Κινητές επικοινωνίες

Κεφάλαιο 7Γενιά 3G - UMTS

2

Εισαγωγή

O Οργανισμός ITU σχεδίασε το σύστημαIMT-2000 (International Mobile Telecommunications System) με σκοπό νασυγκεράσει τα πλεονεκτήματα του GSM καιτου GPRS με υπηρεσίες διαδικτύου, όπωςηλεκτρονικό ταχυδρομείο, τηλεδιάσκεψη, πρόσβαση σε ιστοσελίδες, ηλεκτρονικόεμπόριο και εφαρμογές πολυμέσων.Κομμάτι το IMT-2000 είναι το UMTS (Universal Mobile Telecommunications System).

3

Εισαγωγή (συνέχεια)Το IMT-2000 ξεκίνησε με στόχο να υπάρξει ένα και μοναδικόσύστημα τρίτης γενιάς για όλη την υφήλιο.Για λόγους τεχνικούς αλλά και πολιτικούς, ο στόχος αυτός δενεπετεύχθη. Η πολιτική της ITU ήταν αρκετά ελαστική προκειμένου να θεωρήσεικάποιο σύστημα συμβατό με το πρότυπο IMT-2000. Επομένως, στο πρότυπο εντάχθηκαν σχεδόν όλα τα συστήματα πουπληρούσαν κάποιες υποτυπώδεις προδιαγραφές, με αποτέλεσματο IMT-2000 να αποτελεί μία οικογένεια προτύπων.Επικράτησε η τεχνολογία που συνδυάζει το WCDMA με το GSM.Ο λόγος για αυτή την επικράτηση είναι το ότι η τεχνολογία GSM ήταν ήδη η πιο διαδεδομένη, άρα η τεχνολογία αυτή ήταν ηοικονομικότερη. Ο συνδυασμός του WCDMA με τις εξελίξεις του GSM όσον αφοράτο κεντρικό δίκτυο, ονομάζεται Universal MobileTelecommunications System (UMTS).

4

Υπηρεσίες στο UMTS

Internet access—Messaging, video/music download, voice/video over IP, mobile commerce, travel and informationservicesIntranet/extranet access—Enterprise application (e-mail/messaging, travel assistance, mobile sales, technicalservices, corporate database access, fleet/warehousemanagement, conferencing and video telephony)Customized information/entertainment—Information(photo/video/music download), travel assistance, distanceeducation, mobile messaging, gaming, voice portal servicesMultimedia messaging—SMS extensions for images, video, and music; unified messaging; document transferLocation-based services—Yellow pages, mobile commerce, navigational service, trading

5

WCDMA

Εύρος ζώνης : 5 MHz (Wide CDMA γιατί έχει μεγαλύτεροεύρος ζώνης από ό,τι το CDMA που ήδη χρησιμοποιούντανστην Αμερική – CDMA2000)CDMA: Ο αποστολέας της πληροφορίας, πριν αποστείλει ταδεδομένα, τα πολλαπλασιάζει με τον κώδικά του. Οπαραλήπτης γνωρίζει εκ των προτέρων τον κώδικα τουαποστολέα. Όταν ο παραλήπτης πολλαπλασιάσει ταδεδομένα που έλαβε με τον κώδικα του αποστολέα, τότεανακτά τα αρχικά δεδομένα. Μετά από αυτόν τον υπολογισμό, τα υπόλοιπα δεδομένα που εστάλησαν από άλλους χρήστες, δεν επηρεάζουν καθόλου (απορρίπτονται ως θόρυβος). Αυτόοφείλεται χάρη στην κατάλληλη επιλογή των κωδίκων.Όλοι οι χρήστες μεταδίδουν ταυτόχρονα, την ίδια χρονικήστιγμή και στην ίδια συχνότητα. Το CDMA αναπτύσσεται και περιγράφεται στο εργαστήριο τουπαρόντος μαθήματος.

6

Πολυπλεξία στο UMTS

Το WCDMA είναι και η κύρια διαφοράμεταξύ UMTS και GSM/GPRS (όπουεκεί έχουμε TDMA/FDMA πολυπλεξία). Το WCDMA έχει δύο τρόπουςλειτουργίας: TDD (Time Division Duplex) και FDD (Frequency Division Duplex)

7

UMTS TDDUplink & Downlink: 1900 - 1920 MHz and 2020 - 2025 MHz

5 «παράθυρα» συχνοτήτων εύρους 5MHz15 χρονοθυρίδες ανά πλαίσιο. Ένας χρήστης μπορεί να χρησιμοποιεί περισσότερες από μίαχρονοθυρίδες.Και οι δύο κατευθύνσεις (uplink και downlink) χρησιμοποιούν την ίδιαζώνη συχνοτήτων. Στην περίπτωση αυτή οι 15 χρονοθυρίδες κάθεπλαισίου κατανέμονται δυναμικά μεταξύ του ανερχόμενου και τουκατερχόμενου συνδέσμου.

8

UMTS FDDUplink: 1920 - 1975 MHzDownlink: 2110 - 2165 MHz190 MHz απόσταση μεταξύ uplink - downlink12 «παράθυρα» συχνοτήτων (carriers) για το uplink και άλλατόσα για το downlink, όλα εύρους 5MHz Στον FDD ο ανερχόμενος και ο κατερχόμενος σύνδεσμοςχρησιμοποιούν διαφορετικές ζώνες συχνοτήτων, κάθε μία απότις οποίες έχει εύρος ζώνης 5 MHz.

9

Ελληνική πραγματικότητα

10

UMTS – Ταχύτητες

Το UMTS αυξάνει τις δυνατότητές τουδικτύου κινητής τηλεφωνίας καιυποστηρίζει μεγάλους ρυθμούςμετάδοσης:

GSM (9.6Kbps )GPRS (115Kbps)EDGE (384 Kbps)UMTS (1920 Kbps)

11

Δομή του UMTS

UE: User EquipmentUTRAN: UMTS Terrestrial Radio Access Network CN : Core Network

12

UMTS – Αρχιτεκτονική (Ι)

To UMTS αποτελείται:CN (Core Network)

SGSNGGSNΚόμβοι GSM

UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network – RAN)

RNC (Radio Network Controller)Node B

UE (User Equipment)

13

UMTS – Αρχιτεκτονική (ΙΙ)

14

Φορητή Συσκευή (User Equipment)

Είναι συνδεδεμένη με το UTRAN, μέσωδιεπαφής Uu, που βασίζεται στο WCDMA. Μπορεί να συνδεθεί ταυτόχρονα μεπερισσότερες από μία κυψέλες.Αποτελείται από:

Mobile Equipment (η ίδια η συσκευή)Kάρτα USIM: Αντίστοιχη της κάρτας SIM τουGSM, αλλά με πολύ μεγαλύτερη χωρητικότητα(Mbyte αντί για 32kbyte)

15

UTRAN

Νέο δίκτυο, ειδικά σχεδιασμένο για τοUMTS.Βασικότερη λειτουργία του είναι ηεποπτεία και η διαχείριση τωνασύρματων πόρων του δικτύου

Διαχείριση μεταπομπών, έλεγχος τηςισχύος

16

Η δομή του UTRANΟι Κόμβοι B είναι υπεύθυνοι για τον έλεγχο ενός ή περισσοτέρωνκυψελών. Μία ομάδα από Κόμβους B συνδέεται με έναν κόμβοRNC (Radio Network Controller).

Ένας Κόμβος B μεταφέρει δεδομένα προς τον RNC στον οποίοείναι συνδεδεμένος. Επιπλέον, κάνει μετρήσεις πάνω στηνποιότητα και την ισχύ των ασύρματων συνδέσμων προς τα UEsκαι δίνει αναφορές στον RNC. O Κόμβος B μπορεί να συνδέεταιμε ένα ή περισσότερα BTS (συνήθως με τρία).

Ένας κόμβος RNC, που είναι αντίστοιχος του BSC σελειτουργικότητα, μαζί με τους συνδεδεμένους σε αυτόν ΚόμβουςB αποτελούν ένα Radio Network Subsystem (RNS). Ο RNC λαμβάνει τις πληροφορίες που συλλέγουν οι Κόμβοι Bs του δικούτου RNS και προσαρμόζει τις παραμέτρους του ασύρματουυποσυστήματος. Μία τέτοια παράμετρος μπορεί να είναι η ισχύςτου ασύρματου σήματος στο UE ή στον Κόμβο B.

Επίσης, ο RNC είναι υπεύθυνος για την ανάθεση του κώδικαWCDMA που θα χρησιμοποιήσουν ο Κόμβος B και η κινητήσυσκευή στη μεταξύ τους επικοινωνία. Τέλος, οι κόμβοι RNC ελέγχουν τις μεταπομπές μεταξύ διαφορετικών RNSs.

17

Δίκτυο Κορμού (Core Network)

Συνδέεται με άλλα δίκτυα (PSTN, Internet κ.α.)Είναι υπεύθυνο για τη δρομολόγηση, την ταυτοποίηση, τον εντοπισμό τωνχρηστών κ.α.

18

Δομή του CN

Αποτελείται από μονάδες μεταγωγής κυκλώματος (CS)και μεταγωγής πακέτου (PS)

19

CN: Μονάδες μεταγωγήςκυκλώματος

MSC:MSC: Κόμβος μεταγωγής ο οποίος δρομολογεί τα δεδομένα τωνυπηρεσιών μεταγωγής κυκλώματος εντός του δικτύου UMTS. Κάθεκόμβος MSC διαχειρίζεται πολλά RNCs. Είναι επίσης συνδεδεμένοςμε τις βάσεις δεδομένων του δικτύου, δηλαδή τον HLR και τον VLR. Τέλος, διαχειρίζεται την κινητικότητα των χρηστών για τις υπηρεσίεςμεταγωγής κυκλώματος.

GMSC:GMSC: Ο κόμβος GMSC είναι συνδεδεμένος με τους κόμβους MSC. Η λειτουργία του είναι να διασυνδέει το δίκτυο UMTS με άλλα δίκτυαμεταγωγής κυκλώματος όπως PSTN και ISDN.

VLR:VLR: Βάση δεδομένων (όπως ακριβώς στο GSM), όπου αποθηκεύειπροσωρινή πληροφορία σχετικά με την ταυτοποίηση και την ασφάλειακαθώς και άλλες χρήσιμες πληροφορίες που σχετίζονται με όλουςτους χρήστες που διαχειρίζεται κάθε δεδομένη στιγμή ο αντίστοιχοςMSC. Ο VLR λαμβάνει την αρχική πληροφορία από τον HLR καιαναλαμβάνει να τον ενημερώσει για τυχόν μεταβολές στα δεδομένατου. Όλες οι συναλλαγές μεταξύ VLR και HLR γίνονται μέσω ενόςMSC.

20

CN: Μονάδες μεταγωγήςπακέτου

Serving GPRS Support Node (SGSN): Ο SGSN αποτελείτον αντίστοιχο κόμβο του MSC για τη μεταγωγή πακέτου. Αυτό σημαίνει ότι αναλαμβάνει τη δρομολόγησηδεδομένων των υπηρεσιών μεταγωγής πακέτων εντός τουδικτύου UMTS. Επιπλέον, διαχειρίζεται τους κόμβουςRNCs οι οποίοι είναι συνδεδεμένοι σε αυτόν. Αλληλεπιδράμε βάσεις δεδομένων, όπως ο HLR. Τέλος, ο κόμβοςSGSN είναι υπεύθυνος για τη διαχείριση της κινητικότηταςτων χρηστών για τις υπηρεσίες μεταγωγής πακέτων.

GatewayGateway GPRS GPRS SupportSupport NodeNode (GGSN)(GGSN):: Πρόκειται γιαέναν κόμβο αντίστοιχο του GMSC του πεδίου CS. Διασυνδέει τους κόμβους SGSNs με εξωτερικά δίκτυαμεταγωγής πακέτων όπως το X.25 και το Internet.

21

ΣυγκεντρωτικάΗ σύγκλιση του GSM και του GPRS στο UMTS γίνεται προφανής από τα παραπάνω – «ίδιοι» κόμβοι, με τις ίδιες λειτουργίες.Αντίστοιχα, στο UMTS υπάρχουν οι HLR και AuC, με ανάλογες λειτουργίες όπως στο GSM ή GPRS (δεν εντάσσονται ούτε στο PS τμήμα ούτε στο CS)

22

Οι μεταπομπές στο UMTS

Τα handovers στο CDMA (συστήματαUMTS) διαφέρουν κατά πολύ από ταhandovers στο TDMA (συστήματαGSM). Αυτό γιατί στο UMTS, αντίθεταμε το GSM όλα οι συσκευέςχρησιμοποιούν διαρκώς το ίδιο φάσμασυχνοτήτων.Υπάρχουν διάφορα είδη μεταπομπών

23

Soft και softer handover

Κατά τη διάρκεια ενός soft handover, το κινητό είναι συνδεδεμένοταυτόχρονα σε περισσότερους από έναν Κόμβους B. Επειδή οιμεταδόσεις αυτές γίνονται στην ίδια συχνότητα, η συσκευή τιςαντιλαμβάνεται σαν τμήματα της ίδιας πληροφορίας. Το μόνο πουδιαφέρει σε κάθε τμήμα είναι ο κώδικας διαμόρφωσης πουχρησιμοποιείται σε κάθε μετάδοση. Όταν η σύνδεση με έναν απότους Κόμβους B δεν είναι απαραίτητη, η αντίστοιχη σύνδεση μπορείνα εγκαταλειφτεί. Το soft handover Λαμβάνει χώρα όταν το κινητόκινείται στα όρια δύο κυψελών.Το softer handover είναι ένα handover μεταξύ δύο τομέων μίαςκυψέλης (Περίπτωση A στο Σχήμα στην επόμενη διαφάνεια). Απότην πλευρά του κινητού, το softer handover είναι μία άλλη περίπτωσηsoft handover. Από την πλευρά του δικτύου, πρόκειται για μίαεσωτερική διαδικασία του εμπλεκόμενου Κόμβου B (Intra Node B Handover). Ο κόμβος RNC που ελέγχει τον Κόμβο B δε συμμετέχειστη διαδικασία.

24

Σχηματική αναπαράσταση•Inter-Node B/intra-RNS handover: Εκτελείταιόταν το κινητό μετακινείται από μία κυψέληενός Κόμβου B σε κυψέλη άλλου Κόμβου B οοποίος ανήκει στο ίδιο RNS με τον αρχικό(περίπτωση Β).• Inter-Node B/inter-RNS/intra-SGSN: Σε αυτήτην περίπτωση το κινητό μετακινείται από τηνκυψέλη ενός Κόμβου B στην κυψέλη ενόςάλλου Κόμβου B οοποίος ανήκει σε διαφορετικό RNS σε σχέσημε τον αρχικό. Συνεπώς, οι Κόμβοι B ελέγχονται από διαφορετικούς RNC οι οποίοιόμως συνδέονται με τον ίδιο SGSN (περίπτωση Γ).• Inter-Node B/inter-RNS/inter-SGSN: Σε αυτήτην περίπτωση το κινητό μετακινείται από τηνκυψέλη ενός Κόμβου B στην κυψέλη ενόςάλλου Κόμβου B ο οποίος ανήκει σεδιαφορετικό RNS σε σχέση με τον αρχικό, ενώ επιπλέον, οι αντίστοιχοι RNC συνδέονταιμε διαφορετικούς SGSN (περίπτωση Δ).

25

Μηχανισμός διαχείρισηςμεταπομπών

Γίνονται μετρήσεις στο uplink, ενώ για τo downlink τααποτελέσματα συλλέγονται από τις συσκευές. Οι κυψέλεςδιαχωρίζονται σε τρία σύνολα:

το active set: περιέχει τους Κόμβους B που εμπλέκονται σε έναsoft handover. Όταν η ένταση του σήματος ενός Κόμβου B ξεπερνά κάποιο κατώφλι, ο συγκεκριμένος Κόμβος προστίθεταιστο active set. Αντίστοιχο κατώφλι υπάρχει και για την απόρριψηενός Κόμβου B από το active set. το monitored set: περιέχει κυψέλες που συνορεύουν με το κελίστο οποίο βρίσκεται η συσκευή, και ως εκ τούτου είναι υποψήφιαγια handover. Από το monitored set εξαιρούνται οι Κόμβοι B πουέχουν ήδη προστεθεί στο active set. Η κινητή συσκευήπαρακολουθεί την ένταση του σήματος από τους Κόμβους B τουmonitored set σύμφωνα με κάποιους κανόνες.το detected set: περιέχει όλους τους Κόμβους B από τουςοποίους το κινητό λαμβάνει μεν σήμα, αλλά οι οποίοι δεσυνορεύουν με την κελί στην οποία βρίσκεται το κινητό τησυγκεκριμένη στιγμή

26

Inter-RNS μεταπομπές

Στόχος στο UMTS είναι να μην εμπλέκεται το CN στη διαδικασία του handover, κάτι το οποίο ίσχυεστα συστήματα GSM. Για το σκοπό αυτό, στηνπερίπτωση που εκτελείται μία inter-RNS , ο αρχικόςRNC είναι ο μόνος RNC που διατηρεί σύνδεση μετο CN. Ο συγκεκριμένος RNC ονομάζεται ServingRNC (SRNC) και είναι ο κόμβος που μεταδίδει ταδεδομένα της κίνησης προς το κινητό, στουςυπόλοιπους RNC. Οι υπόλοιποι RNC ονομάζονταιDrift RNC (DRNC).

27

Inter-RNS/intra-SGSNμεταπομπή

Ο RNC1 είναι ο SRNC, ενώ ο RNC2 είναι οDRNC. Η ενιαία (πράσινη) γραμμήαπεικονίζει την αρχική ροήδεδομένων προς τησυσκευή.Η διακεκομμένη (κόκκινη) γραμμή απεικονίζει τη ροήδεδομένων πουαποκαθίσταται μετά τηνολοκλήρωση του softhandover.TO CN (δηλαδή το SGSN)δεν εμπλέκεται καθόλου

28

Inter-RNS/inter-SGSN μεταπομπή

Ο RNC1 είναι ο SRNC, ενώ οRNC2 είναι ο DRNC. Η ενιαία (πράσινη) γραμμήαπεικονίζει την αρχική ροήδεδομένων προς τη συσκευή.Η διακεκομμένη (κόκκινη) γραμμή απεικονίζει τη ροήδεδομένων πουαποκαθίσταται μετά τηνολοκλήρωση του softhandover.TO CN δεν εμπλέκεταικαθόλου. Ο κόμβος SGSN2 δενμεταδίδει δεδομένα στονRNC2, αντίθετα ο RNC2 λαμβάνει από τον RNC1 ταδεδομένα που θα αποστείλειστο κινητό

29

Πλεονεκτήματα/Μειονεκτήματα

Πλεονεκτήματαη ποιότητα της επικοινωνίας διατηρείται υψηλή αφού τοκινητό λαμβάνει ταυτόχρονα την ίδια πληροφορία απόπερισσότερες από μία κεραίες.Δεν υπάρχουν διακοπές στην επικοινωνίαΠιο απλός ο έλεγχος λάθους, οπότε περιορίζεται ηεπαναμετάδοση πακέτωνΟικονομία ενέργειας: κάθε κεραία διατηρεί ένα σχετικάχαμηλό επίπεδο έντασης του σήματος, αφού πολλέςκεραίες μεταδίδουν στο κινητόΕλαττώνεται το φαινόμενο ping pong.

ΜειονέκτημαΜεγάλο κόστος υλοποίησης λόγω των πολύπλοκωνδιαδικασιών

30

Διαδικασία “SRNS Relocation”

Η διαδικασία SRNS relocation λαμβάνει χώρα όταν έχει ήδηπροηγηθεί ένα inter-RNS soft handover. Μετά την εκτέλεση του soft handover, ο SRNC αναλαμβάνει ναπροωθεί προς τον DRNC τα δεδομένα που απευθύνονται στησυγκεκριμένη κινητή συσκευή.Μετά την εκτέλεση της SRNS relocation, ο SRNC παύει ναεξυπηρετεί τη συσκευή και κάποιος από τους DRNC αναλαμβάνει τηνεξυπηρέτηση του συγκεκριμένου κινητού.Ο λόγος για τον οποίο ενεργοποιείται η διαδικασία SRNS relocationείναι η οικονομία στους πόρους του δικτύου. Κατά τη διάρκεια τουsoft handover η συσκευή UE λαμβάνει την ίδια πληροφορία τόσο απόκεραίες που ελέγχονται από τον SRNC, όσο και από κεραίες πουελέγχονται από τον DRNC. Στην περίπτωση που το κινητό έχειαπομακρυνθεί αρκετά από τον SRNC, το σήμα που λαμβάνει από τιςαντίστοιχες κεραίες είναι αδύναμο. Συνεπώς, προκειμένου να μηνυπάρχει σπατάλη στους πόρους του SRNC, κάποιο άλλο RNC αναλαμβάνει το ρόλο του SRNC.

31

Hard HandoverΣε ένα hard handover, η ασύρματη συχνότητα πουχρησιμοποιεί η συσκευή αλλάζει «απότομα». Πιοσυγκεκριμένα, το κινητό παύει να χρησιμοποιεί τηναρχική συχνότητα, στη συνέχεια μετακινείται σεδιαφορετική συχνότητα και ξεκινά να λειτουργεί στησυχνότητα αυτή (εμφανίζεται κενό επικοινωνίας). Είναι η συνηθέστερη περίπτωση μεταπομπών στο GSM.Σπάνια χρησιμοποιείται στο UMTS, όπου το κινητόμεταδίδει συνέχεια στο χρόνο (όχι σε χρονοθυρίδες), άραδεν υπάρχουν ελεύθερες χρονοθυρίδες προκειμένου τοκινητό να κάνει μετρήσεις σε άλλη συχνότητα

32

Ασφάλεια στο UMTS

Καλύτερη από ό,τι στο GSM γιατί:Δεν αυθεντικοποιείται μόνο ο χρήστης στο δίκτυο, αλλάκαι το δίκτυο στον χρήστη“Προστατεύονται” και τα σήματα σηματοδοσίας εκτός απότα δεδομέναΣτο UMTS, τα σήματα είναι κρυπτογραφημένα μέχρι τονRadio Network Controller (RNC) και όχι απλά μέχρι τοΣταθμό Βάσης, όπως ίσχυε στο GSM. Χρησιμοποιούνται καλύτεροι αλγόριθμοικρυπτογράφησης, με κλειδιά μεγαλύτερου μήκους

33

Aυθεντικοποίηση

Όπως και στο GSM, η αυθεντικοποίησηστηρίζεται σε ένα μυστικό κλειδί K, το οποίο τογνωρίζουν μόνο η USIM και ο HLR/AuC τουπαρόχουO SGSN που πρέπει να αυθεντικοποιήσει τονχρήστη ζητάει από τον HLR/AuC κάποιοσύνολο από AV (Auth Vectors)Κάθε AV είναι μία πεντάδα που αποτελείται

RAND (random challenge) και XRES (απάντηση στο RAND) για την αυθεντικοποίηση του χρήστη (όπως ακριβώς και στοGSM)CK (cipher key) που είναι το κλειδί κρυπτογράφησης, IK (integrity key) for protection of integrity, AUTN (auth token) γιατην αυθεντικοποίηση του δικτύου.

34

Διάγραμμα

O AuC έχει έναrandom number generator (RAND) καιένα sequence number generator (SQN)

35

Αυθεντικοποίηση στο UMTS (πιο αναλυτικά)

SGSN HLR/AuCUSIM

RAND,SQN⊕AK|| AMF||MAC

RES

RAND, XRES, CK, IK, SQN⊕AK||AMF||MAC

Authentication Data Request

XRES, CK, IK, AK, MAC

RAND

K f1-f5

SQN

Υπολογίζει το SQN με χρήση τηςσυνάρτησης f5 και ελέγχει αν είναι

καινούριοΕπιβεβαιώνει τη MAC με χρήση της f1

RES, CK, IK

RAND

f2-f4K

AMF

RES = XRES?

36

Παράμετροι

K = Subscriber authentication key (128 bit)RAND = User authentication challenge (128 bit)SQN = Sequence number (48 bit)AMF = Authentication management field (16 bit)MAC = f1K (SQN||RAND||AMF) = Message Authentication Code (64 bit)(X)RES = f2K (RAND) = (Expected) user response (32-128 bit)CK = f3K (RAND) = Cipher key (128 bit)IK = f4K (RAND) = Integrity key (128 bit)AK = f5K (RAND) = Anonymity key (48 bit)AUTN = SQN⊕AK|| AMF||MAC = Authentication Token (128 bit)

Authentication quintet = RAND, XRES, CK, IK, AUTN (544-640 bit)

37

Κρυπτογράφηση των δεδομένων

Τα δεδομένα που μεταδίδονται στηραδιοζεύξη (στον αέρα), μεταξύ κινητού καιRNC, κρυπτογραφούνται.Ως κλειδί κρυπτογράφησης χρησιμοποιείταιτο CK (μήκους 128 bit), το οποίο τουπολογίζουν τόσο η συσκευή όσο και τοδίκτυο κατά τη διάρκεια τηςαυθεντικοποίησης

Παράγεται από τη συνάρτηση f3, με χρήση τουμυστικού κλειδιού K που γνωρίζουν μόνο τοδίκτυο και η κάρτα USIM

38

Κρυπτογράφηση των δεδομένων(2)

Aλγόριθμος κρυπτογράφησης: UMTS Encryption Algorithm (UEA), ο οποίος είναι stream cipher (όπως ήταν και ο αντίστοιχος αλγόριθμοςκρυπτογράφησης στον GSM)Ο αλγόριθμος αυτός έχει προτυποποιηθεί (UEA1) καιείναι υλοποιημένος στις συσκευές, όχι στη USIMΑπό το 2006 έχει αρχίσει ήδη και εφαρμόζεται και οUΕA2

39

Ασφάλεια και στα σήματασηματοδοσίας

Ένα από τα επιπρόσθετα χαρακτηριστικάασφαλείας του UMTS (σε αντίθεση με το GSM) είναιτο ότι προστατεύονται και τα σήματα σηματοδοσίας(από τροποποιήσεις τους, ενώ επίσης αποτρέπεταιη δυνατότητα επανεκπομπής τους από κάποιονυποκλοπέα).Το κλειδί που χρησιμοποιείται για την προστασίατων σημάτων σηματοδοσίας είναι το IK μήκους 128 bit (το οποίο υπολογίζεται και από τα δύο μέληεπίσης κατά τη διάρκεια της αυθεντικοποίησης)Υπάρχει και για αυτήν την κρυπτογράφησηπροτυποποιημένος αλγόριθμος: ο UIA1. Είναι επίσηςυλοποιημένος στη συσκευή και όχι στη USIM

Από το 2006 έχει αρχίσει ήδη και εφαρμόζεται και ο UIA2

40

Η Γενιά 3,5Με τον όρο «γενιά 3,5» αναφερόμαστε στη νέα γενιά κινητώνδικτύων τα οποία εκτός από την τεχνολογία WCDMA έχουνενσωματώσει την τεχνολογία High Speed Downlink PacketAccess (HSDPA).Η HSDPA αποτελεί μία νέα τεχνολογία η οποία σχεδιάστηκεπροκειμένου να αυξήσει τη χωρητικότητα της κατερχόμενηςζέυξης για τα κινητά δίκτυα τρίτης γενιάς. Το γεγονός αυτόθεωρήθηκε απαραίτητο καθώς, στην πράξη, οι μέγιστοι ρυθμοίμετάδοσης για τα κινητά δίκτυα τρίτης γενιάς αποδείχθηκανχαμηλοί για multimedia εφαρμογές. Ιδιαίτερα στην περίπτωσηπου θα υπήρχαν πολλοί χρήστες στην ίδια κυψέλη που θαεκκινούσαν τέτοιες εφαρμογές, η απόδοση του δικτύου σε αυτήντην κυψέλη μειωνόταν δραστικά.Η βασική ιδέα του HSDPA είναι η προσθήκη ενός νέου τύπουευρυζωνικού καναλιού, του High-Speed Downlink SharedChannel (HS-DSCH), στο οποίο έχουν ενσωματωθεί διάφορεςτεχνικές που αποσκοπούν στη βελτιστοποίησή των δυνατοτήτωντου όσον αφορά ρυθμό μετάδοσης. Δεν είναι ωστόσο κατάλληλογια όλες τις εφαρμογές (π.χ. πραγματικού χρόνου).