TKK | Tietoverkkolaboratorio | Opetus
Ihmiskunnan kommunikoinnin mobilisoimiseksi on kehitetty useita eri tekniikoita ja uusia kehitetään jatkuvasti. Mikään näistä ei ole lopullinen yleispätevä ratkaisu kaikkeen eikä yksiselitteisesti paras vaan kaikilla on omat etunsa.
GSM on yleisin käytössä oleva matkapuhelinstandardi, vajaassa kymmenessä vuodessa se on levinnyt euroopasta kaikille mantereille. GSM:n lisäksi maailmassa käytetään muutamia muita järjestelmiä joiden ominaisuudet ovat enemmän tai vähemmän vastaavat kuin GSM:n, näitä käytetään lähinnä Yhdysvalloista.
GSM on suunniteltu lähinnä puheen välittämiseen rajallisilla resursseilla joten sen tiedonsiirtokapasiteetti on riittämätön nykyisiin multimediatarpeisiin. GSM:n alkuperäinen datanopeus on 9600 bittiä sekunnissa ja nykyään monet uudet puhelimet ja hyvin varustetut verkot tukevat GSM:n HSCSD-laajennuksen 14400 bps-nopeutta ja jotkut puhelimet 2-4 kanavapaikkaa käyttäen parhaimmillaan samalla 43200 bps sisään ja 14400 bps ulos. HSDSC:n nopeus riittää jo jonkinlaiseen videoneuvotteluun.
GSM on piirikytkentäinen mikä aiheuttaa ongelmia tiedonsiirtokäytössä. Yhteys täytyy aina erikseen avata verkkoon pääsemiseksi ja tämä on suhteellisen hidas toimenpide (10-30 sekuntia). Yhteys täytyy myöskin pitää auki käytön ajan mikä tulee sekuntiveloituksen vuoksi nopeasti kalliiksi. Kuuluvuuden huonontuessa tai tukiasemien vaihtuessa yhteys saattaa katketa minkä seurauksena tarvitaan taas 10-30 s linjan aukaisuun ja kaikki muut toimenpiteet verkkoon pääsemiseksi. HSCSD useammalla kanavalla käytettynä auttaa luotettavuudessa jonkin verran koska välttämättä kaikki kanavat eivät katkea kerralla vaan yhteys saattaa vain hidastua hetkeksi ja jatkaa hetken kuluttua täydellä nopeudella.
Solupohjaisena GSM vaatii paljon tukiasemia eikä toimi avomerellä tai muualla kaukana tukiasemista. Lisäksi yksi tukiasema tukee vain rajallista määrää taajuuksia joten suuri ihmismäärä saattaa tukkia tukiaseman ja estää puhelut. Näihin rajoituksiin voidaan vaikuttaa taajuuksilla, matalampi taajuus tarvitsee vähemmän tukiasemia ja korkeampi tukee suurempaa ihmismäärää. Suomessa on käytössä 900MHz taajuus kaikkialla sekä 1800MHz suurimmissa kaupungeissa, lisäksi 450MHz GSM-verkkoa on suunniteltu NMT450:n korvaajaksi.
GPRS on GSM:n pohjalta kehitetty pakettipohjainen järjestelmä. GPRS hyödyntää GSM:n taajuuksia ja komponentteja joten se on operaattoreille kohtalaisen halpa ja helppo tapa tarjota pakettipohjaista tietoliikennettä.
Pakettipohjaisuutensa ansiosta GPRS ei tarvitse erillistä verkkoon kytkeytymistä vaan yhteys on aina välittömästi käytettävissä. Laskutus toimii myöskin pakettien eli tietomäärän mukaan joten käyttäjälle GPRS näkyy periaatteessa kiinteänä dataveloitteisena yhteytenä. Tämä sopii GSM:ää huomattavasti paremmin tietoliikennekäyttöön koska maksua ei mene odottamisesta ja käyttäjän ei tarvitse erikseen "mennä" verkkoon. Tiedonsiirtonopeudet GPRS:ssä ovat parin sadan kilobitin luokkaa eli riittävät nykyisiin Internetin multimediasovelluksiin. Eri asia on haluavatko ihmiset maksaa videokuvasta moninkertaisen hinnan puheeseen tai varsinkin tekstiin verrattuna. Mahdollisesti GPRS:n laskutus tulee huomioimaan eri prioriteetin paketteja erilaisille dataformaateille niin että videokuvan paketit olisivat halvempia kuin puheen mutta paketteja saattaisi hukkua silloin tällöin.
Kolmannen sukupolven matkaviestimet tuovat pakettipohjaiseen tiedonvälitykseen suuret datanopeudet ja multimediaominaisuudet. Japanilaisten yksinkertaisempi I-Mode on ollut jo jonkin aikaa markkinoilla, eurooppalaisten UMTS tulee muutaman vuoden päästä. UMTS:in nopeus (2Mbps näillä näkymin) riittää jo hyvään ääneen ja videokuvaan joten sitä voi jo käyttää vaikkapa elokuvien näyttämiseen televisioruudussa. Suuren tiedonsiirtokapasiteetin hintana kolmannessa sukupolvessa on tarve suurelle määrälle tukiasemia. Kestää pitkään ennen kuin Suomikaan on kunnolla katettu UMTS:ille saati sitten vähemmän mobilisoituneet maat.
Edellisistä poiketen WLAN ei ole matkapuhelinjärjestelmä vaan langaton lähiverkko tietokoneille. Käyttötarkoituksen erilaisuudesta johtuen WLAN on varsin erilainen eduiltaan ja haitoiltaan. WLAN on huomattavasti nopeampi kuin matkapuhelinjärjestelmät, matalinkin tällä hetkellä käytössä oleva nopeus 2Mbps on sama kuin vuosien päästä tulevan UMTS:in nopeus ja UMTS:in tullessa langattomat lähiverkot lienevät sadan megabitin luokkaa. Näillä nopeuksilla WLAN mahdollistaa saman toiminnallisuuden kuin kiinteät paikallisverkot eli vaikkapa CD-tasoisen monikanavaäänen ja kohtalaisen hyvätasoisen videokuvan.
Mobiliteetissa WLAN:in lähiverkkotausta tuo suuren ongelman. Toimistotiloissa WLAN-tukiasemia voidaan sijoittaa vaikka jokaiseen huoneeseen mutta suurta osaa maapallon pinta-alasta ei voida kattaa sadan metrin välein sijaitsevilla tukiasemilla. WLAN:ista saattaa hyvinkin tulla eräs tärkeä mobiili tietoliikennejärjestelmä lentokentille ja kaupunkeihin joissa on riittävästi käyttäjiä tukiasemaa kohti ja ihmiset muutenkin käyttävät tietokoneita.
Käytännössä ainoa keino kaikkialla toimivaan todella globaaliin järjestelmään ovat satelliitit. Kaikki muut riittävät datanopeudet mahdollistavat järjestelmät vaativat tukiasemia muutaman kilometrin välein ja tukiasemien rakentaminen merille, vuoristoihin ja aavikoille on liian kallista että niillä koskaan täydellistä peittoa saataisiin aikaan. Koko maapallon kattavaan satelliittijärjestelmään taas riittää muutama kymmenen satelliittia ja niiden maa-asemat.
Valitettavasti satelliiteista on ollut toistaiseksi enemmän haittaa kuin hyötyä. Satelliittien saaminen maata kiertävälle radalle on kallista mikä on alhaisen käyttäjämäärän kanssa tehnyt puheluista liian kalliita tavallisille käyttäjille. Käyttäjämääriä taas ei ole saatu nostettua koska puhelut ja laitteet ovat kalliita, laitteet ovat suuria ja tavallisille käyttäjille satelliiteista ei ole suurta hyötyä koska tavallisetkin kännykät toimivat siellä missä he niitä tarvitsevat. Lisäksi satelliittipuhelimilta vaaditaan sisätiloissa toimimiseksi tuki myös maanpäällisille verkoille eli keskivertokäyttäjälle avomerituki tietäisi puhdasta ylimääräistä rahanmenoa ja painoa.
Eniten käytettyja satelliittijärjestelmiä nykyään ovat Inmarsatin järjestelmät jotka on suunniteltu puheelle datanopeuden jäädessä parin kilobitin luokkaan. Eniten julkisuutta viime aikoina saanut järjestelmä on Motorolan Iridium joka ei saanut riittävästi käyttäjiä tullakseen koskaan kannattavaksi. Iridiumia suunniteltaessa tietoliikenteen tarpeet oli kohtalokkaasti aliarvioitu; lähtökohtana oli käteen mahtuva satelliittikännykkä jota käytetään puhumiseen ja datanopeus oli jätetty 9600 bps:ään. Nykyään on rakenteilla uusia satelliittijärjestelmiä kuten mm. Microsoftin rahoittama Teledesic, tulevaisuus näyttää saadaanko näiden hintoja painettua riittävän alas että ne yleistyisivät myös tavallisille käyttäjille.
Turo Heikkinen, 40467U, 2000-12-08
Tämä sivu on tehty Teletekniikan perusteet -kurssin harjoitustyönä.