρητά τον αριθµό control channel στοιχείων εντός κάθε

subframe. ∆εδοµένου ότι τα control channel elements είναι προκαθορισµένου

µεγέθους και τοποθετηµένα στην αρχή του subframe, το τερµατικό είναι scheduled

θα γνωρίζει τα resource elements που έχουν παραχωρηθεί στα L1/L2 control

channels και τα resource elements στα οποία έχει ανατεθεί το DL-SCH

Τα κινητά στα οποία λείπει λεπτοµερή ενηµέρωση της δοµής L1/L2 και κατά

συνέπεια έλλειψη γνώσης του συνόλου των διαύλων ελέγχου και των στοιχείων

ανάθεσης των L1/L2 control channel οδηγούν στην τυφλή προσπάθεια του

τερµατικού αποκωδικοποίησης πολλαπλών control-channel candidates µε τον σκοπό

αποκάλυψης του L1/L2 control channel µε πληροφορίες χρονοπρογραµµατισµού που

αφορούν το συγκεκριµένο τερµατικό. Το τερµατικό θα αποκωδικοποίηση το σύνολο

των control-channel candidates και θα ελέγξει το CRC για ένα έγκυρο κανάλι

ελέγχου.

Η ανάθεση, ή χαρτογράφηση κεραιών αποτελείται από δύο φάσεις δηλαδή Layer

mapping and Pre-coding. Η πρώτη φάση (layer mapping) παρέχει de-multiplexing

των διαµορφωµένων συµβόλων ανά codeword σε ένα ή πολλαπλά layers. Το σύνολο

των layers αντιστοιχεί στο σύνολο το µεταδοτών transport blocks.

Η διεργασία του pre-coding αποκτά ακριβώς ένα διαµορφωµένο σύµβολο ανά

στρώµα, επεξεργάζεται τα σύµβολα και χαρτογραφεί το αποτέλεσµα στον χώρο της

συχνότητας και των κεραιών . Ο διαχωρισµός των προδιαγραφών σε δύο φάσεις

επιτρέπει τον προσδιορισµό διαφορετικών multi-antenna transmission schemes όπως

open-loop transmit diversity, beam-forming, και spatial multiplexing,

εντός single ή multi-antenna framework.

Two-antenna Space–Frequency Block Coding (SFBC)

Η συγκεκριµένη περίπτωση προϋποθέτει single codeword (χωρίς spatial

multiplexing) και δύο στρώµατα. Το layer mapping αποπλέκει τα διαµορφωµένα

σύµβολα της codeword σε δύο layers. Το pre-coding εφαρµόζεται στο

space–frequency code του κάθε διανύσµατος στρώµατος.

Beam-forming

Single codeword (χωρίς spatial multiplexing) σε µοναδικό στρώµα, οπού το mapping

στρώµατος είναι διαφανές.

Spatial multiplexing

Η εφαρµογή του Spatial multiplexing στα δίκτυα LTE βασίζεται σε codebook-based

pre-coding οπού κάθε συνδυασµός κεραιών NA και στρωµάτων NL αντιστοιχεί σε

οµάδα προκαθορισµένων από τις προδιαγραφές LTE πινάκων .

79

Εφαρµόζεται µε δύο codewords NL layers, και NA κεραίες, οπού NL ≥2 και NA

≥NL. Το layer mapping αποπλέκει τα διαµορφωµένα σύµβολα των 2 κωδικών σε NL

στρώµατα..

Οι µετρήσεις των σηµάτων ποικίλων κεραιών οδηγούν το τερµατικό σε ταξινόµηση

των στρωµάτων και την υλοποίηση του αντίστοιχου pre coder πίνακα. Το

αποτέλεσµα γνωστοποιείται στο δίκτυο και καθώς µια µοναδική ταξινόµηση ισχύει

για το συνολικό εύρος ζώνης του δικτύου, πολλαπλή ανακτηµένοι πίνακες ανά

διαφορετικό εύρος ζώνης, γνωστοποιούνται ανεξαρτήτως.

Το δίκτυο συγκεντρώνει τις πληροφορίες, αποφασίζει και επικοινωνεί στα τερµατικά

τους πίνακες που θα υιοθετηθούν για την συγκεκριµένη φάση της downlink L1/L2

control σηµατοδότησης.

Μια παρόµοια προσέγγιση χρησιµοποιείται για την σύνδεση καθόδου multi-antenna

beam-forming, δηλαδή βασισµένη σε µετρήσεις των downlink reference signals

διαφόρων κεραιών. Το κινητό επιλέγει το κατάλληλο pre-coder (beam-forming)

διάνυσµα και ενηµερώνει το δίκτυο. Το δίκτυο συγκεντρώνει τις ενηµερώσεις και

αποφασίζει το διάνυσµα των καθοδικών µεταδόσεων. Κατά συνέπεια, η χρήση του

pre coding χρησιµοποιείται αποκλειστικά για DL-SCH transmission –αποκλείοντας

το ως εργαλείο για L1/L2 control signalling.

Multicast/broadcast using MBSFN

Οι µεταδόσεις OFDM transmission προσφέρουν συγκεκριµένα οφέλη στην παροχή

των υπηρεσιών multi-cell multicast/broadcast services, µε την δυνατότητα των

µεταδόσεων synchronous multi-cell multicast/broadcast να φέρονται ως ενιαίες

µεταδόσεις µέσω multi-path channel (Multicast/Broadcast over Single Frequency

Network (MBSFN)).

Τα δίκτυα LTE υποστηρίζουν µεταδόσεις multicast/broadcast βασισµένες σε MBSFN

µέσω του καναλιού MCH (Multicast Channel) του οποίου η επεξεργασία ταιριάζει µε

αυτή του DL-SCH µε τις ακόλουθες εξαιρέσεις :

• Σε κάθε περίπτωση µετάδοσης MBSFN , τα ίδια δεδοµένα µεταδίδονται µε την ίδια

δοµή µέσω του ίδιου φυσικού πόρου πολλαπλών κυψελών που ανήκουν σε

διαφορετικό eNodeB. Αρά τα eNodeB δεν επιλέγουν δυναµικά την δοµή MCH και

την κατανοµή των πόρων.

• Το hybrid ARQ δεν εφαρµόζεται στην περίπτωση του MCH µια και η µετάδοση

MCH στοχεύει ταυτόχρονα πολλαπλά κινητά τερµατικά. Επίσης, η περιπλοκή MCH

(MCH scrambling) θα είναι ολόιδια σε όλες της κυψέλες που περιλαµβάνονται στην

συγκεκριµένη µετάδοση MBSFN (cell-common scrambling)

Η εκτίµηση καναλιών για συνεπή αποδιαµόρφωση µετάδοσης MBSFN επικαλείται

πρόσθετα σύµβολα αναφοράς τα οποία τοποθετούνται εντός των υποπλαισίων

MBSFN και µεταφέρονται µέσω MBSFN από το σύνολο των συµµετεχόντων

κυψελών. Το αντίστοιχο λαµβανόµενο σήµα αναφοράς µπορεί έτσι άµεσα να

80

χρησιµοποιηθεί για την εκτίµηση του αθροισµένου MBSFN καναλιού,

διευκολύνοντας την συνεπή αποδιαµόρφωση της µετάδοσης MBSFN.

Η πολυπλεξία άλλων καναλιών διασύνδεσης (πχ. DL-SCH) µε την µετάδοση MCH

µέσω MBSFN απαγορεύεται εντός του ίδιου υποπλαισίου υπονοώντας κανένα

αλληλοσυσχετισµό µεταξύ την µετάδοση του L1/L2 control signalling και του DL-

SCH transmission (transport-format, resource indication, και

hybrid-ARQ related information) στα MBSFN subframes. Εντούτοις, η πιθανότητα

ύπαρξης άλλων downlink L1/L2 control signalling τα οποία µεταδίδονται µέσω

MBSFN subframes απαιτούν την ταυτόχρονη µετάδοση πρόσθετων σηµάτων

αναφοράς συγκεκριµένων κυψέλων , παράλληλα µε την µετάδοση σηµάτων

αναφοράς MBSFN. Εντούτοις, µια και τα σήµατα ελέγχου L1/L2 περιορίζονται

στην πρώτη σειρά του υποπλαισίου, τα σήµατα αναφοράς κυψελών (στο πρώτο

σύµβολο OFDM του υποπλαισίου ή και το δεύτερο σε περίπτωση τεσσάρων κεραιών)

µεταδίδονται µέσω των υποπλαισίων MBSFN.

Οι ανοδική µετάδοση, στα δίκτυα LTE βασίζεται σε low PAR single carrier µε

εύκαµπτη ανάθεση εύρους ζώνης και ορθογωνική πολυπλεξία στη συχνότητα και

στον χρόνο (DFTS-OFDM transmission) δηλαδή Single-Carrier FDMA (SC-

FDMA). Αν υποθέσουµε µετάδοση DFTS-OFDM στα πλαίσια DFT µεγέθους M

εφαρµοσµένη σε µπλοκ των M µεταµορφωµένων (modulated) συµβόλων, το

αποτέλεσµα του DFT θα χαρτογραφηθεί (mapped) σε επιλεκτικά inputs IFFT

µεγέθους Ν. Το µέγεθος του DFT καθορίζει το στιγµιαίο εύρος ζώνης του transmitted

signal ενώ οι χαρτογράφηση των συχνοτήτων καθορίζει την θέση του transmitted

signal εντός του διαθέσιµου φάσµατος της ζεύξης ανόδου.

Τέλος, ένα κυκλικό πρόθεµα παρεµβάλλεται σε κάθε επεξεργασµένο µπλοκ. Στις

περιπτώσεις της single carrier µετάδοσης, η χρήση του κυκλικού προθέµατος

επιτρέπει cyclic χαµηλής πολυπλοκότητας µε υψηλής απόδοσης equalization στον

χώρο της συχνότητας στην µεριά του δέκτη.

Αν και υφίσταται σε γενικές γραµµές localized και distributed µεταδόσεις DFTS

OFDM, τα δίκτυα LTE περιορίζουν τις άνω ζεύξεις σε µεταδόσεις τύπου localized

DFTS OFDM.

81

Σ 3.13 : ∆ιασυνδετικότητα Φυσικού Στρώµατος

82

LTE : ∆ιαδικασίες Πρόσβασης

Το κάθε τερµατικό, πριν προχωρήσει σε οποιαδήποτε διαβίβαση στοιχείων, εκτελεί

ορισµένες διαδικασίες για να συνδεθεί µε το δίκτυο (Σχήµα Σ 3.14).

Μέσω της διαδικασίας Cell Search, το κινητό αναγνωρίζει τις κυψέλες -µέσω των

ταυτοτήτων των κυψελών- και υπολογίζει το αναγκαίο συγχρονισµό πλαισίων της

προσδιορισµένης κυψέλης. Η διαδικασία Cell Search παρέχει επίσης εκτιµήσεις των

ουσιαστικών παραµέτρων για την υποδοχή πληροφοριών δικτύου µέσω του broadcast

δίαυλου όπως και περεταίρω αναγκαίων πληροφοριών για οµαλή πρόσβαση στον δίκτυο.

Ο κατάλογος – ταυτότητες κυψελών φυσικού στρώµατος - των προσφερόµενων κυψελών

είναι συνήθως ικανοποιητικός – το σύστηµα υποστηρίζει έως και 510 διαφορετικές

ταυτότητες/κωδικούς οργανωµένες σε 170 οµάδες, η κάθε οµάδα µε 3 διαφορετικές

ταυτότητες - ώστε να αποφευχθούν περίπλοκες διαδικασίες cell planning,

Σ 3.14 : ∆ιαδικασίες Πρόσβασης Τερµατικού

Το δίκτυο συµµετέχει στην διαδικασία παρέχοντας – σε συγκεκριµένη σειρά- κύρια και

δευτερεύοντα σήµατα συγχρονισµού στο downlink, τοποθετώντας τα στα τελευταία

δύο σύµβολα του OFDM, στην πρώτη χρονοθυρίδα του υποπλαισίου µηδέν. Εκτός από

τα σήµατα συγχρονισµού, ή διαδικασία cell search επικαλείται και ορισµένα σήµατα

αναφοράς (reference signals) ως µέρος της γενικής λειτουργίας της.

Στην πρώτη φάση – cell search procedure – το τερµατικό χρησιµοποιεί κύριο σήµα

συντονισµού – το οποίο µεταδίδεται διπλά σε κάθε πλαίσιο – για λόγους συντονισµού

(ανά 5 ms) πχ στην περίπτωση handover µεταξύ ξένων δικτύων όπως το GSM.

Η εφαρµογή του αλγορίθµου εκτίµησης εξαρτάται από τον προµηθευτή, µε τη

δυνατότητα του matched filtering µεταξύ του λαµβανόµενου σήµατος και τις

συγκεκριµένες ακολουθίες του κυρίου σήµατος. Το τερµατικό κατά πάσα πιθανότητα

έχει συγχρονιστεί ανά 5 ms όταν το output του matched φίλτρου φτάσει στα µέγιστα

επίπεδα. Η πρώτη φάση της διαδικασίας επίσης παρέχει την δυνατότητα να κλειδώσει την

83

βασική συχνότητα του τερµατικού στη carrier συχνότητα του σταθµού βάσεως ώστε να

χαλαρώσουν οι απαιτήσεις ακρίβειας του ταλαντωτή (oscillator) του τερµατικού

προσφέροντας ως αποτέλεσµα µειωµένα κόστη.

Σε γενικές γραµµές, τρείς διαφορετικές ορθογωνικές ακολουθίες υφίστανται ως κύριο

σήµα συντονισµού και αναφοράς (reference synchronization signal) µε one to one σχέση

µεταξύ τις ακολουθίες και την ταυτότητα της κυψέλης στην συγκεκριµένη οµάδα.

Η οµάδα ταυτότητας κυψελών,

εντούτοις, παραµένει άγνωστη στο τερµατικό µετά από αυτό το βήµα.

Στο επόµενο βήµα, το τερµατικό ανιχνεύει την οµάδα κυψελών και καθορίζει το

συγχρονισµό πλαισίων µε βάση την παρατήρησή ζευγών χρονοθυρίδων οπού

µεταδίδεται το δευτερεύον σήµα συντονισµού.

Αν θεωρήσουµε ότι το ζεύγος ακολουθιών (σ1,σ2) εκπροσωπεί το δευτερεύον σήµα

συντονισµού στο υποπλαίσιο µηδέν και πέντε, τότε το αντίστροφο ζεύγος (σ2,σ1)

απορρίπτεται ως έγκυρη ακολουθία βοηθώντας το τερµατικό στην επίλυση πιθανόν

ασαφειών (5 ms) από την πρώτη φάση της διαδικασίας cell search και στον σωστό

συγχρονισµό πλαισίου.

Η κάθε ακολουθία (σ1,σ2) εκπροσωπεί επίσης µια οµάδα κυψέλων ή οποία οµάδα

καθορίζεται από την δεύτερη φάση της διαδικασίας cell search και η οποία οµάδα

µεταφέρει στο τερµατικό της ακολουθίας pseudo-random που παράγει το σήµα αναφοράς

της κυψέλης. Στο τέλος, το τερµατικό ενηµερώνεται µε τις σχετικές παραµέτρους του

συστήµατος πχ. το εύρος ζώνης µετάδοσης της κυψέλης κλπ.

Τα κύρια και δευτερεύοντα σήµατα µεταδίδονται σε δύο, κατά σειρά, σύµβολα OFDM. Η

συγκεκριµένη δοµή αναρτήθηκε µε σκοπό την διευκόλυνση της συνεπής επεξεργασίας

των δευτερεύον σηµάτων συντονισµού από το τερµατικό. Η πρώτη φάση της

διαδικασίας εντοπίζει το κύριο σήµα συντονισµό το οποίο βοηθάει στην εκτίµηση του

καναλιού, και µπορεί να συνεισφέρει στη συνέχεια στη συνεπή επεξεργασία

λαµβανόµενου σήµατος προκειµένου να βελτιωθεί η απόδοση.

Εντούτοις, η τοποθέτηση κατά σειρά των κυρίων και δευτερευόντων σηµάτων

συγχρονισµού υπονοούν ότι το τερµατικό πρέπει να υπολογίσει στα τυφλά το

κυκλικό µήκος προθέµατος το οποίο αποτελεί διαδικασία χαµηλής πολυπλοκότητας.

Συχνά, ο συγχρονισµός πολλαπλών κυψελών εφαρµόζεται ώστε τα (αρχικά) πλαίσια των

γειτονικών κυψελών συµπίπτουν χρονικά (ένας λόγος ύπαρξης της διαδικασίας

MBSFN)- η συγκεκριµένη συντονισµένη διαδικασία υπονοεί , εντούτοις , ότι ή µεταφορά

του κύριου σήµατος συντονισµού σε διαφορετικές κυψέλες επίσης συµπίπτει.

Ο προσδιορισµός του καναλιού, ο οποίος βασίζεται στο κύριο σήµα συντονισµού,

απεικονίζει ένα σύνθετο κανάλι (όλων των κυψελών) εφ όσον φυσικά το ίδιο κύριο σήµα

συντονισµού χρησιµοποιείται από τις κυψέλες. Η συνεπή µετατροπή του δευτερεύοντα

σήµατος συντονισµού – το οποίο διαφέρει ανά κυψέλη - απαιτεί προσδιορισµό καναλιού

από την συγκεκριµένη κυψέλη και όχι προσδιορισµό σύνθετου καναλιού του συνόλου

των κυψελών.

84

Το κύριο σήµα συντονισµού – το οποίο παρέχει και την ταυτότητα της κυψέλης-

υποστηρίζεται από τα δίκτυα LTE µέσω πολλαπλών ακολουθιών όπου οι κάθετες

κυψέλες επεξεργάζονται διαφορετικά σήµατα συντονισµού προς επίλυση θεµάτων

προσδιορισµού καναλιού.

Ο εντοπισµός του σήµατος συντονισµού στο τέλος της πρώτης χρονοθυρίδας του

υποπλαισίου λειτουργεί ευεργετικά – µε βάσει το TDD- µια και υπονοεί λιγότερους

περιορισµούς στις περιόδους φύλαξης για τις ζεύξεις ανόδου και καθόδου.

Ο προσδιορισµός της χωρητικότητας µετάδοσης δεν αποτελεί µέρος των διαδικασιών cell

search -λόγω πολυπλοκότητας- και σαν αποτέλεσµα το τερµατικό να µην γνωρίζει

απαραιτήτως ,στα αρχικά στάδια, την χωρητικότητα της συγκεκριµένης κυψέλης. Το

τερµατικό έτσι και αλλιώς, θα ενηµερωθεί για τις σχετικές παραµέτρους του συστήµατος

µέσω του καναλιού εκποµπής.

Εποµένως, για να διατηρήσει την ίδια δοµή πεδίου συχνότητας των σηµάτων

συντονισµού, ανεξάρτητα από το εύρος ζώνης της κυψέλης, , τα σήµατα συντονισµού

εκπέµπονται πάντοτε µέσω 72 κεντρικές υποφέρουσες, µε εύρος 1 MHz.

Η ενεργοποίηση του τερµατικού οδηγεί αναγκαστικά στην εύρεση κυψέλης αλλά και

απόκτησης καταλόγου γειτονικών κυψελών για την υποστήριξη της κινητικότητας και

σχετικών υπηρεσιών. Η διαδικασία αναζήτησης της αρχικής κυψέλης ορίζεται ως initial

cell search ενώ η διαδικασία εύρεσης γειτονικών κυψελών neighbour-cell search.

Στην αρχική φάση της αναζήτησης, δηλαδή της διαδικασίας cell search, είναι φυσικό το

κινητό να µην γνωρίζει τις συχνότητες της κυψέλης που τελικά θα συνδεθεί το κινητό. Το

κινητό, όπως στις περιπτώσεις GSM, βασικά χρησιµοποιεί ένα “hard coded” κατάλογο

που έχει προσδιοριστεί από την εταιρίεα παροχής υπηρεσιών, και επαναλαµβάνει την

πολλές φορές χρονοβόρα διαδικασία αναζήτησης συχνότητας (διαύλου). Το

συγκεκριµένο setup αναζήτησης µπορεί να περιλαµβάνει και καινοτόµες εφαρµογές που

µειώνουν το χρόνο εντόπισης κυψέλης και διαύλου πχ. χρησιµοποιώντας τη προηγούµενη

συχνότητα κλπ.

Η αναζήτηση γειτονικών κυψέλων, αφ’ ετέρου απαιτεί επιτακτικές διαδικασίες όπου η

πολυτέλεια χρόνου δεν υπάρχει, µια και ο συντονισµός και συγχρονισµός του οµαλού

handover µεταξύ του τερµατικού και του δικτύου απαιτεί συντοµία και ακρίβεια ώστε να

εγγυηθεί η διαδικασία βελτιωµένη ποιότητα ασύρµατης επικοινωνίας.

Το τερµατικό λαµβάνει επίσης µετρήσεις – για πιθανά handover – από το δίκτυο µέσω

αποσταλµένων δεδοµένων της ζεύξης καθόδου, τα οποία χρησιµοποιεί στην αναζήτηση

γειτονικών κυψελών. Το τερµατικό –λόγω των κοινών συχνοτήτων -στην περίπτωση του

εντός συχνότητας handover λαµβάνει αυτοµάτως τις µετρήσεις µια και η επικοινωνία

αξιοποιείται µέσω των ίδιων συχνοτήτων οπού η υποδοχή δεδοµένων και εύρεση

γειτονικών κυψελών αποτελούν ξεχωριστές απλές baseband λειτουργίες µέσω του

λαµβανόµενου σήµατος.

85

Κανάλι αιτήσεων πρόσβασης

Σε κάποια φάση, το κάθε τερµατικό θα απαιτήσει σε συγκεκριµένη στιγµή να συνδεθεί µε

το κινητό δίκτυο. Η αίτηση πρόσβασης, ή random access, αποσκοπεί (τουλάχιστον στα

δίκτυα LTE) σε συντονισµό του uplink, αλλά και στην καθιέρωση της αποκλειστικής

ταυτότητας C-RNTI του τερµατικού, γνωστή και στο κινητό αλλά και στο δίκτυο.

Η διαδικασία του random access επικαλείται στην αρχική πρόσβαση random access

LTE_DETACHED ή LTE_IDLE προς LTE_ACTIVE όπως και σε περιόδους αδράνειας

µε τον αποσυντονισµό της ζεύξης ανόδου.

Η διαδικασία αίτησης πρόσβασης περιλαµβάνει τέσσερις φάσεις :

1.Μετάδοση του random-access preamble, επιτρέποντας στο

eNodeB να συντονιστεί µε το τερµατικό

2. Τα τερµατικό συντονίζεται µε το uplink (οπού το δίκτυο έχει ορίσει τους πόρους) και

ακολουθεί ο βασικός συγχρονισµός µετάδοσης και λήψης µεταξύ του τερµατικού και του

δικτύου (timing advance κλπ)

3. Ακολουθεί η ταυτοποίηση του τερµατικού στο δίκτυο – το περιεχόµενο του UL-SCH

θα εξαρτηθεί µε το αν το τερµατικό είχε γνωστοποιηθεί σε κάποια προηγούµενη φάση

4. ∆ιαδικασίες contention resolution µέσω DL-SCH επιλύνοντας θέµατα ταυτόχρονων

αιτήσεων πρόσβασης.

Η πρώτη φάση αίτησης πρόσβασης απαιτεί την µετάδοση του προοιµίου της αίτησης.

Ο ρόλος του random access προοιµίου είναι να επισηµάνει στο δίκτυο την αίτηση

πρόσβασης και την ανάγκη µεταβίβασης στοιχεία συγχρονισµού που αφορούν την ζεύξη

ανόδου.

Σε γενικές γραµµές, οι µεταδόσεις των προοιµίων εκτελούνται σε µορφή ορθογωνική των

δεδοµένων του χρήστη. Στην περίπτωση του WCDMA, οι µορφές των µεταδόσεων είναι

µη ορθογωνικές (στο uplink) απεγκλωβίζοντας το σύστηµα από την ηµιστατική

δέσµευση πόρων για κάθε random access. Επίσης, η ισχύς του µεταδότη ελέγχεται σε

αυστηρό βαθµό –µέσω διαδικασίες power ramping – οπού το τερµατικό αυξάνει

σταδιακά την ισχύ του προοιµίου ώσπου να εντοπιστεί από τον σταθµό βάσεως έτσι

βελτιώνοντας το σήµα πρόσβασης από πιθανές παρεµβολές.

Αν και ικανοποιητική λύση στο θέµα των παρεµβολών , το ramping procedure

εισάγει καθυστέρηση στη γενική διαδικασία αίτησης πρόσβασης. Εποµένως, από

την προοπτική καθυστέρησης, µια διαφορετική διαδικασία random access (δίχως του

power ramping) θα ήταν αρκετά πιο αποδοτική.

86

Η µετάδοση- στα δίκτυα LTE- του ορθογωνικού προοιµίου –σε σχέση µε τα user data-

µέσω της ζεύξης ανόδου έχει ως επίπτωση την απεµπλοκή από τις µεθόδους power

ramping. Orthogonality µεταξύ στοιχεία χρηστών που διαβιβάζονται από άλλα

τερµατικά και αιτήσεις πρόσβασης πραγµατοποιούνται στο χώρο του χρόνου και της

συχνότητας (time and frequency domains).

Το δίκτυο µεταδίδει πληροφορίας στα τερµατικά που ενεργοποιούν πόρους στον χώρο

του χρόνου και της συχνότητας. Το δίκτυο απορρίπτει πιθανές uplink µεταδόσεις την

συγκεκριµένη στιγµή προφυλάσσοντας τις time frequency random access preamble

διαδικασίες από πιθανές παρεµβολές.

Το random access preamble στον χώρο των συχνοτήτων (frequency domain) σχετίζεται

µε το εύρος φάσµατος των 6 resource blocks (1.08 MHz) το οποίο συµβαδίζει µε την

granularity συχνοτήτων του LTE. Άρα, η δοµή του προοιµίου είναι ανεξάρτητη του

εύρους ζώνης της κυψέλης και για εφαρµογές ευρύτερου φάσµατος, πολλαπλοί πόροι

random access ενεργοποιούνται στο frequency domain αυξάνοντας σηµαντικά την

δραστηριότητα πρόσβασης.

Στην φάση της διαδικασίας πρόσβασης προς το δίκτυο – και πριν την αποποµπή του

preamble- το τερµατικό συντονίζεται µε το downlink channel πριν καθοριστεί ο

συντονισµός µε το uplink. Η καθυστέρηση µετάδοσης µεταξύ το σταθµό βάσεως και το

τερµατικό οδηγεί σε ασυµµετρία µεταδόσεων – η εκποµπή του uplink frame από το

τερµατικό υλοποιείται σε σχέση µε την αρχή του downlink frame- όπου θα παρατηρηθεί

καθυστέρηση µεταδόσεων της ζεύξης ανόδου, µε βάση τον συντονισµό και timing της

ζεύξης καθόδου- αρά η απόσταση µεταξύ το κινητό και το σταθµό παραµένει άγνωστη. Η

αβεβαιότητα στο uplink timing ισοµερή µε τη διπλάσια απόσταση µεταξύ σταθµό και

τερµατικό (περίπου 6.7 µs/km).

Η συγκεκριµένη αβεβαιότητα και ανάγκη µείωσης παρεµβολών µε µη συµµετέχοντα (στη

διαδικασία random access) υπόπλαίσια οδηγεί στην εφαρµογή περιόδου φύλαξης (guard

time) πχ των 0.1 ms µε preamble των 0.9 ms σε κυψέλες έως και 15 χλµ. Σε µεγαλύτερες

κυψέλες – όπου η αβεβαιότητα αυξάνετε και προσπερνά την περίοδο φύλαξης-

πρόσθετες guard times χρησιµοποιούνται.

Ο σχεδιασµός του προοιµίου βασίζεται στις ακολουθίες Zadoff-Chu οι οποίες

χρησιµοποιούνται και για τα σήµατα αναφοράς του uplink όπου κάθε ακολουθία ZC

X(u) ZC(k) οδηγεί σε m-1 κυκλικά µετατοπισµένες ακολουθίες µέσω MZC/m κυκλικών

µετατοπίσεων όπου ο παράγοντας MZC εκπροσωπεί το µήκος της ZC ακολουθίας.

Οι κυκλικά µετατοπισµένες ακολουθίες ZC κατέχουν διάφορες ελκυστικές ιδιότητες

όπως σταθερό amplitude που εξασφαλίζει καλύτερη απόδοση ενισχυτών διατηρώντας

χαµηλό PAR σε single carrier uplink.

Οι συγκεκριµένες ακολουθίες διατηρούν ιδανικό κυκλικό αυτόσυσχετισµό, σηµαντικό

για ακριβή συντονισµό µε το eNodeB. Τέλος, το cross-correlation µεταξύ των

διαφορετικών preambles βασισµένα στις ίδιες ZC ακολουθίες είναι µηδενικό στον δέκτη

αρκεί ο παράγοντας κυκλικής µετατόπισης χρόνου N/m που χρησιµοποιήθηκε στην

παραγωγή των preambles να προσπερνά το µέγιστο round-trip propagation time συν το

µέγιστο delay spread του καναλιού. Αυτό επίσης σηµαίνει την σηµαντική απώλεια εντός

κυψέλης παρεµβολών από πολλαπλές αιτήσεις πρόσβασης.

87

Η διαφορές εφαρµογές επιτρέπουν την παραγωγή στους χώρους της συχνότητας και του

χρόνου · η επεξεργασία στον χώρο της συχνότητας στον σταθµό βάσεως συνδυάζει

κυκλικό πρόθεµα στις σειρές του προοιµίου η οποίες µοιράζονται σε οµάδες των 64.

Επίσης, η διαµόρφωση και παραµετροποίηση του συστήµατος (δηλαδή του δικτύου LTE)

απαιτεί την τοποθέτηση οµάδας σε κάθε κυψέλη µέσω µίας η αρκετών ακολουθιών ZC

και των συγκεκριµένων κυκλικών µετατοπίσεων που χρειάζονται στην παραγωγή των

preambles.

Σε κάθε random access attempt, το τερµατικό επιλέγει τυχαία την ακολουθία από την

οµάδα της κυψέλης που επιδιώκεται η πρόσβαση και εφ όσον είναι η µοναδική πρόσβαση

µε την συγκεκριµένη ακολουθία, η πιθανότητα σύγκρουσης µε άλλα τερµατικά είναι

µικρή και κατά πάσα πιθανότητα θα εντοπιστεί από το δίκτυο.

Η επεξεργασία στο σταθµό βάσεως εξαρτάται ανά σταθµό, αλλά συνήθως βασίζεται σε

χαµηλές πολυπλοκότητες λόγου του κυκλικού προθέµατος εντός της δοµής του

προοιµίου.

Συνήθως, συλλέγονται δείγµατα εντός παραθύρου πχ. 0.8 ms – το µήκος της ακολουθίας

ZC χωρίς το κυκλικό πρόθεµα- τα οποία δείγµατα µετατρέπονται στο χώρου της

συχνότητας µέσω Fast Fourier Transform FFT. Το συγκεκριµένο παράθυρο παίρνει υπ

όψιν αβεβαιότητες του µεγέθους των .1 ms και ταιριάζει µε το προαναφερόµενο

περιθώριο φύλαξης.

Το αποτέλεσµα του FFT αντιπροσωπεύει το λαµβανόµενο σήµα στο χώρο συχνοτήτων

(frequency domain) πολλαπλασιάζεται µε σύνθετο παράγοντα εκπροσώπησης του χώρου

συχνοτήτων (frequency domain complex conjugate) της ακολουθίας ZC και τα

αποτελέσµατα εισάγονται στο Inverse FFT (IFFT). Παρατηρώντας το αποτέλεσµα του

IFFT οδηγεί στον προσδιορισµό των µετατοπισµένων ακολουθιών ZC και σχετικών

delay. Βασικά, κάθε peak σε διάστηµα ι αντιστοιχεί µε την ι κυκλικά µετατοπισµένη

ακολουθία ·η καθυστέρηση εκπροσωπείται από την θέση του peak στο επιλεγµένο

διάστηµα..

Η συγκεκριµένη εφαρµογή στο χώρο των συχνοτήτων (frequency domain) είναι

υπολογιστικά αποδοτική και επιτρέπει τον εντοπισµό πολλαπλών αιτήσεων πρόσβασης

χρησιµοποιώντας διαφορετικές κυκλικά µετατοπισµένες ακολουθίες παραγµένες της

συγκεκριµένης ακολουθίας ZC · η περίπτωση των πολλαπλών προσπαθειών θα οδηγήσει

σε peak σε κάθε ένα από τα αντίστοιχα διαστήµατα..

Το δίκτυο θα ανταποκριθεί στην προσπάθεια πρόσβασης (random access attempt)

µεταβιβάζοντας στο τερµατικό µήνυµα - µέσω του DL-SCH- µε το αντίστοιχο

περιεχόµενο :

• Το κωδικό της συγκεκριµένης αίτησης

• Η σχετική διόρθωση συγχρονισµού όπως υπολογίστηκε από το random-access-

preamble receiver.

• Γενικές πληροφορίες που αφορούν τους πόρους που θα τεθούν υπό την χρήση του

88

• Έκδοση προσωρινής ταυτότητας για περεταίρω επικοινωνίες µε το δίκτυο.

Σε περίπτωση εντοπισµού από το δίκτυο πολλαπλών αιτήσεων πρόσβασης από

ξεχωριστά τερµατικά, τα αντίστοιχα µηνύµατα συνδυάζονται σε ενιαία µετάδοση η οποία

απευθύνεται στα σχετικά τερµατικά.

Άρα η ανταπόκριση του random access µεταφέρεται µέσω του DL-SCH στο κανάλι

έλεγχου L1/L2 µε τον κωδικό του random-access response. Τα τερµατικά που

µετάδωσαν προοίµιο παρακολουθούν το κανάλι L1/L2 για την συγκεκριµένη

ανταπόκριση/απάντηση.

Ο συγχρονισµός των response µηνυµάτων δεν είναι προκαθορισµένος από τις

προδιαγραφές επιτρέποντας ευελιξία στην διαχείρισή πολλαπλών προσβάσεων και

φυσικά τοπικών (σταθµό βάσεως) εφαρµογών.

Συγκρούσεις στην απόπειρα πρόσβασης στο δίκτυο µεταξύ τερµατικών θα αποφευχθούν

εφ όσον οι αιτήσεις πρόσβασης µέσω των ίδιων πόρων χρησιµοποίησαν διαφορετικά

preambles. Απ την άλλη µεριά, µια και πάντα υπάρχει η πιθανότητα χρήσης του ιδίου

preamble (µια και παράγεται ανεξάρτητα µέσω random number generator) – και η οποία

πιθανότητα εξηγεί το λόγω της µη χρήσης υβριδικού ARQ για την µετάδοση της

απάντησης- υπάρχουν περαιτέρω διαδικασίες που διαχειρίζονται τέτοιες καταστάσεις.. Η

χρήση του υβριδικού ARQ θα είχε ως αποτέλεσµα τον αποσυντονισµό του τερµατικού µε

τις διαδικασίες ACK/NAK προκαλώντας παρεµβολές στις διαδικασίες των άλλων

χρηστών.

Λαµβάνοντας την ανταπόκριση/απάντηση της αίτησης πρόσβασης, το τερµατικό

θα ρυθµίσει το συγχρονισµό µετάδοσης/ uplink και θα συνεχίσει στην τρίτη φάση.

Στη τρίτη φάση, το τερµατικό θα µεταβιβάσει στο δίκτυο τις απαραίτητες πληροφορίες

µέσω των προσδιορισµένων πόρων της δεύτερης φάσης..

Η µεταβίβαση των µηνυµάτων σε αυτή την φάση – σε αντίθεση µε την µεταβίβαση µέσω

του preamble στην πρώτη φάση- βελτιώνει την απόδοση λόγω συγχρονισµού/uplink και

µη ανάγκη των large guard times, και επιτρέπει την δυναµική προσαρµογή χώρου και

διαµόρφωσης/µετατροπής µε βάση τις δυναµικές αλλαγές του ασύρµατου

περιβάλλοντος..

Επίσης, η παρούσα φάση επιτρέπει την χρήση hybrid ARQ µε soft combining στο uplink,

σηµαντική πτυχή µια και προσφέρει την δυνατότητα εφαρµογής αναµεταδόσεων ώστε να

συλλεχθεί αρκετή ενέργεια που πιθανόν να χρειασθεί για να αυξήσει την πιθανότητα

επιτυχούς µετάδοσης στο uplink.

Ένα σηµαντικό κοµµάτι των uplink messages περιλαµβάνει την εισαγωγή της

ταυτότητας του τερµατικού η οποία αξιοποιείται από τους µηχανισµούς επίλυσης

συµφόρεσης τερµατικών ή content resolution.

Σε κάθε περίπτωση που το τερµατικό βρίσκεται σε κατάσταση LTE_ACTIVE, το

τερµατικό είναι συνδεδεµένο µε την κυψέλη και επικοινωνεί µέσω της ταυτότητας C-

RNTI στην uplink επικοινωνία.

89

Η τελευταία φάση της πρόσβασης σχετίζεται µε τις downlink διαδικασίες και αντίστοιχα

µηνύµατα για την επίλυση πιθανής συµφόρεσης κινητών ή content resolution

procedures. Τα διάφορα τερµατικά που προσπαθούν να προβούν στο σύστηµα, και που

χρησιµοποιούν το ίδιο preamble, παρακολουθούν το ίδιο µήνυµα ανταπόκρισης και

κατά συνέπεια υιοθετούν την ίδια προσωρινή ταυτότητα.

Κατά συνέπεια, στη παρούσα φάση το κάθε τερµατικό που λαµβάνει µήνυµα µέσω της

ζεύξης καθόδου συγκρίνει την λαµβανόµενη ταυτότητα µε την δικιά του (δηλαδή την

ταυτότητα που µεταδόθηκε στην προηγούµενη φάση) και σε περίπτωση αντιστοιχίας θα

θεωρήσει επιτυχούσα την αίτηση πρόσβασης.

Το µήνυµα αποσυµφόρησης τερµατικών µεταδίδεται στο DL-SCH χρησιµοποιώντας την

προσωρινή ταυτότητα της δεύτερης φάσης πάνω από το κανάλι ελέγχου L1/L2.

Μια και ο συντονισµός του uplink έχει επιβεβαιωθεί, η εφαρµογή του υβριδικού ARQ

στο downlink είναι δεδοµένη και θα χρησιµοποιηθεί επίσης σαν acknowledgment και στο

uplink.

Τα τερµατικά στα οποία δεν ταιριάζει η µεταβιβαζόµενη ταυτότητα της τέταρτης φάσης –

µε την ταυτότητα της τρίτης φάσης- θεωρούν την απόπειρα πρόσβασης ως αποτυχηµένη

και αναγκάζονται να ξανά προχωρήσουν στην πρώτη φάση της διαδικασίας πρόσβασης.

Φυσικά τα συγκεκριµένα τερµατικά δεν µεταβιβάζουν στο uplink µηνύµατα υβριδικού

ARQ.

Η τηλεειδοποίηση (paging) χρησιµοποιείται από το δίκτυο ως µηχανισµός έναρξης

επικοινωνίας µε τα τερµατικά. Κάθε αποδοτική διαδικασία τηλεειδοποίησης επιτρέπει

στα τερµατικά χρόνο µη επεξεργασίας µε στιγµές ελέγχου καναλιών έτσι

απεγκλωβίζοντας τους κοινούς πόρους και παρατείνοντας τη ζωή των µπαταριών του

τερµατικού.

Το WCDMA χρησιµοποίει ξεχωριστό paging indicator κανάλι, το οποίο παρατηρείτε

από τα τερµατικά σε προκαθορισµένα χρονικά διαστήµατα, µειώνοντας το χρόνο

παρακολούθησης από το κινητό. Το δίκτυο LTE δεν παρέχει τέτοια δυνατότητα

ξεχωριστού καναλιού λόγω της σύντοµής διαρκείας των L1/L2 καναλιών.

Αντ' αυτού, το LTE προσδιορίζει τον ίδιο µηχανισµό του κανονικού

downlink data transmission DL-SCH και τα τερµατικά παρακολουθούν τα κανάλια

ελέγχου L1/L2 για πιθανά scheduling assignments.

Αν το τερµατικό εντοπίσει τον οµαδικό κωδικό της τηλεειδοποίησης, θα επεξεργαστεί το

αντίστοιχο µεταδοµένο µήνυµα του downlink το οποίο συµπεριλαµβάνει την ταυτότητα

του τερµατικού – αν δεν ταιριάζουν η ταυτότητες το µήνυµα θα απορριφτεί. Σε

περίπτωση που – κατά την διάρκεια DRX- δεν έχει επιβεβαιωθεί το timing του uplink

τότε δεν υφίσταται δυνατή η σηµαδότηση ACK/NAK ακυρώνοντας τη δυνατότητα

υβριδικού ARQ µε soft combining στα πλαίσια των µηνυµάτων τηλεειδοποίησης.

90

Σχήµατα ∆ιαλειτουργηκών Μεταποµπών

Οι διαδικασίες µεταποµπών των δικτύων LTE εκτελούνται µε απώτερο σκοπό την

ποιότητα της σύνδεσης, την συντήρηση της ισχύς της µπαταρίας του τερµατικού

(UE), και την οµαλή διασυνδετικότητα µεταποµπών µεταξύ διαφόρων δικτύων

2G/3G και CDMA27

.

Η µεταποµπές (των κινητών) µεταξύ διαύλων θεωρούνται από τις ποιο ευαίσθητες

και χρονικά κρίσιµες διαδικασίες µια και συµπεριλαµβάνουν τη στιγµιαία

αποσύνδεση και ταχύτατη επανασύνδεση του UE µε το δίκτυο κινητής τηλεφωνίας·

καθοριστικός παράγοντας επιτυχίας και αξιοπιστίας ο συντονισµός αλλαγής διαύλου

του κινητού µε την αλλαγή κυκλωµάτων/δροµολόγηση δεδοµένων του δικτύου28

.

Η απόφαση έναρξης της διαδικασίας λαµβάνεται από το ίδιο το δίκτυο ή το

τερµατικό, µε το δίκτυο να διατηρεί πάντα το προνόµιο της τελικής απόφασης.

Στα ασύρµατα ευρυζωνικά δίκτυα τύπου 3G και LTE, η υβριδική λήψη αποφάσεων

(όσον αφορά την έναρξη µεταποµπών) µεταξύ του τερµατικού UE και το δίκτυο,

προϋποθέτει την µετάδοση παραµέτρων σχετικά µε την κατάσταση των γειτονικών

κυψελών από το UE προς το δίκτυο, και η σχέση των παραµέτρων µε τα αντίστοιχα

thresholds (όρια) του δικτύου · το υποσύστηµα Radio Resource Management29

(RRM) πάντα λαµβάνει την τελική απόφαση όσον αφοράν την έναρξη (ή µη) των

συγκεκριµένων µεταποµπών.

Η προδιαγραφές προϋποθέτουν τριών τύπων µεταποµπών (Σχήµατα Σ 3.15-Σ 3.16) :

• Intra-LTE : Μεταποµπές εντός του ίδιου MME/SGW

• Inter – LTE : Μεταποµπές µε διαφορετικά MME/SGW

• Inter – RAT : Μεταποµπές µεταξύ ετερογενών δικτύων πχ. LTE/GSM ή

LTE/UMTS

27

3GPP TS 36.331: “Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Radio Resource Control

(RRC);Protocol Specification”. 28

The World of Cellular, Tony Hontzeas, IEEE Canadian Review number 9,September 1990, pg.10 29

3GPP TS 25.331: “UMTS Radio Resource Control (RRC) Protocol specification”

91

Σ 3.15 : LTE σε επίπεδο πρωτοκόλλων

92

Μεταποµπή Intra-LTE µέσω διεπαφής Χ230

(Σχήµα Σ 3.17) :

Η διαδικασία handover του UE εκτελείται από το source eNodeB στο target eNodeB

µέσω της διεπαφής X2 εντός το επιλεγµένου MME και SGW. H µεταποµπή

υφίσταται µόνο στις περιπτώσεις διασύνδεσης µεταξύ των source και target

eNodeBs µέσω της διεπαφής Χ2. Οι διαδικασίες εκτελούνται ανεξάρτητα του EPC .

30

3GPP TS 36.423: “Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); X2

Application Protocol (X2AP)”.

93

Σ 3.16 : Οι διεπαφές που αφορούν τις µεταποµπές κλπ.

94

1. Πραγµατοποιείται σύνδεση µεταξύ UE και serving eNodeB (και το

δίκτυο) και αποστέλλονται δεδοµένα.

2. Το δίκτυο µεταδίδει MEASUREMENT CONTROL REQ στο UE µε τα

υπάρχοντα thresholds και µε την εντολή ενηµέρωσης του δικτύου κατά το

εντοπισµό των ορίων (thresholds).

3. Το UE απαντάει στο serving eNodeB µε MEASUREMENT REPORT και

το serving eNodeB προχωράει την διαδικασία µεταποµπής προς το target

eNodeB. Ο αλγόριθµός µεταποµπής ανήκει αποκλειστικά στον

προµηθευτή του υλικού .

4. Το serving eNodeB αποστέλλει σε ορισµένες περιπτώσεις RESOURCE

STATUS REQUEST στο target eNodeB και λαµβάνει RESOURCE

STATUS RESPONSE οπού θα παρθεί η απόφαση, µε βάση το φόρτο του

target eNodeB, αν θα προχωρήσει η µεταποµπή µέσω Χ2.

5. Το serving NodeB µεταδίδει HANDOVER REQUEST στο target eNodeB

µε Security Context και Τarget Cell information.

6. To target eNodeB εφόσον διαπιστώσει την ύπαρξη πόρων, θα απαντήσει

µε HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE.

7. To serving eNodeB θα παράγει τις RRC εντολές

RRCCONNECTION/RECONFIGURATION οπού τις µεταδίδει µε

ciphering και integrity protection στο UE.

8. To serving eNodeB ενηµερώνει το target eNodeB όσον αφορά την

κατάσταση E-RABs µε STATUS TRANSFER.

9. To serving eNodeB µεταφέρει downlink πακέτα δεδοµένων που αφορούν

τους φορείς των δεδοµένων στο target eNodeB .

10. Ταυτόχρονα, το UE συνδέεται µε το target eNodeB µέσω της διαδικασίας

non contention based Random Access και στην ολοκλήρωση της σύνδεσης

µε την κυψέλη, αποστέλλει στο target eNodeB RRC CONNECTION

RECONFIGURATION COMPLETE.

11. To target eNodeB αποστέλλει στο MME µαζί µε τις παραµέτρους TAI-

ECGI, PATH SWITCH REQUEST.

12. Το ΜΜΕ αποστέλλει (µετά τις σχετικές διαβεβαιώσεις της διαθεσιµότητας

του SGW) στο SGW, MODIFY BEARER REQUEST.

13. To SGW µεταφέρει τα σχετικά downlink πακέτα στο target eNodeB

ενηµερώνοντας το µε τις σχετικές διευθύνσεις και TEIDs απαντώντας

ταυτοχρόνως στο ΜΜΕ µε MODIFY BEARER RESPONSE.

14. To SGW αποδεσµεύει του πόρους του serving eNodeB µέσω πακέτων

«end marker».

15. To ΜΜΕ απαντάει στο target eNodeB µε PATH SWITCH REQ ACK

επιβεβαιώνοντας την ολοκλήρωση της διαδικασίας µεταποµπής.

16. Το target eNodeB απελευθερώνει τους πόρους του serving eNodeB µέσω

X2 UE CONTEXT RELEASE.

95

Σ 3.17 : Μεταποµπή Intra-LTE µέσω διεπαφής Χ2

96

Μεταποµπή Intra-LTE µέσω διεπαφής S131

(Σχήµα Σ 3.18):

Στις περιπτώσεις ανέφικτης απευθείας διασύνδεσης µεταξύ target και source eNodeB,

πχ. µη διαθεσιµότητα της διεπαφής Χ2 ή αποτυχία στην προσπάθεια του Χ2

handover, ή σήµανση προβληµάτων από το target eNodeB, το source eNodeB32

θα

προχωρήσει στην έναρξη του handover µέσω το S1-MME σηµείο αναφοράς,

ανεξάρτητα του EPC. To source MME επιλέγει µέσω συγκεκριµένων ενδείξεων του

source eNodeB την άµεση ή έµµεση δροµολόγηση (direct or indirect forwarding

paths) . Η υπόλοιπη διαδικασία µεταποµπής παροµοιάζει την διαδικασία Χ2 µε το

MME να λειτουργεί ως διαβιβαστικός κόµβος και να απελευθερώνει την S1 λογική

σύνδεση µέσω της διαδικασίας UE CONTEXT RELEASE , το SGW να προωθεί DL

data forwarding στις περιπτώσεις έµµεσης δροµολόγησης, και την περιθωριοποίηση

της διαδικασίας PATH SWITCH στις περιπτώσεις που το ΜΜΕ είναι ενηµερωµένο

για την µεταποµπή.

31

3GPP TS 36.413: “Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); S1

Application Protocol (S1AP)” 32

Με βάση το MEASUREMENT REPORT του UE

97

Σ 3.18 : Μεταποµπή Intra-LTE µέσω διεπαφής S1

98

S1 Inter MME Handover µέσω κοινού SGW (Σχήµα Σ 3.19):

Η ακόλουθη διαδικασία εφαρµόζεται µεταξύ source και target ΜΜΕ µε τα

αντίστοιχα source/target eNodeB, και κοινό SGW :

1. Με βάση το µήνυµα MEASUREMENT REPORT (UE), το source eNodeB

προχωράει σε µεταποµπή προς επιλεγµένο target eNodeB.

2. To source MME βασιζόµενο σε σηµατοδότηση GTP (GTP-C FORWARD

RELOCATION) επικοινωνεί µε το target MME.

3. Στην λήψη του S1 HANDOVER REQUIRED το source MME επιβεβαιώνει

µέσω της προτεινόµενης κυψέλης το target MME, και προχωρεί µε GTP

FORWARD RELOCATION REQUEST.

4. Το target MME µεταφέρει στο target eNodeB τα στοιχεία της λογικής

σύνδεσης S1 (HANDOFF REQ)

5. Το target eNodeB επιβεβαιώνει την ετοιµότητα διαχείρισης της µεταποµπής

µέσω HANDOFF REQ ACK, προς το target MME.

6. To target MME ενηµερώνει το source MME µέσω GTP FORWARD

RELOCATION RESP.

7. Το κοινό SGW χρησιµεύει ως σηµείο αναφοράς όπου µεταφέρονται η

συγκεκριµένες πληροφορίες διασύνδεσης (data link ή DL packets) από το

source στο target eNodeB µέσω του SGW.

8. O εντοπισµός του UE στην περιοχή του target eNodeB οδηγεί στην αποστολή

του S1 HANDOVER NOTIFY προς το target MME.

9. To target MME ενηµερώνει το source MME για την επιτυχηµένη µεταποµπή

µε GTP FORWARD RELOCATION COMPLETE NOTIFY.

10. To source MME επιβεβαιώνει τον τερµατισµό της διαδικασίας απαντώντας µε

GTP FORWARD RELOCATION COMPLETE NOTIFY ACK

απελευθερώνοντας ταυτόχρονα τους σχετικούς πόρους φορέων και την λογική

σύνδεση.

99

100

Σ 3.19 : S1 Inter MME Handover µέσω κοινού SGW

101

S1 inter MME- inter SGW Handover (Σχήµα Σ 3.20):

Η παρούσα εναλλακτική διαδικασία προϋποθέτει την επίκληση διαφορετικών

ΜΜΕ/SGW και πυροδοτείται µε την ενηµέρωση του δικτύου από το UE µέσω

MEASUREMENT REPORT . Η λήψη του GTP: FORWARD RELOCATION REQ

ενηµερώνει την αλλαγή SGW και δροµολογεί την διασύνδεση του target ΜΜΕ/SGW

µέσω GTP: CREATE SESSION REQ/ GTP: CREATE SESSION RESPONSE

Η υπόλοιπη διαδικασία παροµοιάζει την προηγούµενη διαδικασία µεταποµής S1 inter

MME.

102

Σ 3.20 : S1 inter MME- inter SGW Handover

103

LTE-UMTS InterRAT Handover (Σχήµα Σ 3.21):

1. To serving eNodeB επικαλείται την ανάγκη µεταποµπής33

σε UMTS δίκτυο

και µεταφέρει HANDOFF REQUIRED στο serving MME.

2. To serving MME αποστέλλει στο target SGSN GTP-C: FORWARD

RELOCATION REQUEST. 3. To target SGSN δεσµεύει πόρους από το target SGW µέσω GTP: CREATE

SESSION. 4. Το target SGW , δεσµεύοντας τους αναγκαίους φορείς, απαντάει στο target SGSN µε

GTP: CREATE SESSION RESPONSE. 5. Το target SGSN δεσµεύει πόρους στο target RNC µέσω RANAP: RELOCATION

REQUEST. 6. H επιτυχηµένη δέσµευση των ραδιοπόρων οδηγεί στην µετάδοση µηνύµατος

RANAP: RELOCATION REQUEST ACK από το target RNC στο target SGSN. 7. To target SGSN δηµιουργεί τις προϋποθέσεις για την έµµεση δροµολόγηση πακέτων

µεταξύ τα serving και target SGW και ενηµερώνει το serving MME αποστέλλοντας GTP: FORWARD RELOCATION RESPONSE.

8. To serving MME αποστέλλει HANDOVER COMMAND στο serving

eNodeB.

9. To serving MME αποστέλλει MOBILITY FROM EUTRA COMMAND στο

UE προετοιµάζοντας το για την δια-δικτυακή (LTE-UMTS) µεταποµπή. 10. To UE επιβεβαιώνει την επιτυχής πρόσβαση στην κυψέλη UMTS αποστέλλοντας HO

TO UTRAN COMPLETE στο target RNC. 11. To target RNC ενηµερώνει το target SGSN µε το µήνυµα RANAP: RELOCATION

COMPLETE. 12. Με την ολοκλήρωση του inter system inter RAT handover το target SGSN ενηµερώνει

το serving MME µε GTP: FORWARD RELOCATION COMPLETE NOTIFICATION ACK και το serving MME αποδεσµεύει τους σχετικούς πόρους των serving SGW/eNodeB.

13. To target SGSN τροποποιεί τους ERAB πόρους του target SGW/PGW (διαδικασία GTP MODIFY BEARER).

33

Κατά πάσα πιθανότητα το MEASUREMENT REPORT αποκάλυψε βελτιστοποιηµένο σήµα σε µη

LTE κυψέλη.

104

Σ 3.21 : LTE-UMTS InterRAT Handover

105

UMTS-LTE InterRAT Handover34

(Σχήµα Σ 3.22):

1. To serving RNC µε βάση την επιλογή κυψέλης του MEASUREMENT

REPORT (UE) µεταδίδει RANAP RELOCATION REQUIRED στο serving SGSN.

2. To serving SGSN εντοπίζει την ανάγκη δια-δικτυακής µεταποµπής και

αποστέλλει GTP-C: FORWARD RELOCATION REQUEST στο target MME35.

3. Εντοπίζοντας την αλλαγή του SGW το target MME δηµιουργεί πόρους φορέων στο target SGW µέσω της διαδικασίας GTP: CREATE SESSION. Η διαβεβαίωση ύπαρξης πόρων µεταφέρεται στο target MME µε το αντίστοιχο RESPONSE µήνυµα.

4. Το target MME δεσµεύει τους αναγκαίους πόρους στο target eNodeB (µε την αντίστοιχη διαβεβαίωση επιτυχίας από το eNodeB) µέσω των µηνυµάτων S1AP: HANDOVER REQUEST/ S1AP: HANDOVER REQUEST ACK.

5. Το target MME δηµιουργεί έµµεση δροµολόγηση δεδοµένων µεταξύ

target/serving SGW και επιβεβαιώνει την διαδικασία στο serving SGSN µε GTP: FORWARD RELOCATION RESPONSE.

6. Με την δέσµευση των πόρων, το serving SGSN αποστέλλει RANAP RELOCATION COMMAND στο serving RNC.

7. To serving RNC µεταδίδει HO FROM UTRAN COMMAND στο UE µε εντολή προετοιµασίας µεταποµπής στο δίκτυο LTE (από το δίκτυο UMTS).

8. Με την επανασύνδεση του UE στο δίκτυο µέσω του target eNodeB το UE απαντάει µε RRC CONNECTION RECONFIGURATION COMPLETE επιβεβαιώνοντας την επιτυχία του interRAT (Intersystem) handover.

9. To target MME ενηµερώνει το serving SGSN µε GTP: FORWARD RELOCATION COMPLETE NOTIFICATION ACK.

10. Το transit MME τροποποιεί τα Ε-RABs στο target SGW/PGW µέσω διαδικασίας GTP MODIFY BEARER.

34

3GPP TS 25.413 “UMTS: UTRAN Iu Interface RANAP Signaling”, 3GPP TS 29.274: “3G PP

Evolved Packet System (EPS); Evolved General Packet Radio Service (GPRS) Tunneling Protocol for

Control Plane (GTPv2-C)”, 3GPP TS 29.060: “General Packet Radio Service (GPRS); GPRS

Tunneling Protocol (GTP) Across the Gn and Gp Interface” 35

H τοποθεσία/διεύθυνση του transit MME ανακτάται από την βάση δεδοµένων.

106

Σ 3.22 : UMTS-LTE InterRAT Handover

107

4. Συστήµατα Πολλαπλών Κεραιών MIMO36

Τα συστήµατα MIMO αποτελούν ουσιαστικό κοµµάτι των δικτύων LTE, και

στρατηγικό πλεονέκτηµα στη διέλευση υψηλών ταχυτήτων και στην αποδοτικότητα

φάσµατος ή spectral efficiency. Η τεχνολογίες MIMO αναφέρονται στην χρήση των

πολλαπλών κεραιών από τα σηµεία του µεταδότη/ποµπού και παραλήπτη/δέκτη. Οι

πολλαπλές κεραίες µπορούν να αυξήσουν το ρυθµό µετάδοσης δεδοµένων µέσω της

πολυπλεξίας ή να βελτιώσουν την απόδοση µέσω του διαφορισµού. Στην ζεύξη

καθόδου, η βασική τοπογραφία των 2Χ2 κεραιών – δηλαδή δύο κεραίες στη µεριά

του ποµπού και δύο κεραίες στη µεριά του δέκτη - σε κάθε µεριά της σύνδεσης

θεωρείται δεδοµένη, µε την αναβάθµιση σε σύµπλεγµα κεραιών των 4Χ4 για

υψηλότερες ταχύτητες (Σχήµα Σ 4.1).

Σ 4.1 Single Input Single Output and Multiple Input Multiple Output Antenna

Systems

Η χωρική πολυπλεξία (Spatial Multiplexing) (Σχήµα Σ 4.2) – η οποία υφίσταται µόνο

µε την υποστήριξη της ασύρµατης σύνδεσης - επιτρέπει την ταυτόχρονη µετάδοση

διαφορετικών ρευµάτων δεδοµένων σε κοινό µπλοκ πόρων, µέσω εκµετάλλευσης της

διάστασης του χώρου της ασύρµατης σύνδεσης. . Η πολυπλεξία επιτυγχάνεται µε την

επεξεργασία του πίνακα των διαλείψεων ώστε να στείλουµε τα δεδοµένα από

ανεξάρτητα κανάλια. Τα ρεύµατα δεδοµένων ανήκουν σε µοναδικό χρήστη (SU-

MIMO) ή σε πολλαπλούς χρήστες ( MU-MIMO). Η περιπτώσεις SU-MIMO

διευκολύνουν την ανάπτυξη υψηλών ρυθµών δεδοµένων του χρήστη ενώ η

περιπτώσεις MU-MIMO βελτιώνουν σε ουσιαστικό βαθµό την συνολική

χωρητικότητα του συγκεκριµένου δικτύου.

36

Βλ. επίσης Παραφόρου, Μελέτη Βέλτιστης Κατανοµής ισχύος σε συστήµατα πολλαπλων κεραιών

εκποµπής και λήψης µε ηµιορθογώνια κωδικοποίηση χώρου-χρόνου, ∆ιπλωµατική Εργασία,

ΑΠΘ,2009 και Σκραπαρλή, Τεχνικές Πολλαπλών Κεραιών (MIMO) και συνεργατικής

διαφορικότητας σε ασύρµατε επικοινωνίες, ∆ιδακτορική ∆ιατριβή,ΕΜΠ, 2009.

108

Σ 4.2 Χωρική Πολυπλεξία

Η κάθε κεραία στην πλευρά του δέκτη δέχεται ρεύµατα δεδοµένων από το σύνολο

των κεραιών του ποµπού (transmit antennae) οδηγώντας στην µοντελοποίηση του

ασύρµατου καναλιού (ανά συγκεκριµένου delay) από τον πίνακα H (Σχήµα 4.3).

Στον πίνακα H ο µεταβλητής Nt εκπροσωπεί τον αριθµό των transit antennae, και ο

µεταβλητής Nr τον αριθµό των receive antennae. Οι συντελεστές καναλιού hij ή

channel coefficients περιγράφουν το σύνολο των πιθανών πορειών σήµατος µεταξύ

του ποµπού και του δέκτη.

Σ 4.3 : Ο Πίνακας Η

109

Το σύνολο των ρευµάτων δεδοµένων που µεταδίδονται ταυτόχρονα µέσω του

καναλιού MIMO περιέχονται στο min Nt, Nr και περιορίζονται από την βαθµίδα

του πίνακα H. Η ποιότητα µετάδοσης περιορίζεται σηµαντικά στις περιπτώσεις

χαµηλού ισχύος των µοναδικών τιµών του πίνακα H, πχ. σε περιπτώσεις αδύνατου

συσχετισµού µεταξύ δύο κεραιών37

. Άρα η βαθµίδα (rank) του πίνακα H αποτελεί

σηµαντικό κριτήριο του επιτρεπόµενου επιπέδου της χωρικής πολυπλεξίας στο

συγκεκριµένο κανάλι.

Η τοπολογίες MIMO, εκτός από την αύξηση ταχυτήτων, βελτιώνουν σηµαντικά την

αξιοπιστία των ρευµάτων δεδοµένων λειτουργώντας ως συστήµατα διαφορισµού

κεραιών. Η κάθε κεραία µεταδίδει το αντίστοιχο ρεύµα δεδοµένων ώστε ή κάθε

κεραία δέκτη να λαµβάνει αντίτυπα των µεταδοθέντων δεδοµένων µειώνοντας την

πιθανότητα λανθασµένων στοιχείων και βελτιώνοντας σηµαντικά38

την ολική

αξιοπιστία του συστήµατος (όπως στις ανάλογες περιπτώσεις του WCDMA 99).

Τυπικά, η διαδικασία περιλαµβάνει antenna specific space time coding πριν την

µετάδοση έτσι βελτιώνοντας την επίδραση του διαφορισµού39

.

Τα δίκτυα LTE υποστηρίζουν τα ακόλουθα σενάρια µετάδοσης :

• Μετάδοση µέσω µοναδικής κεραίας, χωρίς MIMO

• ∆ιαφορισµό στην µεριά του ποµπού

• Χωρική πολυπλεξία τύπου ανοιχτού και κλειστού βρόχου

• Precoding πρώτης βαθµίδας τύπου κλειστού βρόχου

• Beamforming (δηµιουργία δέσµης)

Η χωρική πολυπλεξία οδηγεί στην χαρτογράφηση των έως και δύο code words σε

διαφορετικά στρώµατα χώρου, oπού ή µία code work εκπροσωπεί το output του

κωδικοποιητή και οπού ο αριθµός των διαθέσιµων transmission στρωµάτων

ισοδυναµεί µε τη βαθµίδα (rank) του πίνακα H40

. Η υποστήριξη του spatial

multiplexing πραγµατοποιείται από τη πλευρά του ποµπού µέσω precoding (Σχήµα Σ

4.4), πολλαπλασιάζοντας το στρώµα µε το precoding matrix W οπού ο

βελτιστοποιηµένος πίνακας W – ο πίνακας που µεγιστοποιεί την χωρητικότητα-

προαποφασίζεται µέσω codebook στις πλευρές eNodeB και UE.

37

Πχ. σε περιβάλλοντα χώρο µε µεµονωµένες περιπτώσεις scattering ή σε περιπτώσεις ελάχιστης

αποστάσεις των δύο κεραιών. 38

Πχ. αυξάνει το SNR σε περιπτώσεις fading και διευκολύνει την αποκωδικοποίηση σε προβλήµατα

time alignment κλπ. 39

S.M. Alamouti (October 1998). "A simple transmit diversity technique for wireless

communications", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 16., No. 8 40

3GPP TS 36.211; Physical Channels and Modulation (Release 8)

110

Σ 4.4 : Precoding Principle

Το βιβλίο κωδικών (codebook) περιέχει πληροφορίες που αφορούν τα διάφορα

στρώµατα µετάδοσης (Σχήµα 4.2). Η πολυπλεξία χώρου απουσιάζει από την ειδική

περίπτωση του ενός στρώµατος, και για τα συστήµατα πολυπλεξίας χώρου κλειστού

βρόχου το codebook index περιέχει το 0. Τα συστήµατα 4Χ4 περιέχουν

εµπλουτισµένο codebook µεγαλύτερων διαστάσεων.

Π 4.1 : 2 Χ 2 transmit codebook

Το UE προσδιορίζει την κατάσταση της ασύρµατης σύνδεσης και επιλέγει – µε την

καθοδηγήσει του eNodeB- το βελτιστοποιηµένο precoding matrix. Η πληροφορία

µεταφέρεται – ανάλογα µε το διαθέσιµο εύρος ζώνης- ανά µοναδικού µπλοκ πόρων ή

οµάδες µπλοκ πόρων41

. Το δίκτυο θα διαµορφώσει το υποσύνολο των codebooks που

θα επιλεχθούν από το UE.

Η πολυπλεξία χώρου ανοιχτού βρόχου επιλέγεται στις περιπτώσεις τερµατικών

αυξηµένης ταχύτητας µε τον κίνδυνο επιδείνωσης το σήµατος · στην περίπτωση 4Χ4

οι διάφοροι precoders διανέµονται κυκλικά στους διαθέσιµους πόρους.

Το eNodeB θα επιλέξει το βελτιστοποιηµένο MIMO mode και configuration

προκωδικοποίησης και θα µεταφέρει την πληροφορία στο UE ως τµήµα του downlink

41

Το βελτιστοποιηµένο precoding matrix µπορεί να διαφέρει µεταξύ των resource blocks.

111

control information (DCI) στο PDCCH µε το format 2 να επιδιώκει την ανάθεση των

2 code words συµπεριλαµβάνοντας πληροφορίες σχετικές µε τη προκωδικοποίηση πχ.

2a στην περίπτωση πολυπλεξίας ανοιχτού βρόχου, 1b στην περίπτωση 1 code word

συµπεριλαµβάνοντας πληροφορίες σχετικές µε τη προκωδικοποίηση και 1d για

spatial multiplexing πολλαπλών χρηστών συµπεριλαµβάνοντας πληροφορίες σχετικές

µε τη προκωδικοποίηση και power offset information.

Η µετάδοση σε transmit diversity mode (Σχήµα Σ 4.5) περιπλέκει µοναδικό code

word µε την κάθε κεραία να µεταδίδει πανόµοια ρεύµατα δεδοµένων υποστηρίζοντας

το διαφορισµό µεταδόσεως µε διαφορετική κωδικοποίηση µέσω Space Frequency

Block Coding (SFBC)42

, και µέσω ειδικού προκωδικοποιήµένου πίνακα που

εφαρµόζεται στην πλευρά του ποµπού στην φάση της προκωδικοποίησης. Στην

συγκεκριµένη φάση, οι κεραίες προχωρούν στην µετάδοση πανόµοιων σύµβολων

δεδοµένων, αλλά µε διαφορετική κωδικοποίηση και σε διαφορετικά υποφέροντα.

Σ 4.5 :ΜΙΜΟ transmit diversity mode

Ο διαφορισµός κυκλικής καθυστέρησης Cyclic Delay Diversity (CDD), ένας

πρόσθετος τρόπος διαφορισµού (diversity) εφαρµόζεται σε συνδυασµό µε την

πολυπλεξία χώρου. Αυτός ο τύπος του antenna-specific delay εφαρµόζεται στα

σήµατα της µεριάς του ποµπού εισάγοντας αποτελεσµατικά τεχνητό multipath στο

σήµα όπως αντιλαµβάνεται από τον δέκτη. Το αποτέλεσµα βελτιώνει τον διαφορισµό

συχνότητας του καναλιού43

.

Οι αρχιτεκτονικές MIMO απαιτούν από το UE προς το σταθµό βάσεως, την συνεχή

ενηµέρωση σχετικά µε την κατάσταση και ποιότητα της ασύρµατης σύνδεσης. Οι

απαιτούµενες πληροφορίες και παράµετροι ενηµέρωσης προσαρµόζονται στον τύπο

και συγκεκριµένη κατάσταση του δικτύου και ενσωµατώνουν περιοδικές

ενηµερώσεις πχ. µέσω του PUCCH και απρογραµµάτιστες ενηµερώσεις πχ. µέσω

του PUSCH.

42

S.M. Alamouti (October 1998). "A simple transmit diversity technique for wireless

communications", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 16., No. 8 43

Η τεχνική CDD, ως ειδική εφαρµογή delay diversity, εφαρµόζει cyclic shift στα σήµατα της κάθε

transmit antenna.

112

Οι µεταβλητές που αποκτούν κύριο ρόλο στην ενηµέρωση προς το σταθµό βάσεως

συµπεριλαµβάνουν τη µεταβλητή CQI (channel quality indicator), τη PMI (precoding

matrix indicator), και τη RI (rank indication).

Η λειτουργία του MIMO οσον αφορά την ζεύξη ανόδου (uplink) πάντα λαµβάνει

υπόψη τις παραµέτρους πολυπλοκότητας του τερµατικού. Η χρήση του MU-MIMO

στην ζεύξη ανόδου είναι χαρακτηριστική, και πολλαπλά τερµατικά µεταδίδουν

ταυτόχρονα µέσω κοινού resource block44

. Η τεχνική κατέχει ως σηµαντικό

πλεονέκτηµα τη ανάγκη µίας και µοναδικής κεραίας µετάδοσης (single transmit

antenna) και τα τερµατικά (UE) που µοιράζονται τον ίδιο µπλοκ πόρων εφαρµόζουν

αµοιβαίες ορθογωνικές πιλοτικές διατάξεις (mutually orthogonal pilot patterns). Η

δυναµική επιλογή των κεραιών µετάδοσης επωφελή το UE στα θέµατα διαφορισµού

και στη βελτιστοποίηση του κόστους κρατώντας τα κόστη σε προσιτά επίπεδα προς

το καταναλωτικό κοινό. Το UE, στη συγκεκριµένη περίπτωση χρησιµοποιεί δύο

κεραίες transmit συνδεµένες µε µία αλυσίδα µετάδοσης και µοναδικό ενισχυτή, οπού

µέσω switch εκτελείται η επιλογή κεραίας που παρέχει την βέλτιστη σύνδεση µε το

σταθµό βάσεως eNodeB. Η απόφαση εκτελείται µε γνώµονα τις λαµβανόµενες

πληροφορίες από το σταθµό βάσεως eNodeB, οπου τα CRC parity bits (DCI format

) επεξεργάζονται µε επιλεγµένη από το UE selection mask µε αποτέλεσµα το 0 ή το

1, δηλαδή την επιλεγµένη κεραία. Η διαδικασία επιλογής κεραίας είναι µέρος των

χαρακτηριστικών των κινητών τερµατικών UE.

44

∆ηλαδή η εφαρµογή του spatial division multiple access(SDMA)

113

5. LTE ADVANCED

Σ 5.1 LTE Advanced Logo

Οι προδιαγραφές των δικτύων LTE εναρµονίζουν τις επερχόµενες ανάγκες της

αγοράς, δηλαδή την αύξηση της κίνησης, τις απαιτήσεις των χρηστών και την

εξελισσόµενη φύση των υπηρεσιών (λόγω σύγκλισης των επικοινωνιών µε το

διαδίκτυο και τα ΜΜΕ) µε ικανοποιητικό τρόπο για τουλάχιστον µια δεκαετία.

Οι προδιαγραφές LTE έχουν υποβληθεί ήδη από τη 3GPP στην ITU και έχουν

ενσωµατωθεί µε την τελευταία αναπροσαρµογή –εγκεκριµένη από την ITU- των

IMT-2000 specs, µε αποτέλεσµα τα δίκτυα LTE να θεωρούνται πια µέλη της

οικογένειας 3G, ή 3.9G..

Οι συνεχόµενη αύξηση της ζήτησης για ταχύτερα κινητά πολυµέσα, η εναρµόνιση

του παγκόσµιου φάσµατος και οι αυξανόµενες απαιτήσεις και ωρίµανση των

χρηστών προς την κινητή ευρυζωνικότητα οδήγησε (και συνεχίζονται να τίθονται

πρός πειρασµό) τα διάφορα study groups της ΙΤU45

προς καινούργιες προδιαγραφές

για το µέλλον της κινητής ευρυζωνικότητας εντός (προς το παρόν) των πλαισίων του

‘IMT-Advanced’ (Σχήµα Σ 5.2).

45

Συγκεκριµένα την ITU-R WP5D

114

Σ 5.2 : Ο δρόµος προς την τέταρτη γενεά

Με βάσει την διαδικασία του Delphi Group και της λαµβανόµενες προτάσεις στο

ITU Circular letter η ITU καλεί την επόµενη γενιά των IMT Advanced κινητών

υπηρεσιών να υποστηρίζει αποδοτικά εφαρµογές χαµηλής και υψηλής κινητικότητας

σε διάφορες ταχύτητες δεδοµένων σε πολλαπλούς περιβαλλοντικούς χώρους.

Το εξελιγµένο σύστηµα ασύρµατης πρόσβασης «New Radio Interface

Technologies (RITs)» θα υποστηρίζει peak data rates των 100 Mbit/s για περιπτώσεις

υψηλής κινητικότητας και 1 Gbit/s για σενάρια low mobility.

Οι προδιαγραφές46

επίσης τονίζουν την ανάγκη υποστήριξης της σφαιρικής

περιαγωγής, την οµαλή διαλειτουργικότητα µε άλλα δίκτυα πρόσβασης (όπως LTE,

WiMAX και φυσικά 3G) και τη συνύπαρξη - συµβατότητα µε τις υπηρεσίες

σταθερών δικτύων.

46

TSG RAN Meeting # 45 RP090736,LTE Release 10 and Beyond (LTE Advanced)

115

Σ 5.3 : 3GPP Organization

Τα ΙΜΤ δίκτυα, πλήρως βασισµένα σε IP, θα λειτουργούν σε εύρος ζώνης των 100

MHz 47

µε αρκετά µεγαλύτερο ποσοστό του παγκόσµιου φάσµατος από την παρούσα

προσφορά.

Οι µελλοντικές ανάγκες φάσµατος - πέρα του 2015 - θα αντιµετωπιστούν µεταξύ τα

3,8 – 4,2 GHz της C band, το οποίο φάσµα αναµένεται να απελευθερωθεί έπειτα από

τις σχετικές, εισηγήσεις, συστάσεις και µελέτες.

Η τελικές συστάσεις θα ολοκληρωθούν το 2011 όπου θα επικυρωθούν επισήµως στο

WRC-2011.

Απ τη µεριά της, η 3GPP (Σχήµα Σ 5.3) θα υλοποιήσει τις καινούργιες προδιαγραφές

µέσω αναβαθµίσεις λογισµικών (LTE-Advanced) τα οποία θα υποστηρίζουν τις

απαιτούµενες ταχύτητες δεδοµένων (peak data rates), επιταχυµένες εναλλαγές µεταξύ

power states, και βελτιωµένη απόδοση στα σύνορα των κυψελών.

47

Το WRC07 προσδιόρεισε 400 ΜΗz φάσµατος οπού τα 200 ΜΗz βρίσκονται µεταξύ 3.4 – 3.6 GHz

παγκοσµίως, και 3.4 – 3.8 GHz στην ΕΕ.

116

Απόδοση Συστήµατος LTE Advanced LTE

Μέγιστοι Ρυθµοί Ζεύξης

Ανόδου

1000Μbps στα 100 MHz 100 Mbps στα 20 MHz

Μέγιστοι Ρυθµοί Ζεύξης

Καθόδου

500 Mbps στα 100 MHz 50 Mbps στα 20 ΜΗz

Καθυστερήσεις του

πλάνου ελέγχου Idle to

Connected

< 50 ms < 100 ms

Καθυστερήσεις του

πλάνου ελέγχου Dormant

to Active

< 10 ms < 50 ms

Καθυστερήσεις στο πλάνο

χρήστη

<<<< 5 ms < 5ms

Μέγιστη Αποδοτικότητα

φάσµατος

Κάθοδος : 30 bps/Hz στα

<= 8Χ8, Άνοδος :15

bps/Hz στα <= 4Χ4

Κάθοδος : 5 bps/Hz στα

2Χ2, Άνοδος: 2.5 bps/Hz

στα 1Χ2

Μέσος όρος

αποδοτικότητας φάσµατος

Κάθοδος : 3.7

bps/Hz/κυψέλη στα 4Χ4,

Άνοδος :2 bps/Hz/κυψέλη

στα 2Χ4

Κάθοδος : 3 µε 4 φορές

του HSPA R6 στα 2Χ2

Άνοδος : 2 µε 3 φορές του

HSPA R6 στα 1Χ2

Αποδοτικότητα φάσµατος

στα άκρα της κυψέλης

Κάθοδος : 0.12

bps/Hz/κυψέλη/χρήστη

στα 4Χ4, Άνοδος :0.7

bps/Hz/κυψέλη/χρήστη

στα 2Χ4

∆εν προβλέπεται

Κινητικότητα <= 350 χλµ/ώρα, <= 500

χλµ/ώρα στη

συγκεκριµένη µπάντα

φάσµατος

<= 350 χλµ/ώρα

Ευκαµψία χρήσης

φάσµατος

Συνεχές φάσµα > 20 MHz

µε δυνατότητες σύγκλισης

φάσµατος (spectral

convergence)

1.4,3,5,10,15,20 MHz

Π 5.1 Συγκριτικοί πίνακες LTE-LTE Advanced

Το LTE, παρόλες της βελτιώσεις, θεωρείτε τεχνολογία 3G και ως έχει δεν εκφράζει

τις προδιαγραφές των 4G ή IMT advanced δικτύων όπως καθορίζονται από τη διεθνή

ένωση τηλεπικοινωνιών (International Telecommunication Union ή ITU) πχ. peak

data rates µέχρι 1 Gbit/s. Η ITU µε τη σειρά της έχει προσκαλέσει την υποβολή των

ραδιο τεχνολογιών διεπαφών υποψηφίων (RITs) µετά από τις απαιτήσεις τους όπως

αναφέρονται στη σχετική εγκύκλιο (Πίνακας Π 5.1).

Η βιοµηχανία κινητής επικοινωνίας και οι οργανώσεις τυποποίησης εποµένως έχουν

αρχίσει να εργάζονται σε 4G τεχνολογίες πρόσβασης όπως πχ. LTE advanced. Στο

117

3GPP workshop τον Απρίλιο του 2008 στην Κίνα αποφασίστηκε και συµφωνήθηκε

το γενικό πλάνο µε το πώς θα συνεχίσουν οι εργασίες για την εξέλιξη του LTE και το

πώς θα οδεύσει η κινητή τηλεφωνία προς LTE advanced. Με βάση αυτό , τα πρώτα

requirements εγκρίθηκαν τον Ιούνη του 2008 και συµπεριλαµβάνουν peak data rates

των 1Gbps , γρηγορότερη µετάβαση µεταξύ power states και βελτιωµένη απόδοση

στα σύνορα κυψελών. Οι λεπτοµερείς προτάσεις µελετώνται από τις διάφορες οµάδες

εργασίας.

Οι τρέχουσες συµφωνηµένες προδιαγραφές για LTE Advanced48

:

• Μέγιστη ταχύτητα δεδοµένων: DL:1 Gbps, UL: 500 Mbps

• Εύρος ζώνης µετάδοσης περίπου 70 MHz σε DL και 40 MHz σε UL

• Latency : C plane IDLE (µε διευθετηµένη την διεύθυνση IP) σε

CONNECTED < 50 ms και U plane latency < 5 ms ερχόµενη ή απερχόµενη

κατεύθυνση από το RAN µε ποσοστό αναµεταδόσεων 30% (FFS)

• ∆ιεκπεραιωτικότητα 2 φορές υψηλότερη από LTE (cell edge)

• Μέση διεκπεραιωτικότητα 3 φορές υψηλότερη από LTE

• Χωρητικότητα (αποδοτικότητα φάσµατος) 3 φορές υψηλότερη από το LTE

• Μέγιστη αποδοτικότητα φάσµατος: DL : 30 bps/Hz, UL: 15 bps/Hz

• Ευελιξία φάσµατος µέσω υποστήριξης εξελικτικού συναθροίσου εύρους

ζώνης και φάσµατος

• Κινητικότητα (Mobility): Όπως στο LTE

• Συµβατότητα σε λειτουργικότητα και αλληλεπίδραση µε LTE και 3GPP

Legacy δίκτυα

Technology proposals (Κυρίως στο Physical Layer)

Οι προτάσεις θα µπορούσαν κατά προσέγγιση να ταξινοµηθούν σε:

• UE dual λύσεις κεραιών TX για το SU- MIMO και diversity MIMO;

• Scalable εύρος ζώνης συστηµάτων που υπερβαίνει τα 20 MHz και

ενδεχοµένως φτάνει τα 100MHz

• Τοπική βελτιστοποίηση περιοχής του συστήµατος πρόσβασης

• Λύσεις δικτύων νοµαδικής/τοπικής περιοχής και κινητικότητας

48

LTE Advanced Release 10 and Beyond, 3GPP TSG RAN WG4, Dec 2009

118

• Εύκαµπτη χρήση φάσµατος

• Γνωστικό (Cognitive) ραδιόφωνο

• Αυτόµατες και αυτόνοµες διαµορφώσεις και λειτουργία δικτύων

• Ενισχυµένη προ κωδικοποίηση και forward correction mechanisms

• Ασυµµετρική ανάθεση εύρους ζώνης για FDD

• Υβριδικά OFDMA και Sc- FDMA στο uplink

• UL/DL inter eNB τύπου MIMO

Είναι προφανές ότι οι προτάσεις επικεντρώνονται στην βελτίωση του φυσικού

στρώµατος (Σχήµα Σ 5.4).

Σ 5.4 : ∆ίκτυο LTE Advanced µε κόµβους διαβιβάσεων (relay nodes)

Support of larger bandwidth in LTE Advanced

Το εύρος ζώνης µέχρι και τα 100MHz προβλέπει peak data rates µέχρι τα 1 Gbps.

Σε γενικές γραµµές, το OFDM παρέχει ένα απλό τρόπο στην αύξηση του εύρους

ζώνης δηλαδή προσθέτοντας υποφέρουσες. ∆εδοµένου ότι στην έκδοση 8 το UE

υποστηρίζει bandwidths των 20MHz, ο scheduler πρέπει να συνεργαστεί µε µίγµα

τερµατικών. Η εξασφάλιση του backward compatibility προς LTE σηµαίνει ότι οι

119

δίαυλοι ελέγχου (control channels) όπως synchronisation, broadcast ή

PDCCH/PUCCH θα ενεργοποιούνται ανά 20MHz.

Μερικές από τις κύριες προκλήσεις των τερµατικών των 100 MHz σχετίζονται µε τη

διαθεσιµότητα φίλτρων RF για ένα τέτοιο µεγάλο εύρος ζώνης και τη διαθεσιµότητα

του αναλογικού ψηφιακού µετατροπέα µε αρκετά υψηλό sampling rate και

quantization resolution, όπως και την αυξανόµενη πολυπλοκότητα αποκωδικοποίησης

π.χ. για την αποκωδικοποίηση καναλιών και των απαιτήσεων του soft buffer size.

Επίσης θα αναθεωρηθούν τα διάφορα multi carrier operations µε ελάχιστες αλλαγές

στις προδιαγραφές εάν τα Resource Allocation, MIMO, Link Adaptation, Hybrid

ARQ κλπ υλοποιηθούν ανά 20MHz . Ο λειτουργία του scheduler θα εκτελεστεί µε

τέτοιο τρόπο ώστε να καλύπτεται το αναγκαίο φάσµα, και θα υπάρξει µεγαλύτερος

αριθµός transport blocks ανά χρονικό διάστηµα µετάδοσης. Προς το παρών τα FDD

schemes όπως καθορίζονται στην LTE release 8 είναι περιορισµένα να λειτουργούν

σε πλήρη συµµετρική κατανοµή από το ταξινοµηµένο κατά ζεύγος φάσµα. Αυτό

καθιστά δύσκολο να βρεθούν, οι κατάλληλες κατανοµές φάσµατος FDD όπως και δεν

µπορεί να αντιµετωπισθεί αποτελεσµατικά η ασυµµετρική κυκλοφορία. Το LTE

advanced εξετάζει πιο εύκαµπτους τρόπους bandwidth allocation.. Το LTE advanced

θα τυποποιηθεί στη 3GPP release 10 και έχει ως σκοπό την εκπλήρωση των

προδιαγραφών 4G όπως καθορίζονται από την ITU (Σχήµα Σ 5.5).

Σ 5.5 : Χρονοδιάγραµµα προόδου

120

Οι τεχνολογίες που προσδιορίζονται ως 4G θα υποστηρίζουν bandwidth allocations

µέχρι 100MHz και peak data rates µέχρι και 1 Gbps για τα stationary τερµατικά. To

LTE advance θεωρείται ως η πρώτη αληθινή 4G τεχνολογία, και θα διατελέσει οµαλή

εξέλιξη των προτύπων LTE βασιζόµενο στην ίδια φιλοσοφία. Η σχετικές εργασίες

για τα requirements προχωρούν σταθερά εντός τα πλαίσια της 3GPP όπως και οι

εργασίες για τις προτάσεις τεχνολογίας εντός των διαφόρων εργασιακών οµάδων.

Ένα σηµαντικό αποτέλεσµα που αναµένεται είναι οι διάφορες αλλαγές στο physical

radio layer οι οποίες θα υποστηρίξουν µεγαλύτερα bandwidths µε πιο εύκαµπτες

κατανοµές ώστε να χρησιµοποιήσουν τις περαιτέρω ενισχυµένες τεχνολογίες

κεραιών. Οι συντονισµένοι σταθµοί βάσεως µε το συντονισµένο scheduling,

συντονισµένες κεραίες MIMO και η διαχείριση παρεµβολών θα απαιτήσουν επίσης

εντυπωσιακές αλλαγές στη αρχιτεκτονική του κεντρικού δικτύου.

121

Φ2- Σύµπλεγµα κεραιών LTE Advanced

122

6. Θέµατα Ασφάλειας

Το κείµενο βασίζεται στα πρότυπα της έκδοσης 8 της 3GPP και δεν συµπεριλαµβάνει

τις τροποποιήσεις των εναρµονισµένων προτύπων της διαδικασίας ανάπτυξης 2 και

3 (stage 2 and stage 3)49

όπως και των µη 3GPP σηµείων πρόσβασης50

.

Η πρόσβαση στις υπηρεσίες του χώρου των δεδοµένων, Packet-Switched domain ή

PS, απαιτεί την καθιέρωση σχέσεων επικοινωνίας µεταξύ των τερµατικών του

χρήστη (UE) και το δίκτυο κινητής τηλεφωνίας (PLMN) (Σχήµα Σ 6.1). Η κάθε

πρόσβαση στις υπηρεσίες των πολυµέσων του κεντρικού δικτύου, ελεγχόµενη πάντα

από το υποσύστηµα IMS (δηλαδή IMS CN SS) οδηγεί επίσης σε ξεχωριστή σχέση

ασφάλειας προτού οποιαδήποτε πρόσβαση/χορήγηση στις υπηρεσίες των πολυµέσων.

Σ 6.1 : Τα χαρακτηριστικά ασφάλειας του δικτύου

Οι πέντε οµάδες χαρακτηριστικών ασφάλειας προτείνονται ως εξής51

:

(I) Network access παρέχει στους χρήστες ασφαλή πρόσβαση σε υπηρεσίες

προστατεύοντας εναντίον τυχόν επιθέσεων στις διεπαφές πρόσβασης (access

interfaces).

(II) Network domain επιτρέπει στους κόµβους την ασφαλή ανταλλαγή

δεδοµένων (exchange signalling data and user data), και προστατεύει το

σταθερό δίκτυο από πιθανές επιθέσεις.

(III) User domain παρέχει ασφαλή πρόσβαση στα τερµατικά.

(IV) Application domain security επιτρέπει την ασφαλή ανταλλαγή

πληροφοριών µεταξύ των χώρων του χρήστη και του operator.

(V) Visibility and configurability of security ενηµερώνει τον χρήστη για το

χαρτοφυλάκιο των security features και τον συσχετισµό των εφαρµογών

ασφάλειας µε τις διάφορες υπηρεσίες του δικτύου.

49

3GPP TS 33.401 V8.2.1 (2008-12) 3GPP System Architecture Evolution (SAE); Security

architecture 50

3GPP TS 33.402 V8.2.1 (2008-12) 3GPP System Architecture Evolution (SAE); Security aspects of

non-3GPP accesses

51

Το κείµενο αναλύει τις οµάδες Ι και ΙΙ. Ο αναγνώστης αναφέρεται στο 3GPP TS 33.102 V8.1.0

(2008-12) 3G security; Security architecture για περαιτέρω αναλύσεις.

123

Το ΜΜΕ, στην διαδικασία πρόσβασης στο δίκτυο, διαθέτει στο UE την προσωρινή

ταυτότητα Globally Unique Temporary Identity (GUTI)52

ή οποία χρησιµοποιείται

από το EPS, αντί του IMSI, για τις συναλλαγές µε το σηµείο πρόσβασης radio access

link.

Το GUMMEI αποτελείται από:

− το PLMN Id: MCC, MNC

− το MME Identifier (MMEI): δηλαδή MME Group Id (MMEGI) και MME Code

(MMEC) οπού το MMEC προσδιορίζει συγκεκριµένο MME από το pool των

διαθέσιµων MME, ενώ το MMEGI προσδιορίζει τις διάφορες οµάδες (pools) των

MME.

Το SAE TMSI (S-TMSI) , συµπυκνωµένη µορφή του GUTI, χρησιµοποιείται για την

αναγνώριση του UE µέσω της ασύρµατης σύνδεσης, και συµπεριλαµβάνεται στις

προσπάθειες σύνδεσης RRC και στα µηνύµατα τηλεειδοποίησης (paging). Το S-

TMSI περιέχει το MMEC και M-TMSI, µέρη του MMEI53

. Ιδιαίτερη προσοχή

απαιτείται στην διανοµή των MMECs -λόγω της πιθανότητας επικάλυψης των

περιοχών MME pool- ώστε να εξασφαλιστεί ότι τα MMEs που εξυπηρετούν τις

επικαλύπτοντες περιοχές δεν διατίθενται το ίδιο MMEC54

. Η ανανέωση της

προσωρινής ταυτότητας του UE εκπληρώνεται µέσω διαδικασιών αναδιανοµής του

GUTI55

και ακολουθή πάντα την έναρξη των διαδικασιών NAS (Non Access

Stratum) ciphering. Επίσης, το The International Mobile Equipment Identity (IMEI)

µεταφέρεται µε χαρακτηριστική εµπιστευτικότητα-ασφάλεια κατόπιν αιτήσεως από

το δίκτυο χρησιµοποιώντας τις διαδικασίες του NAS

Οι διαδικασίες Authentication and Key Agreement (AKA) επικαλούνται από το EPS

για την παροχή αµοιβαίας πιστοποίησης χρήστη-δικτύου όπως και την επίτευξη

συµφωνίας για τη βασική διοικητική οντότητα ασφαλούς πρόσβασης (KASME).

Το KASME διαµορφώνει την βάση των κλειδιών Access Stratum (AS) and NAS

ciphering που χρησιµεύουν στην προστασία του AS Radio Resource Control (RRC),

του user plane , όπως και της σηµατοδότησης NAS signalling protection. Η

οντότητα ASME του δικτύου πρόσβασης λαµβάνει τα κλειδιά υψηλού επιπέδου (top

level keys) από το HSS και στην περίπτωση του E-UTRAN το MME αναλαµβάνει

το ρόλο του Access Security Management Entity (ASME).

52

To GUTI αποτελείται από δύο µέρη : το Globally Unique MME Identity (GUMMEI) δηλαδή η

ταυτότητα του συγκεκριµένου MME και το M-TMSI δηλαδή η ταυτότητα του συγκεκριµένου UE. 53

Υπ όψιν ότι S-TMSI δεν συµπεριλαµβάνει MMEGI , συστατικό των pool MME. 54

3GPP TS 23.003 V8.3.0 (2008-12) Technical Specification Group Core Network andTerminals;

Numbering, addressing and identification 55

3GPP TS 23.401 V8.4.0 (2008-12) General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for

Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) access και 3GPP TS 24.301 V8.0.0

(2008-12) Non-Access-Stratum (NAS) protocol for Evolved Packet System (EPS); Stage 3

124

Το EPS δηµιουργεί το πλαίσιο ασφάλειας (Security Context) ως αποτέλεσµα του

EPS AKA και προσδιορίζεται αποκλειστικά από το evolved Key Set Identifier (eKSI)

τύπου KSIASME, και διατίθεται από το MME ως τµήµα της διαδικασίας EPS AKA.

Το συγκεκριµένο πλαίσιο ασφάλειας αποτελείται από οντότητες του AS και NAS.

Τα UE και MME διατηρούν ταυτόχρονα έως και δύο πλαίσια ασφάλειας EPS όπου

πχ. κατά τη διαδικασία επαναπιστοποίησης του τρέχοντος και του παραγµένου

security context συνυπάρχουν κατά την περίοδο µετάβασης. Το πλαίσιο ασφάλειας το

οποίο αποθηκεύεται για µέλλουσες προσβάσεις αποκαλείται "cached security

context." Το UE που µεταβιβάζεται από EMM-DEREGISTERED σε EMM-

REGISTERED χωρίς πλαίσιο ασφάλειας επικαλείται την διαδικασία Extended

Pedestrian A (EPA) AKA, η οποία είναι προαιρετική στις περιπτώσεις χρήσης του

cached security context.

Με την ίδια λογική, η µεταβίβαση του UE από EMM-IDLE σε EMM-CONNECTED

(EMMREGISTERED state) θα περιλαµβάνει πάντα το εναποθηκευµένο πλαίσιο

ασφάλειας (EPS cached security context) καθιστώντας άλλη µια φορά προαιρετικό το

EPS AKA.

Το EPS mapped security context δηµιουργείται από την µετατροπή των πλαισίων

ασφάλειας που διαβιβάζονται από το SGSN µέσω των S3 διεπαφών, κατά τη

διάρκεια της διαδικασίας 3GPP Inter-RAT handover από το UTRAN/GERAN στο E-

UTRAN.

Οι πληροφορίες πιστοποίησης ανακτώνται από το HSS µέσω της διεπαφής S6α

κατόπιν αιτήσεως του ΜΜΕ. Οι πληροφορίες περιλαµβάνουν το IMSI, το serving

network identity (κώδικες χώρας και κινητού δικτύου) , τον τύπο του δικτύου (E-

UTRAN), τον αριθµό των ζητούµενων διανυσµάτων πιστοποίησης (AV) που το

ΜΜΕ είναι προετοιµασµένο να λάβει. Κατά την λήψη (MME) των δεδοµένων

(authentication data request), η βάση δεδοµένων (HSS) προκαλεί µέσω του κέντρου

πιστοποίησης (Authentication Center) την παραγωγή των αντίστοιχων AV εφ όσον

δεν είναι διαθέσιµα στην βάση δεδοµένων. Η βάση δεδοµένων HSS παράγει το

KASME το οποίο επιστρέφεται στο MME µέρος των EPS AV της authentication

data response. Τα επιστρεφόµενα EPS AVs, τα οποία είναι ισάριθµα ή λιγότερα των

αιτούµενων του MME AVs, περιλαµβάνουν τους µεταβλητές Random Number

RAND, expected user response (XRES), authentication (AUTN), and KASME56

.

Η πιστοποίηση του UE ενεργοποιείται από το serving MME µέσω των διαδικασιών

EPS NAS. Η λήψη του EMM authentication request περιλαµβάνει τις παραµέτρους

RAND AUTN, όπως και eKSI ή KSIASME57

. Η πληροφορίες, συµπεριλαµβάνοντας

και το GUTI- αν είναι διαθέσιµο- αποθηκεύονται στο UE και στο ΜΜΕ

επιτρέποντας το «cashing» και την επαναχρησιµοποίηση του KASME (χωρίς

επαναπιστοποίηση) σε επακόλουθες συνδέσεις. Η κάθε διαδικασία πιστοποίησης

περιλαµβάνει διαφορετικό KSIASME και το UE µεταφέρει στο MME την

56

3GPP TS 29.272 V8.1.1 (2009-01) Evolved Packet System (EPS); Mobility Management Entity

(MME) and Serving GPRS Support Node (SGSN) related interfaces based on Diameter protocol

57

Το οποίο διατίθεται από το MME και προσδιορίζει αποκλειστικά το KASME.

125

authentication response και user response (RES) µετά από την επιτυχηµένη

επεξεργασία των στοιχείων επικύρωσης (authentication challenge data). Το ΜΜΕ

επικυρώνει την συµβατικότητα και ορθότητα του RES, και προσδιορίζει το

«ενδιάµεσο» KASME µετά από την ολοκλήρωση του τρέχοντος EPS AKA, µε βάση

το προσύµφωνο µεταξύ του UE και του MME58

.

Η ταυτοποίηση του UE πραγµατοποιείται µέσω UE identification request το οποίο

αποστέλλεται από το serving MME µέσω των διαδικασιών EPS NAS. Στην

περίπτωση απουσίας συγκεκριµένου GUTI, το ΜΜΕ θα προχωρήσει στην αποστολή

του EPS Mobility Management (EMM) identity request προς το UE, αιτώντας την

µόνιµη ταυτότητα του UE, δηλαδή το IMSI. Σηµειώνεται ότι το EMM identity

request χρησιµοποιείται στην λήψη του International Mobile Equipment Identity

(IMEI) ως µέρος της διαδικασίας the Mobile Equipment (ME) identity check όπου το

επιστρεφόµενο IMEI µεταφέρεται για πιστοποίηση στο σύστηµα EIR (Equipment

Identity Check) µέσω της διεπαφής S13.

Η προστασία εµπιστευτικότητας και ακεραιότητας της σηµατοδότηση

επιβεβαιώνεται από δύο συσχετιζόµενα επίπεδα ασφάλειας: το επίπεδο του Access

Stratum (AS) και του Non Access Stratum (NAS). Το σύστηµα επίσης επιτρέπει την

δυνατότητα χρήσης των µηχανισµών Ciphering για την παροχή της σηµατοδότησης

και της εµπιστευτικότητας στοιχείων µεταξύ του UE και EPS, καθώς και

µηχανισµούς integrity και replay για την εξασφάλιση της ακεραιότητας της

σηµατοδότησης και των δεδοµένων του χρήστη. Η προστασία δεδοµένων είναι

περιττή στις περιπτώσεις tunneling του user plane µεταξύ των eNB και S-GW καθώς

οι υπηρεσίες NDS (Network Domain Security) θα επικαλεστούν για την προστασία

του Transport Layer, όπως και οι εφαρµογές integrity and replay protection είναι

περιττές στην µεταφορά δεδοµένων του επιπέδου χρήστη µεταξύ το UE και eNB.

Αναλυτικά, οι αλγόριθµοι του EPS (Encryption Algorithms ή EEA) σχηµατίζονται µε

4µπιτο identifier και 128µπιτο input key :

"00002" 128-EEA0 Null ciphering algorithm

"00012" 128-EEA1 SNOW 3G

"00102" 128-EEA2 AES

Οι αλγόριθµοι ακεραιότητας EPS (EPS Integrity Algorithms ή EIA) σχηµατίζονται µε

4µπιτο identifier και 128µπιτο input key :

"00012" 128-EIA1 SNOW 3G

58

3GPP TS 24.301 V8.0.0 (2008-12) Non-Access-Stratum (NAS) protocol for Evolved Packet System

(EPS); Stage 3

126

"00102" 128-EIA2 AES

Σηµειώνουµε:

− EEA0 προσδιορίζει το null ciphering algorithm, το οποίο υπονοεί τη µη

ενεργοποίηση του ciphering, ως εκ τούτου καµία προστασία εµπιστευτικότητας δεν

προσφέρεται.

− Η απουσία του EIA0 απεικονίζει την ανάγκη του για integrity protection των

σηµατοδοτήσεων RRC (AS) και µε τις σχετικές επιφυλάξεις59

− EEA1/EIA1 βασίζεται στο SNOW3G δηλαδή το UMTS Encryption Algorithm,

UEA2, µέρος της 3GPP Release 7 για UMTS confidentiality protection.

− EEA2/EIA2 βασίζεται στο Advanced Encryption Standard (AES).

− Η επιλογή του AS και NAS EEA/EIA µπορεί να διαφέρει. Η επιλογή του EIA

εκτελείται ανεξάρτητα από την επιλογή του EEA. Οι περιπτώσεις Ciphering οδηγούν

την επιλογή του ίδιου EEA/AS για το RRC και User Plane

− Οι σηµατοδοτήσεις RRC , user plane, και NAS θα χρησιµοποιούν διαφορετικά

κλειδιά τα οποία παράγονται από το KASME µέσω της διαδικασίας EPS AKA.

Το MME ενεργοποιεί το EPS AS πλαίσιο ασφάλειας στο eNodeB (eNB) στις

περιπτώσεις ECMCONNECTED του UE δηλαδή στην προετοιµασία του intra LTE

handover. Στην επίκαιρη στιγµή, τα δεδοµένα που αφορούν τις δυνατότητες, το

πλαίσιο ασφάλειας και µεταβατικά στοιχεία όπως τα σχετικά κλειδιά µεταφέρονται

από το serving eNB στο target eNB. Το πλαίσιο ασφάλειας (EPS AS) διαγράφεται

στο eNB την στιγµή που το UE αποκτά την κατάσταση (STATE) ECMIDLE ή στην

ολοκλήρωση του intra-LTE handover. Η διαδικασία εντολής ασφάλειας του RRC θα

επικαλεσθεί από το eNB προς το UE στην αρχική φάση της καθιέρωσης του

πλαισίου ασφάλειας AS/SRB1, δηλαδή πριν την ενεργοποίηση των Signalling Radio

Bearer 2 (SRB2) και Data Radio Bearers (DRBs).

Η ενεργοποίηση του καινούργιου πλαισίου ασφάλειας - η non ciphered αποστολή της

σχετικής integrity-protected AS security mode εντολής – εκτελείται µε γνώµονες τα

EEA, EIA και eKSI (εντός του ίδιου σήµατος) τα οποία βασίζονται στα

χαρακτηριστικά και τις δυνατότητες ασφάλειας του UE, και περιγράφουν τα

υποστηριζόµενα EEA και EIA όπως και τις τοπικές παραµέτρους και λίστες

προτεραιότητας του σχετικού eNB. Το δίκτυο πάντα επιλέγει τα EEA και EIA µε τις

υποστηριζόµενες υψηλότερες προτεραιότητες από το eNB και το UE οπού οι

δυνατότητες ασφάλειας του UE µεταφέρονται από το MME µέσω των διαδικασιών

S1-AP κατά την αρχική καθιέρωση του πλαισίου, ή κατά την διανοµή πόρων της

διαδικασίας S1 intra LTE handover. Οι σχετικοί κατάλογοι παρέχονται επίσης από το

source eNB κατά την διάρκεια της προετοιµασίας του X2 initiated handover.

Ανάλογα µε το δίκτυο, η ενηµέρωση των ΕΕΑ/ΕΙΑ (AS) πραγµατοποιείται ως µέρος

του intra LTE handover, µια και τα διάφορα eNBs περιέχουν ποικίλα επίπεδα

υποστήριξης για τους αλγορίθµους ασφάλειας. Οι διαδικασίες ciphering και

deciphering του AS στο downlink ακολουθούν την αποσταλµένη από το eNB προς το

UE εντολή ασφάλειας (security mode command) όπου δεν απαιτείται η ολοκλήρωση

της διαδικασίας µέσω του security mode complete message. Στο uplink, η διαδικασία

59

3GPP TS 36.331 V8.4.0 (2008-12) Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA);Radio

Resource Control (RRC); Protocol specification

127

ολοκληρώνεται µε την αποστολή του µηνύµατος security mode complete από το UE

στο eNB οπού ακολουθούν η σχετικές διαδικασίες ciphering και deciphering του AS.

Το µήνυµα AS security mode complete αποστέλλεται µε το αναγκαίο ciphering και

integrity protection και το πλαίσιο ασφάλειας το οποίο ορίζεται για ενεργοποίηση,

χωρίς ρητό ορισµό του χρόνου έναρξης (user plane ciphering) µια και η καθιέρωση

των DRBs ακολουθεί πάντα τις διαδικασίες ασφάλειας, και µια και τα DRBs

µοιράζονται το EEA µε τα SRBs. Τα σχετικά κλειδιά ανανεώνονται µέσω των

handovers RRC connection reestablishments καθώς οι «αναζωογονήσεις» των

κλειδιών εκτελούνται µέσω των διαδικασιών των intra cell handovers60

.

Η κωδικοποίηση του επιπέδου έλεγχου δεδοµένων (Packet Data Units ή PDUs και

Packet Data Control Plane ή PDCP) εκτελείται µε µετασυµπίεση του header, ενώ η

αποκωδικοποίηση πραγµατοποιείται µέσω προαποσυµπίεσης της επικεφαλίδας (τα

SRBs εξαιρούνται από τις διαδικασίες συµπίεσης) . Οι διαδικασίες

ciphering/deciphering εκτελούνται στα bytes δεδοµένων των SRB/DRB και στο

Message Authentication Code (MAC-I) του SRB. Εξαιρούνται από κωδικοποίηση τα

PDCP control PDUs. Όσον αφορά τα SRBs, η κωδικοποίηση των data πάντα

ακολουθεί την διαδικασία προστασία ακεραιότητας και πιστοποίησης (Integrity

protection and validation) η οποία εφαρµόζεται στην επικεφαλίδα του PDCP PDU61

To EPS επιτρέπει το προσδιορισµό ή επαναπροσδιορισµό του πλαισίου ασφάλειας

NAS. Ο προσδιορισµός εκτελείται µέσω διαδικασίας security mode control (από το

MME στο UE) – η διαδικασία χρησιµεύει επίσης στην αρχική διάταξη του πλαισίου

ασφάλειας, σε επαναπιστοποίηση , ή τροποποιήσεις πλαισίου (πχ. αλλαγή

αλγορίθµων κλπ.). Η ενεργοποίηση της διαδικασίες αποτελείται από την αποστολή

µηνύµατος (NAS security mode command message) συµπεριλαµβάνοντας το EIA και

σχετικό non ciphered security context key οπού τα του καινούργιου πλαισίου

επιλεγµένα EEA, EIA και eKSI περιλαµβάνονται στην αποστολή, και

αντικατοπτρίζουν τις δυνατότητες (όσον αφορά την ασφάλεια) του UE, τις τοπικές

ρυθµίσεις και τους καταλόγους προτεραιότητας του MME. Το δίκτυο επιλέγει τα

EEA και ΕΙΑ µε τις υψηλότερες προτεραιότητες που υποστηρίζονται από το MME

και UE.

Τα NAS EEA/EIA ενηµερώνονται κατά τον αναπροσδιορισµό του MME, µια και το

MME άγκυρα και target κατέχουν εναλλακτικά επίπεδα υποστήριξης των

αλγορίθµων ασφάλειας. Το NAS security mode complete message µεταδίδεται

κωδικοποιηµένο και ακέραιο και συµπεριλαµβάνει το πλαίσιο ασφάλειας προς

ενεργοποίηση – το σύνολο των µηνυµάτων NAS κωδικοποιούνται εξαιρώντας το

ΕΜΜ attach request, tracking, update request και security mode command, τα οποία

ακολουθούν την ανταλλαγή των διαδικασιών ασφάλειας, και τα οποία επιβάλλονται

έως και ώσπου διακοπή η σύνδεση σηµατοδότησης NAS, και το MME επανέρθει σε

κατάσταση αναµονής ECM-IDLE.

Το δίκτυο µεταφέρει αποκωδικοποιηµένα integrity protected NAS µηνύµατα στο

πλαίσιο του EPS cached security σε κάθε µεταβίβαση µεταξύ ECM-IDLE σε ECM-

CONNECTED. Στην περίπτωση απώλειας του EPS cached security context, το

δίκτυο επικαλείται και αποστέλλει τις διαδικασίες EPS AKA, NAS και AS Security

60

3GPP TS 36.331 V8.4.0 (2008-12) Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA);Radio

Resource Control (RRC); Protocol specification 61

3GPP TS 33.323

128

Mode Control για τον αναπροσδιορισµό του πλαισίου ασφάλειας EPS όσον αφορά το

NAS και AS. Στην περίπτωση διαθέσιµου EPS cached security context, το UE

αποστέλλει το eKSI που αντιστοιχεί στο εναποθηκευµένο πλαίσιο, θέτοντας

προαιρετικό το EPS AKA. Στην περίπτωση ενεργοποίησης του εναποθηκευµένου

πλαισίου ασφάλειας, η παρούσα σύνδεση NAS ανανεώνει το eNB key (KeNB) και το

µεταφέρει µέσω της διεπαφής S1-AP των ΜΜΕ και e-node B.

H ενηµέρωση του UE για το eKSI γίνεται µέσω των διαδικασιών ασφάλειας ελέγχου

(security mode control procedures) που ενδείχνουν το έγκυρο KASME. Τα σχετικά

κλειδιά αποκτούνται ταυτόχρονα στο eNB και στο UE χωρίς την ανάγκη

ενεργοποίησης των διαδικασιών ασφάλειας NAS. Η ανταπόκριση του ΜΜΕ στο UE -

µέσω µηνύµατος κωδικοποιηµένου (ciphered) και πιστοποιηµένου (integrity

protected) µε το αντίστοιχο ενεργοποιηµένο εναποθηκευµένο πλαίσιο ασφάλειας - µε

την αποστολή της αντίστοιχης διαδικασίας τερµατίζει το βρόχο πλαισίου ασφάλειας

NAS πχ. η περίπτωση του Tracking Area Update (TAU) accept και attach accept62

.

Τα κωδικοποιηµένα (ciphered) µηνύµατα NAS µεταφέρονται σε συγκεκριµένο

τεµάχιο των προστατευµένων µηνυµάτων NAS. Η διαδικασίες προστασίας

ακεραιότητας (integrity protection) ακολουθούν την κωδικοποίηση (ciphering) του

µηνύµατος και συµπεριλαµβάνουν το µήνυµα και αριθµό ακολουθίας (sequence

number) όπου έπειτα υπολογίζεται και συµπληρώνεται εντός του µηνύµατος το

σχετικό MAC. Η επικύρωση ακεραιότητας (integrity validation) εκτελείται πριν από

την αποκρυπτογράφηση του ενσωµατωµένου µηνύµατος NAS. Το κάθε µήνυµα

EMM συµπεριλαµβάνει και επικεφαλίδα ασφάλειας (security header) που περιέχει

σχετικές πληροφορίες για το NAS PDU 63

.

Ιεραρχικά, τα κλειδιά ασφάλειας EPS αποτελούνται από 256 bits, όπου

χρησιµοποιούνται από τους αλγόριθµους AS και NAS τα 128 LSB · Τα ciphering και

integrity keys εξαρτώνται από τους αλγόριθµους άρα κάθε αλλαγή των αλγόριθµων

αναµένει αναπαραγωγή των κλειδιών. Το eKSI προσδιορίζει το αποκλειστικό

KASME και τα σχετικά κλειδιά που προέρχονται από το συγκεκριµένο KASME. Τα

µεταβατικά κλειδιά KeNB και Next Hop (NH) παράγονται κατά την διάρκεια των

Intra-LTE handovers οπού χρησιµοποιούνται για την παραγωγή του ανανεωµένου

KeNB.

Το αρχικό KeNB, µε Next Hop Chaining Counter (NCC) στο «0», παράγεται από το

MME και αποστέλλεται στο serving eΝΒ καθώς το UE µεταβιβάζεται από ECM-

IDLE σε ECM-CONNECTED64

σε καινούργιο (EPS AKA) ή τρέχον (cached)

πλαίσιο ασφάλειας EPS. Σηµειώνεται ότι το NH παράγεται αποκλειστικά στο MME

και UE αρά η ενηµερώσεις των NCC, NH µεταφέρονται από το MME στο serving

eNB κατά την διαδικασία του inter-eNB handover οπού το source eNB πάντα παράγει

62

Εξαιρείται στη διαδικασία TAU οπού active flag is not set όπου η σύνδεση NAS δεν περιλαµβάνει

την ενεργοποίηση των DRBs και ελευθερώνει τους πόρους στον τερµατισµό της διαδικασίας

63

3GPP TS 24.301 V8.0.0 (2008-12) Non-Access-Stratum (NAS) protocol for Evolved Packet System

(EPS); Stage 3 64

3GPP TS 29.272 V8.1.1 (2009-01) Evolved Packet System (EPS); Mobility Management

Entity (MME) and Serving GPRS Support Node (SGSN) related interfaces based on Diameter protocol

129

(σε περιπτώσεις S1 ή Χ2 initiated intra ή inter eNB handover) το KeNB*. Το KeNB*

αποστέλλεται στο target eNB και χρησιµεύει στην παραγωγή του KeNB · βασικού

κλειδιού του EUTRAN για την παραγωγή των περαιτέρω AS ciphering και integrity

κλειδιών. Η παραγωγή του KeNB* ενσωµατώνει το Physical Cell Id (PCI) της target

κυψέλης, και τον τρέχοντα µεταβλητή KeNB ή NH.

Ακλουθώντας συγκεκριµένο µοντέλο (Σχήµα Σ 6.2), η οριζόντια παραγωγή των keys

χρησιµοποιεί KeNB καθώς η κάθετη παραγωγή πραγµατοποιείται µε τον µεταβλητή

NH. Τα «κάθετα» keys χρησιµεύουν στις περιπτώσεις που το source eNB αποκτά

ζεύγος NCC, NH όπου το (NCC > του τρέχοντος KeNB) και η οριζόντια παραγωγή

στις άλλες. Στην περίπτωση του intra-eNB handovers, το source eNB επιλέγει τον

τρόπο παραγωγής.

Σ 6.2 : Ιεραρχία κλειδιών ασφάλειας

Η δυναµική τροποποίηση των keys εκτελείται άµεσα από διαδικασίες re-keying ή

έµµεσα από διαδικασίες key-refresh. Re-keying του access stratum

Re-keying του access stratum εκτελείται στην περίπτωση που η ενεργοποίηση του

πλαισίου ασφάλειας the AS EPS διαφέρει από το τρέχον πλαίσιο ασφάλειας · κατα

AS re-keying, το MME µεταδίδει το ενηµερωµένο KeNB στο εξυπηρετώντας eNB,

το οποίο παράγει τα security keys για τα SRBs και DRBs µε τις διαδικασίες του

AS intra-cell handover να ενεργοποιούν το καινούργιο AS EPS security context.

Οµοίως, re-keying του non-access stratum προκύπτει σε διαφορά µεταξύ NAS EPS

security context ( to be activated ) µε το τρέχον active security context. Κατά τη

διάρκεια του NAS re-keying, το MME παράγει τα NAS security keys, και το NAS

security mode control θεµελιώνει το καινούργιο NAS EPS security context. Σε

περίπτωση αλλαγής KASME , η διαδικασία AS re-key ακολουθεί τη διαδικασία

NAS re-key. Η διαδικασία Key refresh προκύπτει µε την εντόπιση (από το eNB

όπου η διαδικασία πυροδοτείται µέσω των διαδικασιών AS intra-cell handover )

wrap around της αξίας της µεταβλητής PDCP COUNT. Με τον ίδιο τρόπο, key

refresh για το NAS προκύπτει µε την εντόπιση του wraparound NAS COUNT από το

MME το οποίο πυροδοτεί καινούργια διαδικασία EPS AKA µε την

«επανακλειδωποίηση» της συνολικής ιεραρχίας.

130

Η προστασία των διεπαφών IP του EPS εφαρµόζεται σύµφωνα µε τις συστάσεις της

αρχιτεκτονικής ασφάλειας για τις Network Domain IP (NDS/IP) διεπαφές (Σχήµα Σ

6.3) 65

. Η ασφάλεια παρέχεται µέσω του στρώµατος δικτύου χρησιµοποιώντας το

πρωτόκολλα IPSec66

.

Σ 6.3 : Αρχιτεκτονική NDS για IP πρωτόκολλα

∆ίκτυα βασισµένα σε NDS/IP διαπραγµατεύονται συσχετισµούς ασφάλειας µεταξύ

των Security Gateways (SEG) µέσω των πρωτοκόλλων IKEv1 και IKEv2 όπου οι

συστάσεις επισηµάνουν την αναγκαία υποστήριξη και των δύο εκδόσεων IKE από τα

SEGs –µε την έκδοση v2 να ενεργοποιείται µέσω peers. Οι αλγόριθµοι απόκρυψης

και πιστοποίησης (IPSec) για λόγους εµπιστευτικότητας και ακεραιότητας

πληροφοριών διαµορφώνου σηµεία κλειδιά των γενικών συστάσεων των IKE.67

Στην περίπτωση του tunnel mode το ESP προστατεύει το σύνολο του πακέτου IP,

συµπεριλαµβανοµένης και της εσωτερικής επικεφαλίδας. Καινούργια επικεφαλίδα

διαµορφώνεται µε τις διευθύνσεις του σχετικού IPSec security association peers

(δηλαδή των SEGs) µε την ταυτότητα πρωτοκόλλου σεταρισµένη στο 59 (ESP).

Η λειτουργία του ESP επαρκεί µε ή χωρίς τη προστασία εµπιστευτικότητας

(confidentiality protection) · οπού µηδενική κρυπτογράφηση εφαρµόζεται στην

περίπτωση που η προστασία εµπιστευτικότητας είναι µη ενεργοποιηµένη. Στην

περίπτωση αυτή, σε tunnel mode, το αρχικό πλαίσιο IP (IP frame)

συµπεριλαµβάνοντας την επικεφαλίδα και το ωφέλιµο φορτίο ενθυλακώνεται στο

tunneled ESP frame, µε το φορτίο να παραµένει αποκρυπτογραφηµένο. Η

ενεργοποίηση της εµπιστευτικότητας (κρυπτογράφησης) και προστασίας

ακεραιότητας (integrity protection) οδηγεί στην κρυπτογράφηση του φορτίου

δεδοµένων (IP payload).

65

3GPP TS 33.210 V8.2.0 (2008-12) 3G security; Network Domain Security (NDS); IP network layer

security

66

IETF RFC 2401 67

IETF RFC 2407,IETF RFC 2408,IETF RFC 2409,IKEv2 RFC-4306

131

Η επικεφαλίδα ESP πάντα ακολουθεί την επικεφαλίδα IP και αποτελείται από 32-bit

Security Parameter Index (SPI) και 32µπιτο αριθµό ακολουθίας ή Sequence Number

(SN). Ακολουθεί επισυναπτόµενο ESP trailer στο δεδοµενόγραµµα διέλευσης IP

(tunnelled IP datagram) το οποίο περιλαµβάνει :

− Traffic Flow Confidentiality (TFC) padding

− Padding (παραγέµισµα)

− Pad length

− Next header (επόµενη επικεφαλίδα)

− Extended Sequence Number (Εκτεταµένος αριθµός ακολουθίας (MSB, 32-bit))

Οι συσχετισµοί ασφάλειας προσδιορίζονται µεµονωµένα από τις ακόλουθες

παραµέτρους στο παραλήπτη:

− Security Parameter Index (SPI) ή δείκτης παραµέτρων ασφάλειας

− Destination IP address (SA end point) ή διεύθυνση προορισµού

− Security protocol (ESP in NDS/IP) ή πρωτόκολλο ασφάλειας.

Ο 32µπιτος δείκτης παραµέτρων ασφάλειας διατίθεται στην δηµιουργία του SA ενώ ο

32µπιτος αριθµός ακολουθίας (SN µε 0 αρχική τιµή στη καθιέρωση του συσχετισµού

ασφάλειας ή Security Association SA) διατίθεται ανά πακέτο SA και αυξάνεται µε

κάθε εξερχόµενο πακέτο οπού το πρώτο απεσταλµένο πακέτο περιέχει τον αριθµό 1.

Η ανακύκλωση του SN µεταδόσεως δεν επιτρέπεται µε ενεργοποιηµένο anti-replay

οδηγώντας σε αντικατάσταση του υπάρχοντος SA µε καινούργιο SA προτού την

αποστολή του τελευταίο outbound πακέτου.

Σε περιβάλλον υψηλής ταχύτητας η χρήση του µηχανισµού εκτεταµένου αριθµού

ακολουθίας (ESN - RFC 4303) διαπραγµατεύεται µέσω SA management protocol αν

και το IKEv2 υποθέτει 64µπιτο ESN. Στην συγκεκριµένη περίπτωση η χρήση του

32µπιτου SN απαιτεί διαπραγµάτευση και στη περίπτωση χρήσης ESN, κάθε

απεσταλµένο SN στο συγκεκριµένο πεδίο του ESP header κατέχει τα κατώτερα 32

µπιτς.

Στις περιπτώσεις διαφορετικών αλγόριθµων encryption και integrity, τα άνω 32 µπιτς

δεν µεταδίδονται ως µέρος του πακέτου IPSec ESP, εντούτοις συµπεριλαµβάνονται

στον υπολογισµό του Integrity Check Value (ICV). Στην περίπτωση του Cipher

Block Chaining (CBC) ο διανυσµατικός έναρξης (IV) πχ. στις περιπτώσεις 3DES-

CBC ή AES-CBC οπού προτάσσεται πριν τα payload data – ή στην περίπτωση του

tunnel mode πριν το IP header and payload – στις περιπτώσεις 3DES-CBC (64 bits)

and AES-CBC (128 bits) χωρίς απόκρυψη. Το µέγεθος του πεδίου IV ισοδυναµεί µε

τον χρησιµοποιούµενο encryption αλγόριθµο.

Η λειτουργία σε tunnel mode – όσον αφορά τα δεδοµένα φορτίου - οδηγεί στην

χρήση του συνολικού δεδοµενόγραµµου, συν την επικεφαλίδα IP και πληροφορίες

φορτίου (payload information). Η προαιρετική χρήση του TFC παραγεµίσµατος

αποκρύπτει τα κυκλοφοριακά χαρακτηριστικά σε σχέση µε τις κυκλοφοριακές

συστάσεις εµπιστευτικότητας και προσθέτεται στις περιπτώσεις που τα δεδοµένα

φορτίου περιέχουν το αρχικό µέγεθος του IP datagram (δεδοµενογράµµατος) , που

πάντα ισχύει στις περιπτώσεις tunnel mode.

132

Το παραγέµισµα των δεδοµένων προς κρυπτογράφηση θα ευθυγραµµίζεται µε το

µέγεθος του µπλοκ του αλγόριθµου CBC και µε το 4 byte όριο. Το µέγεθος των CBC

αυτοµάτως ικανοποιεί τα απαιτούµενα όρια δεδοµένου ότι οι αλγόριθµοι 3DES-CBC

και AES-CBC κατέχουν µεγέθη µπλοκ διαιρούµενα των 4 µπάϊτς. Τα δεδοµένα προς

κρυπτογράφηση συµπεριλαµβάνουν τα δεδοµένα φορτίου (payload data),

παραγεµίσµατα TFC (Transport Format Combination), παραγεµίσµατα, µήκος

παραγεµισµάτων (pad length), και το επόµενο πεδίο επικεφαλίδας (next header field).

∆εν περιλαµβάνει τα µη κρυπτογραφηµένα IV.

Το µήκος του παραγεµίσµατος δείχνει τον αριθµό των µπάϊτς παραγεµίσµατος

(padding bytes) εξαιρώντας τα TFC padding bytes. Ο δείκτης επόµενης επικεφαλίδας

(next header) δείχνει τον τύπο των δεδοµένων στο πεδίο φορτίου δεδοµένων πχ.

δεδοµενόγραµµα τύπου IPv4 ή IPv6 ή επικεφαλίδα και δεδοµένα επόµενου

στρώµατος. Η τιµή του πεδίου επόµενης επικεφαλίδας (next header field) επιλέγεται

µε βάση τους αριθµούς πρωτοκόλλων της ΙΑΝΑ68

πχ. 4 για το IPv4, 41 για το IPv6

κλπ.

Ο υπολογισµός του ICV εκτελείται µέσω της επικεφαλίδας ESP, του φορτίου (σύν

IV), ESP trailer, και εφ’ όσον υπάρχει, το παραγέµισµα ακεραιότητας (integrity

padding) και τα 32µπιτα πεδία του ESN69

µε τον HMAC-SHA-1-96 να παράγει

160µπιτη αξία αυθεντικότητας οπού ο ICV θα αποθηκεύσει τα πρώτα 96 µπιτς και

οπού ο παραλήπτης θα υπολογίσει 160µπιτη αξία αυθεντικότητας οπού θα

χρησιµοποιηθούν τα πρώτα 96 µπιτς τα οποία θα συγκριθούν µε τα αποθηκευµένα

του ICV. Το ICV υπολογίζεται µέσω κρυπτογραφηµένου φορτίου δεδοµένων – το

παραγέµισµα του ICV χρησιµοποιείται για τον υπολογισµό ανεξαρτήτως αν δεν

αποστέλλεται. Ο HMAC-SHA-1-96 λειτουργεί σε µπλοκ δεδοµένων των 64 µπάϊτς,

υπονοώντας ότι το παραγέµισµα ICV λειτουργεί ως καταλύτης στο παραγέµισµα του

ορίου των 64 bytes.

Ο θρυµµατισµός των πακέτων έχει την δυνατότητα να εκτελεσθεί πριν ή µετά την

επεξεργασία του ESP οπού κατά την λειτουργία tunnel (tunnel mode) ο ESP

εφαρµόζεται στο θρυµµατισµένο δεδοµένο70

, ή σε ολόκληρο το δεδοµενόγραµµα

στην περίπτωση του transport mode. Η ανασυγκρότηση των δεδοµένων θα γίνει πριν

την επεξεργασία του ESP, ή έπειτα στις περιπτώσεις λειτουργίας tunnel mode.

Τέτοιου τύπου επεξεργασίες περιπλέκουν αρκετά της εφαρµογές δεσµών SA (SA

bundle). H εφαρµογές δεσµών SA αναφέρονται σε ακολουθίες SA µέσω των οποίων

επεξεργάζονται δεδοµένα που τηρούν της προδιαγραφές συγκεκριµένων οµάδων

πολιτικής ασφάλειας (security policies). Τα SAs δεσµών µπορούν να τερµατίζουν σε

διαφορετικά end points πχ. η ESP tunnelling εντός ESP tunnel. Αυτά τα

χαρακτηρίστηκα δεν απαιτούνται για του σκοπούς NDS/IP , µια και µία και µόνο

ESP SA αρκεί για την εξασφάλιση της σύνδεσης µεταξύ των end nodes.

68

http://www.iana.org/assignments/protocol-numbers/ 69

Ασχέτως την χρήση τους στον υπολογισµό του ICV, το παραγέµισµα integrity και τα higher-order

ESN δεν αποστέλλονται ως µέρος του ESP packet µε ανεξάρτητα εφαρµοσµένους αλγόριθµους

κρυπτογράφησης και integrity . 70

Ο θρυµµατισµός µπορεί να πραγµατοποιηθεί µέσω IPSec ή µέσω δροµολογητών.

133

Η λειτουργία anti-replay, αναφέρεται συχνά ως µερική ακολουθία της υπηρεσίας

προστασίας ακεραιότητας του IPSec, µε κύρια χρήση την ανίχνευση της άφιξης

διπλότυπων δεδοµενογράµµων συντηρώντας στον παραλήπτη χρονοθυρίδα anti-

replay που πιστοποιεί των µαρκαρισµένων από τον αποστολέα, αριθµών

ακολουθιών των πακέτων IPSec71

.

Η προστασία του υποσυστήµατος IMS (Σχήµα Σ 6.4) επιδιώκεται µε 5 συσχετισµούς

ασφάλειας των οποίων η αρχιτεκτονική εφαρµόζεται στο κεντρικό υποσύστηµα IM

CN SS72

:

1. Η αµοιβαία αυθεντικότητα ( Mutual authentication) παρέχει υπηρεσίες

αυθεντικότητας της IM Services Identity Module (ISIM) των συνδροµητών, µε το

HSS µέσω το Serving Call Session Control Function (S-CSCF).

2. Η δικτυακή πρόσβαση (Network access Gm) καθιερώνει ασφαλή σύνδεση και

συσχετισµό ασφάλειας µεταξύ UE και Proxy Call Session Control Function (P-

CSCF) για την προστασία του σηµείου αναφοράς Gm.

3. Ο συσχετισµός Network domain Cx παρέχει ασφάλεια εντός του δικτυακού χώρου,

µεταξύ του HSS και Interrogating Call Session Control Function (I-CSCF) και

µεταξύ του HSS και του SCSCF— για την προστασία της διεπαφής Cx.

4. Ο συσχετισµός Network domain (Mw) παρέχει ασφάλεια µεταξύ διαφόρων

δικτύων εις όφελος των κόµβων Session Internet Protocol (SIP). Ο συγκεκριµένος

συσχετισµός εφαρµόζεται εφ’ όσον το P-CSCF λειτουργεί ως µέρος του Visited

Network (VN).

5. Ο συσχετισµός Network domain (Mw) παρέχοντας ασφάλεια εντός του δικτύου

µεταξύ SIP capable nodes. Ο συσχετισµός ισχύει επίσης όταν το P-CSCF

εφαρµόζεται εντός του Home Network (HN).

71

IETF RFC 4303 72

3GPP TS 33.203 V8.5.0 (2008-12) 3G security; Access security for IP-based services

134

Σ 6.4 : ΙΜS Security Architecture

Η διαδικασία IMS Authentication and Key Agreement (AKA) (Σχήµα Σ6.5) παρέχει

αµοιβαία αυθεντικότητα µεταξύ τον χρήστη και το home network. Η IMS AKA

χρησιµοποιεί την ίδιες έννοιες και αρχές µε την διαδικασία UMTS/EPS AKA.

Ενεργοποιείται σε κάθε περίπτωση UE registration µε το IMS CN, προτού χορηγηθεί

η πρόσβαση στο δίκτυο. Η διαδικασία IMS AKA procedure δηµιουργεί πλαίσιο

ασφάλειας IMS.

Σ 6.5 : ∆ιαδικασία IMS AKA

Η σχετικές πληροφορίες πιστοποίησης περιλαµβάνοντα από το HSS του home

δικτύου, κατόπιν αιτήσεως - µέσω της διεπαφής Cx - του S-CSCF . Το µήνυµα

authentication request (CM1: Cx-AV-Req) συµπεριλαµβάνει και το IP Multimedia

Private Identity (IMPI), IP Multimedia Public Identity (IMPU), S CSCF Id, και τον

αριθµό των Authentication Vectors (AV) που το S-CSCF είναι έτοιµο να λάβει.

Στην λήψη του authentication request από το S-CSCF, το HSS απαντάει µε τα IMS

AVs προς το S-CSCF µέσω του µηνύµατος authentication request response (CM2:

Cx-AV-Req-Resp) το οποίο περιέχει πίνακα µε τα RAND, XRES, AUTN, CK και

IK. Καθε AV ισχύει για µόνο µία µετάδοση IMS AKA µεταξύ S-CSCF και UE73

.

Το authentication του UE ξεκινάει µε το S-CSCF. Αν το S-CSCF δεν κατέχει

αξιόπιστα IMS AV , αίτηµα υποβάλλεται στο HSS πριν από την επικύρωση UE.

Το S-CSCF επιλέγει AV από την λίστα του HSS, και µεταφέρει authentication

challenge στο P-CSCF µε τις ακόλουθες παραµέτρους: RAND, AUTN, IK, και CK.

Το P-CSCF αποθηκεύει τα AV του S-CSCF και προωθεί authentication challenge

στο UE αφαιρώντας τις παραµέτρους IK και CK. Το UE απαντάει µε authentication

response (συν XRES) και υπολογίζει τα session κλειδιά CK και IK.

73

3GPP TS 29.228 V8.4.0 (2008-12) IP Multimedia (IM) Subsystem Cx and Dx Interfaces, Signalling

flows and message contents, 3GPP TS 29.229 V8.4.0 (2008-12) Cx and Dx interfaces based on the

Diameter protocol; Protocol details

135

Ο λογικός κόµβος P-CSCF προωθεί το λαµβανόµενο authentication response στο

S-CSCF και το S-CSCF επικυρώνει το XRES, ολοκληρώνοντας την διαδικασία

IMS AKA και την συνδροµή του UE στο IMS CN.

Το σηµείο αναφοράς Gm – µέσω IPSec- επιτρέπει τη χρήση µηχανισµού ciphering

για εµπιστευτικότητα στη σηµατοδότηση του SIP, όπως και µηχανισµού προστασίας

integrity και replay, µεταξύ UE και P-CSCF .

Στην διάρκεια της διαδικασίας SIP registration, τα ESP SAs καθιερώνονται ως µέρος

της διαδικασίας authenticated registration και δύο ζεύγη οµοιοκατευθυνόµενων

SAs ενεργοποιούνται µεταξύ UE και PCSCF ως αποτέλεσµα της επιτυχηµένης

συνδροµής. Συµφωνείται η επιλογή των αλγορίθµων (encryption and integrity) ως

παράµετροι των SA και επικαλούνται τα κλειδιά CKESP και IKESP για τα

ταυτόχρονα καθιερωµένα ζεύγη των SAs. Τα κλειδιά παράγουν τους αντίστοιχους

CKIM and IKIM, µέσω τής βασικής λειτουργίας επέκτασης κλειδιών. Μια

διαδικασία τρόπου λειτουργίας επικαλείται να διαπραγµατευτεί τις παραµέτρους SA

που θα χρησιµοποιηθούν στην διαµόρφωση προστασίας της εµπιστευτικότητας και

ακεραιότητας των υπηρεσιών IMS.

Οι προδιαγραφές συστήνουν την εξ ολοκλήρου προστασία των διεπαφών IMS CN

στο στρώµα µετάδοσης δικτύου74

, η οποία βασίζεται στο πλαίσιο ασφάλειας

NDS/IP75

και όπου οι υποστηριζόµενες υπηρεσίας ασφάλειας συµπεριλαµβάνουν

integrity, confidentiality και anti-replay, και µε τις ακόλουθες συστάσεις να

εφαρµόζονται στο σταθµό βάσεως (eNB):

− Πρωτόκολλο ασφάλειας: ESP (RFC 4303)

− Security mode: tunnel (mandatory) µε transport (optional)

− Έκδοση ΙΚΕ : IKEv2

Το πλαίσιο ασφάλειας NDS/IP θεωρείται προαιρετικό στην περίπτωση των

προστατευµένων φυσικών διεπαφών (trusted environments).

74

3GPP TS 33.203 V8.5.0 (2008-12) 3G security; Access security for IP-based services

75

3GPP TS 33.210 V8.2.0 (2008-12) 3G security; Network Domain Security (NDS); IP network layer

security

136

7. Cloud computing σε περιβάλλον LTE

Η έννοια του Cloud Computing έχει να κάνει µε την προσφορά on demand

υπηρεσιών , εξ αποστάσεως και µέσω διαδικτύου, από δίκτυο shared υπολογιστών

(«το σύννεφο») σε υπολογιστές ή άλλα τερµατικά.. Το σύννεφο υπολογιστών

θεωρείται από αρκετούς ως η φυσική εξέλιξη της διαδεδοµένης υιοθέτησης του

virtualization, τον προσανατολισµό προς αρχιτεκτονικές υπηρεσιών, και προς utility

computing76

.

Ανεξάρτητα από το «µαρκετινγίστικο» ντόρο , αρκετές επιχειρήσεις προχωρούν στη

υιοθέτηση των επιχειρησιακών µοντέλων του «σύννεφου» αναπτύσσοντας

εφαρµογές, περιεχόµενο, κοινωνικά δίκτυα και εµπορικές συναλλαγές µε κύριους

λόγους τη σφαιρική προσιτότητα του διαδικτύου, την ανεξαρτησία των συσκευών, τις

οικονοµίες κλίµακας, το µειωµένο κόστος και µειωµένα entry barriers.

Η σηµερινές εφαρµογές σύννεφων είναι προσανατολισµένες κυρίως σε συναλλαγές

µη πραγµατικού χρόνου, όπου η ταχύτερη ανταπόκριση και υψηλή απόδοση, αν και

θεµιτή, δεν απαιτεί ακριβείς χρόνους ανταπόκρισης πχ. browser based applications ή

dedicated smartphone applications.

Τα συστήµατα και οι εφαρµογές πραγµατικού χρόνου όπως η επικοινωνία µέσω

φωνής ή βίντεο, κατέχουν ακριβείς προθεσµίες ανταπόκρισης σχετικά µε τους

χρόνους απόκρισης των. Καλούνται να λειτουργήσουν αξιόπιστα µέσα σε αυτούς

τους σφιχτούς περιορισµούς ανεξάρτητα από τη διαθεσιµότητα ή την φόρτωση των

συστηµάτων.

Για να ανταποκριθεί αποτελεσµατικά στις ανάγκες των ευρυζωνικών κινητών

υπηρεσιών τύπου LTE, το «σύννεφο» καλείται να προσφέρει πλούσιες υπηρεσίες

όπως video sharing και instant messaging εµπλουτισµένες µε τα χαρακτηριστικά της

κινητής επικοινωνίας όπως το presence του χρήστη, την άµεση παροχή καινούργιων

υπηρεσιών και επέκταση αποθηκευτικού χώρου, συστήµατα πληρωµής κατά χρήση

χωρίς πάγια, και απλουστευµένη παροχή υπηρεσιών µέσω πυλών που διευκολύνουν

την πρόσβαση σε µηχανισµούς προ-συσκευασµένης αυτοµατοποίησης, ενιαίας

παράδοσης και εγκατάστασης, και φυσικά την δυνατότητα καθολικής πρόσβασης.

Αρκετοί εκφέρουν την άποψη ότι τα επιχειρησιακά µοντέλα του «σύννεφου»

µπορούν να αποτρέψουν την µετατροπή των εταιριών κινητής τηλεφωνίας σε dumb

bit pipes77

, όπου η υπηρεσίες προσθεµένης αξίας µονοπωλούνται από την άκρη του

δικτύου (πχ. από τα τερµατικά µε µοντέλο peer to peer) - ασχέτως από την ύπαρξη

του συστήµατος IMS- και το δίκτυο εξυπηρετεί το κύριο ρόλο του διανοµέα

δεδοµένων.

Οι εταιρίες κινητής τηλεφωνίας µπορούν να προσφέρουν υπηρεσίες που

εκµεταλλεύονται τα business µοντέλα των σύννεφων υπολογιστών και να παρέχουν

πλούσια επικοινωνιακή εµπειρία χρησιµοποιώντας τα πρωτόκολλα τελευταίας γενιάς

και τις έξυπνες συσκευές.

76

∆ηλαδή κάτι αντίστοιχο µε επιχειρησιακό µοντέλο παροχής ηλεκτρικού ρεύµατος. 77

DoCoMo plans LTE cloud to avoid dumb pipe, άρθρο του Robert Clark, Telecom Asia, 19 Νοέµβρη

2009

137

Οι εταιρίες κινητής τηλεφωνίας, µε γνώµονα τις ανοικτές αρχιτεκτονικές και το

άνοιγµα των APIs78

προς τους developers, µπορούν να υλοποιήσουν αυτές τις

καινούργιες δυνατότητες µέσω καινοτόµων εφαρµογών και εµπλουτισµένη εµπειρία

χρηστών.

Ταυτόχρονα, κλασσικές πια υπηρεσίες όπως SMS κλπ. µεταφέρονται σε περιβάλλων

σύννεφων, εγκαταλείποντας τα υπάρχοντα κουτιά δηλαδή τα SMSC, MMSC και

πιθανότατα σε µεσοπρόθεσµο χρονικό διάστηµα, το IMS - και το κόστος

συντήρησης των- όπου το µοντέλο των shared πόρων επιτρέπει καλύτερη διαχείριση

κόστους στις παλιές υπηρεσίες οπού ή πίεση τιµών στριµώχνει τα περιθώρια κέρδους

· δηλαδή ένα outsourcing των υπηρεσιών του δικτύου οπού τα κόστη των πόρων

µοιράζονται από τους πολλαπλούς χρήστες όπως στο διαδίκτυο. Σε γενικές γραµµές,

οι σωστά εφαρµοσµένες και διαστασιοποιήµενες κεντρικές «shared» υπηρεσίες

εκτελούνται µε χαµηλότερο κόστος και προσφέρουν χαµηλότερου κόστους πορεία

εξέλιξης όσον αφορά την αντικατάσταση των παραδοσιακών υπηρεσιών φωνής µε

καινούργιες ευρυζωνικές εφαρµογές, ανάλογες µε αυτές που θα διαθέσουν τα δίκτυα

LTE.

Αρκετοί προµηθευτές έξυπνων συσκευών προχωρούν σε εφαρµογές και τακτικές

«σύννεφων» όπως πχ της Apple το iOS ITunes digital locker, το iGroups79

και

εξελιγµένες υπηρεσίες και ιστοσελίδες που αυτοµάτως επικεντρώνουν στοιχεία από

τα διάφορα iPhones και iPads. Μάλιστα το iOS 5 κατά πάσα πιθανότητα θα

συµπεριλαµβάνει τεχνολογίες τεχνητής νοηµοσύνης, φωνητικών ελέγχων,

προηγµένη µηχανή αναζήτησης και τοπογράφησης, και τη πιθανή ενσωµάτωση του

χαµηλού ισχύος συστήµατος πρόσβασης LTE της Qualcomm µε το iPhone 5.

H Google επίσης εξετάζει το ενδεχόµενο προώθησης υπηρεσιών περιεχοµένου

µουσικής µέσω σύννεφου, όπως και η Amazon µέσω του Amazon Cloud Drive

Service.

Μια πρόσφατη έρευνα της ABI Research80

αναδεικνύει την αύξηση της µαζικής

κατανάλωσης της καταγραµµένης µουσικής µε σηµαντική µείωση στη σηµασία

ιδιοκτησίας . Η τάσεις οδηγούν στο σηµείο οπού οι υπηρεσίες «νεφελών» το 2016 θα

διεκδικούν πρωταρχική θέση – κυρίως λόγω χρήσης των κινητών τερµατικών και

Smartphones σαν συσκευές αναπαραγωγής- σε πρόσβαση µουσικής ξεπερνώντας τα

σκληρά µέσα όπως πχ. τα CD (Σχήµα Σ 7.1). Η συνδροµητές των cloud based music

streaming υπηρεσιών υπολογίζονται στα 6 εκατοµµύρια έως το τέλος του 2011 και

αναµένονται να ξεπεράσουν τα 161 εκατοµµύρια έως το 2016, µε σταδιακή µείωση

των τιµών λιανικής ανά µονάδα δεδοµένου.

78

∆ηλαδή χρησιµοποιώντας στρατηγικές ανάλογες του Facebook Application Platform, Google

Android και Apple iOS. 79

location check-in system 80

Mobile Cloud Music Services – On demand internet radio, Discovery and Digital Locker Services,

ABI Research,Allied Business Intelligence, 2011

138

Σ 7.1 : Συνδροµητές υπηρεσιών ροών µουσικής

Απ’ τη µεριά των δικτύων, ή AT&T (όπως και η Verizon) ακολούθησε τα µονοπάτι

του Cloud Computing µέσω της υπηρεσίας Compute as a Service (CaaS) ή οποία

ξεκίνησε άδοξα το 2009 µε αρκετά προβλήµατα αξιοπιστίας81

, και η οποία βασίζεται

σε VMware VSphere virtualization platform µε διαστάσεις των servers ξεκινώντας

από Small (1 CPU and 4 GB of memory), Medium (2 CPUs and 8 GB of memory)

έως και Large (4 CPUs and 16 GB of memory). Πρόσβαση στο σύννεφο θα

αξιοποιείται µέσω του δικτύου της ΑΤ&Τ και του διαδικτύου.

Η Telefonica επίσης αποφάσισε να µπει δυναµικά στον χώρο των Telephony Cloud

Services µε την έναρξη της υπηρεσίας εικονικού κινητού τηλεφώνου ή Virtual

Mobile Number Service. Η υπηρεσία θα επιτρέπει την κατοχή δεύτερου τηλεφωνικού

αριθµού στην υπάρχουσα συσκευή και κάρτα SIM, µε πρόσβαση σε over the top

υπηρεσίες σύννεφων όπως Voicemail και προηγµένο φιλτράρισµα εισερχόµενων

κλήσεων. Η κίνηση της Telefonica είναι απάντηση στρατηγικού χαρακτήρα σε

ανταγωνιστές σαν το Skype, το οποίο το 2010 είδε το µερίδιο αγοράς του – σε

διεθνείς κλήσεις – να διπλασιάζεται στο 25% όπως επίσης αυξήθηκαν εντυπωσιακά

οι υπηρεσίες στις άκρες του δικτύου µέσω Smartphones αλλά χρησιµοποιώντας WiFi

σηµεία πρόσβασης και όχι το ευρυζωνικό δίκτυο της εταιρείας.

81

∆ηλαδή τα ίδια προβλήµατα που παρουσίασε το TaxisNet στις αρχές του 2011, προς αγανάκτηση

των φορολογουµένων.

139

Αναµφισβήτητα, οι αρχιτεκτονικές cloud computing προσφέρουν ενδιαφέρουσες αν

όχι εντυπωσιακές προτάσεις για την εξέλιξη των δικτύων, ιδίως στον τοµέα των

πελατοκεντρικών υπηρεσιών χαµηλού κόστους. Εντούτοις, η µεταφορά εφαρµογών

και δεδοµένων από τα ασφαλή κεντρικά δίκτυα προς το σύννεφο, δηλαδή το

outsourcing των απόρρητων και προσωπικών δεδοµένων, όπως και τα θέµατα

αξιοπιστίας σε πραγµατικό χρόνο, αποτελούν ιδιαίτερα ευαίσθητα σηµεία τα οποία

θα υποστούν περεταίρω µελέτη και επεξεργασία..

8.Περί Στρατηγικής

Φ3 - Θέµατα Στρατηγικής Σηµασίας

Η οποιαδήποτε επιτυχία προϋποθέτει

γνώση εαυτού και όραµα. Η ενδιάµεση

διαδικασία ονοµάζετε Στρατηγική και

αποτελείται από ανάλυση χάσµατος (gap

analysis), δηλαδή πόσο απέχει η παρούσα

κατάσταση από το όραµα, και διάφορες

τακτικές, σενάρια και προϋποθέσεις σε σχέση µε το πώς και πότε θα εκπληρωθεί το

όραµα ή ο στόχος.

Αυτό ισχύει για άτοµα, επιχειρήσεις και χώρες και η ιστορία και εµπειρία έχει

αποδείξει ότι οι σχέσεις των τριών είναι αλληλένδετες.

Θέµατα Γενικής Στρατηγικής

Μια χώρα πρέπει να έχει κατανόηση των ικανοτήτων της (Πίνακας 8.1), και πρέπει

να έχει όραµα ύπαρξης και εξέλιξης. Η χώρα που δεν έχει κανένα τέτοιο όραµα

χαρακτηρίζεται από τα βραχυπρόθεσµα µέτρα στην εσωτερική και εξωτερική

πολιτική της, και αφήνει εντύπωση γενικής αναξιοπιστίας. ∆εν είναι σε θέση να

140

απαιτήσει από τους εταίρους, εχθρούς και γείτονες γιατί δεν ξέρει τι να απαιτήσει και

ενδίδει συνήθως µακροπρόθεσµα στα ξένα συµφέροντα.

Π 8.1 : Swot Analysis

Το ίδιο ισχύει για τις εταιρείες και το µάνατζµεντ το οποίο, στην έλλειψη

πρωτοβουλιών, συνηθίζει να «εισπράττει» εντολές δίχως να εκφέρει γνώµες και

προτάσεις στην κεντρική διοίκηση· υποβαθµίζοντας τον ρόλο του και λειτουργώντας

µόνο ως φορέας µετάδοσης πληροφοριών.

Οι επιχειρήσεις που είναι και θέλουν να παραµείνουν επιτυχηµένες επίσης πρέπει να

έχουν µια ισχυρή κατανόηση των δεξιοτήτων (core skills) τους, και συγκεκριµένο

σχέδιο πτήσης (vision). Η επιτυχία και απόδοση οποιασδήποτε επιχείρησης στην

τοπική και παγκόσµια αγορά εξαρτάται σε µεγάλο ποσοστό από την χώρα

προέλευσης. Η αδύναµη παρουσία µιας χώρας σε κάποιον τοµέα µπορεί να

αµαυρώσει την εικόνα της επιχείρησης στον λεγόµενο τοµέα82

. Εάν µια επιχείρηση

υπερέχει στα προϊόντα τηλεπικοινωνιών, αλλά η χώρα που εδρεύει η επιχείρηση δεν

θεωρείται ανταγωνιστική στις τηλεπικοινωνίες, η επιχείρηση83

κατά πάσα πιθανότητα

θα αναγκασθεί να µεταφερθεί προς χώρα που περιλαµβάνει τις τηλεπικοινωνίες στο

χαρτοφυλάκιο ανταγωνιστικού πλεονεκτήµατός της.

82

Michael E. Porter, Competitive Advantage of Nations, New York (Free Press),1998,pp.33-129 83

Αναφερόµαστε σε καινοτόµες επιχειρήσεις που παράγουν πλούτο, όχι σε µεσάζοντες υλικού ή

εισαγωγείς «κουτιών» οι οποίοι πουλάνε ο ένας στον άλλον στην ντόπια αγορά. Οι µεγάλες

επιχειρήσεις πιθανόν να µη στήνονται µε το σταυρό στο χέρι αλλά στο τέλος της ηµέρας ο

πραγµατικός µεγαλοαστός αφήνει κάποιο πλούτο ή κάποια βελτίωση στο τρόπο ζωής µας, και όχι

συντρίµµια. Η αποτελεσµατικότητα και το επίπεδο της αστικής τάξης σε κάθε χώρα µετριέται

συνήθως από το επίπεδο των καινοτόµων εξαγωγών βιοµηχανικού (συµπεριλαµβάνουµε εδώ και την

εξαγωγή γνώσης) τύπου και φυσικά το επίπεδο «πραγµατικής» έρευνας στα πανεπιστήµια.

141

Το 2000 η Deutsche Telekom (DT) προχώρησε σε προσφορά αγοράς «Λευκού

Ιππότη» της Telecom Italia.

Η προσπάθεια απέτυχε τελικά µε επιχείρηµα, σύµφωνα µε µερικούς, την δυσκολία

συµβίωσης των διαµετρικά διαφορετικών κουλτούρων84

. Μια πιο πρόσφατη

απόκτηση της DT απέδειξε πράγµατι ότι οι δύο κουλτούρες (Νοτίων και Βορίων

Ευρωπαίων) µπορούν να συνυπάρχουν σε εταιρεία τηλεπικοινωνιών, και ότι ίσως

υπήρξαν άλλοι µη επιχειρησιακοί λόγοι στο θέµα DT – Telecom Italia.

Κατόπιν η Pirelli αγόρασε την Telecom Italia και όταν προσπάθησε να την πωλήσει

σε µη Ιταλικά συµφέροντα, η κυβέρνηση Pronti κινήθηκε άµεσα και σταµάτησε τις

διαπραγµατεύσεις. Μερικοί µπορούν να θεωρήσουν τις ενέργειες Pronti όπως

παρεµποδίζοντας τις διαδικασίες αγοράς. Μερικοί µπορούν να δηλώσουν ότι η αγορά

πρέπει να αυτορυθµίζεται. Η αγορά µπορεί πράγµατι να αυτορυθµιστεί όπως στη

δεκαετία του '30 όπου οδηγήθηκε σε νέα ισορροπία, ευνοϊκή για ορισµένους αλλά µε

µεγάλο ποσοστό ανεργίας (δηλαδή, Η Μεγάλη Ύφεση)85

.

Εάν η απασχόληση δεν είναι ένα βασικό συστατικό στις ποιοτικές παραµέτρους ενός

έθνους, τότε τέτοια αυτό-διόρθωση µπορεί να επιτραπεί (φυσικά αυτό δεν εξελίχθηκε

και τόσο ευνοϊκά για τους Romanov, µε ή χωρίς τον Rasputin). Εάν η απασχόληση

θεωρείτε σηµαντικός παράγοντας, η κυβερνητική επέµβαση και τα σωστά ρυθµιστικά

µέτρα είναι επιτακτικά.

Οι Ιταλοί οι οποίοι (όπως οι Ρωµαίοι προκάτοχοι τους) είναι ειδικοί στη στρατηγική

και στους ελιγµούς τακτικής, και οι οποίοι θεωρούσαν ότι οι τηλεπικοινωνίες

αποτελούσαν σηµαντικό συστατικό στη στρατηγική εξέλιξη της Ιταλίας86

, ενέργησαν

να αποτρέψουν οποιαδήποτε «ξένη» εξαγορά του ισχυρού παίκτη των Ιταλικών

τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών.

Σε γενικές γραµµές, οι προτεραιότητες µιας χώρας φαίνονται µε τις αποφάσεις που

παίρνει όσον αφορά τη διαφύλαξη των θέσεων εργασίας. Πχ. αν µια χώρα προχωρεί

σε επιτακτικά µέτρα ώστε να διασφαλίσει τις θέσεις εργασίας της λιανικής αγοράς

των εισαγοµένων αυτοκινήτων, και δεν διατίθεται να πάρει κανένα ουσιώδεις µέτρο

να εξασφαλίσει τις θέσεις στον τοµέα των τηλεπικοινωνιών – ο οποίος θεωρείται

σηµαντικός καταλύτης για την οικονοµική ανάπτυξη και υγιή κοινωνική εξέλιξη87

-

τότε οι προτεραιότητες της χώρας είναι ξεκάθαρες, όπως και η ενδεχοµένη

οικονοµική εξέλιξη της88

.

Η έλλειψη διορατικότητας και στρατηγικής σηµαίνει έλλειψη µακροπρόθεσµης

πίστης και ενθαρρύνει κουλτούρα γρήγορων κερδών και µέτρων «αρπακόλλα» που

οδηγούν τελικά ένα έθνος, µια επιχείρηση, ή ένα άτοµο προς το αδιέξοδο.

84

Φυσικά το πράγµατα δεν είναι ποτέ τόσο απλά. Για λεπτοµερή ανάλυση των τότε καταστάσεων ο

αναγνώστης θα απευθυνθεί στην εξαιρετική µελέτη του Massimo Florio : Telecom Italia 1997-2007 :

A Case Study in Privatization Failures, Universita Degli Studi de Milano, Μάιος 2007 85

John Kenneth Galbraith, The Great Crash 1929,(London) Penguin Books,1975, pp.186-209 86

Ο «άνθρωπος-σωσίβιο» της Telecom Italia,άρθρο του Σπύρου Φράγκου, ΤΟ ΒΗΜΑ, Κυριακή 24

Σεπτεµβρίου 2006 87

John Naisbitt & Patricia Aburdene, Megatrends 2000,(New York) Avon,1990,p.88 88

Όλες οι θέσεις εργασίας είναι αναµφισβήτητα σηµαντικές. Απλώς ορισµένες ενισχύουν τη

µελλοντική ανάπτυξη, και αύξηση των θέσεων εργασίας, ενώ άλλες προσφέρουν στην εξαγωγή

χρηµάτων, τα συµφέροντα των ξένων και στον καταναλωτισµό.

142

Μια χώρα (και εποµένως µια επιχείρηση) πρέπει πρώτα να κατανοήσει και να

αποδεχτεί την ταυτότητά της, να διαµορφώσει όραµα, και να καταβάλει σχέδιο

πτήσης το πώς θα εφαρµόσει αυτή τη στρατηγική επιβίωσης. Με βάση αυτά τα

συστατικά θα µπορέσει να προχωρήσει στην τακτοποίηση διαφόρων θεµάτων

ζωτικής σηµασίας όπως τη κατάλληλη εκπαίδευση, τις κατάλληλες βιοµηχανίες, και

τα κατάλληλα οικονοµικά µοντέλα..

Το κύριο µέρος της προστιθέµενης αξίας των επιχειρήσεων που παράγουν είτε

προϊόντα είτε υπηρεσίες προέρχεται από τις βασισµένες σε γνώση δραστηριότητες

όπως την έρευνα, την ανάπτυξη, το µάρκετινγκ και marketing research, το σχεδιασµό

των προϊόντων, την εξυπηρέτηση πελατών, τη διαφήµιση, τη διανοµή και το

σχεδιασµό ευέλικτων και πρωτοπόρων οργανώσεων και διαδικασιών (βλέπε την

λογική και γεωγραφική αποκέντρωση του µάνατζµεντ general motors circa 195089

).

Οι επιτυχηµένες εταιρίες είναι αυτές που καταφέρνουν επιτυχέστερα να κυριαρχούν

στα επιχειρησιακά ζητήµατα που είναι κρίσιµα για την απόδοσή τους, και

αναπτύσσουν σαφώς µια ακριβέστερη κατανόηση των ορισµών της αξίας και το πώς

εκπορεύεται, δηµιουργείται και εµπορεύεται αυτή η αξία. Το ανταγωνιστικό

πλεονέκτηµα έχει άµεση σχέση µε τον τρόπο που µια εταιρεία Α εκµεταλλεύεται τα

πλεονεκτήµατα της, και το βάθος της γνώσης που έχει ή ίδια η εταιρεία Α µε το πώς

θα συµπεριφερθούν οι ανταγωνιστές της δηλαδή πως θα εκµεταλλευτούν τα δικά τους

προτερήµατα, και τις δικές της (της «Α») αδυναµίες (δηλαδή τι γνώση έχουν η

ανταγωνιστές για την εταιρεία Α).

Στρατηγική Λήψη Αποφάσεων

Ο καρυκευµένος διευθυντής συνειδητοποιεί ότι ο καθορισµός ενός προβλήµατος και

η διευκρίνιση των σχετικών και άσχετων πληροφοριών αποτελούν κρίσιµα µέρη

επίλυσης του προβλήµατος. Η παραπλήσια λύση σε σωστά καθορισµένο πρόβληµα

θα φανεί πιο χρήσιµη από µια καλά καθορισµένη λύση σε οποιαδήποτε ασαφή

περιγραφή του ίδιου προβλήµατος.

Η καλή λήψη αποφάσεων περιλαµβάνει την ανάπτυξη των στρατηγικών, των

κανόνων δράσης, που θα οδηγήσουν σε γενικά ευνοϊκές εκβάσεις κατά τη διάρκεια

µιας εύλογα µακριάς χρονικής περιόδου. Παραδείγµατος χάριν, δύο διαφορετικές

στρατηγικές που ακολουθούνται συχνά από τις επιχειρήσεις είναι η στρατηγική

παραγωγή χαµηλότερου κόστους, στην οποία η επιχείρηση προσπαθεί να παράγει το

στοιχείο ή την υπηρεσία µε χαµηλότερο κόστος από τον ανταγωνισµό , και η στενή

στρατηγική τεµαχιοποίηση αγοράς όπου η επιχείρηση προσπαθεί να παράγει το

προϊόν (ή την υπηρεσία) προσαρµοσµένο στις ιδιαιτερότητες των συγκεκριµένων

αγοραστών. Αυτές οι δύο ανεξάρτητες στρατηγικές υιοθετούν διαφορετικές

τακτικές, ακόµη και υπό τους ίδιους όρους, και προσφέρουν την δυνατότητα της

µακροπρόθεσµης επιτυχίας.

Η ανάπτυξη των κανόνων για σωστές αποφάσεις απαιτεί την ανάλυση των

διαθέσιµων επιλογών και την επιλογή της οδού µε το ευνοϊκότερο αποτέλεσµα.

89

Alfred P. Sloan, My Years With General Motors, New York (Doubleday),1963

143

Ακόµη και ο προσδιορισµός του ευνοϊκότερου αποτελέσµατος απαιτεί προσοχή,

µια και η απόφαση προς το µέγιστο µακροπρόθεσµο κέρδος µπορεί να

αποδυναµωθεί από το επίπεδο βραχυπρόθεσµης ή µεσοπρόθεσµης έκθεσης σε

κίνδυνο – ρίσκο. Η άγνοια της βραχυπρόθεσµης επιβίωσης, προτεραιότητα για τις

εµβρυικές επιχειρήσεις, θα επηρεάσει κατά πάσα πιθανότητα αρνητικά τα

µακροπρόθεσµα αποτελέσµατα και τις πιθανότητες µεγιστοποίησης90

του κέρδους.

Η πολυπλοκότητα του επιχειρησιακού περιβάλλοντος καθιστά αδύνατη την επινόηση

κάποιας στρατηγικής που θα ικανοποιήσει κάθε πιθανό συνδυασµό όλων των

σχετικών µεταβλητών µια και η σούµα των συνδυασµών µπορεί να φτάσει σε

αστρονοµικά µεγέθη.

Εντούτοις, η διερεύνηση των κυρίαρχων µεταβλητών µειώνει τον αριθµό των

πιθανών συνδυασµών σε εύχρηστες αναλογίες και επίσης εξασφαλίζει τους

συνδυασµούς µε το µέγιστο πιθανό αντίκτυπο στην απόδοση του σχετικού θέµατος.

Ο καθορισµός των κυρίαρχων µεταβλητών απαιτεί τη γνώση των κύριων δυνάµεων

µιας επιχείρησης, του ανταγωνιστικού περιβάλλοντός και κατανόηση της αγοράς

οπού δρα η επιχείρηση.

Η ευηµερούσα επιχείρηση διατηρεί σαφή όραµα συνοδευόµενο από ρεαλιστική και

προσγειωµένη εικόνα του επιχειρησιακού περιβάλλοντος και του ανταγωνισµού,

αξιολογώντας πάντα τις πιθανές κινήσεις-ενέργειες των ανταγωνιστών , των

προµηθευτών και των πελατών, καθώς επίσης και των συνοδευόµενων συνεπειών της

κάθε επιχειρησιακής κίνησης.

Θέµατα Ανταγωνισµού

Αν το µόνο σίγουρο στη ζωή είναι ο θάνατος και οι φόροι, τότε το µόνο σίγουρο σε

κάθε επιχείρηση και κάθε αγορά, είναι ο ανταγωνισµός (Σχήµα Σ 8.1).

Υγιής ανταγωνισµός (δηλαδή µε την αποτελεσµατική συµµετοχή του κράτους91

)

σηµαίνει ανάπτυξη, καινοτοµία, πρόοδο, και προσιτές τιµές. Η έλλειψη

ανταγωνισµού οδηγεί σε στασιµότητα, σε ερασιτεχνισµούς , σε προχειρότητες και σε

(το χειρότερο απ’ όλα) οπισθοδροµικές συντεχνίες και νεποτισµό.

Η ποιότητα του µάνατζµεντ αρκετές φορές επιδεικνύεται µε τις στρατηγικές που

ακολουθεί για την αντιµετώπιση ενδεχοµένου νεοεισερχόµενου ανταγωνιστή

90

Ότι και να σηµαίνει αυτό. 91

JK Galbraith,A Journey Through Economic Time,Boston(Houghton Mifflin),1994

144

Συχνά, ο παραδοσιακός παίκτης , ο

οποίος µπορεί να κατέχει δεσπόζουσα

θέση92

, προσπαθεί να αποτρέψει την

είσοδο νέου ανταγωνιστή µειώνοντας ,

αρκετές φορές σε εξευτελιστικά επίπεδα,

τις τιµές του συγκεκριµένου τοµέα ή

οντοτήτων οπού υφίσταται ο

ανταγωνισµός. Με σκοπό φυσικά να

χρεοκοπήσει ή να αποτρέψει – να

αλλάξει την γνώµη – του ανταγωνιστή

από την είσοδο του στην συγκεκριµένη αγορά.

Σ 8.1 : Οι πέντε δυνάµεις του Porter

Ο πόλεµος των αγορών, αν και κατέχει αρκετά κοινά χαρακτηριστικά, διαφέρει από

τον «πραγµατικό» πόλεµο. Ο σκοπός της στρατηγικής στον «πραγµατικό» πόλεµο,

είναι η εξουδετέρωση και –τουλάχιστον- ολική καταστροφή της πολεµικής

ικανότητας του εχθρού.

Στις αγορές πρώτα απ’ όλα δεν υπάρχουν εχθροί, υπάρχουν ανταγωνιστές. Μπορεί ο

ανταγωνιστής να «νικηθεί» και να αποσυρθεί αλλά το σίγουρο είναι ότι θα

εµφανιστεί καινούργιος ανταγωνιστής. ∆ηλαδή αλλάζουν οι ανταγωνιστές αλλά

πάντα υπάρχει ανταγωνισµός. Ο ανταγωνισµός εξ’ άλλου θεωρείται καθοριστικός

παράγοντας µιας υγιής αγοράς.

Άρα, το να εξοντώσουµε τον ανταγωνισµό µέσω τιµολογιακών πρακτικών –µε τα ίδια

«µάπα» προϊόντα- οδηγεί στο πουθενά. Και να εγκαταλείψει τη µάχη ο ένας

ανταγωνιστής θα εµφανιστούνε δέκα άλλοι και κάποιος ή κάποιοι θα είναι οπλισµένοι

µε βαθύτερα πορτοφόλια, κονέ κλπ.

Υπάρχουν αρκετές καρποφόρες στρατηγικές αντιµετώπισης εισερχόµενου, και πάντα

ευπρόσδεκτου ανταγωνισµού. Μια ενδιαφέρουσα στρατηγική µετατρέπει τον

ανταγωνιστή σε συνέταιρο : Επιτρέπουµε στον ανταγωνιστή (αντί να τον

αποκλίνουµε) την χρήση του δικτύου µας και εισπράττουµε ποσοστό κερδών. Αυτό

το «pay as you grow» πρόγραµµα αποτρέπει πρώτα απ’ όλα το χτίσιµο δεύτερου

δικτύου, και συνεισφέρει αρµονικά στα κέρδη των δύο εταιριών.

92

Πχ. Εταιρίες µε «προνόµια» ή πρώην µονοπώλια

145

Και πάλι, η στρατηγική πάντα προσαρµόζεται στον περιβαλλοντικό δυναµισµό αλλά

και στην ικανότητα-εµπειρία των ανθρώπων που την χαράζουν.

Competitive Intelligence

Strategy without Intelligence is: “Guessing”93

Έρευνα του περιοδικού Fortune 500 παρουσίασε94

ότι 55 % των επιτυχηµένων

εταιριών χρησιµοποιούν µε τον ένα ή άλλο τρόπο τις πληροφορίες ανταγωνισµού στη

σύνθεση της επιχειρησιακής στρατηγικής. Κάθε εταιρία που ελπίζει να γίνει ή είναι

ηγέτης στη βιοµηχανία της πρέπει να γνωρίζει τους εχθρούς της.

Οι επιχειρήσεις και οι βιοµηχανίες κερδίζουν το ανταγωνιστικό πλεονέκτηµα µέσω

της συνεχούς βελτίωσης της ανταγωνιστικότητας , το «leveraging» των core skills,

και την απόκτηση γνώσης ανταγωνισµού (competitive intelligence).

Οι οικονοµίες κλίµακας, δηλαδή το µικροοικονοµικό µοντέλο στο οποίο οι µεγάλες

επιχειρήσεις έχουν βασίσει την κυριαρχία τους στη βιοµηχανική εποχή, δεν θεωρείται

πλέον πλεονέκτηµα. Αλλαγές στην τεχνολογία πληροφοριών, στο οικονοµικό

σύστηµα, στις just in time τεχνικές παραγωγής, και στην άνοδο των επιχειρήσεων που

προσφέρουν τα συστήµατα διανοµής και υποστήριξης που προηγουµένως µόνο οι

µεγαλύτερες επιχειρήσεις θα µπορούσαν να αντέξουν οικονοµικά – εξαλείφουν το

πλεονέκτηµα του µεγέθους (bigger is not better; bigger can be bulkier; the bigger

they are, the harder they fall).

Ασχέτως από το στρατηγικό πλαίσιο που µια εταιρία επιλέγει να ανταγωνιστεί, η

δοµηµένη γνώση της συµπεριφοράς των ανταγωνιστών (δηλαδή «competitive

intelligence») της θεωρείται θεµέλιο σε οποιαδήποτε χάραξη επιταχυµένης και

ανταγωνιστικής στρατηγικής .

93

Douglas Bernhardt, Competitive Intelligence, Harrow (Pearson),p. xv 94

http://www.aurorawdc.com/whatisci.htm

146

Σ 8.2 : Μοντέλο Γνώσης Ανταγωνισµού

Η εταιρία που αρνείται να αναλύσει µε συστηµατικό τρόπο τη συµπεριφορά των

βασικών ανταγωνιστών της είναι µη-εξοπλισµένη για να συνθέσει, να εφαρµόσει, και

να επεκτείνει αποτελεσµατική ανταγωνιστική στρατηγική. Η συγκεκριµένη

προσέγγιση αφήνει την εταιρία και τις αγορές της, τρωτές στην επίθεση.

Η βάση για ουσιώδης competitive intelligence περιστρέφεται γύρω από τις

αποφάσεις που λαµβάνονται από τους διευθυντές για τον κατατοπισµό -

«positioning»- µιας επιχείρησης ώστε να µεγιστοποιήσουν την αξία των ικανοτήτων

που την διακρίνουν από τους ανταγωνιστές της. Η αποτυχία να συλλέξει, να αναλύσει

και να ενεργήσει στις σχετικές πληροφορίες µε οργανωµένο και δοµηµένο τρόπο θα

καταλήξει στην αποτυχία οποιασδήποτε στρατηγικής (Σχήµα Σ 8.2).

Τα ωφέλει της σωστής πληροφόρησης της συµπεριφοράς των ανταγωνιστών µιας

επιχείρησης συµπεριλαµβάνουν βελτιωµένη γνώση αγοράς, βελτιωµένες λειτουργικές

σχέσεις στην οργάνωση και στις διαδικασίες, µεγαλύτερη εµπιστοσύνη στην

παραγωγή, εφαρµογή και υλοποίηση των στρατηγικών σχεδίων, και ποιοτική

βελτίωση των προϊόντων ενάντια αυτών του ανταγωνισµού.

Εν ολίγοις, σαφέστατα καλύτερη επιχειρησιακή απόδοση.

Επιχειρησιακός Επωαστήρας (StartUps)

147

Φ4 – Constellation Engine Startup

Η επισκίαση του κινδύνου (και ο επακόλουθος

φόβος) να σπάσει για δεύτερη φορά (η πρώτη

ήταν το 1929)95

τα µούτρα της η Αµερικάνική

(και κατά φυσική συνέπεια η παγκόσµια)

αστική τάξη λόγω της συνεχιζόµενης κρίσης

επισηµάνει τη σηµασία της ανάπτυξης και την

αστραπιαία εφαρµογή οικοσυστήµατος που

διευκολύνει τις καινοτοµίες και λειτουργεί ως

επωαστήρας καινούργιων ιδεών96

.

Μια και η Αµερική, όπως και η περισσότερες χώρες της δύσης, ταυτίζεται

µε το πολίτευµα της αστικής δηµοκρατίας, είναι φυσικό οι γίγαντες των

οικονοµικών επιστήµων και διοικήσεων επιχειρήσεων , να προσπαθούν να βρουν

λύση µέσω της εξυγίανσης του management system των µεγάλων επιχειρήσεων,

δηλαδή των περιβόητων enterprise.

Όταν η κάθε µεγάλη επιχείρηση λειτουργεί σωστά, µέσω της σωστής (ότι και να

σηµαίνει αυτό – πιθανόν αλλάζει µε τους καιρούς) διοίκησης, τότε το εργατικό

δυναµικό είναι ευχαριστηµένο, οι µέτοχοι είναι ευχαριστηµένοι, η αλυσίδα

προστιθέµενης αξίας είναι υγιής, οι καταναλωτές είναι κάπως ευχαριστηµένη, και όλα

πάνε λουλουδάτα.

Άρα, µε την λογική του Mintzberg97

, ένα µεγάλο βήµα στην επίλυση των σηµερινών

προβληµάτων, είναι µηχανισµοί που εξασφαλίζουν υγειές και σωστό υπεύθυνο

µάνατζµεντ, έτσι ώστε να µειωθούν τα σηµερινά και µελλοντικά Principle Agent 98

θέµατα.

«Πες ότι θέλουµε να µαγειρέψουµε µια σούπα λαχανικών. Κόβουµε και προσθέτουµε

φρέσκα λαχανικά. Πράγµατι µια σούπα µε φρέσκα λαχανικά είναι καλή για την υγεία

και νόστιµη. Αν όµως την ίδια σούπα την παγώνουµε, την ξαναζεσταίνουµε, την ξανά

παγώνουµε, την ξαναζεσταίνουµε, την ανακατεύουµε µε τα ίδια λαχανικά τότε κάπως

χάνει την φρεσκάδα της, τα λαχανικά κάπως αλλοιώνονται και κατά πάσα πιθανότητα

η κάποτε νόστιµη σούπα κατάντησε να προκαλεί αηδία.» 99

95

Γιάννης Χοντζέας, Το «Τέλος» του Κουµουνισµού,(Εκδόσεις Α/συνέχεια) Αθήνα, 1993,σελ.67-

84;Hunt and Sherman,Economics An Introduction to Traditional and Radical Views,(Harper Row)

New York,pp.155-186;Galbraith, A Journey Through Economic Time,(Houghton Mifflin)

Boston,pp.61-105;Greenspan, The Age of Turbulence,(Penguin) London,pp.346-353 96

Henry Mintzberg, Managers Not MBAs, San Francisco (Berret-Kochler),2004 97

Καθηγητής ∆ιοίκησης Επιχειρήσεων, Πανεπιστήµιο McGill, Montreal – Quebec - Canada 98

Οι προτεραιότητες του µάνατζερ, και όχι της επιχείρησης. 99

Παράδειγµα του Gilbert Shaw στα πλαίσια της Ευρωπαϊκής Επιτροπής Ανταγωνισµού - Σηµειώσεις

του συγγραφέα.

148

Με το ίδιο σκεπτικό όταν τα ίδια άτοµα (πες τα κλίκες, χρυσά αγοράκια (ή

κοριτσάκια) ή golden boys ή bootle100

girls) περιστρέφονται γύρο από την ίδια

επιχείρηση, βιοµηχανία, αγορά κλπ. και αποτρέπουν µέσω κονέ, φρέσκο αίµα και

φρέσκες ιδέες, τότε το οικοσύστηµα «µπαγιατεύει».

Το σύνδροµο του χρυσού παιδιού, ή το «µέσον», ή της τακτοποίησης συγγενών,

συγχωριανών, κοντοχωριανών κλπ. έχει ως επίπτωση στα οποιαδήποτε ιδρύµατα

την έλλειψη ουσιώδης έρευνας ενώ στην αγορά και στην κοινωνία έλλειψη ουσιώδης

διοίκησης και καινοτοµίας. Το µακροοικονοµικό πρόβληµα σε τέτοιες καταστάσεις

είναι η µη ανταγωνιστικότητα της χώρας101

και η όδευση προς τον οδυνηρό και αργό

θάνατο.102

Ο µηχανισµός –το σύστηµα- µιας επιχείρησης, ενός ιδρύµατος, και φυσικά µιας

χώρας - θα πρέπει να εξασφαλίζει ότι άτοµα µε τα σωστά προσόντα, την σωστή

εµπειρία103

τοποθετούνται στης σωστές θέσεις ώστε να αξιοποιηθεί -στο µέγιστο

δυνατό- το δυναµικό της χώρας104

.

Απόκτηση Μεριδίου Αγοράς

Η φαντασία και το όραµα µαζί µε την υπεύθυνη επιχειρηµατικότητα, το µελετηµένο

ρίσκο, την επιµονή και πίστη, χαράζει την εξέλιξη του κόσµου µε στρατηγικό

καταλύτη την τεχνολογία.

Η κάθε επιθετική κίνηση απόκτησης µεριδίου αγοράς σχεδιάζεται µε βάση διαφόρων

παραµέτρων και δεδοµένων όπως την κοινωνική και οικονοµική κατάσταση της

αγοράς, την τεχνολογία, τον ανταγωνισµό και φυσικά το, η τα, οικονοµικά µοντέλα

που αντιστοιχούν στην αγορά στο παράθυρο χρόνου που αφορά την συγκεκριµένη

στρατηγική (Σχήµα 8.3).

Πιθανή εξέλιξη σε οποιαδήποτε αγορά είναι το οικονοµικό φαινόµενο του

Ολιγοπωλίου. Η αγορά ύστερα από αρκετά χρόνια ανάπτυξης σταθεροποιείται σε ένα

κλειστό σύστηµα µε χ βασικούς προµηθευτές (πχ. χ=3) , όπου ο κάθε προµηθευτής ή

100

Η µυηµένες στην µυστική ανδροκρατούµενη Στοά των νεκροκεφαλών, ή skulls, του Yale 101

Βλέπε επίσεις “Understanding the Crisis in Greece : From Boom to Bust”, Mitsopoulos and

Pelagridis· κριτική του συστήµατος από το σύστηµα.. Για σχολαστική ανάλυση των ριζών του

ελληνικού θέµατος, βλέπε επίσης Marx Κεφάλαιο και Critique of Political Economy 102

http://www.citypress.gr/index.html?action=article&article=75458 103

Η ζωή δεν τελειώνει ούτε στα σαράντα, ούτε στα πενήντα. Η κάθε ηλικία έχει κάτι σηµαντικό να

προσφέρει . 104

Το τµήµα προσωπικού παίζει µέγιστο ρόλο σε αυτές τις περιπτώσεις. Το πρώτο που θα ερευνήσει ο

«νεοσύλλεκτος» σε µια επιχείρηση είναι το κατά πόσο ο προσωπάρχης ασχολείται µε την µετάδοση

της εταιρικής κουλτούρας στα στελέχη· το οποίο φαίνεται ξεκάθαρα στο µεσοπρόθεσµο ορίζοντα από

τη λήψη διαφόρων αποφάσεων και τη συµπεριφορά των στελεχών του human resources department.

Η ερώτηση που τίθεται φυσικά είναι αν πράγµατι υπάρχει τµήµα προσωπικού όπως και το πόσο

ασχολείται ο υπεύθυνος µε την εξυγίανση της επιχείρησης, και όχι της τσέπης του

149

εταιρεία κινητών υπηρεσιών συντηρεί σταθερό ποσοστό µεριδίου αγοράς. Για

διάφορους λόγους ο καταναλωτής παύει να αντιλαµβάνεται διαφοροποίηση µεταξύ

των προσφερόµενων προϊόντων ή υπηρεσιών και έτσι επιλέγει µόνο και µόνο µε

βάση την τιµή.

Ποιοι µπορεί να είναι αυτοί οι λόγοι; Πολλοί - και κυρίως συσχετίζονται µε αγορές

που είναι πια υπό καθεστώτος διαχείρισης.

Προϋπόθεση διατήρησης τέτοιου καθεστώτος είναι σε γενικές γραµµές η αποµόνωση

και προστασία (βλέπε την Αµερικάνική αυτοκινητοβιοµηχανία στην δεκαετία του 60)

από εξωγενή παράγοντες.

Αν επικαλεσθούµε την θεωρία παιχνιδιών (game theory), η κλασσική Ολιγοπώλια

αποτελείται από «παίκτες105

» όπου ο κάθε «παίκτης» κερδίζει µερίδιο αγοράς από

τους υπόλοιπους «παίκτες». Η «σούµα» πάντα παραµένει σταθερή.

Σε αυτό το οικονοµικό µοντέλο, οι παίκτες συνήθως αποφεύγουν επιθετικές κινήσεις

και συντηρούν σιωπηλά το µερίδιο αγοράς τους χωρίς να παρεµβαίνουν ή να

προκαλούν τον αντίστοιχο παίκτη µια και οποιαδήποτε πρόκληση µπορεί να

καταλήξει σε πόλεµο τιµών µε απρόβλεπτες συνέπειες για τον προµηθευτή και τους

καταναλωτές (πχ. Η Αµερικάνικη Βιοµηχανία Αεροµεταφορών ) .

Σ 8.3 : Ανάλυση PEST (Political, Economic, Social, Technological)

Αυτό µπορεί να αλλάξει όταν οι διάφοροι µέτοχοι (δηλαδή, οι «παίκτες») πιέζονται

από εσωτερικούς παράγοντες και «χάνουν την µπάλα», και έτσι προβαίνουν σε

επιθετικές πολιτικές, εµπορικές πολιτικές που χρησιµοποιούν ως κύριο µοχλό την

τιµή.

Όταν µια αγορά πλησιάζει το µοντέλο του Ολιγοπωλίου, τότε κάθε διαφοροποίηση

τιµών έχει ως ακόλουθο την άµεση ανταπόκριση από τους υπάρχοντες ανταγωνιστές

µε σκοπό την αποτροπή αλλαγής µεριδίου αγοράς. Επίσης, η ανεξέλεγκτη πολιτική

τιµών µπορεί να οδηγήσει σε πόλεµο τιµών, το λεγόµενο negative price spiral µε

αρκετά απρόβλεπτες συνέπειες.

Η ελληνική αγορά κινητής τηλεφωνίας τα τελευταία χρόνια ακολουθεί το µοντέλο

του Ολιγοπωλίου σε µεγάλο βαθµό µια και το συνολικό ποσοστό διασύνδεσης µένει

σταθερό ασχέτως των αλλαγών µεριδίων αγοράς συγκεκριµένων ανταγωνιστών. 106

106

http://www.tovima.gr/default.asp?pid=2&ct=19&artid=359488&dt=09/10/2010

150

Η Ελληνική αγορά κινητής τηλεφωνίας, δηλαδή το Ολιγοπώλιο, υποβλήθηκε σε

πόλεµο τιµών το 2009 που κόστισε στην ντόπια βιοµηχανία πάνω από 500

εκατοµµύρια ευρώ107

.

Όσον αφορά τα µακροοικονοµικά της χώρας, το 2009 η οικονοµία της Ελλάδος

συρρικνώθηκε περίπου 2%108

και το 2010 αναµενόταν τουλάχιστον 2% περεταίρω

υποχώρηση (η Deutsche Bank την υπολόγιζε περίπου στα 4%)109

. Το Ελληνικό

κράτος είχε δεσµευτεί, τουλάχιστον στα τέλη του 2009 –αρχές του 2010 – να µειώσει

το έλλειµµα τουλάχιστον 2,8% µονάδες έως το 2012. Η προβλέψεις της

Ευρωπαϊκής Ένωσης για το 2011 εκτινάσσουν το χρέος της Ελλάδος στο 135% του

ΑΕΠ.110

Η Ένωση Εταιρειών Κινητής Τηλεφωνίας 111

ανακοίνωσε στα µέσα του 2009

αναµενόµενη αύξηση του κόστους χρήσης κινητού τηλεφώνου περίπου 7,2 % (µια

και ο συνολικός φόρος σε κάθε λογαριασµό, λόγω τέλους, αυξανόµενου φπα κλπ. θα

κυµαίνετε µεταξύ 32 και 40%) και µείωση εταιρικών εσόδων περίπου 8,7%.

Ο χώρος της κινητής τηλεφωνίας, ο οποίος υπέστη όπως αναφέραµε 500 εκ. Ευρώ

περίπου ζηµιές το 2009 , συνεχίζει να λειτουργεί µε µειωµένα έσοδα το 2010112

- τα

αποτελέσµατα των συγκυριών και της στρατηγικής µείωσης τιµών – σε αγορά

Ολιγοπωλίου µηδενικού αθροίσµατος, negative spiral µε «εξωτερικές

παρεµβολές». Πολλοί µπορούν να απολογηθούν για την ξαφνική µείωση των τιµών

σαν στρατηγική συντήρησης µεριδίου αγοράς (και όχι σηµαντικής αύξησης

µεριδίου…δηλαδή κατάσταση µηδενικού αθροίσµατος και ολιγοπώλιο όπου ο

ανταγωνιστής θα αντιδράσει έντονα για να προστατεύσει το µερίδιο αγοράς του,

αρκεί να κατέχει την δυνατότητα άµεσης αντίδρασης) αλλά µε τις υπάρχουσες

δυσµενείς οικονοµικές συνθήκες πολλά µπορούν να αλλάξουν µέχρι το payback

period, όπως τα χαρακτηριστικά της αγοράς, η τεχνολογία, και φυσικά η ίδιες η

εταιρίες κινητής τηλεφωνίας.

Απ’ την µεριά των κανονιστικών θεµάτων, από πρώτη Ιουλίου 2010 ολοκληρώθηκε

ή εφαρµογή των µέτρων της ευρωπαϊκής επιτροπής για την ρύθµιση χρεώσεων

δικτυακής περιαγωγής (roaming), όπου παίρνοντας υπόψη και προηγούµενα µέτρα

συν τις επερχόµενες ρυθµίσεις του 2012, όπου η επιτροπή πιστεύει ότι θα

προσαρµόσει τα κέρδη των εταιριών σε «κανονικά» επίπεδα πάνω από το κόστος. Η

Ευρωπαϊκή Επιτροπή έχει θέσει ως στόχο το 2015 όπου οι κλήσεις µέσω κινητού θα

έχουν το ίδιο κόστος (εντός της Ευρωπαϊκής Ένωσης) µε µια εθνική κλίση. Η σχετική

ανακοίνωση αναφέρει ότι «Ο στόχος που έχει τεθεί στο πλαίσιο του Ψηφιακού

Θεµατολογίου, είναι ότι η διαφορά µεταξύ των τιµολογίων για την περιαγωγή και τις

εθνικές κλήσεις πρέπει να έχει σχεδόν µηδενιστεί µέχρι το 2015».113

107

Καθηµερινή 2.2.2010 108

http://www.inews.gr/20/voutia-2-tis-ellinikis-oikonomias-to-2009.htm 109

http://www.businessweek.com/news/2010-03-11/greece-underestimating-gdp-fall-deutsche-bank-

says-update2-.html 110

Η Ελληνική Οικονοµία και η Απασχόληση Ετήσια Έκθεση 2010,Ινστιτούτα Εργασίας ΓΣΕΕ-

Α∆Ε∆Υ, Σελ. 148 111

http://www.eekt.gr/NewsInside/tabid/71/ArticleID/29/CBModuleId/385/Default.aspx 112

http://www.tovima.gr/default.asp?pid=2&ct=19&artid=359488&dt=09/10/2010 113

European Commission Press Release, Reference: IP/10/1679, Date: 08/12/2010

151

Από τη µεριά της τεχνολογίας, τα διάφορα δηµοφιλή γκατζετ οδεύουν προς το

µοντέλο peer to peer αγνοώντας τις δυνατότητες του κεντρικού δικτύου, και

χρησιµοποιούν unlicenced φθηνά σηµεία προσβάσεις, όπως τα WiFi δίκτυα στα

διάφορα καφέ, και στην οικία του χρήστη. Όσον αφορά την µάχη για το κτήριο

(Battle of the Building), η ελεύθερη ασύρµατη πρόσβαση κερδίζει έδαφος µια και

πάρα πολλοί καταναλωτές την προτιµούν από κάποιο δίκτυο συνδροµής.

Φυσικά το ευρυζωνικό δίκτυο κινητής τηλεφωνίας θα παραµείνει κυρίαρχος στα

location based services µια και µπορεί, µε τις τελευταίες εξελίξεις να προσφέρει

συντεταγµένες πλοήγησης και γενική πληροφόρηση για το «που βρίσκοµαι» και «που

βρίσκεται αυτό που ψάχνω» και για ποιες υπηρεσίες προσφέρονται (µαγαζιά,

βενζινάδικα κλπ.) εκεί «που βρίσκοµαι».

Πράγµατι, σε πολλές χώρες ένα γκατζετ (µε 32 έως 64 ΜΒ ενσωµατωµένο σκληρό

δίσκο) µπορεί να αντικαταστήσει και ένα laptop αρκεί τα αρχεία να αποθηκεύονται

σε ασφαλή διαδικτυακά σηµεία. Προσθέτοντας την δυνατότητα ψηφιακής

υπογραφής, e-payments, πιστωτικές συναλλαγές, αποδεκτή από το κράτος

δυνατότητα ταυτοποίησης (αποθήκευση ταυτότητας, άδεια οδηγού κλπ.) τότε ένα

τέτοιο κινητό µπορεί κάλλιστα να αντικαταστήσει και το πορτοφόλι του χρήστη.

Η χρεώσεις των φωνητικών κλήσεων και γραπτών µηνυµάτων, λόγω κανονιστικών

µέτρων και γενικού ανταγωνισµού (technology disruption κλπ.) θα συνεχίζουν να

µειώνονται και µια και η φωνή του δικτύου LTE, και των διαφόρων ανταγωνιστικών

peer to peer εφαρµογών βασίζεται, και θα βασίζεται, σε server based VoIP.

Προβλέπεται µάλιστα ότι το VoIP θα προσφέρεται µέσω bundled πακέτου - δωρεάν.

Άρα παραµένει το θέµα καινούργιων πηγών εισοδήµατος για τις εταιρείες κινητών

τηλεπικοινωνιών.

Με βάση τα αναφερόµενα δεδοµένα, και τα επακόλουθα αποτελέσµατα ή επιδίωξη

µεριδίου αγοράς µε κύριο µοχλό την τιµή πιθανόν να µην ήταν ή βέλτιστη απόφαση

στις παρούσες (και πολύ πιθανόν µελλοντικές) κοινωνικοοικονοµικές συνθήκες.

Πράσινη Στρατηγική

Φ5 – Πράσινη Στρατηγική

Τι κοινό έχουν τα οικονοµικά

περιβάλλοντος, ή πράσινη

πολιτική , τα φωτοβολταϊκά,

το ψηφιακό µέρισµα, οι

ψηφιακές υπογραφές, τα e-

βιβλία και οι

τηλεπικοινωνίες;

152

Ανάλογα µε την ιδιαίτερη στρατηγική που διατίθεται να ακολουθήσει µια κυβέρνηση

τα πάντα, ή τίποτα.

Όσον αφορά το οργανόγραµµα πολλών κρατών, τα περιβαλλοντικά ζητήµατα

εµπίπτουν συνήθως στο Υπουργείο Περιβάλλοντος, ενώ π.χ. οι τηλεπικοινωνίες

κάτω από το Υπουργείο Υποδοµών.

Η διάσωση του περιβάλλοντος σήµερα αποτελεί προτεραιότητα σε παγκόσµιο

επίπεδο. Με απλά λόγια, αν δεν αποτραπεί η οικολογική καταστροφή τότε σε κάποια

φάση διακινδυνεύει ο άνθρωπος να θέσει το οικοσύστηµα σε αρνητική σπείρα µε

αποτελέσµατα τύπου Soylent Green114

, δηλαδή τη µη ανατρέψιµη κατάσταση

επιπέδου ενδογενούς εξάλειψης ( endogenous extinction level event).

Το κύριο όπλο υπό ανθρώπινη κατοχή είναι η τεχνογνωσία, την οποία οφείλει ο

άνθρωπος να χρησιµοποιεί µε αποδοτικό και αποτελεσµατικό τρόπο. Άρα η κάθε

οργάνωση (κυβερνητική ή µη) οφείλει να σφυρηλατήσει στρατηγικές που

γκρεµίζουν κινεζικούς τοίχους µεταξύ οργανωτικά µεταφρασµένων συµφερόντων

και χρησιµοποιούν αυτές τις τεχνολογίες µε έναν συνεπή συντονισµένο τρόπο πχ. τα

σηµερινά συστήµατα ενεργειακής συντήρησης, φωτοβολταϊκά κύτταρα, γεννήτριες

αέρος, υδροηλεκτρικές εγκαταστάσεις, οπτικές ίνες, ψηφιακό µέρισµα , ε-βιβλία , ε-

υπογραφές κλπ.

Καταρχάς πρέπει να εξεταστεί εάν η ιδιαίτερη τεχνολογία πράγµατι παρουσιάζει

ουσιαστική βελτίωση έναντι της παλαιότερης. Ένα βιβλίο µπορεί σήµερα να

ανακυκλωθεί σε µεγάλο ποσοστό. Μπορεί ένας ε-αναγνώστης να ανακυκλωθεί ; Το

βιβλίο σήµερα µπορεί να παραχθεί από 100% ανακυκλωµένο χαρτί οπού ο πολτός

παράγετε κυριολεκτικά από σκουπίδια (π.χ. χαλιά) και όχι δέντρα. Τα e-readers έχουν

σαν βάσει το πλαστικό (δηλαδή τους υδρογονάνθρακες). Μήπως πρέπει να βρούµε

κάποια οδό η οποία θα µας αποµακρύνει από το πετρέλαιο;

Ιδανικά, το πλήρες paperless ηλεκτρονικό γραφείο 115

θα περιλαµβάνει

ηλεκτρονικές συναλλαγές όπου το hardware θα είναι υλικό βασισµένο σε φυτικές

ίνες ή κάποιο άλλο συνθετικό που δεν προέρχεται από το πετρέλαιο.

Αυτό που πρέπει να τονιστεί είναι ότι η οποιαδήποτε περιβαλλοντική στρατηγική

πρέπει να αναλύσει, να αξιολογήσει, και να ενσωµατώσει κάτω από µια κοινή

οµπρέλα - οργάνωση όλα τα σχετικά στοιχεία που θα βοηθήσουν δραστικά να

µειωθεί η κατανάλωση και αφετέρου η περιβαλλοντική ζηµία. Έτσι φυτεύοντας

περισσότερα δέντρα , τα φιλικά προς το περιβάλλον κτήρια και υβριδικά αυτοκίνητα,

οι τηλεπικοινωνίες (οπτικές ίνες και όχι χαλκός) και οι περισσότερες e-πρωτοβουλίες,

τα διάφορα κίνητρα και τεχνολογίες εξοικονόµησης ενέργειας, πρέπει να παγιωθούν

εντός ενός πλαισίου κοινής στρατηγικής και να ενσωµατωθούν υπό την αιγίδα ενός

γενικού προγράµµατος/project µε τελικό στόχο τη δραστική µείωση της παρούσας

περιβαλλοντικής πτώσης.

Στρατηγική ∆ιαχείριση Τεχνολογιών

114

∆ιατοπική ταινία της δεκαετίας του 70 µε τον Τσάρλτον Ήστον 115

Βασισµένο σε πρόσφατη συζήτηση στο Μόντρεαλ, µε τον Πρόεδρο πρωτοποριακής εταιρείας e-

signature Silanis.

153

Όπως είναι γνωστό, το λειτουργικό σύστηµα DOS έπαιξε καθοριστικό ρόλο στην

κυριαρχία της Microsoft στην αγορά των pc, µια και η ισχυρή πλειοψηφία των

προσωπικών υπολογιστών λειτουργούσε µε υπόβαθρο το DOS. Ασχέτως από την

αρχική στρατηγική της Microsoft, η φυσική τάξη των πραγµάτων τοποθέτησε το

DOS (και τη Microsoft) – στα βάθη του χρόνου – σε αυτή την πλεονεκτική θέση.

Η στρατηγική πίσω από την

δηµιουργία του WAP (Wireless Application Protocol) ήταν να δηµιουργηθεί-

τοποθετηθεί- ένας «µεσάζοντας» µεταξύ τις

ασύρµατες εφαρµογές και το δίκτυο κινητής

τηλεφωνίας (Σχήµα Σ 8.4) ώστε το κεντρικό

δίκτυο, και οι αντίστοιχοι προµηθευτές, να

παίζουν καθοριστικό ρόλο στην επίτευξη των

εφαρµογών, και στα αντίστοιχα έσοδα

(πνευµατικά δικαιώµατα κλπ.).

Η στρατηγική του WAP προϋποθέτει ότι η

εφαρµογές ελέγχονται σε µεγάλο βαθµό από το

δίκτυο κορµού – το αποτέλεσµα αυτής της

στρατηγικής είναι το γνωστό σύστηµα IMS (IP

Multimedia Subsystem).

Τα πράγµατα δεν εξελιχτήκανε ακριβώς έτσι, µε

της εταιρίες διαδικτύου να ακολουθούν πιστά το

peer to peer µοντέλο και να θεωρούν τα κινητά

Σ 8.4 : ∆ίκτιο 3G

δίκτυα ως data pipes (ή τουλάχιστον να οδεύουν προς αυτή τη κατεύθυνση) καθώς

οι εταιρίες κινητής να έχουν εµπλακεί σε πάρε δώσε τυποποιήσεων διαφόρων

συστηµάτων υποστήριξης εφαρµογών. Ιδού η διαφορά στρατηγικής µεταξύ των

προµηθευτών και παροχών κινητών υπηρεσιών και των Web Companies : οι µεν

ενδιαφέρονται (και καλά κάνουν) για διασύνδεση (interconnection) π.χ.µέσω IMS

και η δε για “global access” µέσω peer to peer σηµεία πρόσβασης , και το δίκτυο ως

έχει116

.

Άρα , η στρατηγική του WAP πήρε άλλες µορφές και υλοποιήθηκε από τις εταιρίες

διαδικτύου µέσω των πλατφόρµων κινητών τηλεφώνων, όπως την Android κλπ.

Σε αρκετές περιπτώσεις, όταν κάποιος θέλει να καθορίσει µια κατάσταση, είναι

αρκετά πιο αποτελεσµατικό να το καθορίσει σκαλοπάτι-σκαλοπάτι χρησιµοποιώντας

τις δυνάµεις και γνωριµίες του, και όταν πια καθοριστεί (βλέπε DOS, Android, κλπ)

να απολαµβάνει τους καρπούς καθώς οι άλλοι «τρέχουν στον ΟΗΕ».

Η στρατηγική διαχείριση προϊόντων/λύσεων αναφέρεται στο σύνολο διαδικασιών

µάρκετινγκ που στοχευόµενα τοποθετούν στην αγορά προϊόντα , υπηρεσίες και

116

Άρα και το θέµα της ουδετερότητας δικτύων, “net neutrality”

154

γενικές λύσεις εξασφαλίζοντας µακροπρόθεσµο όφελος, αποδοτικότητα και αύξηση

κερδών. Σε γενικές γραµµές, το τµήµα διαχείρισης προϊόντων/λύσεων (product

management) µιας επιχείρησης εκτελεί τη στρατηγική διαχείρισης µάρκετινγκ

προϊόντων/λύσεων µε τη βοήθεια των τµηµάτων µάρκετινγκ και πωλήσεων. Ο

συσχετισµός της διαχείρισης προϊόντων είναι τέτοιος ώστε να διευκολύνει τις

τακτικές που κλειδώνουν το στοχευόµενο µερίδιο της αγοράς προς όφελος του

προµηθευτή, ταυτόχρονα εξουδετερώνοντας ή περιορίζοντας τον ανταγωνισµό και

εξασφαλίζοντας την εξέλιξη της αγοράς (ή του δικτύου) προς την κατεύθυνση που

προσφέρει το µέγιστο όφελος στα προϊόντα και υπηρεσίες του συγκεκριµένου (ή των

συγκεκριµένων) προµηθευτή.

Η Στρατηγική ∆ιαχείριση ∆ιαµαρτιών

Προϋπόθεση για το κάθε σοβαρό management system είναι ο ενσωµατωµένος

µηχανισµός διαχείρισης διαµαρτυριών (grievance handling system). Αυτοί οι

µηχανισµοί διαµαρτυρίας είναι συνήθως ανεξάρτητοι από το διοικητικό σώµα και

έχουν τον κύριο ρόλο της προστασίας της εταιρίας από τα συστηµατοποιηµένα

καταστρεπτικά principle agent problems (old boys network) δηλαδή από τον εαυτό

της. Με άλλα λόγια, ο ανεξάρτητος µηχανισµός διαµαρτυρίας εισάγει ένα αδέσµευτο

κανάλι επικοινωνίας που επιτρέπει στους υπαλλήλους και τους διευθυντές να

εκφράζουν ανώνυµα και ελεύθερα την άποψη και τις ανησυχίες τους . Στο παρελθόν

τέτοια κανάλια έχουν αποκαλύψει διάφορα ζητήµατα συµπεριλαµβανοµένων των

αµφίβολων επιχειρησιακών πρακτικών (dubious business practices). Εάν

χρησιµοποιούνται κατάλληλα τα ανεπίσηµα κανάλια επικοινωνίας προστατεύουν την

επιχείρηση και τους µετόχους της όπως, αν όχι καλύτερα, τα επίσηµα κανάλια

(quarterly reports κλπ.)

Οι ίδιες αρχές ισχύουν για κράτος και κοινωνία. Η δυνατότητα ανώνυµης

επικοινωνίας µέσω κάποιας µορφής ανεξάρτητου καναλιού επικοινωνίας (που

υπονοεί τη χρήση µιας συσκευής επικοινωνίας είτε πρόκειται για σταθερό ή κινητό

τερµατικό) υπονοεί ένα ανεπίσηµο κανάλι διαµαρτυρίας.

Φυσικά η κατάχρηση τέτοιων καναλιών είναι µέρος του παιχνιδιού και συχνά τα

µέσα αυτά αποδοκιµάζονται από υπόγειους σκοπούς όπως τη συκοφαντία και τον

εκβιασµό.

Η αρχαία Αθήνα, ήταν µάρτυρας σε συκοφαντικές δραστηριότητες την νύχτα πριν

την Σικελική εκστρατεία. Πιθανόν µια οµάδα πολιτών που ήταν ενάντια στην

αποστολή δεν είχε κανένα άλλο κανάλι για να εκφράσει τις αντιρρήσεις, και έτσι

δραστηριοποιήθηκε µε αυτό το τρόπο. Μια άλλη εξήγηση είναι ότι η δραστηριότητα

διαπράχτηκε από τους εχθρούς του Αλκιβιάδη µε σκοπό την δυσφήµηση του. Το ότι

δεν επράχθη οποιαδήποτε ανάλυση πρωταρχικής αιτίας (Root Cause Analysis) από

τους Αθηναίους σηµαίνει ότι οποιαδήποτε συµπεράσµατα είναι καθαρά υποθετικά.

Το σίγουρο είναι ότι ο τότε εµφύλιος κίνησε αλυσιδωτή αντίδραση που οδήγησε

τελικά στην κατάρρευση ενός µεγάλου πολιτισµού. Ο αναγνώστης θα σηµειώσει

155

ότι κατά τη διάρκεια των συνελεύσεων (στη Βουλή) όλοι συµφωνούσαν µε το

στρατηγό (Groupthink117

) άσχετα αν υπήρχε έντονη ανησυχία στα παρασκήνια 118

.

Ίσως κάθε συκοφαντική δραστηριότητα καθώς επίσης και άλλες ανώνυµες

καταγγελίες πρέπει να γίνουν θέµα µελετών, µε κύριο σκοπό την εύρεση κάποιου

συσχετισµού µεταξύ της συκοφαντικής δραστηριότητας και κατά πόσο τα επίσηµα

κανάλια διαµαρτυρίας (δηλ. το σύστηµα) πραγµατικά λειτουργούν (δηλαδή το

µέγεθος της πίστης του πληθυσµού προς το σύστηµα)119

. Επιπλέον το περιεχόµενο

αυτής της δραστηριότητας πρέπει επίσης να µελετηθεί µε το στόχο την αποκάλυψη

αλλοιωµένων διαδικασιών και διεφθαρµένων επιχειρησιακών/πολιτικών πρακτικών.

Συνήθως τέτοιες πρακτικές µπορούν µόνο να αποκαλυφθούν µέσω των ανεπίσηµων

καναλιών δεδοµένου ότι τα επίσηµα κανάλια ελέγχονται από τα άτοµα που πιθανόν

να είναι µπλεγµένα σε αυτές τις πρακτικές.

Ο Winston Churchill επισήµανε120

τη σηµασία της κάθε πληροφόρησης και ειδικά

των ακατέργαστων πληροφοριών που προέρχονται από ανεξέλεγκτα µη

φιλτραρισµένα κανάλια (π.χ. µη καταγεγραµµένα κινητά τερµατικά και άλλες

συσκευές πρόσβασης που επικοινωνούν ανώνυµα µε µπλόγκς και άλλα φόρουµ) ·

οποιοδήποτε ισχυρό σύστηµα διαχείρισης (κοινωνικό ή άλλο) πρέπει να έχει

πρόσβαση σε τέτοια κανάλια.

Οι πληροφορίες από τα ανεπίσηµα κανάλια πρέπει να είναι στόχος µελέτης και όχι

φίµωσης. Τέτοια κανάλια επιτρέπουν στη διαχείριση (και στην κυβέρνηση)

πρόσβαση σε ένα διαφορετικό σύµπαν πληροφοριών, και παρέχουν ισχυρή ασπίδα

κινδύνου ενάντια στην παρασιτική δραστηριότητα π.χ. Groupthink.

Η προστασία της κοινωνίας από κακοπροαίρετες ενέργειες είναι ευθύνη του κάθε

πολίτη.

Η πεποίθηση (αφού ακυρωθεί ο ανεπίσηµος δίαυλος επικοινωνίας) ότι δεν υπάρχει

ζήτηµα αποτελεί στρουθοκαµηλισµό και µπορεί να οδηγήσει σε ανεξέλεγκτες

επιπτώσεις µια και τα άτοµα που «ξεθύµαιναν» µε αυτό τον τρόπο µπορούν να

επιλέξουν άλλες όχι απαραιτήτως ειρηνικές διαδροµές για να εκφράσουν τη

δυσαρέσκειά τους.

Στρατηγική Προώθηση Προϊόντων (Strategic Product Management)

Στον εντοπισµό των αναγκών του πελάτη – ανάγκες οι οποίες µεταβιβάζονται

συνήθως µέσω έρευνα αγοράς – το τµήµα της διαχείρισης προϊόντων/λύσεων θα

σχεδιάσει τις συγκεκριµένες εφικτές λύσεις των οποίων τα οφέλη καλύπτουν τις

117

Όταν όλοι (σε επιτροπή η management team) συµφωνούν µε το ισχυρό ή χαρισµατικό άτοµο χωρίς

να υπάρχει ποτέ ρεύµα αντιλόγου. Καθιστά τις επιτροπές και διοικητικές οµάδες άχρηστες. 118

Το θέατρο παρουσίασε επίσης ένα άλλο ανεπίσηµο κανάλι διαφωνίας και κριτικής. Οι Τρωάδες του

Ευριπίδη καταδίκασαν την συµπεριφορά της Αθήνας προς τους συµµάχους της. Το γεγονός ότι το

έργο επιτράπηκε την νύχτα πριν την εκστρατεία απεικονίζει την θεµελιωµένη αξία της τότε

αθηναϊκής δηµοκρατίας. 119

Το τροµερό µυστικό που αποκάλυψε το WikiLeaks, άρθρο του Πέτρου Παπακωνσταντίνου,

Καθηµερινή Παρασκευή 10 ∆εκεµβρίου, Σελ.2 120

David Halberstam, the Fifties,New York (Fawcett Columbine),1993,p.232

156

ανάγκες του εν λόγω πελάτη (ή τουλάχιστον θα µεταφέρει τις προδιαγραφές στο

τµήµα σχεδιασµού το οποίο θα λειτουργήσει υπό την επίβλεψη του product

management). Ο κύριος στόχος του τµήµατος διαχείρισης προϊόντων/λύσεων

παραµένει πάντα το έγκαιρα διαθέσιµο ισορροπηµένο ανταγωνιστικό χαρτοφυλάκιο

(Πινακας Π 8.2) προϊόντων και λύσεων µε βάσει πάντα τις συγκεκριµένες ανάγκες

της αγοράς. Το χαρτοφυλάκιο είναι αποτέλεσµα των στρατηγικών δυνάµεων της

επιχείρησης παίρνοντας πάντα υπόψη τον ανταγωνισµό, των αναγκών αγοράς και των

τάσεων τεχνολογίας/βιοµηχανίας, πάντα εντός του σχετικού κοινωνικοοικονοµικού

περιβάλλοντος. Η στοχευόµενη πληροφόρηση επιτρέπει το σχεδιασµό λύσεων σε

τέτοιο βαθµό (σχεδιασµός λύσεων µε συχνή συµµετοχή του πελάτη) της οποίας τα

οφέλη εκπληρώνουν σε µεγάλο βαθµό τις επιθυµίες του κάθε πελάτη. Οι

συγκεκριµένες πληροφορίες περιλαµβάνουν επαρκή ανάλυση του ανταγωνιστικού

περιβάλλοντος, ένα γενικό roadmap των νέων τεχνολογιών , σηµαντικά στρατηγικά

ζητήµατα που αφορούν τον πελάτη και συγκλίνουν µε τους βραχυπρόθεσµους και

µακροπρόθεσµους στόχους (και περιθώρια κέρδους) των συγκεκριµένων εταίρων.

Π 8.2 : Ανταγωνιστικότητα προϊόντων µε βάση το µοντέλο της εταιρείας Boston

Consulting Group

Η κάθε λύση αξιολογείται µε βάση τις αρχικές δαπάνες, το εισόδηµα της

εγκατεστηµένης βάσης, το αναµενόµενο µελλοντικό εισόδηµα που θα παραληφθεί

από βελτιώσεις και µετατροπές, και την εξέλιξη της λύσης µε βάση την τελική µορφή

του δικτύου. Αυτή η εξέλιξη εξασφαλίζεται από την εµµονή στα roadmaps των

προϊόντων που δεσµεύουν τη συγκεκριµένη λύση στα βιοµηχανικά πρότυπα καθώς

επίσης και τη γενική τεχνολογική εξέλιξη.

Με βάση της ταµειακές ροές και χρησιµοποιώντας τα σωστά οικονοµικά πρότυπα

αξιολόγησης (παράδειγµα: Net Present Value) το έργο υλοποίησης θα προχωρήσει

µόνο και µόνο εάν η συγκεκριµένη πρόταση ικανοποιεί τις βραχυπρόθεσµες τακτικές

και τη µακροπρόθεσµη στρατηγική της εταιρείας.

157

Επίσης σηµειώνουµε ότι κάθε ένδειξη µελλοντικού εισοδήµατος στον γενικό

απολογισµό αποτρέπει λανθασµένες αποφάσεις πάντα µε βάση τις περιοριστικές

αρχικές δαπάνες, πχ. αν οι αρχικές δαπάνες και το λαµβανόµενο εισόδηµα από την

παραγωγή και την παράδοση ενός έργου οδηγούν σε αρνητικό κέρδος.

Business Continuity

Εντούτοις, εάν το µελλοντικό εισόδηµα λαµβάνει υπόψη επίσης το σωστό ποσοστό

επιστροφής, κατόπιν η συσσωρευµένη παρούσα αξία του κέρδους µπορεί να γίνει

θετική απεικονίζοντας έτσι τη στρατηγική αξία της λύσης στην εταιρία. Εάν φυσικά η

λύση παρουσιάζει κάποια ασυνέχεια στις εισροές που οδηγεί σε αρνητική παρούσα

αξία, η συγκεκριµένη λύση έχει κατά πάσα πιθανότητα ανεπαρκές roadmap που δεν

εγγυάται τις µελλοντικές ροές µετρητών, ή το κόστος υλοποίησης είναι απλά πάρα

πολύ υψηλό και δεν πρόκειται ποτέ να ανακτηθεί.

Η κάθε ευκαιρία αξιολογείται µε το πόσο εξασφαλίζει τα συνεχή εισοδήµατα παρά

τα ευκαιριακά κέρδη. Με αυτό το σκεπτικό η κάθε επιχείρηση αξιολογείται από τη

δυνατότητα της να µετατρέψει τα µακρόχρονα κέρδη σε επενδύσεις αλλά και σε

απασχόληση.

Αύξηση Μεριδίου Αγοράς µέσω Στρατηγικής Τοποθέτησης Προϊόντων

Ας υποθέσουµε ότι κάποια εταιρεία παροχής κινητών υπηρεσιών, η εταιρεία Ζ,

σκοπεύει να επεκταθεί στις σταθερές οικιακές τηλεπικοινωνίες, και έχει καταφέρει να

εξασφαλίσει τη σχετική «αδειοδότιση», πχ. φάσµα για σταθερές οικιακές υπηρεσίες,

από τον κανονιστικό φορέα. Το δίκτυο 3G της εταιρείας κινητών υπηρεσιών

εξοπλίζεται από τον προµηθευτή Α µε υλικό, και υπηρεσίες και το χαρτοφυλάκιο του

προµηθευτή Α δεν περιέχει τα σχετικά προϊόντα (πχ WiMax rev D) που θα

διευκολύνουν την εταιρεία Ζ να προσφέρει εγκαίρως (όπως αναφέρονται στην άδεια)

τις αναγκαίες σταθερές υπηρεσίες.

158

Σ 8.5 : Στρατηγική Τοποθέτηση Προϊόντων

Στην παρούσα φάση, ο ανταγωνιστής (προµηθευτής Β) µπορεί να εξασφαλίσει

στρατηγική συµµαχία µε κάποιο προµηθευτή συστηµάτων και υπηρεσιών σχεδιασµού

WiMax ώστε να «αποσπάσει» το οικιακό µερίδιο από τον προµηθευτή Α (Σχήµα

Σ8.5) · Επίσης, ο προµηθευτής Β µαζί µε το πακέτο του WIMAX rev. D121

θα

προσφέρει το σύστηµα IMS σαν ολική λύση (µε τη σωστή και προσεχτική

τιµολόγηση), ώστε να «δένει» το κινητό και σταθερό δίκτυο επιτρέποντας την

εταιρεία Ζ να οδεύσει προς σύγκλιση υπηρεσιών (Σχήµα Σ 8.6). Με αυτό τον τρόπο ο

προµηθευτής Β ελέγχει το ολικό δίκτυο και βήµα - βήµα αντικαταστεί (αν έχει

στρατηγικό νόηµα) τον προµηθευτή Α.

Σ 8.6 : Περιορισµός του ανταγωνισµού µέσω στρατηγικής τοποθέτησης προϊόντων.

121

Υποθέτουµε ότι ο ανταγωνιστής εξοπλίζει δίκτυα GSM · άρα προωθεί WiMax rev. D ώστε να µην

κανιβαλίσει το «κινητό» χαρτοφυλάκιο του µε mobile WiMax το οποίο ανταγωνίζεται τις βασισµένες

σε GSM τεχνολογίες

159

9. Εξέλιξη ∆ικτύων

Η κάθε συζήτηση για την µακρόχρονη εξέλιξη ενός δικτύου κινητής τηλεφωνίας (ή

οποιουδήποτε δίκτυο) ξεκινάει µε τις ανάγκες των πελατών. Στην περίπτωση των

εταιριών κινητής τηλεφωνίας οι πελάτες αφορούν άµεσα την πελατειακή βάση των

εταιριών συµπεριλαµβανόµενους τους επιχειρησιακούς πελάτες οπού εµπλέκεται

ιδιαίτερη στρατηγική και σαφέστατα πολύπλοκη τιµολογιακή πολιτική. Στην

περίπτωση των προµηθευτών υλικού η άµεση πελάτες είναι οι εταιρίες παροχής

κινητών τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών ενώ οι έµµεσοι πελάτες συµπεριλαµβάνουν

την πελατειακή βάση των εταιριών κινητής τηλεφωνίας. Ο κύρια ευθύνη της

εξέλιξης των δικτύων των εταιριών κινητής τηλεφωνίας αντικατοπτρίζεται από την

θέση του CTO (Chief Technology Officer) ενώ στον προµηθευτή υλικού από τον

υπεύθυνο του Product Management..

Ο υπεύθυνος του product management καλείται να προσφέρει λύσεις οι οποίες θα

διαφοροποιούσουν και τα προϊόντα του προµηθευτή, αλλά και θα προσφέρουν

πρόσφορο έδαφος µέσω ευέλικτων εφαρµογών για την διαφοροποίηση των

προϊόντων του άµεσου πελάτη δηλαδή της εταιρίας κινητής τηλεφωνίας · ένας

αρκετά δύσκολος άθλος στις εποχές των τυποποιηµένων προϊόντων και

καθορισµένων roadmaps. Μια και η θέση κάθε εταιρίας υλικού στο γήπεδο των

standards είναι συνήθως να εξασφαλίσει ικανοποίηση των αναγκών των κυρίων

αγορών, η µόνη σωτηρία για τον έκαστο product µάνατζερ είναι η θέση και η ισχύς

της τοπικής εταιρίας στην «βιόσφαιρα» της συγκεκριµένης πολυεθνικής (Σχήµα

Σ9.1).

Σ 9.1 Τυπικό οργανόγραµµα Στρατηγικών Επιχειρησιακών Μονάδων

160

Εάν το τοπικό µάνατζµεντ καταφέρει να τοποθετηθεί στρατηγικά στις ανάγκες της

πολυεθνικής µε ουσιαστική επιχειρηµατολογία, η πολυεθνική θα µεταφέρει τις

προτεινόµενες προδιαγραφές στο γήπεδο των standards µε µεγάλη πιθανότητα να

ικανοποιηθούν οι ανάγκες της τοπικής ή περιφερειακής αγοράς. Αλλιώς, η τοπική

αγορά θα εξυπηρετηθεί από καινούργιους παίκτες που δέχονται το κόστος των

customizations, από πιο ικανούς ανταγωνιστές, ή από άλλες πιο συµβατές

τεχνολογίες.

Ο CTO περιπλέκεται σε διαφορετικές αλλά εξίσου δοκιµαστικές καταστάσεις πχ. οι

πιέσεις των προµηθευτών για αναβαθµίσεις δικτύου, οι πιέσεις των τυποποιηµένων

roadmaps στην οποία τυποποίηση στο γήπεδο των standards συµµετέχουν και οι

εταιρίες υπηρεσιών, µυήσεις σε καινούργιες διαδικασίες και τεχνολογίες (είναι

ανάγκη το IMS, και γιατί; τι αισθησιακά και περιβαλλοντικά ζητήµατα θα

προκύψουν από τα συστήµατα πολλαπλών κεραιών πχ. τύπου MIMO ; ) και πολλές

φορές µη δοκιµασµένες εφαρµογές (βλέπε First Office Application και Live Betas), οι

ανάγκες τις αγοράς, οι ανάγκες του δικτύου, το budget και οι συνεχείς

διαπραγµατεύσεις µε τα εµπορικά τµήµατα για καινούργιες χαµηλού κόστους

υπηρεσίες, και οι γενικευµένες µετρήσεις Return on Investment (ROI) opex, capex

κλπ .

Σ 9.2 : Η αύξηση κίνησης και ο περιθωριοποίηση των εσόδων

Ο ∆εκέµβρης του 2009 είδε το ποσό των συνδροµητών υπηρεσιών της κυψελοειδής

κινητής τηλεφωνίας – σε σφαιρικό επίπεδο – να φτάνει τα 2 δισεκατοµµύρια ενώ

προβλέπονται περίπου 3.3 δισεκατοµµύρια συνδροµητές ευρυζωνικών κινητών

τηλευπηρεσιών το 2014 (Σχήµατα Σ 9.3 και Σ 9.4)122

.

122

Rogers Wireless Communications, Canada

161

Σ 9.3 : Η πίτα της σφαιρικής αγοράς κινητής τηλεφωνίας

Η κίνηση δεδοµένων προβλέπεται να αυξηθεί 17 φορές –συµπεριλαµβάνοντας τις

εφαρµογές πολυµέσων- ενώ το αντίστοιχο εισόδηµα στο ίδιο χρονικό πλαίσιο

περίπου 2 φορές (Σχήµα Σ 9.2 και Πίνακας Π 9.1).

Σ 9.4 : Ποσοστό διάδοσης των διαφορετικών τεχνολογιών

∆ηλαδή οι απαιτήσεις χωρητικότητας, και διαχείρισης ποιότητας (QoS) θα αυξηθούν

εντυπωσιακά

Π 9.1 : Η εξέλιξης στην αγορά πολυµέσων

162

µα χωρίς την ανάλογη αύξηση στο εισόδηµα αυξάνοντας τις απαιτήσεις µε σηµαντικά

µειωµένους πόρους να ικανοποιηθούν οι επερχόµενες απαιτήσεις.

Αφ’ εταίρου οι απαιτήσεις των αναβαθµίσεων σε καινούργιες τεχνολογίες που

περιπλέκουν καινούργια µη συµβατά φυσικά στρώµατα αυξάνονται, ενισχύοντας

την πολυπλοκότητα και το κόστος συντήρησης πολλαπλών πχ. δικτύων πρόσβασης

χωρίς σηµαντικές βελτιώσεις στο επίπεδο του χρήστη και στα έσοδα της παροχής

υπηρεσιών. Με άλλα λόγια, οι διάφορες τεχνολογίες και αντίστοιχα δίκτυα αργούν να

-στην εισαγωγή τους - διαφοροποιηθούν και αργούν µε απλά λόγια, να φύγουν

(Σχήµατα Σ 9.5 έως 9.8)

Σ 9.5 : Οι συνδροµές ανά τεχνολογία πρόσβασης

πχ. οι αρχικές φάσεις του 3G µε τις ίδιες περίπου ταχύτητες του GPRS, η εισαγωγή

του LTE το 2012 ενώ τα δίκτυα HSPA (high speed 3G) οδεύουν προς mainstream το

2014, οι αρχικές ταχύτητες του LTE οι οποίες συµβαδίζουν µε τις mainstream

εκδόσεις των δικτύων HSPA.

163

Σ 9.6 : Οι διαθεσιµότητες των ασύρµατων ευρυζωνικών τεχνολογιών

Σ 9.7 : Ταχύτητες ανά τεχνολογία πρόσβασης

Σ 9.8 : Ταχύτητες LTE ανά εύρος ζώνης και τοπολογία κεραιών

164

Ο Ρόλος του IMS

Το υποσύστηµα IMS απεικονίζει την κλασσική περίπτωση όπου η εµφάνιση του

«σιδερικού» εµπνέει την υλοποίηση των εφαρµογών.

Για την υποστήριξή του IMS – το οποίο έχει αποκαλεστεί το «Ρούπελ» ή το

“Alamo” των τηλεπικοινωνιών123

- οι προµηθευτές υλικού επενδύσανε βαριά στην

ανάπτυξη των προϊόντων, λύσεων, εφαρµογών και την υποστήριξη του ίδιου του

υποσυστήµατος.

Οι αγορές όµως είχαν δήξει κάποιο δισταγµό στην υιοθέτηση της τεχνολογίας,

δηλαδή δεν εύρισκαν λόγω ύπαρξης του συγκεκριµένου “concept” µια και η

υλοποίηση αρκετών εφαρµογών γινότανε µέσω «εσωτερικών» customizations κλπ.

Η καθυστέρηση της «απογείωσης» του IMS, το οποίο έχει ως κύριο λόγω ύπαρξης

την επιταχυµένη δηµιουργία, εφαρµογή, επέκταση και διασύνδεση καινούργιων,

συγκλινόντων και αλληλοεπιδρών υπηρεσιών124

, οφείλετε στην αβεβαιότητα των

χειριστών για την χρησιµότητα της πλατφόρµας και την έλλειψη περιεκτικής

επιχειρηµατολογίας και επιχειρησιακού σχεδίου.

Η µακροπρόθεσµη εξέλιξη της κινητής τηλεφωνίας 3G, το 4G και οι τεχνολογίες

WiMax φαίνονται να εµποτίζουν την συνολική εικόνα µε νέα πνοή, µια και οι

αρχιτεκτονικές τους έχουν αρκετά κοινά σηµεία µε τις προδιαγραφές του

υποσυστήµατος IMS125

.

Η εξέλιξη -µε γνώµονα τις κανονιστικές αρχές126

και την τυποποίηση των

υπηρεσιών- προς ανοιχτές εφαρµογές, το άνοιγµα των φασµάτων προς την αγορά127

,

µε πρωτοβουλίες όπως τo ODI128

, το High Performance Push to Talk129

, τα VoIP-

VoLGA130

-VoLTE131

, ακόµα και εφαρµογές νεφών υπολογιστών ή cloud

computing132

, οπού το υποσύστηµα παίζει κύριο ρόλο και διευκολύνει τη µετάβαση,

κατά πάσα πιθανότητα θα τεκµηριώσουν το IMS ως θεµελιώδες κοµµάτι των

µελλοντικών δικτύων LTE και WiMAX.

123

Ως εργαλείο για να αποφευχθεί το “bit pipe”. 124

Και την προστασία του ήδη υπάρχοντος δικτύου και ROI. 125

Βλέπε κοινά χαρακτηριστικά όπως PCRF και HSS που διευκολύνουν την δυναµική κοστολόγηση

και QoS. 126

http://wireless.fcc.gov/auctions/default.htm?job=auction_factsheet&id=73 127

Πχ FCC 700 MHz στις ΗΠΑ και το 900 το οποίο τίθεται υπό διαβούλευση στην Ελλάς. 128

Verizon Wireless 129

Sprint 130

http://www.volga-forum.com/ 131

Warren Dan, Roaming in LTE and Voice over LTE,GSMA, 132

Gouveia,Wahle,Blum and Magedanz, Proceedings of the 5th International ICST Mobile Multimedia

Communications Conference,Brussels,2009

165

Η Μετάβαση προς LTE

Η µετάβαση του δικτύου 3G προς το LTE, αφού ολοκληρωθούν οι σχετικές

µελέτες133

ξεκινάει συνήθως από την αναβάθµιση του κοινού παρανοµαστή των δύο

δικτύων, δηλαδή η µετατροπή ή αναβάθµιση του GGSN σε EPC.134

Η επιλογή της

πλατφόρµας φυσικά εξαρτιέται από διαφόρους παράγοντες όπως πχ η ευκολία της

αναβάθµισης, το κόστος και προοπτική εξέλιξης, ή ευελιξία και κόστος/ευκολία

συντήρησης, η κατασκευή πχ. ανοιχτά πρότυπα όπως atca135

ή κλειστές

αρχιτεκτονικές.

Οι προµηθευτές δικτύων κινητής τηλεφωνίας ανταποκρίθηκαν τα τελευταία χρόνια

στις πιέσεις της βιοµηχανίας για µείωση του Total Cost of Ownership (TCΟ) µε

διάφορες πλατφόρµες ανοιχτών πρότυπων όπως και την ταυτόχρονη υποστήριξη

πολλαπλών προδιαγραφών (πχ. GSM-3G-LTE), ιδίως στο δίκτυο πρόσβασης.

Η στρατηγική αναβάθµισης από 3G/GSM σε LTE φυσικά εξαρτιέται από το δίκτυο

και την συνδροµητική βάση της κάθε εταιρίας, γεωγραφικούς και τοπογραφικούς

παράγοντες, budget, εξοπλισµό αποθηκών και πυκνότητα συνδροµητών (και ζήτηση

διαφόρων υπηρεσιών) και χαρακτηριστικά της αγοράς και του δικτύου, και φυσικά

οι εµπορικές πολιτικές της εταιρίας όσον αφορά καινούργιες τεχνολογίες.

Η Vodafone Γερµανίας ως παράδειγµα, αναβάθµισε το 2010 περίπου 1500 HSPA

σταθµούς σε LTE, κυρίως στην επαρχία136

. Η εταιρία είχε επενδύσει 1.21 δις Ευρώ

σε 12 µπλοκ φάσµατος στην περιοχή των 800 ΜHz, και περιορίζει τις αρχικές

δοκιµές σε σηµεία χαµηλής συνδροµητικής πυκνότητας.

Αντιθέτως, ή O2 ξεκινάει τις µακροπρόθεσµες ευρυζωνικές υπηρεσίες κατευθείαν

στις πόλεις του Μοναχού και του Halle στα 2.6GHz όπως και στις πόλεις των

Ebersberg and Teutschenthal στα 800 ΜΗz137

.

Πάντα µε γνώµονα την πολιτική και στρατηγική της εταιρίας, µια πιθανή µετάβαση

από layered CS αρχιτεκτονική σε flat IP LTE µπορεί να ξεκινήσει µε την απευθεία

σύνδεση των ΝodeBs (τα οποία ήδη επικοινωνούν µε τα RNC) µε τους data κόµβους

του δικτύου (µέσω το IP δίκτυο) όπως τα SGSN και τα GGSN (Σχήµατα Σ 9.9 και Σ

9.10), την µετάβαση του GGSN ( το οποίο συνδέεται και µε το IMS) σε EPC και την

αποµάκρυνση του 3G SGSN(Σχήµα Σ 9.11) . Η επόµενη φάση βλέπει την

αναβάθµιση των σταθµών βάσεως σε eNodeBs καθώς και την αποµάκρυνση του

133

Traffic modeling και traffic engineering, link budgeting, dimensioning, network design and

planning, capacity analysis and enhancements etc… 134

Τουλάχιστον αυτήν την στρατηγική επιθυµούν η προµηθευτές µια και δένει την αναβάθµιση µε τα

ήδη τοποθετηµένα προϊόντα τους. 135

Advanced Telecommunications Computing Architecture (ATCA) 136

http://www.suite101.com/content/vodafone-germany-to-deploy-lte-by-september-a264571 137

http://www.suite101.com/content/o2-joins-lte-race-in-germany-a269112

166

RNC µε αποτέλεσµα την νησίδα LTE να διασυνδέεται µε το υπόλοιπο δίκτυο (Σχήµα

Σ 9.12).

167

Σ 9.9 : Το δίκτυο προς αναβάθµιση σε LTE

Σ9.10: Σύνδεση των nodeBs µε τους κόµβους δεδοµένων

Σ 9.11 : Αναβάθµιση σε EPC

168

Σ 9.12: 3GPP Release 8 δίκτυο

169

10. Θέµατα Υγείας

Φ6 – Θέµατα Υγείας

Στην Ελλάδα, ο χρόνος αδειοδότησης µιας κεραίας κινητής τηλεφωνίας διαρκεί- στην

έκδοση του παρόντος εγγράφου – τουλάχιστον δύο χρόνια.

Η ελληνική κυβέρνηση, µε ανακήνωση της το 2010138

, γνωστοποίησε την ανάγκη

τροποποιήσης του νόµου 3431/2006 περί Ηλεκτρονικών Επικοινωνιών µε σκοπό την

επιτάχυνση των διαδικασιών αδειοδότησης κεραιών και δηµιουργώντας

«διαδικασία µιας στάσης». Η σχετική αίτηση θα υποβάλλεται στην Εθνική Επιτροπή

Τηλεπικοινωνιών και Ταχυδροµείων (ΕΕΤ&Τ) η οποία θα αναλάβει, µετά τους

σχετικούς ελέγχους, την ηλεκτρονική διανοµή στους συναρµόδιους φορείς δηλαδή

την Επιτροπή Ατοµικής Ενέργειας, την Υπηρεσία Πολιτικής Αεροπορίας, τις

περιφέρειες, τις πολεοδοµίες κλπ. Οι φορείς θα πρέπει να γνωµοδοτήσουν εντός 4

µηνών αφού λάβουν την αίτηση, µε σκοπό την σύντµηση του χρόνου αδειοδότησης

στους περίπου 6 µήνες.

Επίσης, θα συγκροτηθεί από την Εθνική Επιτροπή Ατοµικής Ενέργειας το

Παρατηρητήριο Ηλεκτροµαγνητικής Ακτινοβολίας το οποίο µέσω τηλεµετρίας θα

ελέγχει το επίπεδο ακτινοβολίας κεραιών σε πανελλαδική κλίµακα, µε την επιδίωξη

να «κατευναστούν οι ανησυχίες του κοινού σχετικά µε τα όρια εκποµπής

ακτινοβολίας, κυρίως των εταιρειών κινητής τηλεφωνίας.»139

.

Η τεχνολογία κινητής τηλεφωνίας ακολουθεί προς το παρόν τη κυψελοειδή

προσέγγιση (cellular concept), που σηµαίνει ότι τα κινητά τηλέφωνα ελέγχονται από

ένα δίκτυο σταθµών βάσεως, όπου ο σταθµός βάσεως είναι αρµόδιος για την

ασύρµατη κάλυψη κυψελοειδής γεωγραφικής περιοχής.. Ο κάθε σταθµός βάσεως

κατέχει την δυνατότητα να ελέγχει µία ή περισσότερες κυψέλες.

Στις αρχές της κυψελοειδούς κινητής τηλεφωνίας , η πυκνότητα σταθµών βάσεως

ήταν αραιή και ή τοποθεσία των κινητών τηλεφώνων ήταν συνήθως εντός οχηµάτων,

όπου η κεραία έξεχε από το παρµπρίζ, ή κολληµένη στη οροφή του οχήµατος. Στις

εποχές εκείνες, δηλαδή στην δεκαετία του 1980, η πυκνότητα µετάδοσης όπως και η

138

Καθηµερινή, Παρασκευή 10 ∆εκεµβρίου 2010, σελ. 24 139

«Μειώνεται ο χρόνος αδειοδότησης κεραιών», Η Καθηµερινή, Παρασκευή 10 ∆εκεµβρίου 2010,

σελ. 24

170

θερµική δραστηριότητα της συσκευής δεν αποτελούσε ουσιώδης θέµα µια και το

κινητό ερχότανε σπάνια σε επαφή µε το ανθρώπινο σώµα.

Η ραγδαία ανάπτυξη των κινητών υπηρεσιών, η εφαρµογή καινούργιων ευρυζωνικών

τεχνολογιών όπως το GPRS, 3G και LTE οδήγησε στις σύνθετες µεθόδους

µετατροπής, την αυξανόµενη πυκνότητα µετάδοσης και ράδιο ρύπανσης µε τα

απαραίτητος περίπλοκα κυµαινόµενα επίπεδα ισχύος που καθιστούν αναγκαία τη

αποτελεσµατική διαχείριση της ευρύτερης ζώνης φάσµατος, τις υψηλότερες

συχνότητες, και τη ταχύτερη ασύρµατη µετάδοση ψηφιακών στοιχείων.

Η αύξηση των σταθµών βάσεως και η γενική παραπληροφόρηση έχει τα τελευταία

χρόνια προκαλέσει µια ευρέως αισθητή κοινωνική ανησυχία , σχετικά µε τους

πιθανούς κινδύνους υγείας που µπορούν να προκύψουν από την εκτεταµένη χρήση

των υπηρεσιών κινητής επικοινωνίας.

Οι επακόλουθες ανησυχίες και γενική κοινωνική αναταραχή παρακίνησε διάφορες

ερευνητικές δραστηριότητες στον τοµέα της υγείας, τα αποτελέσµατα των οποίων

συνοψίζονται κατά χρονολογική σειρά :

The Stewart Report140

Το Stewart Report ήταν το αποτέλεσµα της έρευνας που ανατέθηκε τον Μάιο του

2000 από τη Βρετανική κυβέρνηση και που πραγµατοποιήθηκε από την

ανεξάρτητη οµάδα εµπειρογνωµόνων για τα κινητά τηλέφωνα, Independent Expert

Group on Mobile Phones (IEGMP).

Η οµάδα IEGMP κατευθύνθηκε να λάβει υπόψη τις δηµόσιες ανησυχίες για τις

πιθανές επιπτώσεις στην υγεία των χρηστών κινητών τηλεφώνων (συν τις επιπτώσεις

των εκποµπών των σταθµών βάσεως) , να αξιολογήσει το επίπεδο έρευνας και

γνώσης των σχετικών θεµάτων, και να συστήσει τις περεταίρω αναγκαίες εργασίες

που θα καθησυχάσουν τις κοινωνικές ανησυχίες και θα αποκαταστήσουν την δηµόσια

εµπιστοσύνη στις κινητές τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες.

Συνοπτικά, η IEGMP πρότεινε :

"Η ισορροπία των στοιχείων δείχνει ότι δεν υπάρχει κανένας γενικός κίνδυνος για την

υγεία των ανθρώπων που ζουν κοντά στους σταθµούς βάσεως µια και η ακτινοβολία

του σταθµού θα είναι µικρό ποσοστό των διεθνή προδιαγραφών Εντούτοις, σε µερικές

περιπτώσεις, µπορούν να υπάρξουν και έµµεσα δυσµενή αποτελέσµατα». .

(παράγραφος 1.33) και επισήµανε : "την υιοθεσία προληπτικής προσέγγισης στη

χρήση των κινητών τηλεφωνικών τεχνολογιών µέχρι ότου υπάρξουν πιο σαφής και

επιστηµονικά βασισµένες λεπτοµέρειες για τις επιπτώσεις στην υγεία ' (παράγραφος

6.35)

"Ένα ουσιαστικό ερευνητικό πρόγραµµα πρέπει να λειτουργήσει υπό την αιγίδα µιας

ανεξάρτητης επιτροπής" (παράγραφος 5.270)

140

Sir William Stewart,IEGMP,April 28 2000

171

"" Το ζήτηµα των πιθανών επιπτώσεων των κινητών τεχνολογιών στην υγεία πρέπει

να αποτελέσει το αντικείµενο µιας περαιτέρω αναθεώρησης εντός τριών ετών, ή

νωρίτερα εάν οι περιστάσεις το απαιτούν " (παράγραφος 5.273)

Η µελέτη δεν εξέθεσε καµία άµεση δυσµενή επίπτωση στην ανθρώπινη υγεία από

τους σταθµούς βάσεως (αρκεί να τηρούνται τα αναγκαία µέτρα ασφάλειας και να

ακολουθούνται η Κοινοτικές και ∆ιεθνείς προδιαγραφές) και σύστησε περαιτέρω

µελέτες από ανεξάρτητες επιτροπές.

The Mobile Telecommunications Health Research Program (MTHSR)141

Το ερευνητικό πρόγραµµα υγείας τηλεπικοινωνιών (MTHSR) στην έκθεση του 2007

κατέληξε στο συµπέρασµα ότι "καµία επιδηµιολογική σχέση δεν βρέθηκε µεταξύ της

βραχυπρόθεσµης χρήσης κινητών (δηλαδή, λιγότερο από δέκα χρόνια) και των

καρκίνων του εγκεφάλου και του νευρικού συστήµατος." Η µελέτη συνεχίζει :

“κανένα στοιχείο που να οδηγεί στο συµπέρασµα ότι η λειτουργία εγκεφάλου

επηρεάζεται από την έκθεση στα σήµατα που εκπέµπονται από τα κινητά τηλέφωνα

ή τα συστήµατα TETRA των υπηρεσιών έκτακτης ανάγκης” η “ διάφορα

δυσάρεστα συµπτώµατα που βιώνονται από τους πάσχοντες προκύπτουν από την

έκθεση στην ακτινοβολία των κινητών τηλεφώνων και σταθµών βάσεως.” .

Η µελέτη καταλήγει στο συµπέρασµα ότι περεταίρω εργασία απαιτείται ώστε να

αξιολογηθεί εάν η µακρόχρονη χρήση κινητών (δηλαδή πάνω από 10 χρόνια)

αυξάνει τον κίνδυνο διαφόρων καρκίνων εγκεφάλου και νευρικών συστηµάτων και

εάν η χρήση κινητών από άτοµα νεαρής ηλικίας συνδέεται κάπως µε διαφορετική ή

συµπληρωµατική συµπτωµατολογία (symptomatology).

Οι Έρευνες της Ericsson και της Vodafone

Η εταιρεία κινητών τηλε- υπηρεσιών Vodafone142

, αναγνωρίζοντας τις ανησυχίες για

τα θέµατα υγείας ενός ισχυρού µεριδίου του παγκόσµιου πληθυσµού, επισηµάνει ότι

η παρούσα γνώση όσον αφορά τις επιδράσεις των ασύρµατων µεταδόσεων είναι

εντυπωσιακή, και αναφέρει ότι : “ Οι διάφορες εποπτικές αρχές

συµπεριλαµβανοµένης της Παγκόσµιας Οργάνωσης Υγείας (WHO) συµφωνούν ότι

δεν υπάρχει κανένα πειστικό στοιχείο που µπορεί να οδηγήσει τους εµπειρογνώµονες

να συµπεράνουν ότι η ασύρµατη ακτινοβολία, στα πλαίσια των προδιαγραφών,

προκαλεί οποιαδήποτε δυσµενή επίπτωση στην υγεία.”

Εντούτοις, λόγω της πιθανότητας ότι η επίµονη µακροπρόθεσµη χρήση µιας

συσκευής κινητής επικοινωνίας µπορεί να οδηγήσει σε απροσδόκητες επιπτώσεις

στην υγεία, η Vodafone υπογραµµίζει ότι “ Υπάρχουν ακόµα µερικά χάσµατα στην

επιστηµονική γνώση και περαιτέρω έρευνα απαιτείται. Παραδείγµατος χάριν, αν και

τα τρέχοντα στοιχεία είναι καθησυχαστικά, υπάρχει αρκετή δυσκολία στην

αξιολόγηση πιθανών κινδύνων υγείας για επίµονη χρήση κινητών τηλεφώνων πάνω

των 10 ετών.”.

141

http://www.mthr.org.uk/ 142

http://www.vodafone.com.au/personal/aboutvodafone/healthmobilephonetechnology/phonesbasestation

showismysafetyassured/index.htm

172

Από την µεριά των προµηθευτών δικτύων, η Σουηδική εταιρεία Ericsson

υπογράµµισε την ύπαρξη ενός ισχυρού επίπεδου γνώσης σχετικά µε την

αλληλεπίδραση των ραδιοσυχνοτήτων και του ανθρώπινου σώµατος. Η Ericsson

επισηµαίνει ότι η ψιλές συχνότητες RF µπορούν να οδηγήσουν στην “σηµαντική

αύξηση της θερµοκρασίας των ιστών του σώµατος, µε δυσµενείς παράπλευρες

επιπτώσεις στην υγεία.”143

Παρόλα αυτά, σηµειώνει η Ericsson, τα παρόντα στοιχεία

δεν οδηγούν σε συσχετισµό µεταξύ των µη θερµικών επιδράσεων, και οποιαδήποτε

δυσµενή επίπτωση στην ανθρώπινη υγεία.

Η Ericsson υπογραµµίζει ότι ο τηλεπικοινωνιακός εξοπλισµός (πχ. σταθµοί

βάσεως) πρέπει απαραιτήτως να ακολουθεί τα υπάρχοντα ηλεκτροµαγνητικά

πρότυπα (σχετικά επίπεδα SAR όσον αφορά τα κινητά τηλέφωνα) βασισµένα στις

προδιαγραφές ICNIRP , οι οποίες προδιαγραφές εγγυούνται επίπεδα ακτινοβολίας

σταθµών βάσεως πενήντα έως εκατό φορές χαµηλότερα των επιπέδων ασφάλειας.

Η Ericsson, όπως και η Vodafone, συµφωνούν στην διεξαγωγή περαιτέρω έρευνας

για να αυξηθεί η γνώση και "να εξασφαλίσει η καλύτερη δυνατή αξιολόγηση των

κινδύνων υγείας".

Συµπεράσµατα

Η κυβέρνηση του Ηνωµένου Βασιλείου144

έχει προτείνει τις ακόλουθες συστάσεις

προκειµένου να ελαχιστοποιηθούν οι πιθανοί µακροπρόθεσµοι κίνδυνοι υγείας που

µπορούν να προκύψουν από την εκτεταµένη και µακροπρόθεσµη χρήση κινητών

συσκευών:

• Σύντοµες κλήσεις και χρήση κινητών µόνο για ουσιαστικούς λόγους · Ιδίως

για τις νεαρές ηλικίες κάτω των 16 ετών. Η οδηγία ισχύει επίσης για τον

εξοπλισµό «hands free»

• Οι χρήστες να παίρνουνε πάντα υπ’ όψιν το σχετικό ποσοστό απορρόφησης

(SAR)145

στην αγορά καινούργιων συσκευών

Τέλος, το Πανεπιστήµιο Imperial College146

του Λονδίνου διεξαγάγει µελέτη όπου

συµµετέχουν περίπου 250.000 ευρωπαίοι χρήστες κινητών τηλεφώνων, µε χρόνο

συνδροµής τουλάχιστον δύο δεκαετιών. Η συγκεκριµένη µελέτη µπορεί τελικά να

προσφέρει κάποια διορατικότητα στις πιθανές µακροπρόθεσµες επιπτώσεις υγείας

από τα συστήµατα κινητής τηλεφωνίας.

143

Mobile Communications and Health, Tomas Persson and Christer Törnevik,Ericsson Review 2003 144

http://www.dh.gov.uk/en/Publicationsandstatistics/Publications/PublicationsPolicyAndGuidance/DH_4

123979 145

http://reviews.cnet.com/cell-phone-radiation-levels/ 146

http://www3.imperial.ac.uk/newsandeventspggrp/imperialcollege/newssummary/news_22-4-2010-

13-52-53

173

11. Το Μέλλον

∆εδοµένου ότι όλο και περισσότερες εταιρείες παροχής κινητών υπηρεσιών οδεύουν

προς την Μακροπρόθεσµη Εξέλιξη (LTE), οι µεγάλοι προµηθευτές εξοπλισµού

εµπλέκονται σε ενδιαφέρουσες τακτικές για να κερδίσουν τις προσοδοφόρες

συµβάσεις υποδοµής. Στην παρούσα φάση, όσον αφορά υπογεγραµµένα συµβόλαια,

η Κινέζικη Huawei καυχάται την πρώτη θέση ενώ η Ericsson κρατάει την πρωτιά

σε µέγεθος και αξία συµβολαίων . Προς το παρόν, ο Σουηδικός κολοσσός συµµετέχει

σε εντυπωσιακά rollouts π.χ. όπως την έναρξη λειτουργίας του πρώτου εµπορικού

δικτύου LTE του κόσµου, δηλαδή της TeliaSonera το ∆εκέµβρη του 2009, και του

πρώτου εµπορικού δικτύου LTE των ΗΠΑ, δηλαδή της MetroPCS τον Οκτώβρη του

2010.

Είναι προφανές ότι η Ericsson απολαµβάνει προς τα παρόν τις παραδοσιακές σχέσεις

µε εταιρείες πρώτου επιπέδου (tier 1), οι οποίες λειτουργούν σε καθιερωµένες,

χαµηλά αναπτυσσόµενες αγορές. Η Huawei, αφ' ετέρου, επικεντρώνεται στις µεσαίες

επιχειρήσεις που λειτουργούν σε γρήγορα αναπτυσσόµενες αγορές όπου η τιµή παίζει

καθοριστικό ρόλο.

174

Σ 11.1 : Η πίτα του υλικού

Σύµφωνα µε τα στοιχεία της TeleGeography’s 4G Research Service (Σχήµα Σ 11.1), η

Huawei έχει εξασφαλίσει 18 εµπορικές συµφωνίες συµπεριλαµβανοµένων των

TeliaSonera, Vodafone και O2 Γερµανίας · αναµένονται εξελίξεις προς το τέλος του

2010 µε τις Sprint, Verizon Wireless και NTT DoCoMo.

Ενώ η γνωστή τριάδα των «κλασσικών» προµηθευτών εξοπλισµού – Ericsson,

Nokia- Siemens και Alcatel-Lucent – µεσουρανούσαν στις αγορές 2G και 3G, τα

τελευταία δύο έτη σηµείωσαν αξιοπρόσεκτή επιρροή στον χώρο εξοπλισµού κινητών

δικτύων από την Huawei και την «αντίπαλο» της, την Κινέζική ZTE.

Επιπλέον, η Huawei για διάφορους λόγους –πχ. το φθηνό υλικό και οι φθηνές

υπηρεσίες της – έχει προς το παρόν καταφέρει να αποφύγει τις επιπτώσεις της

παγκόσµιας οικονοµικής κρίσης καθώς το 2009 είδε 19% αύξηση τζίρου σε USD21

δις, καθώς η Ericsson υπέστη πτώση την αντίστοιχη χρονιά σε USD27 δις.

Μελλοντικές τάσεις κινητής επικοινωνίας

Τα σηµερινά δίκτυα κινητής τηλεφωνίας βρίσκονται σε σταυροδρόµι.

175

Η τρέχουσες απαιτήσεις των συνδροµητών για κλήσεις υψηλής ποιότητας υπονοούν

την ανάγκη συνεχούς συντήρησης και βελτιώσεις των υπαρχόντων µεταγωγών και

δοµών δικτύου φωνής. Ταυτόχρονα οι αυξανόµενες απαιτήσεις για τις υπηρεσίες

επικοινωνίας πολυµέσων απαιτούν την υψηλής ποιότητας ευρυζωνική διαθεσιµότητα

µε ευέλικτους παραµέτρους διαστασιοποίησης και αντοχής (resilience) ώστε το

δίκτυο να θεωρηθεί οικονοµικώς αποδοτικό.

Μετασχηµατισµός Αγοράς

“Οι συνδροµητές κινητών ευρυζωνικών υπηρεσιών (και ο αντίστοιχος τζίρος) των

πέντε κορυφαίων ευρωπαϊκών αγορών προβλέπεται να διπλασιάζεται µέχρι το

2011. Το σύνολο των συνδροµητών προβλέπεται να αυξάνεται από περίπου 22

εκατοµµύρια –κατά τα τέλη του 2009 - σε πάνω από 43 εκατοµµύρια το 2011 µε

αύξηση τζίρου από 6 δισεκατοµµύρια ευρώ το 2009 σε πάνω από 11

δισεκατοµµύρια ευρώ το 2011”147

Σε οποιαδήποτε σύνοδο πολυµέσων, ένα lap-top παράγει σηµατοδότηση ισοδύναµη

µε περίπου 1300 κινητά τηλέφωνα πρώτης γενεάς, καθώς το smartphone παράγει

δεκαπλάσιο δικτυακό φορτίο από τηλέφωνο πρώτης γενεάς και το iphone παράγει

περίπου τριακονταπλάσια σηµατοδότηση και ισοδύναµο φορτίο από ένα βασικό

τηλέφωνο πρώτης γενεάς.

Επιπλέον, οι κινητές κλήσεις βίντεο καταναλώνουν 100 φορές περισσότερη

χωρητικότητα από τις απλές κλήσεις φωνής, και προκαλούν φόρτο σηµατοδότησης

ισοδύναµη της ταυτόχρονης αποστολής 500,000 µηνυµάτων SMS ταυτόχρονα από

ένα απλό κινητό τηλέφωνο πρώτης γενιάς.

Η Καναδική Εταιρεία παροχής κινητών υπηρεσιών Rogers Wireless υπογραµµίζει

ότι η ζήτηση καταναλωτών για τα κινητά βίντεο αναµένεται να αυξήσει περίπου

200% ενώ η απαίτηση των συνδροµητών για «downloading» µουσικών κοµµάτων

κατά περίπου 160%.148

Έτσι, οι εταιρείες παροχής κινητών ασύρµατων υπηρεσιών αντιµετωπίζουν

αυξανόµενη πίεση από µεγάλο αριθµό νέων συσκευών και peer εφαρµογών για την

αναβάθµιση των συστηµάτων τους σε υψηλής ποιότητας, υψηλής αποδοτικότητας

ευρυζωνικά δίκτυα· όλα αυτά σε εποχές ισοπεδωτικού τζίρου (commoditization

φωνής και µηνυµάτων SMS) και ως αποτέλεσµα την παράλληλη οδυνηρή πίεση

συντήρησης περιθωρίων κέρδους και στοχευόµενου Return on Investment (ROI), και

συντήρησης και αναβάθµισης του υπόβαθρου δικτύου.

147 UMTS Forum, Recognizing the Future of Mobile Broadband: July 10, p. 5.

148 Solutions and Greater Use of Commercial Networks: Rogers 2010

176

Συγκλίνουσες και Αποκλίνουσες Επιχειρησιακές Στρατηγικές

Οι εταιρείες παροχής κινητών επικοινωνιών και οι εταιρείες διαδικτύου λειτουργούν

µε διαµετρικά αντίθετα επιχειρησιακά µοντέλα, τα οποία, για την σωστή µακρόχρονη

λειτουργία της αγοράς των κινητών πολυµέσων, πρέπει να συγκλείσουν.

Οι εταιρίες τηλεπικοινωνιών στο παρόν και πρόσφατο παρελθόν, µέσω των

τεχνολογιών όπως το IMS εστιάζουν στην άµεση υψηλής ποιότητας εγγυηµένη

παροχή υπηρεσιών, καθώς και τη συνδετικότητα , και διαλειτουργικότητα των

υπηρεσιών.

Μια «εισηγηµένη» στο κινητό δίκτυο υπηρεσία σχεδιάζεται, ελέγχεται και

διανέµεται µε τέτοιο τρόπο ώστε παραµένει διαφανώς διαθέσιµη µέσω όλων των

συνεργαζόµενων δικτύων, µε την υψηλότερη διαπραγµατευόµενη ποιότητα, πάντα

συντηρώντας την ακεραιότητα του δικτύου.

Οι διάφορες Web Companies αφ' ετέρου εστιάζουν σε στρατηγική peer to peer,

θεωρώντας την δικτυακή υποστήριξη, χωρητικότητα, και αντοχή ως δεδοµένη και

συχνά τοποθετώντας στρατηγικά τα προϊόντα τους µε σκοπό τον περιορισµό του

δικτύου σε ρόλου µεταφορών δεδοµένων, ή bit pipe.

Μειώνοντας το Total Cost of Ownership (TCO)

Οι εταιρίες παροχών κινητών επικοινωνιών, ευαισθητοποιώντας τις απαιτήσεις των

χρηστών για υψηλής ποιότητας, ταχύτερης ασύρµατης anytime anywhere

διασύνδεσης, επιταχύνουν τις εγκαταστάσεις των δικτύων ευρυζωνικής πρόσβασης.

Στο παρελθόν χρειάσθηκαν τέσσερα χρόνια για την εγκατάσταση 100 σταθµών

WCDMA ενώ πρόσφατα χρειάσθηκε µόνο ένας χρόνος για την εγκατάσταση του

αντίστοιχου αριθµού σταθµών HSPA. Το HSPA+ αναµένεται να επικρατήσει από το

2013,οπου θα επακολουθήσει το LTE ως το κύριο δίκτυο κινητής τηλεφωνίας 149

.

Επιπλέον, πρόσφατες καινοτοµίες ωθηθούν στην κάθε σύνοδο επικοινωνίας ταχύτερη

απόδοση στην µετάδοση συµβόλων, χωρίς να παραβιάζουν τα περιθώρια

χωρητικότητας του σχετικού ράδιο δίαυλου.

Οι νόµοι του Shannon οριοθετούν την απόδοση ενός δίαυλου ασύρµατης

επικοινωνίας · τεχνολογίες όπως το MIMO και µετατροπές που βασίζονται στο

OFDM αυξάνουν τις ταχύτητες ασύρµατης µετάδοσης συµβόλων στα πλαίσια της

εφαρµοσµένης µηχανικής αλλά και των οικονοµικών αποδοτικοτήτων.

Η πρόσφατη µελέτη της Analysis Mason

149 UMTS Forum ,Mobile Broadband Evolution : the roadmap from HSPA to

LTE: Feb. 2009, pp. 5,12

177

βασιζόµενη σε γκάµα περίπου 10,000 σταθµών βάσεως, συµπεράνει ότι η ασύρµατη

πρόσβαση τύπου WCDMA κοστίζει περίπου 0.06 Ευρώ ανά bit, ενώ η αντίστοιχη

πρόσβαση HSPA+ κατεβαίνει στο 0.03 Ευρώ ανά bit. Το συνολικό κόστος

ιδιοκτησίας παίρνοντας υπ’ όψιν και τις βελτιστοποιηµένες ικανότητες συντονισµού

(self tuning self optimizing) των δικτύων LTE, αυξάνει το όφελος σε 0.01

Ευρώ/bit150

.

Networks First, Applications Soon

Η προκλήσεις φωνητικών υπηρεσιών υψηλών αποδοχών και ευρυζωνικής

αναβάθµισης για την εξασφάλιση της αναπτυσσόµενης αγοράς πολυµέσων

επαναφέρει σαν δίλληµα το αν οι υπηρεσίες θα ακολουθήσουν την αναβάθµιση

δικτύων ή αν η αναβάθµιση θα επακολουθήσει σαν λογικό αποτέλεσµα την

ανάπτυξη πολυµέσων.

Ιστορικά, η ευρυζωνικότητα χέρι-χέρι µε τους ισχυρούς υπολογιστές διαµορφώνει

ένα αποτελεσµατικό οικοσύστηµα το οποίο επωάζει καινοτοµίες και ριζοσπαστικές

ιδέες, εντυπωσιακές τεχνολογίες και εφαρµογές. Πχ. οι ισχυροί µικροεπεξεργαστές

και µικροϋπολογιστές άνοιξαν το δρόµο για εφαρµογές πολυµέσων και άλλα

«βαριά» προγράµµατα πολλαπλών χρήσεων τα οποία εµπλουτίζουν και την

παραγωγή, και την ψυχαγωγία.

Στην περίπτωση των τηλεπικοινωνιών, τα δίκτυα ευρυζωνικής ασύρµατης πρόσβασης

όπως το LTE, τεχνολογίες σταθερής συνδετικότητας σαν τις οπτικές ίνες και τα

συστήµατα DSL, και εφαρµοσµένες πρακτικές µείωσης τεχνολογικού και

οικονοµικού κόστους όπως τα συγκλίνοντα δίκτυα, network sharing, η εναρµόνιση

φάσµατος, co-siting και outsourcing δικτύων, τα managed services (µε την αντίστοιχη

νοµοθετική υποστήριξη για την προστασία δικαιωµάτων πνευµατικής ιδιοκτησίας και

παραγωγής ιδεών) θα εκπορευόσουν περιβάλλον δηµιουργικότητας , ευνοϊκό προς

τον οραµατιστή, τον καινοτόµο επιχειρηµατία και τον ονειροπόλο.

Αυτό επίσης σηµαίνει ότι οι επιτυχηµένοι µελλοντικοί φορείς θα είναι εκείνοι

(ανεξάρτητα από το αν µιλάµε για εταιρίες τηλεπικοινωνιών, εταιρίες ιστού, άτοµα ή

ένα υγιές µίγµα όλων) που αποτελεσµατικά και µε φαντασία θα συνδυάσουν την

εφευρετική επιχειρηµατικότητα µε το απαραίτητο οµαδικό πνεύµα για να

εξασφαλίσουν στη συνδροµητική βάση τις καλύτερες υπηρεσίες , σε

αντιπροσωπευτικότερη τιµή.

Σύντοµη Ιστορική Αναδροµή της Κινητής Τηλεφωνίας

150 Analysys Mason, Wireless broadband forecasts for 2008–2015: HSPA,

HSPA+, EV-DO, LTE and WiMAX, July 2008

178

Η τηλεφωνία είχε σαν αρχικό σκοπό την αποδοτικότερη και φθηνότερη

διασύνδεση151

.

Ξεκινώντας µε το χειροκίνητο τηλεφωνικό κέντρο όπου ο χειριστής µεταβίβαζε τις

κλήσεις (αρχικά παραγµένες από χειροκίνητη γεννήτρια ενσωµατωµένη στο

τηλέφωνο) µέσω ενός πίνακα διακοπτών στον επιθυµητό προορισµό. Ο προορισµός

του κληθέντα κοινοποιούταν προφορικά από τον καλούντα στο χειριστή

τηλεφωνικών κέντρων.

Σε κάποιο χρονικό σηµείο σε µια µικρή πόλη των ΗΠΑ, λειτουργούσαν δύο

γραφεία τελετών η οποία σύζυγος του ενός νεκροθάφτη εργαζόταν επίσης ως

χειρίστρια του τοπικού (χειροκίνητου) κέντρου µεταβιβάσεων. Άρα, για κάθε

αναζήτηση υπηρεσίας νεκροθάφτη, η έκλαµπρη κυρία µεταβίβαζε την εισερχόµενη

κλήση στην οικογενειακή επιχείρηση.152

Αυτή η ιδιαίτερη µεροληψία προκάλεσε τον ανταγωνιστή, εν ονόµατι Almon

Strowger , ο οποίος Strowger αυτοµατοποίησε τον µηχανισµό µεταβιβάσεων του

τηλεφωνικού κέντρου, έτσι εξασφαλίζοντας την ακεραιότητα (και την απόλυση της

χειρίστριας) του συστήµατος. Ο Strowger εφάρµοσε το σύστηµα µηχανικής

διασύνδεσης κλήσεων τελικά καθιστώντας άχρηστο το χειρωνακτικό τηλεφωνικό

κέντρο . Αυτό το σύστηµα έγινε ευρέως γνωστό ως το σύστηµα Strowger , το

πρώτο µηχανικό σύστηµα τηλεφωνικής διασύνδεσης και ο προκάτοχος των

αυτόµατων τηλεφωνικών κέντρων.

151

Serling, Shaping American Telecommunications, New York (Lawrence Erlbaum Associates),

November 30, 2005, pg 65 152

Stephen Van Dulken, Inventing the 19th Century, New York (NYU Press) , February 1, 2002, pg 24

179

Σ 11.2 Σύστηµα Strowger (1891,Patent # 447,918)

Το Strowger switch, (Σχήµα 11.2) κοινοποίησε επίσης µια πρωτόγονη µορφή της

έννοιας της ισότιµης πρόσβασης ή equal access.

Το Strowger switch το διαδέχτηκαν οι αρχιτεκτονικές crossbar και µε την εµφάνιση

των ηλεκτρονικών υπολογιστών, η τεχνολογία SPC (Stored Program Control)

αντικατάστησε τις τεχνολογίες crossbar.

Η τεχνολογία SPC βασισµένη πάντα στο κεντρικό έλεγχο προγραµµάτων και

σχεδιασµένη µέσω διαχωρισµένων υποσυστηµάτων σαν πχ. υποσύστηµα

σηµατοδοτήσεως CCITT ή SS7, υποσύστηµα ελέγχου διασύνδεση φωνής µε την

γνωστή µορφή σύνδεσης PCM (pulse code modulation), υποσύστηµα

συµπληρωµατικών υπηρεσιών (αναµονή κλήσεων κλπ.), υποσύστηµα στοιχείων

συνδροµητών, υποσύστηµα µετατροπής / δροµολόγησης αριθµών, υποσύστηµα

λειτουργικότητας και συντήρησης κλπ. Το σύνολο των υποσυστηµάτων

ελέγχεται/συντονίζεται από το κεντρικό υποσύστηµα ελέγχου.

Άρα το τηλεφωνικό κέντρο περιλαµβάνει µια κάθετη αρχιτεκτονική που εξασφαλίζει

την κατάλληλη επεξεργασία και επικοινωνία µε άλλα κέντρα και φυσικά το

εξωτερικό περιβάλλον.

Χαρακτηριστικά συστήµατα τεχνολογίας SPC συµπεριλαµβάνουν τα Ericsson AXE,

τα Alcatel System 12 (πρώην ITT 1240) , τα Motorola EMX, τα Siemens EWSD, τα

Northern Telecom (Nortel) DMS, τα Stromberg Carlsson DCO, τα AT&T (ή Lucent ή

Alcatel-Lucent) ESS κλπ.

180

Ο αναγνώστης θα σηµειώσει ότι στον χώρο των τηλεπικοινωνιών οι γιαπωνέζοι

κατασκευαστές (πχ Fujitsu , NEC) έδειξαν αρχικά αρκετή διάθεση συµµετοχής στο

παιχνίδι της παγκόσµιας αγοράς, αλλά τα βρήκαν σκούρα και δεν κατέγραψαν το

επίπεδο επιτυχίας που απόκτησαν σε άλλες αγορές όπως των ηλεκτρονικών

συσκευών και της αυτοκίνησης. Τα τελευταία 100 χρόνια, η αγορά των

τηλεπικοινωνιών ελεγχότανε αποκλειστικά από ευρωπαϊκά και αµερικάνικα

συµφέροντα όπως είναι εµφανή και στις προδιαγραφές των συστηµάτων

σηµατοδότησης δηλαδή CCITT #7 και ANSI SS7.

Στις ηµέρες µας, οι Κινέζοι (Huawei, ZTE) απολαµβάνουν τεράστια επιτυχία στον

χώρο και έχουν κατορθώσει, µε την βοήθεια των συγκυριών αλλά όχι µόνο, να

αλλάξουν τους κανόνες του παιχνιδιού. Όπως διαµορφώνεται η αγορά, ο χώρος των

τηλεπικοινωνιών δεν θα αποτελεί πλέον playground των δυτικών τηλεπικοινωνιακών

δυνάµεων.

Στις δεκαετίες του 80 και 90 διάφοροι οι παράγοντες των αντιµονοπωλιακών

δυνάµεων µεταλλάσουν το Αµερικανό-Ευρωπαϊκό τοπίο. Οι αποφάσεις του Αρείου

Πάγου της Αµερικής, και συγκεκριµένα του ∆ικαστή Greene όπως και η κανονιστική

αρχή οδηγούν στην αποσύνθεση του κολοσσού AT&T, σε τοπικές εταιρίες (Regional

Bell Companies) (Σχήµα Σ 11.3)153

, δηλαδή προκαλώντας µε αυτόν τον τρόπο – σε

εµβρυική µορφή - εσωτερικό ανταγωνισµό πιέζοντας τις τιµές και αυξάνοντας την

καινοτοµία.. Η αντιµονοπωλιακές κινήσεις και η ισότιµη πρόσβαση ενίσχυσε τη

καταναλωτική ζήτηση για καινούργιες καινοτόµες υπηρεσίες σε προσιτές τιµές.

153

Stephen Green, The breakup of AT&T,New York (Atheneum Books),October 1986

181

Σ 11.3 :Regional Bell Operating Companies after Breakup of AT&T

Η αγορά από την οπτική των οικονοµολόγων, αποδείχθηκε επίσης ευαίσθητη ως προς

την τιµή, και τα πρώτα δείγµατα τυποποίησης (commoditization) στις υπηρεσίες

φωνής.

Επιπλέον, νέες επιλογές επικοινωνιών παρουσιάζονται υπό της µορφή της κινητής

επικοινωνίας µαζί µε επιχειρήσεις (πχ. Vodafone) που εστιάζονται εξ’ ολοκλήρου

στην καινούργια επιχειρηµατικότητα της παροχής υπηρεσιών κινητής τηλεφωνίας.

Αυτές οι επιχειρήσεις δελεάζουν την πελατειακή βάση προσφέροντας τις υπηρεσίες

τους ως εναλλακτικές και ποιο ευέλικτες από της παραδοσιακές υπηρεσίες σταθερής

τηλεφωνίας.

Επίσης, το κόµµα των ∆ηµοκρατικών της ΗΠΑ (δηλαδή η προεδρία Clinton)

µετατοπίζει τις στρατιωτικές δαπάνες προς των χώρο της τεχνολογίας (The

Information Superhighway) έτσι απελευθερώνοντας σειρά πρωτοτύπων

στρατιωτικών τεχνολογιών στην διάθεση της βιοµηχανίας καταναλωτικών

προϊόντων(πχ. CDMA).

Το επιχειρηµατικό πνεύµα εκµεταλλεύεται την νέα εποχή και την «παρθένα αγορά»

των τηλεπικοινωνιών και προσελκύει τους διάφορους προµηθευτές, τις εταιρίες

παροχής υπηρεσιών, τις κανονιστικές αρχές και φυσικά τον καταναλωτή προς την

διασυνδετικότιτα µέσω IP.

Φυσικά, οι κανονιστικές αρχές (το FCC) µια δεκαετία πριν, µέσω της µελέτης

Computer I, II, and III enquiries, είχε προετοιµάζει το «προ έδαφος» για την

διασυνδετικότιτα · το επιχειρηµατικό πνεύµα απλώς κεφαλαιοποίησε το διαθέσιµο

υπόβαθρο και την αργή εξέλιξη της υπάρχουσας «walled garden SS7» κατάστασης,

µεταλλάσσοντας το δίκτυο σε ανοιχτή αρχιτεκτονική, και έτσι ανοίγοντας το δρόµο

στις εταιρίες λογισµικού και υπολογιστών, και αργά η γρήγορα στο µοντέλο peer to

peer.

182

To 1921, το προσωπικό του γραφείου µεταβιβάσεων της αστυνοµίας του Ντιτρόιτ,

ξεκινάει τον πειραµατισµό υπηρεσιών κινητής επικοινωνίας στο φάσµα των 2 MHz.

Στις 7 Απριλίου του 1928 το συγκεκριµένο τµήµα εξοπλίζει ορισµένες µονάδες µε

απλή ασύρµατη επικοινωνία µίας κατευθύνσεως «downlink». Το σύστηµα

καθιέρωσε την πρακτικότητα της κινητής ασύρµατης επικοινωνίας στον

συγκεκριµένο τοµέα, και οδήγησε στην υιοθέτησή της σε όλη τη χώρα.. Η επιτυχία

της υπηρεσίας και συνεχή χρήση οδήγησε σε συσσώρευση του διαθέσιµου φάσµατος.

Το 1933 η αστυνοµία της Bayonne, New Jersey εξόπλισε τα περιπολικά της µε

ασυρµάτους διπλής κατευθύνσεως, σηµαντική αναβάθµιση των προηγούµενων

«µονοδροµικών» συστηµάτων. Το σύστηµα υψηλής συχνότητας τοποθετήθηκε σε

ασύρµατες συσκευές στα περιπολικά και επέτρεπε στους αστυφύλακες να

επικοινωνούν µε την έδρα όπως και µε τα αντίστοιχα περιπολικά. Οι διπλής

κατευθύνσεως ασύρµατες συσκευές – η επιτυχής πρωτοβουλία της Bayonne -

υιοθετηθήκαν από το σύνολο των περιπολικών της Αµερικάνικής επικράτειας .

Το 1940 διατίθενται νέες συχνότητες µεταξύ 30-40 MHz και οδηγούν στην

ουσιαστική αναβάθµιση όλων των ασυρµάτων της αστυνοµίας. Σηµαντική πρόοδος

σηµειώνετε στα αστυνοµικά µέσα ασύρµατης επικοινωνίας µε την εµφάνιση του

Frequency Modulation (FM) και την χρήση της καινοτόµου µετατροπής απο την

επαρχιακή αστυνοµία του Connecticut στο Hartford. Το σύστηµα µετατροπής FM,

το οποίο σχεδιάστηκε από το Πανεπιστήµιο του Connecticut (Daniel E. Noble) και

µηχανικών της εταιρίας Fred M. Line µείωνε σε σηµαντικό βαθµό τις στατικές

παρεµβολές, το κύριο πρόβληµα των µεταδόσεων AM. Η βασισµένη σε FM ράδιο

επικοινωνία επιτάχυνε την εξέλιξη των κινητών υπηρεσιών και αποτέλεσε το de

facto standard της κινητής τηλεφωνίας για αρκετές δεκαετίες.

Στη συνέχεια, η κανονιστική αρχή των ΗΠΑ FCC αποδεσµεύει περίπου 400 ΜΗz

φάσµατος µεταξύ των 30 και 500 MHz για την υλοποίηση σύνολο κινητών

υπηρεσιών για καταναλωτές, εταιρίες, και δηµόσια χρήση. Η τότε AT&T εφαρµόζει

την υπηρεσία "public correspondence systems" (παροχή επικοινωνίας ποικίλων

χρηστών µε κοινή υποδοµή).

H FCC ταξινόµησε τις καινούργιες κινητές υπηρεσίες ως Domestic Public Land

Mobile Radio Service (DPLMRS) µε την πρώτη αστική εφαρµογή να εγκαινιάζεται

στην πόλη του St. Louis · τρείς δίαυλοι σε φάσµα των 150 MHz µέσω χειροκίνητου

κέντρου.

Το 1947 εγκαινιάζει την λειτουργία του 35 to 44 MHz "highway" συστήµατος µεταξύ

της Νέας Υόρκης και της Βοστώνης οπου και εµφανίζονται και τα πρώτα

συµπτώµατα εξ αποστάσεως παρεµβολών µεταξύ διαύλων των ίδιων συχνοτήτων σε

διαφορετικά γεωγραφικά σηµεία.- και το 1956 υλοποιείται η half duplex Push To

Talk κινητή τηλεφωνία στα 450 MHz, µέσω πάντα χειροκίνητου κέντρου

µεταβιβάσεων.

Το 1964 βλέπει τη πρώτη αυτόµατη υπηρεσία κινητής τηλεφωνίας σε φάσµα 150

MHz. Η υπηρεσία –αποκαλούµενη IΜΤS ή Improved Mobile Telephone Service-

εκτός της διπλής διασύνδεσης, εισήγαγε και την καινοτοµία της δυναµικής

κατανοµής καναλιών (dynamic trunking) όπου το κάθε κανάλι µπορούσε να

183

χρησιµοποιηθεί ανά πάσα στιγµή από διαφορετικό χρήστη, αρκεί να είναι ελεύθερο

(δηλαδή σαν shared resource). Η υπηρεσία, λόγω επιτυχίας, επεκτάθηκε στα 450

ΜΗz και λειτούργησε ως πρότυπο έως την εµφάνιση της κυψελοειδούς

αρχιτεκτονικής, γνωστή ως AMPS (Advanced Mobile Phone Service).

Το σηµαντικότερο πρόβληµα της υπηρεσίας IMTS ήταν ανάγκη ενιαίου ποµπού για

τον σύνολο των κλήσεων. Η ισχύς του κεντρικού ποµπού έφτανε αρκετές φορές τα

500 W πάντα τοποθετηµένος σε υψηλή ανύψωση εξασφαλίζοντας κατά συνέπεια

κάλυψη µέχρι 20 - 25 µίλια από την πηγή της εκποµπής. Ασχέτως του ποιοτικού

περιορισµού των εκποµπών πέρα των 25 µιλίων, το ύψος της πηγής (δηλαδή του

ποµπού) και η ισχύς του σήµατος κατά πάσα πιθανότητα παρεµποδίζουν σηµαντικά

τις κινητές επικοινωνίες που λειτουργούν στις ίδιες συχνότητες, και που βρίσκονται

σε ακτίνα 60 έως και 100 µίλια (ανάλογα µε τις ατµοσφαιρικές συνθήκες).

Περαιτέρω η χωρητικότητα του ποµπού καθόρισε το συνολικό αριθµό χρηστών, και

φυσικά το κόστος συνδροµής το οποίο έφτανε το δεκαπλάσιο – συχνά εικοσαπλάσιο-

του κόστους της σταθερής γραµµής. Παρόλα αυτά, η υπηρεσία γνώρισε αρκετή

επιτυχία, συχνά «µπλοκαρίσµατα κλήσεων» και λίστες αναµονής έως και 6 µηνών.

Το 1974 ή FCC ενέκρινε τις ελλοχεύουσες αρχιτεκτονικές της ασύρµατης

κυψελοειδούς κινητής τηλεφωνίας και διέθεσε 666 duplex κανάλια µεταξύ των

συχνοτήτων 800 -900MHz. Η αµερικάνική κανονιστική αρχή επίσης εξουσιοδότησε

την Illinois Bell να προχωρήσει προς δοκιµές (το 1978) στο Chicago (στα 850 MHz)

και στην Washington DC.

Στο World Administrative Radio Conference του 1979 οργανώνεται ή πρώτη

ερευνητική οµάδα µε σκοπό το σχεδιασµό παγκόσµιου προτύπου κινητών υπηρεσιών

–γνωστή το 1982 ως Group Speciale Mobile (GSM).

Στο µεταξύ το 1981 τίθεται σε λειτουργία, στην Σουηδία το σύστηµα NMT (Nordic

Mobile Telephone System) σχεδιασµένο από την Ericsson χρησιµοποιώντας τις

µπάντες των 450 έως 470 MHz και το 1984 καθορίζεται πια η λειτουργία του AMPS

στις ΗΠΑ.

Χαρακτηριστικά και προδιαγραφές AMPS:

Χωρική τοποθεσία : Η ζώνη των 800 MHz είναι ενδιαφέρουσα δεδοµένου ότι παρέχει

έναν συµβιβασµό µεταξύ της χωρικής τοποθεσίας και ενός καλού βαθµού µετάδοσης

στα κτήρια (ένα σηµαντικό πρόβληµα στην µετάδοση µικροκυµάτων). Η επιλογή

αυτής της συχνότητας επιλύει τα προβλήµατα παρεµβολών (µέχρι τα 200 µίλια) που

παρατηρούνται στο σύστηµα «highway» του 1947.

Χρήση Συχνοτήτων : Τα πρώτα συστήµατα κλείδωσαν κάθε ποµπό σε µια ιδιαίτερη

συχνότητα παραβιάζοντας την δυναµική χρήση ζεύξεων. Η δυναµική χρήση ζεύξεων

επιτρέπει σε οποιονδήποτε χρήστη να χρησιµοποιήσει οποιοδήποτε διαθέσιµο κανάλι

έτσι εξασφαλίζοντας την βέλτιστη χρήση καναλιών.

184

Η εµφάνιση της κυψελοειδούς αρχιτεκτονικής154

(Σχήµα Σ 11.4) έπαιξε

καθοριστικό ρόλο στην ανάπτυξη της κινητής τηλεφωνίας.

Σ 11.4 : AMPS based mobile system (Cellular Concept)

Το Αµερικάνικο Κογκρέσο, το 1993 , λόγω της θεαµατικής ζήτησης και ανάπτυξης

της κινητής τηλεφωνίας , εξουσιοδότησε την FCC να αναδιανέµει µέρη του

ηλεκτροµαγνητικού φάσµατος για "personal communications" και επίσης

εξουσιοδότησε τη FCC να υιοθετήσει155

διαδικασίες ελεύθερης αγοράς στην

απονοµή των αδειών για τη χρήση αυτών των νέων πόρων φάσµατος. Η

εξουσιοδότηση είχε διάφορους στόχους, όπως η αύξηση εισοδήµατος που θα

προορίζονταν στην ενίσχυση του οµοσπονδιακού προϋπολογισµού. Επιπλέον, η

προσφορά αδειών µέσω ανταγωνιστικών προσφορών κρίθηκε ως η

αποτελεσµατικότερη ώστε να επισπευτεί η διαδικασία χορήγησης αδειών και να

δηµιουργηθούν ευεργετικές ευκαιρίες και υγιής ανταγωνισµός.

Η Κινητή Τηλεφωνία Στην Ελλάδα

Η Ελλάδα «µυήθηκε» στις υπηρεσίες τις κινητής τηλεφωνιάς – δηλαδή της

κυψελοειδούς βασισµένη στα πρότυπα GSM αρχιτεκτονικής – το 1992.

Η τότε κυβέρνηση της Νέας ∆ηµοκρατίας υπό την προεδρία Κωνσταντίνου

Μητσοτάκη και υπό τις πιέσεις της Ευρωπαϊκής Ένωσης να βελτιώσει τις κάπως

πρωτόγονες τηλεπικοινωνιακές υποδοµές της χώρας , και να σπάσει και το

µονοπώλιο του ΟΤΕ, ανακοίνωσε ανοικτό διαγωνισµό για την αδειοδότηση δύο

εταιριών για την εξυπηρέτηση του συνόλου της επικράτειας156

.

154

1947, D. H. Ring of AT&T Bell Laboratories 155

Omnibus Budget Reconciliation Act of 1993 156

2001 OECD reform La Reform de la Reglementation en Grece

185

Τα αποτελέσµατα του διαγωνισµού απένειµαν δύο άδειες αντίστοιχα στην Telecom

Italia Mobile, η οποία θα λειτουργούσε ως Telestet, και την Panafon , µέλος του

αγγλικού οµίλου vodafone plc. Στην παρούσα φάση, ο ΟΤΕ, αποκλείστηκε από την

παροχή κινητών υπηρεσιών µια και ο σκοπός της κινητής τηλεφωνίας, αρχικά, ήταν

να ανατρέψει το µονοπώλιο του ΟΤΕ στην τηλεφωνία.

Η Telestet ξεκίνησε την παροχή υπηρεσιών τον Ιούνη του 1993, ενώ η Panafon τον

Ιούλη του 1993.

Με βάση της µελέτες της ΟΟΣΑ (OECD)157

η αρχικές προσφερθείσες υπηρεσίες

ήταν εξαιρετικά ακριβές, ακόµα για τα ευρωπαϊκά δεδοµένα. Το κόστος ενός

τερµατικού κυµαίνονταν τότε στα περίπου 1000 Ευρώ (ή περίπου 400,000 δρχ.) ενώ

η κλήση κόστιζε 25 Ευρώ το λεπτό, το κόστος συνδροµής στα περίπου 90 Ευρώ ενώ

το µηνιαίο πάγιο στα 40 Ευρώ158

.

Το 1998 η τότε κυβέρνηση ΠΑΣΟΚ υπό την προεδρία του Κωνσταντίνου Σηµίτη

επέτρεψε στον OTE , µέσω της Cosmote, την είσοδο του οργανισµού στον

προσοδοφόρο τοµέα των κινητών τηλεπικοινωνιών. Η Cosmote χορηγήθηκε άδεια

λειτουργίας στη ζώνη GSM 1800 (αποκαλούµενη εκείνη την περίοδο, για

ανταγωνιστικούς και ρυθµιστικούς λόγους , DCS 1800) ενώ η Telestet και η Panafon

συνέχισαν να λειτουργούν στο ανταγωνιστικό φάσµα των GSM 900 MHz GSM.

Αν και το πρώτο έτος λειτουργίας της Cosmote ήταν έτος δοκιµασίας και

αµφιβολίας, αλλαγή στην ηγεσία της εταιρίας και η ανανεωµένη στρατηγική έδωσε

καρπό και γρήγορα αποτελέσµατα. Χρησιµοποιώντας ως ανταγωνιστικό πλεονέκτηµα

τις βασικές υπηρεσίες σε χαµηλότερες τιµές, την υπάρχουσα πελατειακή βάση και

τα κτίρια του ΟΤΕ για τους σταθµούς βάσεως, η Cosmote πήρε γρήγορα τα «προς τα

πάνω» της

Κάλλιστα, η Cosmote προσφέροντας γοητευτικά πακέτα χαµηλού κόστους

απόκτησε µε γρήγορους ρυθµούς ισχυρό µερίδιο της αγοράς. Επίσης καθώς οι

άλλες δύο εταιρίες (των 900 ΜHz) αγκοµαχούσαν για χώρους να τοποθετήσουν

τους σταθµούς βάσεως, και συχνά επιδίωκαν την όχι και τόσο επιτυχή βοήθεια των

προµηθευτών, η Cosmote χρησιµοποιούσε ελεύθερα τα υπάρχοντα κτήρια -

ιδιοκτησίες του OTE- και έτσι επιτάχυνε την πανελλαδική κάλυψη.

157

2001 OECD reform La Reform de la Reglementation en Grece 158

Ας συγκρίνει ο αναγνώστης µε τις σηµερινές τιµές, δηλαδή 17 περίπου χρόνια µετά

186

Η στρατηγική της Cosmote µε κύριο µοχλό την τιµή ως στοιχείο διείσδυσης στην

αγορά µετασχηµάτισε τελικά την κινητή επικοινωνία σε price sensitive υπηρεσία ·

µερικά χρόνια αργότερα, το 2002, ή Q telecom θα χρησιµοποιούσε την ίδια

στρατηγική (ως προς τους µετανάστες κλπ.). Η Q επίσης εισήγαγε στην επικράτεια

την εθνική περιαγωγή (national roaming) σε συνεργασία µε τις άλλες εταιρίες κινητής

τηλεφωνίας.

Το 1994, ένα χρόνο αργότερα από την έναρξη της κινητής τηλεφωνίας στην Ελλάς,

περίπου 4% του πληθυσµού της επικράτειας χρησιµοποιούσε κινητές

τηλεπικοινωνίες159

. Το 2004, την χρονιά των Ολυµπιακών Αγώνων περίπου 100%

του πληθυσµού της επικράτειας χρησιµοποιούσε τις υπηρεσίες της κινητής

τηλεφωνίας και το 2008 περίπου 163%.

Στην παρούσα φάση, η συνδετικότητα συνδροµητών στέκεται περίπου στο 168%

τοποθετώντας την Ελλάδα στην πρώτη θέση (στην Ευρώπη) όσον αφορά ποσοστό

συνδροµητών.

Επίσης, η ασύρµατη πρόσβαση καλύπτει το 100% της επικράτειας και µε βάσει τις

έρευνες του Πανεπιστηµίου του Πειραιά και της εταιρίας ICAP, η κινητή τηλεφωνία

παίζει καθοριστικό ρόλο στην αναβάθµιση του βιοτικού επιπέδου,

ανταγωνιστικότητα, παραγωγικότητα, και στην οικονοµική ανάπτυξη.

159

Ένωση Εταιριών Κινητής Τηλεφωνίας

187

Επίλογος : Γεφυρώνοντας τον Πλανήτη

Φ7 – Γεφυρώνοντας Κόσµους

Η τρέχουσα οικονοµική κρίσιµη η οποία επιβαρύνει τροµακτικά τους κρατικούς και

εταιρικούς προϋπολογισµούς, προσφέρει καρπερό έδαφος για εταιρίες που

επιδιώκουν καινοτόµους τρόπους και λύσεις που οδηγούν σε µείωση κόστους, ιδίως

των σταθερών δαπανών.

Αναµφισβήτητα, ο χώρος εργασίας ή το κτήριο που στεγάζει το συγκεκριµένο χώρο

εργασίας ή την εταιρία, αποτελεί ένα από τα πιο δαπανηρά σηµεία του συνολικού

σταθερού κόστους µιας επιχείρησης.

Σε γενικές γραµµές, οι εργαζόµενοι µετακινούνται µέσω ΙΧ ή δηµόσιας συγκοινωνίας

σε κάποιο «µόνιµο» χώρο εργασίας και ο υπάλληλος γραφείου συνήθως

συναναστρέφεται γύρω από τέτοιους παρόµοιους χώρους. Η χαρακτηριστική εργασία

του υπάλληλου γραφείου περιλαµβάνει επεξεργασία εγγράφων, επικοινωνία µέσω

τηλεφώνου ή ηλεκτρονικού ταχυδροµείου, ενώ οι καθηµερινές αλληλεπιδράσεις µε

τους συναδέλφους πραγµατοποιούνται µέσω των καθορισµένων ή εκτάκτων

συνεδριάσεων σε κτηριακές αίθουσες συνεδριάσεων ή άλλες «σταθερές»

προαναγγελθείσες τοποθεσίες.

188

Οι συναλλαγές µε τους πελάτες και τους προµηθευτές αξιοποιούνται µέσω των

σταθερών «assets» συµπεριλαµβανοµένων των συσκευών επικοινωνίας και των

υπολογιστών όπως και τους χώρους συνεδρίασης.

Η επιβάρυνση της διαχείρισης της αποθήκης εµπορευµάτων επίσης προσθέτει στα

σταθερά κόστη της επιχείρησης όπως και οι γενικές δαπάνες κτηρίου που

απεικονίζονται στις εισοδηµατικές δηλώσεις του έτους παραγωγής, και οι οποίες

πάντα επιβαρύνουν τα βραχυπρόθεσµα έξοδα της αναπτυσσόµενης ή επιβραδυµένης

–χρεοκοπηµένης - επιχείρησης.

Τα δίκτυα κινητής τηλεφωνίας κινούνται προς αρχιτεκτονικές βασισµένες στο

διαδικτυακό πρωτόκολλο IP η οποία αρχιτεκτονική θα διευκολύνει τελικά την

πανταχού παρούσα κάλυψη, οµαλή αλληλεπίδραση µεταξύ των διαφορετικών

προτύπων (anytime - anywhere) και των συγκλιµένων υπηρεσιών επικοινωνίας που

υποστηρίζονται από ένα κοινό δίκτυο. Η τεχνολογική εξέλιξη θα µετατραπεί σε

µειωµένες λειτουργικές δαπάνες για την εταιρία παροχής υπηρεσιών (µειωµένο opex

µέσω κοινών υποδοµών, κοινών υπηρεσιών (σύγκλιση) και µειωµένων δαπανών

λειτουργίας και συντήρησης), υπονοώντας χαµηλότερες τιµές για προσφερθείσες

υπηρεσίες.

Η πανταχού παρούσα ασύρµατη πρόσβαση και η διασύνδεση µε το σταθερό

τηλεπικοινωνιακό δίκτυο οδηγεί σε ακέραιη και ανεξάρτητη εργασιακή ροή. Η

επεξεργασία των εγγράφων, τα emails, η συνάρτηση ντοκουµέντων, η υποβολή

προσφορών εκτελούνται εξ αποστάσεως ή µέσω το εταιρικό vpn όπως και οι

φωνητικές κλήσεις , ενώ οι διασκέψεις µπορούν να πραγµατοποιηθούν µέσω του

συστήµατος τηλεδιασκέψεων - οι διάφορες κρατήσεις κλείνονται από το σπίτι ή το

αµάξι καθώς οι συνεδριάσεις πραγµατοποιούνται σε κοµψά café, ωραία εστιατόρια ή

αριστοκρατικά σαλόνια ξενοδοχείων. Φυσικά οι κρατήσεις αερογραµµών και οι

κρατήσεις ξενοδοχείων εκτελούνται ήδη µέσω του Ιστού ενώ τα e-εισιτήρια

ρυθµίζονται εύκολα µέσω κινητού γραφείου.

Φ8 - Γεφυρώνοντας Λαούς

189

Υποστήριξη των εφαρµογών back office όπως CRM και ERP θεωρείται πια δεδοµένη

όπως και οι just in time deliveries και τα κινητά tracking συστήµατα που βελτιώνουν

σηµαντικά τη διαχείριση αποθεµάτων και µειώνουν δραµατικά τις ανάγκες

συντήρησης τοπικών αποθηκών και πολύπλοκου (και δαπανηρού ) logistics

management.

Οι παγκόσµιες οικονοµικές συγκυρίες επιβάλουν αποδοτικότερες οικονοµικές

πρακτικές και µέγιστη βελτίωση των διαφόρων εταιρικών διαδικασιών. Η ανάπτυξη

της αγοράς κινητών υπηρεσιών προχωράει µε εντυπωσιακούς ρυθµούς, και η

τεχνολογική εξέλιξη επιταχύνετε σε τέτοιο βαθµό , όπου εάν οι παρούσες τάσεις

κινητικότητας συνεχιστούν, το κινητό γραφείο θα γίνει αναπόφευκτος παράγοντας

της καθηµερινής επιχείρησης, µε συνέπεια τη σηµαντικά βελτιωµένη

παραγωγικότητα. .

Τελικά το πλήρες κινητό εργασιακό περιβάλλον θα ενισχύσει την οικονοµική

αποδοτικότητα και θα µειώσει την βραχυπρόθεσµη (frictional) ανεργία, δεδοµένου

ότι η γεωγραφική τοποθεσία του εργαζοµένου δεν θα αποτελεί καθοριστικό

παράγοντα για την απασχόληση.

Φ9 - Γεφυρώνοντας Πολιτισµούς

190

Προτεινόµενη Βιβλιογραφία

Balanis Constantine. Antenna Theory: Analysis and Design, London (Wiley), 2005

Bateman Andy. Digital Communications, Essex (Addison Wesley), 1998

Bellamy John. Digital Telephony, New York (Wiley), 2000

Biglieri Ezio, Calderband Robert, Contantinides Anthony, Goldsmith Andrea. MIMO

Wireless Communications, Cambridge UK (Cambridge),2010

Calhoon George. Digital Cellular Radio, Norwood MA (Artech House), 1988

Camarillo Gonzalo and Garcia-Martin Miguel. The 3G IP Multimedia Subsystem:

Merging the Internet and the Cellular Worlds,West Sussex (Wiley),2004

Dahlman Erik, ParkVall Stefan, Skold Johan and Beming Per. 3G Evolution HSPA

and LTE for Mobile Broadband, Amsterdam (Elsever),2007

Ergen Mustafa. Mobile Broadband – Including WiMax and LTE, New York

(Springer),2009

Furht Borko. Long Term Evolution: 3GPP LTE Radio and Cellular Technology, Boca

Raton (CRC Auerbach Press), 2009

Ghosh Arunabha, Zhang Jun, Andrews Jeffrey, Muhamed Rias. Fundamentals of

LTE, London (Prentice Hall), 2010

Hagel John III, Armastrong Arthur. Net.gain: expanding markets through virtual

communities, Cambridge MA (Harvard), 1997

Harte Lawrence, Luck Carolyne, Chandler Michele. UMTS LTE : Network, Services,

Technologies and Operation,Fuquay Varina NC (Althos), 2009

Holma Harri and Toskala Antti (Editors). LTE for UMTS-OFDMA and SCFDMA

Based Radio Access,New York (Wiley), 2009

Horn Gunther, Forsberg Dan, Moeller Wolf, Niemi Valtteri. LTE Security,West

Sussex (Wiley),2010

Johnsson Chris. Long Term Evolution in Bullents, London (CreateSpace), 2010

Khan Farooq. LTE for 4G Broadband : Air Interface Technologies and Performance,

Cambridge UK (Cambridge Press),2009

191

Kreher Ralph and Gaenger Karsten. LTE Signalling, West Sussex (Wiley), 2011

Lee William. Mobile Cellular Telecommunications: Analog and Digital Systems,New

York (McGraw Hill), 1995

Lescuyer Pierre and Lucidarme Thierry. Evolved Packet System (EPS),West Sussex

(Wiley),2008

Myung Hyung and Goodman David. Single Carrier FDMA : A New Interface for

Long Term Evolution, New York (Wiley),2008

Oestges Claude and Clerckx Bruno. MIMO Wireless Communications: From Real

World Propagation to Space-Time Coded Design,Amsterdam (Elsevier),2007

Olsson Magnus, Sultana Shabnam, Rommer Steffan, Frid Lars and Mulligan

Catherine. SAE and the Evolved Packet Core : Driving the Mobile Broadband

Revolution,New York (Academic Press),2009

Rumnay Moray (Editor). LTE and the Evolution to 4G Wireless: Design and

Measurement Challenges, New York (Wiley), 2009

Richardson Andrew. WCDMA Design Handbook, Cambridge UK (Cambridge),2005

Sesia Stefania and Toufik Issam. LTE, The UMTS Long Term Evolution : From

Theory to Practice,New York (Wiley),2009

Wei Na. MIMO Techniques for UTRA LTE : -Concepts Algorithms and

Evaluation,New York (Lambert),2010

192

Άλλες Πηγές

GSMA press releases

H. Ekström, A. Furuskär, J. Karlsson, M. Meyer, S. Parkvall, J. Torsner

and M. Wahlqvist, ‘Technical Solutions for the 3G Long-term Evolution’,

IEEE Communications Magazine, March 2006, pp. 38–45.

A. Furuskär, J. Näslund and H. Olofsson, ‘Edge – Enhanced Data Rates

for GSM and TDMA/136 Evolution’, Ericsson Review, No. 01, 1999,

pp. 28–37. Telefonaktiebolaget LM Ericsson, Stockholm, Sweden.

H. Axelsson, P. Björkén, P. de Bruin, S. Eriksson and H. Persson,

‘GSM/EDGE Continued Evolution’, Ericsson Review, No. 01, 2006,

pp. 20–29. Telefonaktiebolaget LM Ericsson, Stockholm, Sweden.

S. Parkvall, E. Englund, P. Malm, T. Hedberg, M. Persson and J. Peisa,

‘WCDMA evolved-high-speed packet-data services’, Ericsson Review,

No. 02, 2003, pp. 56–65. Telefonaktiebolaget LM Ericsson, Stockholm,

Sweden.

M.L. Honig and U. Madhow, ‘Hybrid Intra-cell TDMA/inter-cell CDMA

with Inter-cell Interference Suppression forWireless Networks’, Proceedings

of the IEEE Vehicular Technology Conference, Secaucus, NJ, USA,

1993, pp. 309–312.

R. Horn and C. Johnson, ‘Matrix Analysis’, Proceedings of the 36th Asilomar

Conference on Signals, Systems and Computers, Pacific Grove, CA,

USA, November 2002.

D. Falconer et al., ‘Frequency Domain Equalization for Single-carrier

BroadbandWireless Systems’, IEEE Communications Magazine, Vol. 40,

No. 4, April 2002, pp. 58–66.

G. Forney, ‘Maximum Likelihood Sequence Estimation of Digital

Sequences in the Presence of Intersymbol Interference’, IEEE Transactions

on Information Theory, Vol. IT-18, May 1972, pp. 363–378

G. Forney, ‘The Viterbi Algorithm’, Proceedings of the IEEE, Vol. 61, No.

3, March 1973, pp. 268–278 IEEE, Piscataway, NJ, USA.

P. Frenger, S. Parkvall and E. Dahlman, ‘Performance Comparison of

HARQ with Chase Combining and Incremental Redundancy for HSDPA’,

Proceedings of the IEEE Vehicular Technology Conference, Atlantic City,

NJ, USA October 2001, pp. 1829–1833.

A.J. Goldsmith and P. Varaiya, ‘Capacity of Fading Channels with Channel

Side Information’, IEEE Transactions on Information Theory, Vol. 43,

November 1997, pp. 1986–1992.

193

G. Bottomley, T. Ottosson and Y.-P. Eric Wang, ‘A Generalized RAKE

Receiver for Interference Suppression’, IEEE Journal on Selected Areas

in Communications, Vol. 18, No. 8, August 2000, pp. 1536–1545.

A. Hottinen, O. Tirkkonen and R. Wichman, Multi-antenna Transceiver

Techniques for 3G and Beyond, JohnWiley and Sons, Chichester, England.

J. Karlsson and J. Heinegard, ‘Interference Rejection Combining for

GSM’, Proceedings of the 5th IEEE International Conference on Universal

Personal Communications, Cambridge, MA, USA, 1996, pp. 433–437.

K.J. KIM, ‘Channel Estimation and Data Detection Algorithms for

MIMOOFDMSystems’,

Proceedings of the 36th Asilomar Conference on Signals,

Systems and Computers, Pacific Grove, CA, USA, November 2002

R. Knopp and P.A. Humblet, ‘Information Capacity and Power Control

in Single-cell Multi-user Communications’, Proceedings of the IEEE

International Conference on Communications, Vol. 1, 1995, pp. 331–335.

W. Lee, Mobile Communications Engineering, McGraw-Hill, New York,

NY, USA, ISBN 0-07-037039-7.

S. Lin and D. Costello, Error Control Coding, Prentice-Hall, Upper Saddle

River, NJ, USA.

‘Working Party 8F; Draft new resolution/Draft new decision ITU-R

M.[PRINCIPLES]: Principles for the Process of Development of IMTadvanced’,

ITU-R, Document 8/157-E, September 19, 2006.

J. Sköld, M. Lundevall, S. Parkvall and M. Sundelin, ‘Broadband Data

Performance of Third-generation Mobile Systems’, Ericsson Review, No.

01, 2005 Telefonaktiebolaget LM Ericsson, Stockholm, Sweden.

P.V. Etvalt, ‘Peak to Average Power Reduction for OFDM Schemes by

Selective Scrambling’, Electronics Letters, Vol. 32, No. 21, October 1996,

pp. 1963–1964

Australian Communications Authority, Vision 20/20: Future Scenarios for the

Communications Industry – Implications for Regulation, Final Report, April

2005.

Spectrum Management and Telecommunications Policy, A Spectrum Policy

Framework for Canada (2002 Revised Edition).

Nielsen Mobile, Critical Mass: The Worldwide State of the Mobile Web, July 2008.

J. Hagenauer, ‘Rate-compatible Punctured Convolutional Codes (RCPC

194

Codes) and Their Applications’, IEEE Transactions on Communications,

Vol. 36, April 1988, pp. 389–400.

S. Haykin, Adaptive Filter Theory, Prentice-Hall International, NJ, USA,

ISBN 0-13-004052-5 025.

J.M. Holtzman, ‘CDMA Forward Link Waterfilling Power Control’, Proceedings

of the IEEE Vehicular Technology Conference, Tokyo, Japan, Vol.

3, May 2000, pp. 1663–1667.

J.M. Holtzman, ‘Asymptotic Analysis of Proportional Fair Algorithm’,

Proceedings of the IEEE Conference on Personal Indoor and Mobile Radio

Communications, San Diego, CA, USA, Vol. 2, 2001, pp. 33–37.

‘Detailed Specifications of the Radio Interfaces of International Mobile

Telecommunications-2000 (IMT-2000)’, ITU-R, Recommendation ITU-R

M.1457-4, July 2005.

‘International Mobile Telecommunications-2000 (IMT-2000)’, ITU-R,

Recommendation ITU-R M.687-2, February 1997.

‘Comparison of PAR and Cubic Metric for Power De-rating’, Motorola,

Tdoc R1-040642, 3GPP TSG-RAN WG1, May 2004.

J.G. Proakis, Digital Communications, McGraw-Hill, New York, 2001.

S.-J. Oh and K.M. Wasserman, ‘Optimality of Greedy Power Control and

Variable Spreading Gain in Multi-class CDMA Mobile Networks’, Proceedings

of the AMC/IEEE MobiComp, Seattle, Washington, USA, 1999,

A. Oppenheim and R.W. Schafer, Digital Signal Processing, Prentice-Hall

International,

S. Grant et al., ‘Per-Antenna-Rate-Control (PARC) in Frequency Selective

Fading with SIC-GRAKE Receiver’, 60th IEEE Vehicular Technology

Conference, Los Angeles, CA, USA, September 2004, Vol.2,

pp. 1458–1462.

Ericsson, HSPA: Today and the evolution, GSM Association HSPA Evolution

Seminar, February 2008.

Heavy Reading, 3G Squeeze: GSM, LTE & the Future of WCDMA, June 2008.

M.K. Varanasi and T. Guess, ‘Optimum Decision Feedback Multi-user

Equalization with Successive Decoding Achieves the Total Capacity of

the Gaussian Multiple-access Channel’, Proceedings of the Asimolar conference

on Signals, Systems, and Computers, Monteray, CA, November

1997.

J. Sun and O.Y. Takeshita, ‘Interleavers for Turbo Codes Using Permutation

Polynomials Over Integer Rings’, IEEE Transactions on Information

195

Theory, Vol. 51, No. 1, January 2005, pp. 101–119.

O.Y. Takeshita, ‘On Maximum Contention-free Interleavers and Permutation

Polynomials Over Integer Rings’, IEEE Transactions on Information

Theory, Vol. 52, No. 3, March 2006, pp. 1249–1253.

N. Bhushan et al., ‘CDMA2000 1xEV-DO Revision A: A Physical Layer

and MAC Layer Overview’, IEEE Communications Magazine, February

2006, pp. 75–87.

R. Attar et al., ‘Evolution of CDMA2000 Cellular Networks: Multicarrier

EV-DO’, IEEE Communications Magazine, March 2006, pp. 46–53.

V. Tarokh, N. Seshadri and A. Calderbank, ‘Space–time Block Codes from

Orthogonal Design’, IEEE Transactions on Information Theory, Vol. 45,

No. 5, July 1999, pp. 1456–1467.

Informa Telecoms & Media, Mobile Networks Forecasts: Future Mobile Traffic,

Base Stations & Revenues, July 2008.

X. Zhaoji and B. Sébire, ‘Impact ofACK/NACK Signalling Errors on High

Speed Uplink Packet Access (HSUPA)’, IEEE International Conference

on Communications, Vol. 4, 16–20 May 2005, pp. 2223–2227.

J. Padhye, V. Firoiu, D.F. Towsley and J.F. Kurose, ‘Modelling TCP Reno

Performance: A Simple Model and Its Empirical Validation’, ACM/IEEE

Transactions on Networking Vol. 8, No. 2, 2000, pp. 133–145.

3G Americas, EDGE, HSPA and LTE: Broadband Innovation, September 2008.

C. Kambiz and L. Krasny, ‘Capacity-achieving Transmitter and Receiver

Pairs for Dispersive MISO Channels’, IEEE Transactions on Communications,

Vol. 42, April 1994, pp. 1431–1440.

J. Tellado and J.M. Cioffi, ‘PAR Reduction in Multi-carrier Transmission

Systems’, ANSI T1E1.4/97-367.

Melcalfe’s Law and Legacy, first published in Forbes ASAP, September 13, 1993.

‘3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services

and System Aspects; 3GPP System Architecture Evolution: Report

on Technical Options and Conclusions (Release 7)’, 3GPP, 3GPP TR

23.882.

‘3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio

Access Network; S-CCPCH Performance for MBMS (Release 6)’, 3GPP,

3GPP TR 25.803.

196

‘3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio

Access Network; Physical Layer Aspects for Evolved Universal Terrestrial

Radio Access (UTRA) (Release 7)’, 3GPP, 3GPP TR 25.814.

‘3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio

Access Network; 3.84 Mcps TDD Enhanced Uplink; Physical Layer

Aspects (Release 7)’, 3GPP, 3GPP TR 25.826.

‘3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio

Access Network; Manifestations of Handover and SRNS Relocation

(Release 4)’, 3GPP, 3GPP TR 25.832.

Analysys Mason, Wireless broadband forecasts for 2008–2015: HSPA, HSPA+,

EV-DO, LTE and WiMAX, July 2008.

Analysys Research, Report for the UMTS Forum, Global Mobile Broadband:

Market potential for 3G LTE, January 2008.

Booz Allen Hamilton, The Mobile Broadband Opportunity in Emerging Markets,

June 2007.

Cisco Systems, Approaching the Zettabyte Era, June 2008.

comScore Media Metrix, www.comscore.com.

Discovery Institute, Estimating the Exaflood, January 2008.

G.F. Pedersen and J.B. Andersen, ‘Handset Antennas for Mobile Communications:

Integration, Diversity, and Performance’, in R.W. Stone

(ed.), Review of Radio Science 1996–1999,Wiley-IEEE Press, Chichester,

England, September 1999.

RSPG Opinion on Wireless Access Platforms for Electronic Communications

Services (WAPECS), November 2005.

Decision 676/2002/EC on a Regulatory Framework for Radio Spectrum Policy in

the European Community (Radio Spectrum Decision RSD), 7 March, 2002

Chairman's Summary Report, 16th Radio Spectrum Committee Meeting,

Brussels, 5 July, 2006.

Nokia Siemens Networks, The broadband world is flat, 2008.

Ofcom, Communications Market Report, August 2008.

picoChip, LTE Takes Shape: Fine-Grained and Self-Organized, October 2008.

197

B. Hagerman et al., ‘WCDMA Uplink Interference Cancellation Performance

– Field Measurements and System Simulations’, Nordic Radio

Symposium NRS’04, Oulo, Finland, August 16–18, 2004.

A. Huebner, F. Schuehlein, M. Bossert, E. Costa and H. Haas, ‘A Simple

Space-frequency Coding Scheme with Cyclic Delay Diversity for OFDM’,

Proceedings of the 5th European Personal Mobile Communications

Conference, Glasgow, Scotland, April 2000, pp. 106–110.

A. Milewski, ‘Periodic Sequences with Optimal Properties for Channel

Estimation and Fast Start-up Equalization’, IBM Journal of Research and

Development, Vol. 27, No. 5, September 1983, pp. 426–431.

Informa Telecoms & Media report, 2005.

M.W. Thelander, ‘The 3G Evolution: Taking CDMA2000 into the Next

Decade’, Signal Research Group, LLC, White Paper developed for the

CDMA Development Group, October 2005.

D. Chase,‘Code Combining –AMaximum-likelihood Decoding Approach

for Combining and Arbitrary Number of Noisy Packets’, IEEE Transactions

on Communications, Vol. 33, May 1985, pp. 385–393.

Qualcomm, Release 7 HSPA+ For Mobile Broadband Evolution, December 2007.

Rand Europe, The Future of the Internet Economy, February 2008.

UMTS Forum, Magic Mobile Future 2010 – 2020, Report 37, April 2005

Wireless Intelligence, www.wirelessintelligence.com.

Deutsche Bank, Signals to Noise (S2N), June 2008.

Nemertes Research, The Internet Singularity: Delayed, Fall 2007.

J.-F. Cheng, ‘Coding Performance of Hybrid ARQ Schemes’, IEEE

Transactions on Communications, Vol. 54, June 2006, pp. 1017–1029.

LSTI, www.lstiforum.com.

S.T. Chung and A.J. Goldsmith ‘Degrees of Freedom in Adaptive

Modulation: A Unified View’, IEEE Transactions on Communications,

Vol. 49, No. 9, September 2001, pp. 1561–1571.

EC COM(2005) 411: A forward-looking Radio Spectrum Policy for the European

Union: Second Annual Report, June 2005

198

EC COM(2006) 334: On the Review of the EU Regulatory Framework for

Electronic Communications Networks and Services, June 2006.

KeySo Global, The Wireless Broadband Generation, September 2008.

ECC Report No. 80: Enhancing Harmonisation and Introducing Flexibility in the

Spectrum Regulatory Framework, Oulu, March 2006.

EC COM(2006) 215: i2010 – First Annual Report on the European Information

Society, May 2006.

Viviane Reding, Member of the European Commission responsible for

Information Society and Media, Reaping the Full Benefits of a More Coherent

European approach to spectrum Management, European Spectrum

Management Conference, Brussels, 29 March, 2006.

199

200