Jussi Koski

41707c

jhkoskicc.hut.fi

Sisällys

Lyhenneluettelo 31. Johdanto 42. DECT:n standardointi eri ympäristöihin 52.1 DECT-normit 52.2 DECT-profiilit 53. DECT-järjestelmän perusominaisuuksista 73.1 Radiotien ominaisuudet 73.2 Kapasiteetit ja kanavanvaraus 73.3 Palvelut 83.4 Turvallisuustoiminnot 84. DECT:n käyttöympäristöt ja sovellusalueet 94.1 Koti- ja asuinaluejärjestelmät 94.2 Yritysjärjestelmät 104.3 Julkiset järjestelmät 104.4 RLL - Radio in the local loop 115. Yhteenveto 126. Viitteet 13

Lyhenneluettelo

ADPCM Signaalin digitalisointimenetelmä (Adaptive Differential Pulse Code Modulation)

BSC Tukiasemaohjain (Base Station Controller)

CI DECT:n yleinen radiorajapinta (Common Interface)

CTR ETSI:n tekninen normi (Common Technical Regulation)

DECT ETSI:n kehittämä langaton tietoliikennejärjestelmä (Digital Enhanced/European Cordless Telecommunications)

ETSI Eurooppalainen telealan standardointijärjestö (European Telecommunications Standards Institute)

FP DECT:n kiinteä järjestelmäosa (Fixed Part)

GAP DECT yhteistoimintaprofiili (Generic Access Profile)

GIP DECT/GSM yhteistoimintaprofiili (DECT/GSM Interworking profile)

IIP DECT/ISDN yhteistoimintaprofiili (ISDN Interworkin profile)

ISI Symbolien välinen häiriö Inter Symbol Interface

IWU yhteistoimintayksikkö (Interworking Unit)

MSC Matkapuhelinkeskus (Mobile Switching Center)

PHS Japanilainen langaton puhelinjärjestelmä (Personal Handy System)

PP DECT-päätelaite (Portable Part)

RE Radiovaihde (Radio Exchange)

RFP Tukiasema (Radio Fixed Part)

RLL Langaton tilaajayhteys Radio in the Local Loop

TBR Tekninen perusta ETSI:n normeille (Technical Basis for Regulation)

UMTS Kolmannen sukupolven matkapuhelinjärjestelmä (Universal Mobile Telecommunications System),

1. Johdanto

DECT (Digital Enhanced/European Cordless Telecommunications) on ETSI:n (European Telecommunications Standards Institute) kehittämä langattoman puhelimen standardi. DECT ei ole varsinainen verkkostandardi, vaan ainoastaan 1880-1900 MHzin taajuusalueella toimiva radiorajapinta, joka tarjoaa joustavan langattoman liitynnän erilaisiin verkkoihin.

DECT:llä ei siis ole tukenaan omaa älykästä verkkoinfrastruktuuria, vaan standardeissa on määritelty ainoastaan radiotien osuus ja yhteistoiminta muiden järjestelmien kanssa. DECT.n vahvuus onkin sen kyvyssä tarjota erilaisille päätelaitteille ja sovelluksille pääsy useisiin erilaisiin verkkoihin - mm. PSTN-, GSM-, ISDN- ja X.25-verkkoihin. Oheisessa kuvassa on havainnollistettu DECT:n toimintaa liityntärajapintana eri verkkoympäristöihin. Päätelaitteella on radiotien kautta yhteydessä tukiasemaan (RFP, Radio Fixed Part), joka voi olla suoraan tai DECT-radiovaihteen (RE, Radio Exchange) kautta yhdistetty johonkin runkoverkkoon.

Vaihtelevat runkoverkot ja verkkoarkkitehtuurit tarjoavat kuitenkin hyvin erilaisia palveluja ja toisaalta asettavat erilaisia vaatimuksia access-rajapinnalle. Keskeisiä kysymyksiä on eri järjestelmien tarjoamien palvelujen käyttö läpinäkyvästi myös DECT-rajapinnan läpi. Myös käyttäjien vaatimukset järjestelmälle ja sen tarjoamille palveluille vaihtelevat paljon riippuen ympäristöstä ja käytetystä sovelluksesta.

Tässä työssä pyritään kartoittamaan langattoman DECT-järjestelmän toimivuutta erilaisissa sovelluksissa ja ympäristöissä. Ensin käydään lyhyesti läpi, miten erilaiset toimintaympäristöt ja liitynnät on huomioitu standardointityössä. Seuraavaksi tarkastellaan joitain DECT-järjestelmän keskeisiä ominaispiirteitä ja toimintoja, jotka mielestäni oleellisesti vaikuttavat DECT:n soveltuvuuteen eri käyttötarkoituksiin. Lopuksi hahmotellaan DECT:n tärkeimpien toimintaympäristöjen asettamia vaatimuksia järjestelmälle ja sitä, miten DECT:n ominaisuudet vastaavat näihin vaatimuksiin.

2. DECT:n standardointi eri ympäristöihin

DECT:n radiorajapinta ja järjestelmän perustoiminta on määritelty DECT CI (Common Interface) -standardissa. Se selvittää yhteistoiminnan periaatteet kiinteän osan (FP, Fixed Part) eli tukiaseman ja liikkuvan osan (PP, Portable Part) eli päätelaitteen välillä. Jotta järjestelmä toimisi eri ympäristöissä, tarvitaan tämän lisäksi yhteistoimintayksiköitä (IWU, Interworking Unit), joiden avulla järjestelmä liitetään eri verkkoihin. [1]

2.1 DECT-normit

DECT:stä on periaattessa pyritty tekemään mahdollisimman joustava ja monipuolinen pääsytapa eri verkkoihin, ja DECT-standardi muodostuukin useista CTR (Common Technical Regulation) -normeista sekä erilaisiin toimintaympäristöihin suunnitelluista profiileista. Jotta laite voidaan hyväksyä DECT-laitteeksi, sen tulee täyttää käyttötarkoitustaan vastaavat normit ja tukea vastaavia käyttötarkoituksen ja -ympäristön mukaisia profiileja. CTR-normien yksityiskohtaiset vaatimukset ja tekninen tausta löytyvät vastaavista ETSI:n TBR (Technical Basis for Regulation) -standardeista. [1]

CTR06 on pakollinen normi kaikille DECT-laitteille ja sisältää mm. radioparametrit, testiviestit, kanavanvaraussanomat sekä proseduurit joita tarvitaan laitteiden tunnistamiseen eri toimintaympäristöissä.

CTR10 sisältää määrittelyt puheen koodauksesta ja siirrosta siten, että yhteistoiminta yleisen puhelinverkon kanssa onnistuu. Normi on pakollinen kaikille DECT-laitteille, jotka siirtävät 3.1 kHz:n puhetta julkisessa tai paikallisessa verkossa.

CTR22 on alunperin GAP (Generic Access Profile) -profiilista tehty normi, joka muodostunee vallitsevaksi käytännöksi DECT-laitteissa. Sen on määrä tulla pakolliseksi kaikille niille laitteille, joille myös CTR10 on pakollinen. Normi sisältää minimivaatimuksia yksityisten ja yleisten DECT-sovellusten yhteensopivuudelle; suosituksia ja vaatimuksia mm. telepalvelujen ja liikkuvuuden hallinasta sekä turvallisuudesta.

2.2 DECT-profiilit

Eri ympäristöissä ja sovelluksissa käytetyt DECT-päätelaitteet voivat tukea myös useampia profiileja ja profiilien toteuttaminen on laitevalmistajakohtaista. Oheisessa kuvassa on esitetty profiilien ja normien suhdetta. [1]

PAP (Public Access Profile) -profiili on ensimmäinen julkaistu DECT-profiili, joka määritteli järjestelmien ja peruspalveluiden yhteentoimivuuden. Se osoittautui kuitenkin turhan raskaaksi, ja oli toisaalta osin puutteellinen, joten se on menettänyt merkitystään ja korvattu käytännössä uudemalla GAP-profiililla.

GIP (DECT/GSM Interworking profile) -profiili määrittelee DECT-järjestelmän liittämisen suoraan GSM-verkon A-rajapintaan, jolla tarkoitetaan matkapuhelinkeskuksen MSC (Mobile Switching Center) ja tukiasemaohjaimen BSC (Base Station Controller) välistä rajapintaa. Näin DECT voi muodostaa GSM-verkkoon oman sijaintialueensa ja aliverkkonsa, joka käyttää hyväkseen mm. GSM-järjestelmän siirtotietä, liikkuvuutta ja palveluita. Profiili sisältää useita valmiita standardeja normaaleista puhe- ja peruspalveluista Lisäksi jatkuvasti standardoidaan erilaisten GSM-verkon lisäarvopalveluiden, kuten kehittyneiden fax- ja SMS-lyhytsanomapalveluiden, läpinäkyvää käyttöä DECT:n kautta [2].

IIP (ISDN Interworkin profile) -profiili määrittelee pääsyn digitaaliseen ISDN-monipalveluverkkoon ja DECT: n kautta toimivat ISDN-palvelut. Profiilissa koko DECT-järjestelmä luokitellaan ISDN-päätelaitteeksi ja määrätään näin käytettävät ISDN-rajapinnat. Profiilin standardointi etenee melko hitaasti, ja sen odotetaan valmistuvan aikaisintaan vuonna 1998.

DECT-dataprofiilissa määritellään digitaaliset datasiirto-ominaisuudet, hyödyntäen DECT:n monipuolista ja joustavaa radiorajapintaa. Määrittelyt sisältävät kaksi mobiliteettiluokkaa ja useita eri palveluluokkia, joita yhdistelemällä voidaan muodostaa useita profiileja erilaisiin tiedonsiirtotarpeisiin, GSM-datan tyyppisestä datasiirrosta langattomiin lähiverkkoratkaisuihin asti.

RAP (Radio local loop Access Profile) -profiili määrittelee DECT-järjestelmän käyttöä RLL/WLL (Radio/Wireless local loop) -sovelluksissa. Profiilin standardointi on vielä kesken.

CAP (Cordless Terminal Mobility (CTM) Access profile) -profiili määrittelee mm. liikkuvuuden hallintaa yleiseen kiinteään televerkkoon liitetyille julkisille DECT-järjestelmille.

3. DECT-järjestelmän perusominaisuuksista

3.1 Radiotien ominaisuudet

Erilaisten DECT-käyttöympäristöjen ja sovellusten radioteiden ominaisuudet eroavat huomattavasti toisistaan. Siirtokanava aiheuttaa informaatiosignaaliin ympäristöstä riippuen kohinaa, vaimennusta ja vääristymiä. Radiosiirtotie on luonteeltaan monitiekanava, jolloin monitie-etenemisestä ja heijastuksista syntyy aikadispersiota; eli eri reittejä kulkeneiden signaalien viive vaihtelee ja summautuessaan erivaiheiset signaalit interferoivat keskenään aiheuttaen häipymiä. Päätelaitteen liikkuessa syntyy puolestaan doppler-ilmiöön perustuvaa taajuusdispersiota; eli signaalin taajuus vaihtelee suhteellisen nopeuden funktiona. [3]

DECT on alunperin suunniteltu ja optimoitu toimimaan pääasiassa sisätiloissa, joissa radiosiirtotien ominaisuudet ovat huomattavasti helpommat ja stabiilimmat kuin esimerkiksi perinteisessä matkapuhelinympäristössä. Solukoot ovat pienempiä, jolloin vaimennus sekä kulkuaikaviiveen vaihtelut pienenevät, ja liikkuvuudella tarkoitetaan korkeintaan kävelynopeutta. Tästä johtuen DECT:stä puuttuvat matkapuhelimien kehittyneet ja tehokkaat diversiteetti-, kanavakoodaus- sekä virheenkorjausmenetelmät, joilla voidaan tehokkaasti kompensoida vaikean radiokanavan vaikutusta.

Normaalissa toimistoympäristössä DECT-järjestelmä tarjoaa erittäin hyvälaatuisen langattoman puhelinyhteyden. Toiminta perustuu pikosoluihin, joilla peittoaluesuunnitelma tehdään kolmiulotteisesti, eli tukiasemia voidaan sijoittaa useampaan kerrokseen. Yhden tukiaseman peittoalue riippuu paljon rakennuksen pohjapiirroksesta ja seinien materiaalista, sillä 1.9 GHzin taajuudella paksut seinät ja sokkeloiset radiotiet vaimentavat signaalia selvästi. Samassa kerroksessa tukiaseman tyypillinen hyvä peittoalue on halkaisijaltaan noin 30-60 metriä, seuraavassa kerroksessa noin 10-20 metriä.

DECT-radiosignaali heikkenee aina taipuessaan kulman taakse; yleensä järjestelmä kestää hyvin yhden diffraktoitumisen, mutta toisen kulman takana yhteys on jo käyttökelvoton. Toimiston sisällä radiosignaali etenee kohtuullisen hyvin ohuiden väliseinien läpi, ja yhteys voi olla hyvä esim. kymmenennessä vierekkäisessä työhuoneessa tukiasemasta lähtien. Ongelmallisia paikkoja peittoaluesuunnittelussa ovat mm. hissit ja muut metalliseinäiset tilat, metallipintojen vaimentaessa signaalia voimakkaasti ja synnyttäessä häiritseviä heijastuksia.

Ulkotila on tyypillinen monitie-etenemisympäristö, jossa radioaallot heijastuvat vaihtelevasti rakennusten seinistä ja pinnanmuodoista, jolloin korostuvat DECT:n yksinkertaisen radiotekniikan heikkoudet. Ongelmia syntyy esimerkiksi laajemmilla talojen reunustamilla aukioilla, joissa eri kautta tulleiden signaalien viiveet vaihtelevat ja aiheuttavat symbolien välistä ISI-häiriötä (Inter Symbol Interface) ja bittivirhesuhde nousee. Suoralla näköyhteydellä DECT-yhteys toimii noin 200-300 - paikoitellen jopa 400 - metrin etäisyydelle asti, ja parhaimmillaan yhteyden laatu on erinomainen. Peittoaluesuunnittelun vaikeutena on radiosignaalin heikko diffraktoituminen kulmien taakse, parhaimmassa tapauksessa signaali on käyttökelpoinen noin 100 metrin etäisyydelle kulman takana, ja toisen kulman taakse signaali ei enää etene. [4]

3.2 Kapasiteetit ja kanavanvaraus

Koska DECT:iin ei ole toteutettu raskasta kanavakoodausta, virheenkorjausta ja makrosoluominaisuuksia, käyttää se toisaalta rajallista radiokapasiteettia tehokkaasti hyväkseen. Kun DECT:ssä yhden kanavan hyötydatan nopeus on 32 kbit/s ja kokonaisbittinopeus kanavaa kohti 48 kbit/s, on hyötydatan osuus 67 % [5]. Esim. GSM:ssä vastaavasti 9.6 kbit/s puhekanava vaatii koodauksien ja virheenkorjauksen jälkeen 31.9 kbit/s siirtonopeuden, mikä tarkoittaa 30 % hyötysuhdetta [6]. DECT mahdollistaakin pienine solukokoineen huomattavasti suuremman alueellisen kapasiteetin, kuin tavallisilla matkapuhelinjärjestelmillä voidaan toteuttaa. Maksimikapasiteettiarviot DECT:lle ovat lähteestä riippuen n. 10 000 Erl / km², kun esim. GSM:lle vastaavasti n. 300 Erl/km² [7].

DECT:lle tyypillinen ominaisuus on radiorajapinnan joustavuus ja dynaaminen kanavanvaraus [DCA, Dynamic Channel Allocation). Käytössä on 10 taajuuskanavaa, joilla jokaisella 12 molempiin siirtosuuntiin, eli yhteensä 120 nopeudella 32 kbit/s toimivaa duplex-kanavaa. DECT-järjestelmässä fyysisiä kanavia ei hallita ja jaeta keskitetysti, vaan jokainen päätelaite mittaa kanavien ominaisuuksia, asettaa ne paremmuusjärjestykseen ja yrittää sitten varata tarvitsemansa kapasiteetin.

Dynaaminen kanavanvaraus mahdollistaa helposti myös useampien aikavälien yhdistämisen samalle yhteydelle, esim. kahden aikavälin käyttö mahdollistaa suoraan ISDN-nopeuden 64 kbit/s. Kanavia voidaan varata myös epäsymmetrisesti, ja esimerkiksi datasovelluksissa voidaan käyttää myös useampia kantoaaltoja. Tällä hetkellä langattomia lähiverkkoratkaisuja varten on standardoitu 522 kbit/s siirtonopeus, mutta yli megabitin toteutuksiakin on olemassa. [8]

3.3 Palvelut

Koska DECT ei ole itsenäinen älykäs verkko, vaan langaton pääsymenetelmä, on oleellista muiden verkkojen tarjoamien perus- ja lisäarvopalveluiden tehokas ja mahdollisimman läpinäkyvä käyttö. DECT:n kehitystyössä on lähtökohtana ollut selkeästi mahdollisimman monien eri verkko-ympäristöjen tarjoamien palveluiden tukeminen. Käytännössä tämä tarkoittaa kuitenkin sitä, että työkalut ja perusmahdollisuudet on määritelty, mutta suurin osa varsinaisista toiminnoista on jätetty laitevalmistajien toteutettaviksi optioiksi. Tämä on johtanut osin siihen tilanteeseen, että järjestelmä mahdollistaa paljon "kaikkea kivaa kaikille", mutta todelliset yhtenäiset ja menestyksekkäät sovellukset puuttuvat.

Tehokkaimmin DECT:n integrointi palveluiden suhteen on käytännössä toteutettu liittämällä DECT-radioverkko yrityksen vaihteen langattomaksi laajennukseksi. Tällöin on yleensä käytetty valmistajakohtaisia signalointiratkaisuja, joilla on mahdollistettu lähes kaikkien vaihteen toiminteiden (kuten puhelun siirto, neuvottelu, koputus jne.) käyttö myös langattomalla DECT-päätelaitteella. Toinen vaihtoehto on liittää DECT-järjestelmä suoraan yleiseen puhelinverkkoon, jolloin lisäarvopalveluita voidaan tarjota virtuaalisen vaihteen tavoin verkon centrex-toiminnoilla.

Suoraan GSM- tai ISDN-verkkoon liitetty DECT-järjestelmä pystyy hyödyntämään suurinta osaa verkkojen tarjoamista palveluista. DECT on esimerkiksi ainoa langaton standardi joka tukee suoraan 64 kbit/s ISDN-nopeutta. Standardoinnin raskauden ja keskeneräisyyden vuoksi käytännön sovellukset antavat kuitenkin odottaa itseään.

3.4 Turvallisuustoiminnot

DECT-järjestelmään on määritelty kolmenlaisia turvallisuustoimintoja: tunnistus (identification), aitouden tarkistus (authentication) ja salaus. Käyttäjä, käytetyt laitteet ja järjestelmän käyttöoikeudet tunnistetaan eri käyttöympäristöjä tukevien liittymäkohtaisten tunnisteiden perusteella. Sekä aitouden tarkistamisessa, että salausavainten muodostuksessa käytetään samanlaista haasteperiaatetta kuin GSM:ssä: Järjestelmä lähettää radiotietä pitkin päätelaitteelle RS-parametrin ja RAND_F-satunnaisluvun, josta molemmat osapuolet muodostavat salaisen käyttäjäkohtaisen avaimen K perusteella tuloksen XRES1. Autentikointi suoritetaan vertaamalla XRES1-tuloksia, eli varsinaista avainta ei tarvitse koskaan lähettää. Myös kryptausavain muodostetaan vastaavasti käyttäen vielä ylikehyksen numerosta riippuvaa alkuarvoa. Käytetyt algoritmit ovat salaisia ja vastaavat tasoltaan GSM-järjestelmässä käytettyjä. [9], [6]

Molemminpuoliset tunnistukset (identification) sekä käyttäjän ja PP:n authentication-toiminnot on määritelty pakollisiksi DECT GAP:ia (Generic Access Profilea) noudattavissa laitteissa. Sen sijaan FP:n authentication ja salauksen käyttö on määritelty optionaalisiksi toiminnoiksi ja jätetty laitevalmistajan harkintaan. Kryptauksen pakollisuutta ovat vaikeuttaneet eräiden maiden rajoitukset tehokasta kryptausta käyttäville laitteille. [10]

DECT:n ja GSM:n turvallisuusproseduurit muistuttavat niin paljon toisiaan, että on mahdollista että niitä voitaisiin tulevaisuudessa käyttää joustavasti ristiin GSM:n SIM-kortin ja DECT:n vastaavan DAM-kortin kesken. [9]

4. DECT:n käyttöympäristöt ja sovellusalueet

DECT-toimintaympäristöiksi on määritelty koti ja asuinalue (residential), yritys (business), julkinen ympäristö (public) ja langaton tilaajayhteys (RLL, Radio in the Local Loop). Kaikissa näissä on DECT päätelaitteen toiminnalle asetettu vähimmäisvaatimukset. [11]

4.1 Koti- ja asuinaluejärjestelmät

Etenkin Pohjois-Amerikassa ja Englannissa ovat langattomat kotipuhelimet saaneet suurta suosiota. Vanhemmissa, yksinkertaisempaan tekniikkaan perustuvissa analogisissa järjestelmissä on ollut vain useita vaihtelevia ongelmia äänenlaadun, peittoalueen ja turvallisuuden suhteen. Etenkin analogista radiotietä on ollut helppo salakuunnella, ja joissakin vanhoissa järjestelmissä on päätelaitetta voinut käyttää jopa naapurin tukiaseman kautta - siis myös naapurin laskuun. Lisäksi standardoimattomat ja tyyppihyväksymättömät laitteet ovat saattaneet aiheuttaa ja vastaannottaa yllättäviäkin häiriöitä.

DECT on monilta ominaisuuksiltaan olemassaolevia langattomia CT0, CT1 ja CT2 -järjestelmiä kehittyneempi. Sen digitaalitekniikka, 32 kbit/s siirtonopeus ja ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation) -koodaus takaavat matkapuhelimia, paremman lähes lankapuhelimen tasoisen äänenlaadun. Päätelaittee autentikointi on pakollinen toiminto GAP:a noudattavissa päätelaitteissa ja muutenkin DECT:iin on määritelty riittävät turvallisusominaisuudet, jos laitevalmistajat vain ne implementoivat.

Kotisovalluksessa DECT tukiasema liitetään tavallisella pistokkeella kiinteän verkon tilaajajohtoon.Markkinoilla on järjestelmiä, jotka mahdollistavat useamman päätelaitteen käytön ja ilmaiset sisäpuhelut. Näistä ratkaisuista on kehitetty ja myös pienyritysten käyttöön soveltuvia sarjapuhelinjärjestelmiä. Tulevaisuudessa kotipuhelimen peittoaluetta ja toimintasädettä voidaan lisäksi mahdollisesti laajentaa erilaisilla DECT-toistinratkaisuilla. Ongelmana DECT-kotipuhelimien yleistymisessä on ollut monipuolisen ja kehittyneen tekniikan aiheuttama laitteiden korkea hinta. Kotisovelluksessa ei välttämättä voida hyödyntää lähellekään kaikkia järjestelmän ominaisuuksia, ja pelkän puheyhteyden tarjoavia langattomia puhelimia saa huomattavasti halvemalla. Päätelaitteiden hinnat ovat kuitenkin jatkuvasti laskussa. [12]

4.2 Yritysjärjestelmät

Perinteisesti langattomien puhelinjärjestelmien tärkeimpiä sovellusalueita ovat olleet yritysten vaihteisiin liitetyt ratkaisut. Koko vaihdealaa leimaava piirre on standardoinnin ja yhteistoiminnan puute. Vaihteet liitetään yleiseen televerkkoon standardirajapinnoin, mutta siitä eteenpäin kaikki on toteutettu valmistajakohtaisilla ratkaisuilla. Tällöin mm. DECT-radiovaihde voidaan kytkeä digitaalisin liitännöin yleensä vain saman valmistajan vaihteeseen, joka käyttää valmistajakohtaista merkinantoratkaisua. Eri laitevalmistajien laitteita voidaan kyllä kytkeä toisiinsa analogisin liitännöin, mutta tällöin menetetään useita vaihteen palveluita, jotka vaativat päästä päähän digitaalisen järjestelmän. Merkittävistä vaihdevalmistajista ainakin Ericssonilla, Siemensillä, Alcatelilla ja Dancallilla on omat DECT-järjestelmänsä, kun taas suuret amerikkalaiset vaihdevalmistajat myyvät edelleen pääasiassa CT2-pohjaisia langattomia ratkaisuja. [13]

Yrityksissä vaihteeseen liitetyllä DECT-verkolla voidaan tarjota erittäin hyvälaatuinen, yrityksen toimitiloihin rajoitettu liikkuvuus. Radio-ominaisuuksiensa puolesta DECT soveltuu erinomaisesti toimisto- ym. sisätiloihin, ja turvallisuusominnaisuuksiensa puolestaa täyttää yritysten vaatimukset. Handover toimii samaan radiovaihteeseen kytkettyjen tukiasemien välillä, mutta toimivia ratkaisuja liikkuvuuden hallintaan esim. yrityksen toimipisteiden välillä ei ole markkinoilla. DECT-verkon ja peittoalueen suunnittelu on huomattavasti matkapuhelin-järjestelmiä yksinkertaisempaa ja helpompaa, koska dynaamisen kanavanvarauksen ansiosta taajuussuunnittelua ei tarvita.

Matkapuhelimien kanssa langaton puhelin kilpailee yritysratkaisuissa hinnalla, ilmaisilla sisäpuheluilla ja vaihteen palveluilla, mutta häviää luonnollisesti mobiliteetissa. Eräs parhaista DECT:n sovellusmahdollisuuksista ovat esim. Innopolin kaltaiset pientoimistoympäristöt, joissa useammat pienet yritykset voivat hyödyntää yhteistä langatonta puhelinjärjestelmää, eikä niiden tarvitse investoida omaan vaihteeseen. Langattomien dataominaisuuksien suhteen ollaan tilanteessa, jossa paljon on mahdollista ja kehitteillä, mutta harvoja toteutuksia on käytössä.

Yritysten kannalta erinomainen ratkaisu olisi oman DECT-verkon joustava yhdistäminen GSM-matkapuhelinverkkoon, jolloin yhdistettäisiin DECT:n hinta ja palvelut GSM:n liikkuvuuteen. Vaihtoehtoja ovat yrityksen vaihteen liittäminen GSM-verkkoon yleisen televerkon kautta, suoraan ISDN+-rajapinnalla tai erilliset räätälöidyt ratkaisut. Ongelmakohtia ovat puheluiden joustava ohjaus, DECT:n puutteellinen liikkuvuudenhallinta ja GSM-palveluiden käyttö vaihteen läpi. Helpompi vaihtoehto on DECT:n liittäminen suoraan matkapuhelinverkkoon A-rajapinnalla ja vaihteen palveluiden tarjoaminen verkon Centrex-toiminnoilla, jolloin kuitenkaan hintaetu ei ole yhtä selkeä. Kaikkien DECT-GSM-ratkaisujen tulevaisuus riippuu suurelta osin molemmissa verkoissa toimivien dual mode -päätelaitteiden kohtalosta. Prototyyppejä dual mode -puhelimesta on esitelty, mutta mikään laitevalmistaja ei ole sitoutunut tuomaan markkinoille integroitua versiota.

4.3 Julkiset järjestelmät

Yleinen langattomaan puhelimeen perustuva järjestelmä tarkoittaa lähinnä rajoitetulla alueella toimivaa kaupunkipuhelinjärjestelmää, josta on käytetty myös telepoint-nimitystä. Aikaisemmat lähinnä CT2-tekniikkaan perustuneet telepoint-kokeilut ovat epäonnistuneet lähinnä yksisuuntaisen toimintansa vuoksi. Koska vanhoihin järjestelmiin ei kuulunut minkäänlaista sijainninseurantaa, ei päätelaitteeseen voinut ohjata puheluita, vaan järjestelmä toimi lähinnä liikkuvana puhelinkopin korvikkeena.

Peittoalueen rakentaminen ulkotiloihin DECT:llä on huomattavasti matkapuhelinverkkoja työläämpää. Pienestä tehotasosta ja edelläkuvatusta yksinkertaisesta radiotekniikasta johtuen tarvittavien tukiasemien määrä on moninkertainen. Lisäksi sisätilan peittoa ei yleensä saavuteta samoilla ulkona olevilla antenneilla, vaan tukiasemia joudutaan sijoittamaan julkisiin sisätiloihin hyvinkin tiheästi. Mahdollista voi olla kuitenkin yrityksen oman DECT-verkon liittäminen osaksi julkista DECT-järjestelmää, ja peittoalueen laajentaminen näin esim. tavarataloihin. DECT:llä pystytään rakentamaan myös huomattavasti suurempia alueellisia kapasiteetteja kuin matkapuhelinjärjestelmillä.

Useissa Euroopan maissa valtiovalta säätelee operaattorien toimintavaltuuksia, ja kiinteän verkon operaattoreilta on saatettu kieltää matkapuhelinverrkojen operoiminen. Tällöin ainoa keino kiertää sääntelyä on ollut kiinteän verkon laajentaminen langattomalla pääsymenetelmällä. Tämänhetkiset DECT-telepoint-kokeilut ovatkin kiinteään verkkoon liitettyjä radiovaihteita, jotka tarjoavat kaksisuuntaisen tavoitettavuuden rajoitetulla peittoalueella kaupungissa. Esimerkkejä Suomessa ovat HPY:n citypuhelin-verkot mm. Helsingin ja Porvoon keskustoissa. Liikkuvuudenhallintaa näiden eri DECT-saarekkeiden välillä ei ole vielä ratkaistu, mutta ratkaisuja etsitään älyverkkotoiminteita kehittämällä. Yleiseen televerkkoon liittyvien päätelaitteiden liikkuvuudenhallinnan kehitystyötä tehdään CTM (Cordless Terminal Mobility) -projektissa.

Julkisten DECT-järjestelmien yleistymistä on varmasti hidastanut ennenkaikkea GSM-matkapuhelinjärjestelmän valtava suosio, päätelaitteiden jatkuva kehitys ja näistä johtuva hintojen lasku sekä päätelaitteiden, että matkapuhelujen osalta. Myös GSM-järjestelmään helpommin integroitavalla ja kattavamman peittoalueen tarjoavalla DCS-verkolla pystytään kasvattamaan kapasiteettia taajamissa ja tarjoamaan mahdollisesti edullisempia alueellisia hintoja. Tämä on osaltaan vähentänyt kiinnostusta suoraan GSM-verkkoon liitettävään DECT-GSM -telepointratkaisuun, kun laitevalmistajatkin ovat selvästi mieluummin sitoutuneet valmistamaan DECT-DCS -dual-band -päätelaitteita. DECT telepoint-kokeilut eivät olekaan saaneet suurta suosiota verrattuna esimerkiksi Japanissa samantyyppisellä langattomalla tekniikalla toteutettuun julkiseen PHS (Personal Handy System) -puhelinjärjestelmään. PHS:llä on tällä hetkellä jo noin seitsemän miljoonaa käyttäjää, mutta radikaaliin eroon vaikuttaa luonnollisesti myös Japanin varsin erilainen asuinmiljöö ja asukastiheys.

4.4 RLL - Radio in the local loop

Radio in the local loopilla (tai Wireless Local Loopilla) tarkoitetaan paikallisverkon viimeisen tilaajayhteyden korvaamista radiolinkillä. Tilaajaliitynnän arvioidaan muodostavan kaupungissa 60 % ja maaseudulla jopa 75% operaattorin kaikista kustannuksista [14]. RLL-ratkaisun etuja verrattuna perinteisiin paikallisverkon kiinteisiin tilaajajohtoihin ovat sen helppo suunnittelu, nopea implementointi ja jonkinlaisen lisäarvon tarjoaminen kilpailijoihin nähden DECT:n liikkuvuuden avulla. Koska alkuinvestoinnit ovat huomattavasti kiinteää liittymää pienempiä ja pääomaa sitoutuu vähemmän, tarjoaa RLL mahdollisuuden myös uusille operaattoreille. RLL:n tärkeimmät käyttöalueet onkin arvioitu löytyvän maista joissa ei kiinteää puhelininfrastruktuuria vielä ole, tai uusien operaattoreiden yrittäessä Euroopan vapautuville paikallis-puhelumarkkinoille. Erityistä mielenkiintoa DECT-RLL on herättänyt useissa Kaakkois-Aasian maissa.

DECT:n ulkotilan radio-ominaisuuksia voidaan Local Loop -sovelluksissa parantaa suuntaavilla antenneilla ja toistimilla. Näin tukiaseman toimintasädettä pystytään venyttämään kaupungissa n. 800 ja taajaman ulkopuolella jopa 5000 metriin asti. [15] DECT:n vahvuuksia muihin RLL-tekniikoihin ovat sen monikäyttöisyys ja yleiseurooppalainen standardointi ja taajuuskäytäntö. Periaatteessa myös useampi operaattori voi tarjota samalla alueella, samoja taajuuksia käyttäviä DECT-palveluita, mutta kapasiteetin säilyttämiseksi järjestelmien tulisi olla keskenään synkronoituja - mikä lienee käytännössä utopistista. Erityisesti samalla alueella toimiva RLL ja julkinen telepoint-verkko voivat rajoittaa toistensa kapasiteetteja. [16] Toisaalta kuitenkin esim. Hong Kongissa paikallinen telehallintokeskusta vastaava viranomainen on testiensä jälkeen antanut samalle alueelle useita julkisia DECT ja PHS -lisenssejä, vaikka DECT:n ja PHS:n taajuusalueet ovat 5 MHz päällekkäin. Testien mukaan kummankaan kilpailevan järjestelmän suorituskyky ei ratkaisevasti heikentynyt päällekkäisyydestä. [17]

5. Yhteenveto

DECT on moniin eri toimintaympäristöihin, verkkoarkkitehtuureihin ja sovelluksiin taipuva joustava langaton pääsyjärjestelmä. Sen vahvuuksia ovat mm. tehokas radiotaajuuksien käyttö, joustava, suurehkot siirtonopeudet mahdollistava radiorajapinta, äänenlaatu sekä kehittyneet turvallisuusominaisuudet. Lisäksi se on avoin yleiseurooppalainen standardi, jolla on suurten laitevalmistajien tuki, ja jonka speksausta kehitetään jatkuvasti. Toisaalta se häviää matkapuhelinjärjestelmille liikkuvuudessa ja yleisissä ulkotilan radio-ominaisuuksissa, sekä tämänhetkisten markkinoiden laajuudessa.

Nämä DECT:n ominaisuudet painottuvat eri tavoin erilaisissa toimintaympäristöissä. Kotijärjestelmissä DECT on erittäin vahva vaihtoehto, kunhan päätelaitteiden hinnat laskevat tarpeeksi tekniikan kehittyessä. Myös yrityksissä vaihteeseen liitetty langaton DECT-ratkaisu on merkittävä ja kilpailukykyinen vaihtoehto jo suuren olemassaolevan vaihdekannan johdosta. Merkittävimpiä kilpailijoita yritysratkaisuissa ovat kattavampaa liikkuvuutta tarjoavat räätälöidyt matkapuhelinratkaisut, ehkä tulevaisuudessa myös toimiva DECT-GSM -konsepti. Julkisissa verkoissa DECT on ehkä hävinnyt Euroopassa samalla taajuusalueella toimivalle GSM:ää vastaavalle DCS-järjestelmälle, joka soveltuu paremmin ulkotilan peittoalueen rakentamiseen ja GSM:n kanssa yhteistoimintaan. RLL-järjestelmissä DECT on eräs vahvoista tekniikoista, mutta kilpailu paikallispuheluista vaikuttaa uuden yrittäjän kannalta vaikealta. Tärkeimmät RLL-markkinat löytynevätkin nykyisten televerkkojen ulkopuolelta, kehitysmaista.

Eräs DECT:n ongelmista on järjestelmän monipuolisuuden ja kattavan standardoinnin aiheuttama raskaus. Kun jokainen haluaa aina vuorollaan jotain pientä uutta, eivät laitevalmistajat ole markkinoineet selkeästi yhtä yhteistä konseptia - kuten esim. GSM:n kohdalla tapahtui. Niinpä DECT ei olekaan onnistunut saavuttamaan missään sovelluksessa samanlaista huikeaa kasvua kuin esim. Japanin PHS. Lähiaikoina selvinnee minkälainen rooli DECT:llä on access-metelmänä kohti kolmannen sukupolven matkapuhelinjärjestelmää UMTS:a (Universal Mobile Telecommunications System), joka tulee varmasti sisältämään jonkinlaisen pikosolu-accessin. Ericsson ainakin uskoo tekniikkaan vahvasti, sillä pääjohtajansa arvioi (joulukuussa 1996) Tekniikka ja Talous -lehdessä, että vuonna 2002 Ruotsin kaikista puhelimista 10% on kiinteitä-, 40% GSM- ja 50% DECT-puhelimia.

6. Viitteet

[1] ETR 178, ETSI: A High Level Guide to DECT Standardisation, 1995

[2] prETS 300 764, ETSI: DECT-GSM Interworking Profile: Implementation of SMS, point- to-point and cell broadcast

[3] Parsons, D: The Mobile Radio Propagation Channel, 1992

[4] Rakken, Eskedal: DECT Performance in Multipath Environments, Proc NRS 95, Nordic Radio Symposium

[5] ETS 300 175, ETSI: DECT Common Interface, part 2

[6] Mouly, Pautet: The GSM System for Mobile Telecommunication

[7] Vladimir Durovic, Telia: DECT in Fixed and Mobile Netwoks -seminaariesitys 17.6.1996

[8] ETS 300 175, ETSI: DECT Common Interface, part 3

[9] ETS 300 175, ETSI: DECT Common Interface, part 7

[10] prTBR 022, ETSI: Attachment requirements for terminal equipment for DECT GAP applications

[11] Datapro Management of International telecommunications: Digital European Cordless Communications (DECT), 1994

[12] Datapro Management of International telecommunications: An overview of Mobile Communications in Europe, 1994

[13] Nicolas Houery, Group SFR: DECT in Fixed and Mobile Netwoks -seminaariesitys 17.6.1996

[14] Harri Männistö: Wireless Local Loop - a New Access Instrument for Changing Europe.

IEE Colloquium on 'Customer Access - the last 1.6km' -conference, Seminaariesitys 1993

[15] Guy cayla, ETSI, ITU-T & TRT-Lucent Technologies: DECT in Fixed and Mobile Netwoks -seminaariesitys 17.6.1996

[16] Scheibenbogen, Plenge, Caspelherr: Suitability of DECT for outdoor applications

http://www.comnets.rwth-aachen.de/~msc

[17] Office of the Telecommunications Authority (OFTA): Co-existence Test of DECT and PHS Standards, November 1995

http://www.ofta.gov.hk/report/r-gen/intro.html