 |
 |
 |
 |
SΘrie Φlßnk∙
v∞novan²ch problematice p°enos∙ dat v mobilnφch sφtφch
GSM. Zab²vß se obecn²mi vlastnostmi GSM sφtφ z hlediska
jejich vyu₧itelnosti pro p°enos dat (proΦ je nap°.
standardnφ p°enosovß rychlost 9,6 kbps, jak je
realizovßna rychlost 14,4 kbps). Dßle je probφrßna
otßzka mobilnφho p°ipojenφ k Internetu a °eÜenφ
umo₧≥ujφcφ dosahovat vyÜÜφch rychlostφ ve stßvajφcφch
sφtφch: HSCSD, GPRS a EDGE. Popisovßny jsou i mechanismy
SMS a USSD, a dßle aplikaΦnφ protokoly WAP a MeXe. na
zßv∞r je diskutovßna i koncepce mobilnφch sφtφ 3.
generace, oznaΦovan²ch tΘ₧ zkratkou UMTS. Publikovßno
jako Cover Story m∞sφΦnφku SoftwarovΘ noviny Φ.
7/2000. | |
|
 |
 |
 | |
|
 |
 |
 |
|
Celulßrnφ (bu≥kov²) princip
Mobilnφ sφt∞
vyu₧φvajφ ke svΘmu fungovßnφ rßdiovΘ vlny. OvÜem frekvence,
kterΘ jsou pro n∞ dostupnΘ, jsou striktn∞ omezenΘ a ka₧d²
mobilnφ operßtor jich zφskßvß jen velmi omezen² poΦet. Dostßvß
je p°id∞lenΘ v rßmci svΘ licence, a to od stßtnφho orgßnu
pov∞°enΘho sprßvou frekvenΦnφho spektra (u nßs jde o ╚esk²
telekomunikaΦnφ ·°ad).
Rozsahy frekvencφ, p°id∞lenΘ
konkrΘtnφm operßtor∙m, se sice mohou i v²znamn∞ji liÜit, ale
nikdy nemohou postaΦovat na to, aby operßtor mohl p°id∞lit
ka₧dΘmu probφhajφcφmu hovoru ve svΘ sφti samostatn²
komunikaΦnφ kanßl (tj. samostatn² rozsah frekvencφ,
övy°φznut²ö z celkovΘho p°φd∞lu kter² operßtor dostal k
dispozici). Jedin²m °eÜenφm, kterΘ p°i takovΘmto nedostatku
frekvencφ p°ipadß v ·vahu, je vφcenßsobnΘ pou₧itφ stejn²ch
frekvencφ, neboli to aby r∙znΘ hovory pou₧φvaly stejnΘ
frekvence. Samoz°ejm∞ je p°itom nutnΘ zajistit, aby se r∙znΘ
hovory vyu₧φvajφcφ stejnΘ frekvence vzßjemn∞ neovliv≥ovaly - k
tomu se dnes vyu₧φvß tzv. bu≥kov² (anglicky: celulßrnφ)
princip. Jeho podstatou je rozd∞lenφ geografickΘho terit≤ria,
na kterΘm p°φsluÜn² operßtor poskytuje svΘ slu₧by, na vhodnΘ
velkΘ Φßsti (oznaΦovanΘ jako bu≥ky), uspo°ßdanΘ tak, ₧e kdy₧ v
jednΘ Φßsti (bu≥ce) jsou pou₧φvßny urΦitΘ konkrΘtnφ frekvence,
₧ßdnß z bezprost°edn∞ sousedφcφch Φßstφ (bun∞k) ji₧ tyto
frekvence nepou₧φvß (resp. pou₧φvß jinΘ frekvence). V praxi se
nejΦast∞ji pou₧φvß uspo°ßdßnφ se Üestihrann²mi bu≥kami
uspo°ßdan²mi do vzoru kter² p°ipomφnß plßstve medu (viz
obrßzek Φ. 1). Jak lze snadno nahlΘdnout, lze vystaΦit ji₧ se
t°emi r∙zn²mi druhy takov²chto bun∞k (na obrßzku rozliÜen²ch
pomocφ barev, ve skuteΦnosti vyu₧φvajφ r∙znΘ rozsahy
frekvencφ), a p°itom öpokr²tö libovoln∞ velkΘ ·zemφ jejich
opakovßnφm - samoz°ejm∞ za cenu toho, ₧e v ka₧dΘ bu≥ce je
poΦet soub∞₧n²ch hovor∙ v₧dy shora omezen (tφm, kolik
frekvencφ mß danß bu≥ka k dispozici). Eventuelnφ pot°ebu
zv²Üit poΦet soub∞₧n²ch hovor∙ je nutnΘ °eÜit hust∞jÜφ sφtφ
bun∞k.
Architektura mobilnφ sφt∞ GSM
V centru ka₧dΘ
bu≥ky takovΘto öcelulßrnφ sφt∞ö (bu≥kovΘ sφt∞ö) se nachßzφ
zßkladnovß stanice, oznaΦovanß jako BS (Base Station), Φast∞ji
jako BTS (Base Transceiver Station). Jejφm ·kolem je
komunikovat s mobilnφmi telefony , kterΘ se prßv∞ nachßzφ
uvnit° p°φsluÜnΘ bu≥ky (obecn∞ s terminßly, kterΘ nemusφ nutn∞
b²t mobilnφ), a to na frekvencφch kterΘ jsou bu≥ce p°id∞leny.
Pokud se p°φsluÜnΘ koncovΘ za°φzenφ (mobilnφ telefon) pohybuje
a p°emφstφ se z jednΘ bu≥ky do druhΘ, zßkladnovΘ stanice to
poznajφ a komunikaci se za°φzenφm si mezi sebou p°edajφ -
dojde k p°edßnφ (tzv. handover-u), kterΘ by u₧ivatel mobilnφho
telefonu nem∞l v∙bec zaznamenat.
JednotlivΘ zßkladnovΘ
stanice (BS, resp. BTS) samoz°ejm∞ musφ b²t mezi sebou
propojeny a spoleΦn∞ °φzeny. V praxi obvykle n∞kolik z nich
sdφlφ spoleΦnou °φdφcφ jednotku (na obrßzku Φ. 2 je oznaΦena
jako BSC, Base Station Controller). Soustava vÜech
zßkladnov²ch stanic mobilnφ sφt∞ je skrze svΘ °φdφcφ jednotky
napojena na centrßlnφ ·st°ednu (MSC, Mobile Services Switching
Centre), kterou si lze p°edstavit jako analogii klasickΘ
telefonnφ ·st°edny z pevnΘ sφt∞ - takΘ slou₧φ ke sm∞rovßnφ
jednotliv²ch hovor∙ k jejich p°φjemc∙m. V mobilnφ sφti,
vzhledem k mo₧nosti pohybu ·Φastnφk∙ s jejich telefony
(terminßly) vÜak musφ b²t n∞kde vedena evidence toho, kdo se
kde momentßln∞ nachßzφ - k tomu slou₧φ databßze resp. registr
HLR (Home Location Register). Stejn∞ tak musφ b²t n∞kde vedena
evidence (vlastnφch) u₧ivatel∙ i nßvÜt∞vnφk∙ (v rßmci
roamingu) - k tomu zde slou₧φ dalÜφ registry, jmenovit∞ EIR
(Equipment Identity Register), AuC (Authentication Centre) a
VLR (Visitor Location Register).
SdφlenΘ vyu₧itφ
frekvencφ - Φasov² multiplex
Ani opakovanΘ vyu₧itφ
p°id∞len²ch frekvencφ v jednotliv²ch bu≥kßch sφt∞ stßle jeÜt∞
nepostaΦuje k uspokojenφ vÜech pot°eb. ProblΘmem je hlavn∞
poΦet u₧ivatel∙ v rßmci bu≥ky, kter² je velmi Φasto v²razn∞
v∞tÜφ ne₧ poΦet rozsah∙ frekvencφ, resp. kanßl∙, dostupn²ch v
danΘ bu≥ce pro p°enos jednotliv²ch hovor∙. Proto je nutnΘ
vφcenßsobn∞ vyu₧φt dostupnΘ frekvence i v rßmci jednotliv²ch
bun∞k.
AnalogovΘ mobilnφ sφt∞, jako je NMT Φi americk²
AMPS, tento problΘm bu∩ ne°eÜφ v∙bec, nebo k jeho °eÜenφ
pou₧φvajφ Φist∞ analogovou techniky tzv. frekvenΦnφho
multiplexu (co₧ si lze jednoduÜe p°edstavit jako dalÜφ, jeÜt∞
jemn∞jÜφ rozd∞lenφ frekvenΦnφch pßsem). Digitßlnφ mobilnφ
sφt∞, mezi kterΘ pat°φ i GSM, mohou ke stejnΘmu ·Φelu pou₧φt
efektivn∞jÜφ techniku tzv. ΦasovΘho multiplexu (TDM, Time
Division Multiplexing, resp. TDMA, Time Division Multiple
Access). Jejφ podstatu lze popsat tak, ₧e p°enosovΘ schopnosti
urΦitΘho kanßlu jsou rozd∞leny v Φase - konkrΘtn∞ tak, ₧e
ka₧dß z komunikujφcφch dvojic vyu₧φvß p°enosov² kanßl jen po
urΦitou dobu, pak jej p°epustφ dalÜφ dvojici, ta ud∞lß totΘ₧ a
takto vÜe pokraΦuje dokud se nevyΦerpajφ vÜechny komunikujφcφ
dvojice, kterΘ p°enosov² kanßl sdφlφ, naΦe₧ se zase ke slovu
dostßvß prvnφ dvojice a vÜe se v cyklu opakuje. Obecn∞ tedy
lze °φci, ₧e pokud jeden fyzick² p°enosov² kanßl tφmto
zp∙sobem sdφlφ nap°φklad 8 komunikujφcφch dvojic (resp. je
sdφlen pro 8 soub∞₧n²ch hovor∙), pak ka₧d² z nich dostßvß
p°id∞len tento p°enosov² kanßl (v cyklu) v₧dy na 1/8 urΦitΘho
p°enosovΘho kvanta. Toto öΦasovΘ kvantumö je obvykle
oznaΦovßno jako slot, a Φφslo 8 zde nebylo zvoleno nßhodn∞ -
technologie GSM rozd∞luje ka₧d² p°enosov² kanßl, kter² mß k
dispozici, prßv∞ na 8 Φßstφ, neboli pro soub∞₧nΘ vedenφ a₧ 8
hlasov²ch hovor∙.
Krom∞ techniky frekvenΦnφho multiplexu,
pou₧φvanΘ v analogov²ch sφtφch, a techniky ΦasovΘho multiplexu
existuje jeÜt∞ jeden dalÜφ zp∙sob efektivnφho sdφlenφ
dostupn²ch frekvencφ, resp. p°enosov²ch kanßl∙, kter² se zdß
b²t velmi perspektivnφ. Jde o tzv. k≤dov² multiplex (CDMA,
Code Division Multiple Access), zalo₧en² na tom, ₧e vysφlajφcφ
vyu₧ije celΘ frekvenΦnφ pßsmo kterΘ mß k dispozici a vysφlß na
n∞m to, co vznikne zak≤dovßnφm obsahu n∞kolika dφlΦφch
p°enos∙. Ka₧d² p°φjemce si pak z tohoto celku öodk≤dujeö jenom
to, co je urΦeno jemu (a naopak nedokß₧e dek≤dovat to, co mu
nepat°φ). S touto technikou se poΦφtß pro mobilnφ sφt∞ t°etφ
generace, viz Φlßnek öCo p°inese t°etφ generace mobilnφch
sφtφ?ö.
BezdrßtovΘ protokoly
DneÜnφ mobilnφ telefony
nejsou ji₧ pouhß jedno·Φelovß za°φzenφ, urΦenß v²hradn∞ k
telefonovßnφ. Jsou naopak Φφm dßl tφm vφce univerzßlnφ a
sk²tajφ Φφm dßl tφm vφce mo₧nostφ pro provozovßnφ r∙zn²ch
aplikacφ. Pro implementaci t∞chto aplikacφ dnes existuje vφce
r∙zn²ch platforem, oznaΦovan²ch jako öwireless protocolsö
(doslova: bezdrßtovΘ protokoly). Nejznßm∞jÜφm je asi protokol
WAP (Wireless Application Protocol), ale vedle n∞j existuje
takΘ SIM Application Toolkit a Mobile Station Application
Execution Environment (MexE). VÜechny tyto protokoly p°itom
nutn∞ musφ vyu₧φvat n∞kter² z p°enosov²ch mechanism∙
(bearers), dostupn²ch v sφti GSM - a¥ ji₧ se jednß o CSD,
HSCSD, GPRS Φi SMS nebo USSD.
SIM Application
Toolkit
NejstarÜφ platformou, na kterΘ lze vytvß°et r∙znΘ
aplikace pro mobilnφ telefony, je tzv. SIM Application
Toolkit. Jeho p∙vod je t°eba hledat ve v²znamu karty SIM
(Subscriber Information Module), kterß byla p∙vodn∞ ryze
pasivnφ komponentou - pam∞tφ, ve kterΘ byly nahrßny d∙le₧itΘ
·daje pro identifikaci ·Φastnφka mobilnφ sφt∞. S postupem Φasu
a se zavedenφm tzv. SIM Application Toolkit-u se tato pam∞¥ovß
karta dostala do v²razn∞ aktivn∞jÜφ role, v tom smyslu ₧e se
stala hostitelem cel²ch aplikacφ, resp. jejich klientsk²ch
Φßstφ. Lze si p°edstavit, ₧e nynφ mohou b²t na SIM kart∞ krom∞
p∙vodnφch identifikaΦnφch ·daj∙ umφst∞nΘ i k≤dy aplikacφ
(resp. jejich klientsk²ch Φßstφ), a SIM Application Toolkit
vytvß°φ jednak prost°edφ pro manipulaci s t∞mito aplikacemi
(nap°. zavßd∞nφ jejich k≤du na SIM karty), ale zejmΘna vytvß°φ
prost°edφ pro provozovßnφ (b∞h) t∞chto aplikacφ p°φmo v
mobilnφm terminßlu. Aplikace pak majφ p°φstup k d∙le₧it²m
·daj∙m p°φmo na SIM kart∞, ale krom∞ toho mohou vyu₧φvat i
schopnosti samotnΘho mobilnφho terminßlu - mohou nap°φklad na
jeho displeji vytvß°et r∙znß menu, pomocφ kter²ch vyz²vajφ
u₧ivatele k zadßnφ konkrΘtnφch ·daj∙ Φi p°φkaz∙ nebo voleb,
nebo mu naopak prezentujφ v²sledky jeho p°edchozφch p°φkaz∙.
N∞kterΘ aplikace p°itom mohou b²t takovΘho charakteru, ₧e
övystaΦφö jen se samotn²m mobilnφm telefonem a nepot°ebujφ
komunikovat s okolφm a zejmΘna s GSM sφtφ (mohla by to b²t
nap°φklad hra na SIM kart∞). V∞tÜinou se ale jednß o takovΘ
aplikace, kterΘ fungujφ v re₧imu klient/server, a na mobilnφm
terminßlu je provozovßna pouze klientskß Φßst takovΘto
aplikace. Pak vÜe funguje takov²m zp∙sobem, ₧e klientskß Φßst
aplikace si od u₧ivatele mobilnφho terminßlu vy₧ßdß p°φsluÜnΘ
pokyny, a na jejich zßklad∞ sestavφ po₧adavek svΘ serverovΘ
Φßsti, kterß je umφst∞na v GSM sφti nebo je alespo≥ p°φstupnß
skrz tuto sφ¥, a pak takov²to po₧adavek takΘ odeÜle. Pro
nßzornost si lze p°edstavit oblφben² GSM banking, kter² u nßs
zaΦala nabφzet jako prvnφ Expandia banka - aplikace, umφst∞nß
na p°φsluÜnΘ SIM kart∞ a provozovanß p°φmo v mobilnφm
terminßlu podporujφcφm SIM Toolkit, si nejprve vy₧ßdß od
u₧ivatele pot°ebnΘ pokyny (co chce se sv²m bankovnφm ·Φtem
ud∞lat), naΦe₧ sestavφ p°φsluÜnΘ p°φkazy pro svou serverovou
Φßst (b∞₧φcφ p°φmo v rßmci bankovnφho systΘmu) a tyto odeÜle
skrz GSM sφ¥ do bankovnφho systΘmu. Podobn∞ mohou fungovat i
nejr∙zn∞jÜφ informaΦnφ slu₧by (nap°φklad Paegas Info).
Pokud jde o p°enosov² mechanismus, SIM Application Toolkit
nejΦast∞ji vyu₧φvß k p°enos∙m slu₧by SMS, konkrΘtn∞ varianty
Point-to-Point.
WAP, alias Wireless Application
Protocol
Z°ejm∞ nejznßm∞jÜφ a nejpopulßrn∞jÜφ platformou je
dnes protokol WAP. Je t°eba se na n∞j dφvat jako na
standardizovan² zp∙sob komunikace mezi mobilnφm terminßlem a
serverem instalovan²m v mobilnφ sφti (ne nutn∞ GSM, ale v
zßsad∞ jakΘkoli mobilnφ sφti). Podobn∞ jako SIM Toolkit
vychßzφ i WAP z architektury klient/server, ale p°eci jen zde
uplat≥uje pon∞kud jin² p°φstup. SIM Toolkit toti₧ poΦφtß s
klasickou architekturou klient/server a s tφm, ₧e klientskß
Φßst aplikace je öpevn∞ö umφst∞na v mobilnφm terminßlu (je
nahrßna na SIM kart∞) a je na mobilnφm terminßlu takΘ
provozovßna (v prost°edφ kterΘ SIM Toolkit pro b∞h aplikace
vytvß°φ). To samoz°ejm∞ klade jistß omezenφ na mo₧nost
souΦasnΘho provozovßnφ vφce r∙zn²ch aplikacφ i jejich
instalovßnφ.
Naproti tomu u protokolu WAP je vhodnΘ si
p°edstavit, podobn∞ jako u aplikacφ p°φstupn²ch
prost°ednictvφm slu₧by World Wide Web, ₧e vychßzφ spφÜe z
t°φ·rov≥ovΘ architektury klient/server. Tedy z p°edpokladu, ₧e
u₧ivatel mß k dispozici nikoli jedno·Φelovou klientskou Φßst,
ale naopak velmi univerzßlnφ prezentaΦnφ prost°edek, kter²
m∙₧e b²t beze zm∞ny pou₧it pro zp°φstupn∞nφ nejr∙zn∞jÜφch
r∙zn²ch aplikacφ. Ve sv∞t∞ slu₧by World Wide Web je takov²mto
univerzßlnφm prezentaΦnφm prost°edkem dob°e znßm² WWW browser
(prohlφ₧eΦ), v p°φpad∞ WAP-u jφm je ömikrobrowserö, zabudovan²
do mobilnφho terminßlu. Zb²vajφcφ Φßst aplikace, zahrnujφcφ
jak tzv. aplikaΦnφ logiku, tak i eventuelnφ databßzi, pak m∙₧e
b²t realizovßna v podstat∞ kdekoli i mimo mobilnφ sφ¥ (v
p°φpad∞ WAP-u), resp. mimo Internet (v p°φpad∞ Web-u).
Pot°ebnΘ p°izp∙sobenφ a propojenφ toti₧ realizuje v obou
p°φpadech brßna (gateway), kterß z jednΘ strany komunikuje se
özb²vajφcφö Φßstφ aplikace, takov²m zp∙sobem jak² je pot°ebn²
(zde nenφ nutnß standardizace), a z druhΘ strany komunikuje s
webov²m browserem (resp. WAP-ov²m mikrobrowserem) p°esn∞
definovan²m a standardizovan²m zp∙sobem - v p°φpad∞ web-u jde
o komunikaci prost°ednictvφm protokolu HTTP (Hypertext
Transfer Protocol), a v p°φpad∞ WAP-u jde o komunikaci
prost°ednictvφm tohoto protokolu, tj. protokolu Wireless
Application Protocol.
V²sledn² efekt je v p°φpad∞ WAP-u
stejn² jako u web-u: u₧ivateli staΦφ jeden identick² browser
(mikrobrowser) k tomu, aby mohl pou₧φvat celou Üirokou Ükßlu
slu₧eb nejr∙zn∞jÜφho obsahu a zam∞°enφ. Tyto slu₧by jsou
p°itom zajiÜ¥ovßny aplikacemi, kterΘ ösφdlφö v sφti (v
Internetu Φi v mobilnφ sφti) za p°φsluÜn²mi brßnami, Φi
dokonce zcela mimo tyto sφt∞ (a vlastn∞ to ani nenφ
podstatnΘ). Rozdφl mezi web-em a WAP-em je samoz°ejm∞ v
konkrΘtnφm zp∙sobu fungovßnφ - nejen v komunikaci mezi
browserem a brßnou, ale i ve formßtu p°enßÜen²ch dat (web
pracuje s formßtem HTML, WAP s formßtem WML), ale p°edevÜφm v
samotn²ch prezentaΦnφch mo₧nostech: zatφmco web poΦφtß s
pom∞rn∞ bohat²mi zobrazovacφmi schopnostmi poΦφtaΦe, WAP m∙₧e
poΦφtat jen s velmi omezen²mi mo₧nostmi kterΘ sk²tß mobilnφ
terminßl. | |
|
 |
 |
 | |
zp∞t / hlavnφ
strßnka / kategorie
