Razvoj Multimedijskih Usluga u LTE Okruzenju

1

Sadržaj SAŢETAK .................................................................................................................................................. 4

ABSTRACT ............................................................................................................................................... 5

UVOD ......................................................................................................................................................... 6

1.Metodološki okvir rada ........................................................................................................................... 8

1.1.Problem istraţivanja ........................................................................................................................ 8

1.2. Predmet istraţivanja ........................................................................................................................ 8

1.2.1. Kategorijalno-pojmovni sistem ............................................................................................... 9

1.3. Ciljevi istraţivanja .......................................................................................................................... 9

1.4.Sistem hipoteza .............................................................................................................................. 10

1.4.1.Generalna hipoteza .................................................................................................................. 10

1.4.2.Posebne-pojedinaĉne hipoteze ............................................................................................... 10

1.4.3.Sistem varijabli ........................................................................................................................ 10

1.4.4.Sistem indikatora ..................................................................................................................... 10

1.5.Naĉin istraţivanja........................................................................................................................... 11

1.6.Vremensko i prostorno odreĊenje istraţivanja ............................................................................. 11

2. LONG TERM EVOLUTION - LTE .................................................................................................. 12

2.1. Uvodno razmatranje ...................................................................................................................... 12

2.2. Motivacija i ciljevi LTE sistema .................................................................................................. 15

2.3. Osnovne karakteristike LTE standarda........................................................................................ 17

2.4. Tehnološki pregled LTE tehnologije ........................................................................................... 21

2.4.1. Tehnologije višestrukog pristupa kod LTE .......................................................................... 21

2.5. Arhitekturni koncept LTE sistema ............................................................................................... 30

2.5.1. EPS arhitektura ....................................................................................................................... 31

2.5.2. EPC ......................................................................................................................................... 32

2.5.3. E-UTRAN............................................................................................................................... 34

2.5.4. Protokoli LTE arhitekture ...................................................................................................... 35

2.5.5. Struktura kanala ..................................................................................................................... 38

2.5.6. Struktura fiziĉkog sloja radijskog suĉelja ............................................................................. 41

2.5.7. RasporeĊivanje resursa .......................................................................................................... 43

2

2.6. Neki aspekti uvoĊenja LTE/SAE tehnologije na primjeru Ericsson Nikola Tesla-e ................ 44

2.6.1. Osnovne karakteristike radijske opreme............................................................................... 45

2.7. LTE mobilni širokopojasni pristup u Bosni i Hercegovini ........................................................ 47

3. RAZVOJ MULTIMEDIJSKIH SERVISA U LTE OKRUŢENJU .................................................. 50

3.1. Definicija i elementi multimedije ................................................................................................ 52

3.1.1. Tekst ........................................................................................................................................... 53

3.1.2. Slika ............................................................................................................................................ 54

3.1.3. Animacija ................................................................................................................................... 56

3.1.4. Zvuk ............................................................................................................................................ 58

3.1.5. Video .......................................................................................................................................... 59

3.2. Struktura multimedijalnih usluga ................................................................................................. 61

3.3. Standardi za kompresiju i prijenos multimedijalnih usluga u LTE ........................................... 62

3.4. Evolucija mobilnih multimedijalnih usluga ................................................................................ 64

3.6. Pregled usluga preko LTE tehnologije ........................................................................................ 66

3.7. Govorne usluge preko LTE .......................................................................................................... 68

3.7.1. HD Voice usluga .................................................................................................................... 68

3.7.2.HD Voice aplikacije ................................................................................................................ 68

3.8. Sistem IMS .................................................................................................................................... 69

3.8.1. Multimedia Messaging Services – MMS ............................................................................. 70

3.8.2. Presence/ Prisutnost ............................................................................................................... 71

3.8.3. Instant messaging/ Slanje istovremenih poruka ................................................................... 72

3.8.4. Push-to-talk............................................................................................................................. 72

3.8.5. Push e-mail ............................................................................................................................. 73

3.8.6. M-commerce .......................................................................................................................... 73

3.9. Browsing-Pretraţivanje ............................................................................................................... 74

3.10. M2M aplikacije ........................................................................................................................... 74

3.10.1. Kvaliteta usluge (QoS) ........................................................................................................ 78

3.10.2. LTE M2M usluga u naprednim elektroenergetskim mreţama (Smart grid) .................... 79

3.11. e-medicine/Telemedicina ........................................................................................................... 80

3.12. eMBMS usluge ........................................................................................................................... 81

3.12.1. Download & streaming usluge ............................................................................................ 82

3.12.2. LCS-Lokacijske usluge........................................................................................................ 82

3

3.12.3. eMBMS novine-Multimedia Broadcast Newspaper .......................................................... 83

3.12.4. Mobilna TV preko LTE eMBMS........................................................................................ 83

3.13. Napredne HD video usluge ........................................................................................................ 85

3.13.1. HD Videokonferencije ......................................................................................................... 86

3.14. Mobilne igrice ............................................................................................................................. 87

4. Neki od ureĊaja koji podrţavaju LTE tehnologiju ............................................................................ 88

4.1 Ericsson prvi u svijetu demonstrirao 150 mb/s preko lte-a na ţivoj mreţi ................................ 90

ZAKLJUĈAK .......................................................................................................................................... 92

LITERATURA ......................................................................................................................................... 94

POPIS SKRAĆENICA ............................................................................................................................ 95

POPIS SLIKA .......................................................................................................................................... 99

POPIS TABELA .................................................................................................................................... 100

4

SAŽETAK

Današnja 3G tehnologija brzog paketskog pristupa (HSPA – eng. High Speed Packet Access)

nametnula se kao nositelj naglog širenja širokopojasnog mobilnog pristupa internetu. Unatoĉ

njenom konstantnom unaprijeĊivanju, zbog kapacitivnih ograniĉenja i limitiranih mogućnosti

postizanja još viših performansi, kao i zbog zahtjeva za povećanjem efikasnosti upotrebe radijskih

resursa i sniţenjem troškova odrţavanja, krenulo se u razvoj nove tehnologije pod nazivom LTE

(eng. Long Term Evolution – dugoroĉna evolucija 3G sustava). Navedeni zahtjevi proizlaze iz

potrebe za podrškom novih naprednih usluga u mobilnom svijetu, od multimedijalne telefonije,

preko prijenosa velike koliĉine podataka kroz društveno umreţavanje do npr. streaminga HDTV

signala, a sve uz mogućnost istovremenog pruţanja širokopojasnog pristupa velikom broj korisnika

mobilne mreţe. LTE se razvija kao novi globalno prihvaćeni 3GPP (eng. Third Generation

Partnership Project) standard za evoluiranu UTRAN (eng. UMTS Terrestrial Radio Access

Network) mreţu (E-UTRAN) uz istodobnu podršku u evoluiranoj jezgrenoj mreţi (EPC – eng.

Evolved Packet Core) proizašloj iz 3GPP studije evolucije arhitekture sustava (SAE – eng. System

Architecture Evolution). Kljuĉne tehnologije kojima se omogućuje postizanje visokih brzina

prijenosa ukljuĉuju radijsko suĉelje temeljeno na OFDM (eng. Orthogonal Frequency-Division

Multiplexing) pristupu, upotrebu višeantenskih rješenja (MIMO – eng. Multiple Input, Multiple

Output) te fleksibilnost upotrebe frekvencijskog spektra. Ovaj rad predstavlja pregled razvoja

multimedijalnih servisa u širokopojasnom okruţenju. Širokopjasne mreţe, prvobitno razvijane za

prijenos podataka, danas predstavljaju platformu za ĉitavu paletu multimedijskih usluga. Sa jedne

strane imamo ĉinjenicu da se informacije prenose u visokoj rezoluciji, umjesto videa standardne

rezolucije, što povećava protok. Sa druge strane, napredak tehnologije kodiranja sniţava protok

informacija. Analizirane su pojedine multimedijalne usluge, te je pokazano kako LTE tehnologija

proširuje mogućnosti multimedijskih usluga.

5

ABSTRACT

3G technology for High Speed Packet Access (HSPA) enables mobile broadband growth that we

can witness today. Despite continuous HSPA evolution, limitations in reaching even higher

performances and higher capacity, together with existing demands for increased radio resource

usage efficiency and lower operational expenses initiated development of new technology known as

LTE (Long Term Evolution). These demands arise from the need to support new advanced mobile

services, including multimedia telephony, transfer of high amount of data through social

networking, mobile streaming of HDTV signal, all combined with mobile broadband access for high

number of simultaneous users. LTE is developed as new globally accepted 3GPP standard for

Evolved UTRAN (E-UTRAN) with support for Evolved Packet Core (EPC) – result of 3GPP study

for System Architecture Evolution (SAE). Key technologies for achieving high data rates include

radio interface based on OFDM access, implementation of multiple antenna solutions (MIMO) and

flexible usage of frequency spectrum. This paper presents an overview of multimedia services in the

broadband environment. Broadband networks, traditionally deployed for data services, should be

able to present the platform for a variety of multimеdia services. We take into account two trends:

the fact that the information is offered in high definition instead of standard definition video, that

drives the bit rate up. On the other hand, improvement in coding technology has a tendency to

decrease the bit rate. Some multimedia services are analyzed from the bit rate point of view. This

paper shows how LTE technology extends capabilities of multimedia services.

6

UVOD

Tema ovog rada je dosta obimna ali i aktuelna, tako da zahtijeva da se oblast multimedije i

multimedijalnih usluga ujedini sa tehnološkim aspektom LTE mreţe. Multimedijalne usluge

predstavljaju novi naĉin izraţavanja osjećaja i dijeljenja ţivotnih iskustava u globalnoj zajednici.

MeĊutim, multimedijalne usluge istovremeno zahtijevaju prijenos znaĉajne koliĉine podataka, a

samim tim i širokopojasnost u mreţnom povezivanju te zadovoljavajuću procesorku snagu u

krajnjim terminalima. Analizirajući sadašnje trendove razvoja komunikacijskih tehnologija sasvim

je oĉito u ovom trenutku da je kljuĉna primjena multimedijalnih usluga okrenuta prema korisnicima

mobilnih terminala.

Razvoj mobilnih mreţa sljedeće generacije predstavlja osnovu za uvoĊenje širokopojasnog

mobilnog pristupa i zadovoljenje zahtjeva korisnika za sve većim protocima i kvalitetom servisa.

LTE (eng. Long Term Evolution) tehnologija predstavlja evoluciju postojećih mobilnih sistema, i

kao takva nudi nekoliko vaţnih prednosti, kako za potrošaĉe, tako i za operatere: performanse i

kapacitet, jednostavnost izgradnje i upravljanja mreţama sljedeće generacije, širok opseg

terminala,... U uvodnom poglavlju objašnjenja je tehnološka osnova LTE mreţe, zatim njene

tehnološke mogućnosti sa aspekta arhitekture, te je dat prikaz najvaţnijih karakteristika LTE radio

interfejsa, sa posebnim osvrtom na prenosne šeme, scheduling, više-antenski prijenos i fleksibilnost

spektra. Analizirana je problematika poboljšanja performansi i kapaciteta sistema, iskorišćenosti

radio resursa i smanjenja potrošnje snage. U radu su izloţene i najvaţnije osobine OFDMA i

SCFDMA tehnologija, kao i MIMO tehnike prijenosa. U narednom poglavlju definisani su pojam

multimedije i njeni elementi, te dat je osvrt na multimedijalne usluge LTE mreţe.

LTE predstavlja novi 3GPP standard za prijenos podataka u širokopojasnim mobilnim mreţama, na

putu ka ĉetvrtoj generaciji (4G) mobilnih mreţa. Osnovne karakteristike LTE-a zasnovanog na

korištenju OFDM radijske pristupne tehnologije i višeantenskih rješenja (MIMO) ukljuĉuju

ostvarivanje velikih brzina prijenosa (isprva do 150 Mbit/s, kasnije ĉak i do 1 Gbit/s) uz vrlo malo

kašnjenje pri prijenosu i uspostavi konekcije (do 10 ms), a sve uz mogućnost istodobnog pruţanja

širokopojasnog pristupa velikom broju korisnika mobilne mreţe.

7

Veliku prednost u uvoĊenju LTE tehnologije predstavlja njena fleksibilnost, posebice po pitanju

korištenja razliĉitih frekvencijskih opsega (od trenutaĉno aktualnih, do nekih novih, npr. 700 MHz

ili 2,6 GHz) uz razliĉite dostupne širine pojasa (od 1,4 do 20 MHz). Vaţno je napomenuti i

pojednostavljenu arhitekturu samog sustava zasnovanu na evoluiranoj jezgrenoj mreţi (EPC) i all-

IP rješenju, kao i olakšani i automatizirani nadzor i upravljanje nad samom mreţom. LTE

tehnologija prošla je priliĉno brz proces od standardizacije do današnje komercijalne realizacije . Po

prvi puta govorimo o globalnom, opće prihvaćenom standardu, i to od strane brojnih proizvoĊaĉa

opreme i terminala kao i mobilnih operatera diljem svijeta.

Današnji multimedijalni komunikacijski kanali koji ukljuĉuju video telefoniju, multimedijalno

poruĉivanje, kratke tekstualne poruke, glasovno i video poruĉivanje, konferencijsku vezu i još

mnogo toga tretiraju se u industriji kao pojedinaĉne sesije. Korisnici ţele komunikacijske usluge

koje su im zabavne te im pomaţu iskazati njihove osjećaje, ali koje takoĊer zadovoljavaju njihove

praktiĉne potrebe, sve u komunikacijskom stilu na koji su se već navikli. Ponuditi trţištu nove

usluge na brz i inovativan naĉin danas je esencijalno pitanje za telekomunikacijsku industriju .

Telekomunikacijske sisteme budućnosti karakterizira realiziranje paradigme po kojoj pokretni

korisnici mogu koristiti bilo koju uslugu, bilo gdje, bilo kada i sa zadovoljavajućim performansama,

te konvergencija prema jedinstvenoj IP (eng. Internet Protocol) infrastrukturi. Mreţe sljedeće

generacije su zamišljene kao platforma za realiziranje paradigme pruţanja usluga sa kvalitetom kao

u tradicionalnim govornim komunikacijama kao što su: kontinuiranost korisniĉke sjednice koja je u

toku, korištenje usluge bez prekida i visoka razina iskustvene kvalitete. Najveći izazov je osigurati

kvalitetu usluge na visokoj razini usprkos pokretljivosti korisnika, ali i razliĉitim QoS i

stvarnovremenskim zahtjevima razliĉitih multimedijskih usluga.

8

1.Metodološki okvir rada

Svjedoci smo veoma brzog razvoja tehnologija za mobilne i širokopojasne beţiĉne

komunikacije zapoĉetog velikim uspjehom GSM sistema. Današnji ţivot bi teško mogao da se

zamisli bez mobilnih telefona, a nove tehnike širokopojasnih beţiĉnih komunikacija najavljuju

njegovo dalje radikalno unaprijeĊenje. Pristup obilju informacija, obogaćenih multimedijalnim

sadrţajem, polako ali sigurno postaje svakodnevna realnost, a mogućnost da se tim informacijama

pristupi jednostavno, brzo, sa svakog mjesta i u bilo kom trenutku pruţa našim ţivotima sasvim nov

kvalitet. Sve veći protoci i dometi koji se ostvaruju u mobilnim i beţiĉnim komunikacijama otvaraju

sasvim nove mogućnosti interakcije, ne samo sa izvorima informacija, nego i meĊu ljudima uopšte.

1.1.Problem istraživanja

Mobilna telefonija i širokopojasne beţiĉne komunikacije svrstavaju se u red tehnologija koje

su duboko prodrle u svakodnevni ţivot. Moţe se reći da je razvoj ovih tehnologija imao

civilizacijski upliv u razvoj savremenog ĉovjeĉanstva. Najnoviji ureĊaji i sistemi po pravilu koriste

tehnike ĉija je realizacija po pristupaĉnim cijenama do skora bila nezamisliva. U ovom razvoju,

danas najveću perspektivu imaju WiMAX , LTE, i 4G mobilni sistemi. Da li će jedna od njih

prevagnuti ili će prodavaĉi opreme uspjeti da pomire partikularne interese i formiraju jedinstven

sistem, ostaje da se vidi. Ĉinjenica je da nijedna od njih još nije doţivjela pravu poslovnu zrelost i

da se za komercijalno uspješnim poslovnim modelom još uvek traga.

1.2. Predmet istraživanja

Na osnovu uoĉenog problema istraţivanja moţemo definisati predmet istraţivanja kao:

razvoj novih mobilnih sistema baziranih na LTE sistemu, zahvaljujući kojima će i usluge

napredovati i koji će unaprijediti kvalitet komunikacije, te doprinjeti ţivotu savremenog ĉovjeka.

9

1.2.1. Kategorijalno-pojmovni sistem

Kategorijano-pojmovni sistem je bitno odrediti za svaku vrstu istraţivanja. Najprije je potrebno,

definisati pojmove: telekomunikacijski saobraćaj, mobilne tehnologije, telekomunikacijska usluga,

mobilni telefon te davatelj usluga. Telekomunikacijski saobraćaj predstavlja prijenos razliĉitih

oblika informacija (govor, tekst, raĉunarski podaci, video, multimedija) putem telekomunikacijske

mreţe (ţiĉne i beţiĉne) prema utvrĊenim protokolima i pravilima odvijanja saobraćaja. U najširem

smislu, mobilne tehnologije obuhvataju elektroniĉke ureĊaje informatiĉke ili komunikacijske

namjene koji se mogu koristiti u pokretu, to jest i onda kada ureĊaji ili njihovi korisnici nisu

smješteni na fiksnoj lokaciji. Telekomunikacijska usluga je usluga prijenosa, slanja ili primanja

znakova, signala, pisanog teksta, slika, govora i zvukova ili priopćenja bilo koje prirode koja se

pruţa ţiĉnim, svjetlosnim, beţiĉnim ili drugim elektromagnetskim sistemima ukljuĉujući

omogućavanje upotrebe tih sistema kao cjeline ili djelomiĉno davanjem u najam, prodajom ili na

drugi naĉin. Mobilni telefon prijenosni je elektroniĉki ureĊaj za komuniciranje na veće ili velike

udaljenosti. Davatelj internetskih usluga je kompanija ili organizacija namijenjena omogućavanju

pristupa (pravnih ili fiziĉkih osoba) Internetu, uz naplatu ili besplatno.

1.3. Ciljevi istraživanja

Pouĉeni neuspjehom 3G-a, zbog opredjeljenja na CDMA, i velikom popularnošću WiMAX-

a, 3GPP grupacija se opredmjelila za razvoj nove tehnologije pod nazivom Long Term Evolution –

LTE. Ova tehnologija je praktiĉno odgovor 3GPP-a na WiMAX i vrlo mu je sliĉan. Iako kasni

nekoliko godina za WiMAX-om, zbog ambicioznih planova i paţljivo odabranih koncepcijskih i

tehniĉkih rješenja predstavlja ravnopravnog takmiĉara u borbi za trţište širokopojasnih beţiĉnih

komunikacija. Vaţna prednost LTE-a je u tome što jedan od ciljeva u njegovom razvoju predstavlja

oslonac na postojeći GSM-3G „ekosistem“. Pored ovoga, ciljevi vezani za servise podrazumijevaju

snaţnu podršku VoIP-u putem visokog vršnog protoka (do 100 Mb/s) i malog kašnjenja (<10 ms). U

domenu radio prenosa cilja se na veće protoke na rubnim dometima (u odnosu na WiMAX) i

generalno povećanje spektralne efikasnosti sa znaĉajnim osloncem na MIMO tehniku. Od WiMAX-

a su preuzeti i unaprijeĊeni principi spektralne prilagodljivost i potpunog oslonca na IP protokol.

10

1.4.Sistem hipoteza

U okviru sistema hipoteza, navode se generalna hipoteza, a poslije nje i posebne hipoteze,

kao i sistemi varijabli i indikatora.

1.4.1.Generalna hipoteza

Veliki uticaj na ţivot ljudi ima razvoj mobilnih sistema koji pruţaju velike brzine prenosa, a

samim time i nove kvalitetnije usluge.

1.4.2.Posebne-pojedinačne hipoteze

Pruţanje većih brzina prenosa u odnosu na ranije mreţe

Smanjenje kašnjenja

Veća pokrivenost

1.4.3.Sistem varijabli

Varijabla je promijenjiva veliĉina o kojoj nešto tvrdimo, a koja se moţe kvalitativno ili kvantitativno

mjeriti. Sistem varijabli koji će biti korištene u ovom radu, sastoji se od slijedećih vrsta varijabli:

Kvalitativne i kvantitativne varijable,

Zavisne i nezavisne varijable,

Atributne varijable,

Jednodimenzionalne i višedimenzionalne varijable.

1.4.4.Sistem indikatora

Indikatori koji se pojavljuju ili su korišteni u ovom radu su:

11

Usporedba LTE sistema sa ranijim sistemima

PredviĊanja razvoja LTE mobinih sistema u budućnosti

1.5.Način istraživanja

Metodologija u najkraćem smislu predstavlja naĉin na koji se dolazi do struĉnih i nauĉnih

saznanja. Metodologija je, u širem smislu, nauka cjelokupnosti svih oblika i naĉina istraţivanja

pomoću kojih se dolazi do sistematskog i objektivnog nauĉnog znanja, ili nauĉna disciplina u kojoj

se kritiĉki ispituju i eksplicitno izlaţu razliĉite opšte i posebne nauĉne metode. Od završnog rada se

oĉekuje obogaćenje sadrţaja kroz korištenje nauĉnih metoda.

U ovom završnom radu korišteno je više metoda a dominiraju:

Metoda deskripcije;

Metoda analize;

Komparativna metoda

Historijska metoda

1.6.Vremensko i prostorno određenje istraživanja

Vremensko razdoblje istraţivanja LTE sistema poĉinje krajem 1990-tih godina i odnose se na

globalno podruĉje, odnosno prostorno odreĊenje istraţivanja nije ograniĉeno.

12

2. LONG TERM EVOLUTION - LTE

2.1. Uvodno razmatranje

Razvoj savremenih mobilnih tehnologija koji pratimo kroz protekla tri desetljeća hvata sve brţi

zamah pojavom svake nove tehnološke generacije. Prve celularne mreţe (npr. NMT, AMPS i

TACS, danas poznate i kao prva generacija, tj. 1G) zasnovane na analognom FDMA pristupu i

govornim uslugama, razvijane su sedamdesetih godina prošlog stoljeća, a komercijalno su

pokrenute poĉetkom osamdesetih (npr. NMT 1981.). Već kod mreţa druge generacije (GSM, D -

AMPS, PDC, IS-95) korištenih za digitalni prijenos govora i podataka korištenjem TDMA ili

CDMA pristupa, ciklus razvoja se skraćuje na ispod 10 godina. Tako je standardizacija GSM

tehnologije zapoĉela 1982., dok se prve GSM mreţe se pojavljuju 1991.

Slijedeći unaprjeĊenja nastala uvoĊenjem paketskog prijenosa podataka u 2G mreţama (isprva

GPRS, kasnije i EDGE) te temelje postavljene od strane MeĊunarodne telekomunikacijske unije

(eng. ITU - International Telecommunications Union) kroz okvir za globalne 3G standarde (IMT-

2000), tokom devedesetih se intenzivno standardiziraju i 3G tehnologije. Tako se krajem 1998.g.

formira Projekt partnerstva za treću generaciju (3GPP – eng. Third Generation Partnership Project)

– saradnja više telekomunikacijsko-standardizacijskih tijela iz svih dijelova svijeta, koja razvija

tehniĉke specifikacije za WCDMA (eng. Wideband Code Division Multiple Access) pristup u FDD i

TDD modu UMTS sustava.

Prve komercijalne 3G mreţe pokrenute su 2001.godine u Japanu i 2003. u Europi. Danas smo

svjedoci uspješne evolucije WCDMA mreţa uvoĊenjem brzog paketskog pristupa (HSPA – eng.

High Speed Packet Access) kroz kontinuirana unaprjeĊenja koja donose nova izdanja 3GPP

specifikacija (Release 5: HSDPA, Release 6: HSUPA, Release 7 i 8: HSPA+). Upravo je 3GPP

standardizacijsko tijelo koje je odgovorno za nastanak i razvoj LTE standarda kao nove tehnologije

na putu k mobilnim mreţama ĉetvrte generacije (4G).

13

Izvor: T. Blajić: LTE – nova tehnologija za mobilni širokopojasni pristup

U studenom 2004. godine, 3GPP grupa za tehniĉke specifikacije radijskih suĉelja (TSG RAN)

organizira prvu radionicu na temu dugoroĉne evolucije 3G radijskog suĉelja. Ta radionica

predstavlja polazišnu taĉku u razvoju LTE standarda. Preko 50 istraţivaĉkih instituta, operatora i

proizvoĊaĉa opreme, a meĊu njima i Ericsson, iznijelo je svoje poglede i prijedloge vezane uz

evoluciju UMTS zemaljske radijske pristupne mreţe (UTRAN – eng. UMTS Terrestrial Radio

Access Network). Već tada su definirani osnovni zahtjevi: smanjeni troškovi po bitu informacije,

visoke brzine prijenosa uz malo kašnjenje, poboljšano pruţanje velikog broja usluga, fleksibilnost

upotrebe razliĉitih frekvencijskih opsega, pojednostavljena arhitektura, otvorena suĉelja, umjerena

potrošnja snage u terminalima. Zakljuĉeno je i da evoluirana mreţa mora donijeti znatna

unaprjeĊenja kako bi opravdala standardizacijske napore.

Na temelju zakljuĉaka ove radionice te uz široku podršku ĉlanica 3GPP-a, krajem iste godine

pokrenuta je studija izvodivosti ĉiji je cilj bio razvoj okvira za evoluciju postojeće 3GPP radijske

pristupne tehnologije prema novoj tehnologiji visokih brzina prijenosa i niskog kašnjenja,

optimiziranoj za paketni prijenos. U proljeće 2005. godine 3GPP grupa za tehniĉke specifikacije

arhitekture sustava (TSG SA) pokrenula je prateće istraţivanje, budući da je zakljuĉeno kako će

novo radijsko LTE suĉelje zahtijevati i odgovarajuću evoluiranu arhitekturu sustava (SAE – eng.

System Architecture Evolution).1

1 T. Blajić: LTE – nova tehnologija za mobilni širokopojasni pristup, str. 63

Slika 1. Evolucija 3GPP tehnologija

14

Paralelno s intenzivnim istraţivanjima predvoĊenim 3GPP radnim grupama (RAN WG1-5, SA

WG2), pokrenuta je i inicijativa za mobilne mreţe slijedeće generacije (NGMN – eng. Next

Generation Mobile Networks), koje provodi sedam velikih svjetskih mreţnih operatora. Cilj te

inicijative je definiranje usklaĊene vizije tehnološke evolucije nakon 3G za konkurentno pruţanje

širokopojasnih beţiĉnih usluga. Poĉetkom 2006. godine ova inicijativa izašla je sa svojim

prioritetima kljuĉnih karakteristika, preporukama i detaljnim zahtjevima na buduće tehnologije, uz

veliki naglasak na troškove vezane za intelektualna prava (IPR – eng. Intellectual Property Rights).

Tokom 2007. LTE tehnologija je napredovala od studije izvodivosti prema prvom izdanju tehniĉkih

specifikacija – pokrenuta je nova (36.) serija specifikacija pod nazivom "Evolved UTRA (LTE)

aspects". Prvi kljuĉni korak razvoja LTE standarda predstavljalo je odobravanje specifikacija

fiziĉkog sloja (zraĉnog suĉelja) zasnovanog na OFDMA pristupu. Koncem 2008. konaĉno je

odobreno "zamrzavanje" LTE standardiziranih funkcionalnosti kao dijela 8. izdanja (Release 8)

3GPP specifikacija, ĉime su one postale dovoljno stabilne za komercijalnu izvedbu.

Niz operatora pokazao je veliku opredijeljenost za upotrebu LTE tehnologije pa je efikasan i brz

ciklus razvoja novog standarda (svega 5 godina) omogućio realizaciju planova rane implementacije

već krajem 2009.godine. Ovdje je bitno je naglasiti da po prvi puta imamo priliku da zaţivi jedan

stvarno globalni telekomunikacijski standard. Naime, ĉak i operatori koji koriste 3G tehnologije

izvan 3GPP svijeta (npr. CDMA 2000 u Americi i Aziji ili TD-SCDMA u Kini) prihvaćaju LTE kao

tehnologiju za evoluciju svojih mreţa.


Slika 2. LTE - globalno prihvaćen standard

15

Kako se razvoj tehnologije nastavlja ubrzavati, tako se i 3GPP fokusira na daljnje poboljšavanje

LTE standarda radi osiguravanja njegove optimalne uĉinkovitosti u budućnosti. To ukljuĉuje i

razvoj novih specifikacija za LTE-Advanced (kao dio 10. izdanja specifikacija, Release 10, koje se

oĉekuju već poĉetkom 2011.) ĉija daljnja unaprjeĊenja zapravo odgovaraju ĉetvrtoj generaciji

mobilnih sustava (4G) prema zahtjevima koje ITU postavlja pod nazivom "IMT Advanced".

2.2. Motivacija i ciljevi LTE sistema

Danas smo svjedoci nagle promjene u naĉinu korištenja interneta - umjesto prethodne usmjerenosti

na informaciju i sadrţaj sve bitniji postaje aspekt komunikacije, a samim tim i potreba stalne

povezanosti. Širokopojasni pristup internetu postaje jedna od osnovnih potreba današnjeg svijeta, a

u njegovom razvoju sve veći udio zauzima mobilni širokopojasni pristup. PredviĊanja (Slika 3)

pokazuju da je do 2012.godine u svijetu više od 1,8 milijardi pretplatnika širokopojasnog pristupa,

od ĉega bi ĉak dvije trećine bili mobilni korisnici.

Izvor: OVUM, Strategy Analytics, HAKOM, Cullen International

Slika 3. PredviĊanja rasta širokopojasnog pristupa u svijetu ( izvori: OVUM, Strategy Analytics, HAKOM, Cullen International)

16

Današnji rast udjela mobilnog internata moţemo zahvaliti prvenstveno 3G tehnologiji brzog

paketskog pristupa (HSPA), a razlozi leţe u velikom zamahu u pogledu ostvarenog prometa,

atraktivnim cijenama (na razini cijena fiksnog pristupa) i paketima (npr. pretplata uz raĉunalo) te

velikom broju dostupnih ureĊaja (USB modemi, podatkovne kartice, kućni usmjernici, kamere…).

Bitan element u cijeloj priĉi je i kontinuirana evolucija tehnologije koja povećava maksimalne

brzine i kapacitet sustava. Zahtjevi i oĉekivanja korisnika neprestano rastu zbog novih zahtjevnijih

aplikacija, (npr. VoIP, mobilna TV, online igre, video na zahtjev i sl.), ali i ţelje za jednostavnijim

korištenjem (npr. uz manje vrijeme ĉekanja i brţi odziv). Operatori, s druge strane, teţe što

uĉinkovitijem naĉinu pruţanja usluga (smanjeni troškovi po bitu informacije) uz zadrţavanje

prihoda i smanjenje troškova izgradnje i odrţavanja. Sve to djeluje kao pokretaĉ dugoroĉne

evolucije 3G sustava kroz uvoĊenje nove, fleksibilnije tehnologije (LTE).

Kljuĉni ciljevi s aspekta performansi i mogućnosti koje 3GPP stavlja pred LTE su:2

visoke brzine prijenosa – cilja se na vršne brzine prijenosa podataka veće od 100 Mbps u

silaznoj vezi, odnosno 50 Mbps u uzlaznoj vezi, te ostvarivost 2-3 puta većih brzina na rubu

ćelije u odnosu na HSPA Release 6,

smanjenje vremena ĉekanja – niska latencija (ispod 10 ms) u korisniĉkoj ravnini poradi

poboljšanja performansi protokola u višim slojevima (npr. TCP) kao i smanjenje kašnjenja

povezanog s procedurama u kontrolnoj ravnini (npr. uspostava sjednice/sesije, ispod 100 ms)

visoka spektralna efikasnost (bps/Hz/site) – 2-3 puta veća u odnosu na HSPA Release 6,

umjerena potrošnja snage u terminalima,

fleksibilnost upotrebe razliĉitih frekvencijskih opsega – mogućnost upotrebe raznih

frekvencijskih podruĉja (bilo već postojećih ili novih), uz široku mogućnost izbora širine

pojasa (1,4; 3; 5; 10; 15 ili 20 MHz), te izbor izmeĊu FDD ili TDD moda rada,

pojednostavljena arhitektura – manje ĉvorova, a time i manje signalizacije, korištenje samo

paketske domene (all-IP rješenje),

pojednostavljeno odrţavanje – podrška za samo-organizirajuće mreţe (SON – eng. Self

Organizing Networks), npr. mogućnost automatske konfiguracije,

isplativa migracija sa trenutaĉnih mreţa - mogućnost ponovnog korištenja dosadašnjih

investicija.

2 T. Blajić: LTE – nova tehnologija za mobilni širokopojasni pristup,str.65

17


2.3. Osnovne karakteristike LTE standarda

LTE je prvi put predstavljen u 3GPP specifikaciji Rel-8. Neki od najznaĉajnijih zahtjeva su:

brzine downlink-a veće od 100 Mbps, brzine uplink-a minimum 50 Mbps i povratno vrijeme

u radio pristupnoj mreţi manje od 10 ms,

mogućnost fleksibilnih širina opsega od 1,4 MHz do 20 MHz u novim i postojećim

opsezima spektra,

mogućnost rada u Frequency Division Duplex (FDD) i Time Division Duplex (TDD) modu,

mogućnost handover-a i rominga sa postojećim mobilnim mreţama, ĉime se obezbjeĊuje

pokrivenost za sve pretplatnike mobilne telefonije od samog poĉetka.

U tabeli 1 prikazane su osnovne karakteristike LTE standarda.3

Izvor: http://lteworld.org

3 http:// lteworld.org

Slika 4. Glavni LTE ciljevi

Tabela 1. Osnovne karakteristike LTE standarda

18

Brzina prijenosa podataka

Jedno od glavnih svojstava mobilne mreţe je njena vršna ili maksimalna brzina prijenosa (peak data

rate). To je maksimalna propusnost po korisniku uzimajući u obzir da je cijela širina pojasa

dodijeljena pojedinom korisniku sa maksimalnim brojem podrţanih antena. Kod LTE ona iznosi

299.6 Mbit/s za prijenos podataka i 75.4 Mbit/s za slanje, uz širinu pojasa od 20 Mhz. Brzina ovisi o

broju antena na baznim stanicama, a prva verzija LTE podrţava MIMO(Multiple-Input Multiple-

Output) shemu sa po najviše ĉetiri antene za prijenos i ĉetiri za primanje podataka.

Latencija

LTE omogućuje 200 korisnika po ćeliji uz raspodjelu spektra do 5 Mhz. Latencija korisniĉke

ravnine (User plane latency) se definira kao prosjeĉno vrijeme izmeĊu slanja paketa podataka i

primanja podatka na fiziĉkom sloju uz potvrdu prijenosa (ACK). Kod LTE mreţe jednosmjerno

vrijeme prolaza paketa izmeĊu IP sloja od UE (korisniĉke opreme) i IP sloja od mreţe pristupa

radiovezi - trebalo bi biti manje od 5 ms u optimalnim uvjetima. Latencija kontrolne ravnine

(Control plane latency) se mjeri kao vrijeme potrebno za tranziciju izmeĊu dva glavna LTE stanja,

pasivnog (idle) i aktivnog (connected), a kod LTE ona iznosi do 100ms.

Širina pojasa (Bandwith rangings)

LTE podrţava promjenjivu i fleksibilinu širinu pojasa od 5, 10, 15, 20 MHz. TakoĊer radi veće

fleksibilnosti podrţane su i širine pojasa manje od 5 MHz npr., 1.25 MHz, 1.6 MHz, 2.5 MHz.

1.25Mhz je pogodna za korištenje već postojećeg pojasa, kao što je GSM, a predviĊa se da će tokom

narednih godina LTE zamijeniti GSM. Bandwith ovisi o koliĉini dostupnog spektra. Npr., 2.6 GHz

će biti moguće razviti na 20 MHz nositeljima i time će se uvidjeti puni uĉinak LTE-a.

19

Mobilnost i pokrivenost

LTE je predviĊena da podrţava brzine do 350 km/h, ali i do 500 km/h ovisno o frekvencijskom

pojasu. Optimalna brzina je od 0-15 km/h, a visoka brzina od 15km/h-120km/h je podrţana sa

visokim performansama. Pokrivenost tj. veliĉina ćelija je od 5-100km sa neznatnom degradacijom

iznad 30 km radijusa.

Frekvencijski pojasi

LTE standard se koristi na razliĉitim frekvencijskim pojasevima. U Sjevernoj Americi se planiraju

koristiti 700 i 1700 MHz, u Europi 800, 1800, 2600, u Aziji 1800 i 2600 MHz, a 1800 u Australiji.

Kao rezultat javlja se situacija da ureĊaj iz neke zemlje neće raditi u drugoj zemlji. Korisnici će

trebati multi-band ureĊaj.

MBMS

Servisi multimedijskog odašiljanja (Multimedia Broadcast/Multicast Services) omogućuju

odašiljanje istog sadrţaja prema većem broju korisnika koji se nalaze u podruĉju MBMS usluge.

MBMS proširuje postojeću 3GPP arhitekturu uvoĊenjem MBMS komunikacijskih usluga i MBMS

korisniĉkih usluga. Komunikacijske usluge odašilju pakete većem broju primatelja putem IP-a

koristeći minimalne resurse mreţe i radioveze te pruţaju efikasan naĉin distribucije multimedijskog

sadrţaja mobilnim telefonima. Korisniĉke usluge omogućuju streaming usluge, neprekidan tok

audio i video podataka do korisniĉkih ureĊaja, te usluge preuzimanja podataka.

Radijsko sučelje s prospajanjem paketa (Packet Switched)

LTE je u potpunosti dizajniran kao paketno orijentiran višeusluţni sustav bez upotrebe protokola

mreţe sa prospajanjem linija (Circuit-switched). U PS komunikaciji svaki paket podataka ima

odreĊenu adresnu destinaciju i poslan je preko zajedniĉkog pošiljateljskog resursa.

20

PS je metoda mreţnih komunikacija koja grupira sve prenesene podatke, bez obzira na sadrţaj, vrstu

ili strukturu, u odgovarajuće veliĉine blokova nazvane paketima. Znaĉajke PS-a je promjenjivi bit-

rate tokova podataka preko zajedniĉke mreţe. Kada prolaze mreţne adaptere, switcheve, rutere i

ostale mreţne ĉvorove, paketi ĉekaju u bufferu - što rezultira promjenjivim kašnjenjem i propusnosti

ovisno o opterećenju u mreţi. Kontrast PS-u je CS (circuit switching) metoda koja uspostavlja

ograniĉeni broj veza stalne brzine prijenosa i konstantne latencije izmeĊu ĉvorova za uporabu

tijekom komunikacijske sesije.

Jedan od najbitnijih elemenata u implementaciji LTE mreţa bit će dostupnost i cijena frekvencijskog

spektra. Slika 5 prikazuje danas identificirane LTE frekvencijske pojaseve. Osim navedenih

frekvencijskih podruĉja, moţe se oĉekivati da će znaĉajnu ulogu za implementaciju LTE tehnologije

imati i pojas koji se oslobaĊa prelaskom emitiranja televizijskog programa s analogne na digitalnu

tehnologiju (tzv. digitalna dividenda) - u Europi je rijeĉ o podruĉju 790-862 MHz. Prema inicijativi

Europske komisije, za FDD mod rada na raspolaganju će biti dostupno 30 MHz upareno za silaznu

(791-821 MHz) i uzlaznu vezu (832-863 MHz), dok je u sluĉaju TDD moda rada predviĊeno

neuparenih 65 MHz (797-862 MHz).

Izvor: T. Blajić: LTE – nova tehnologija za mobilni širokopojasni pristup,str 66

Slika 5. Identificirani LTE frekvencijski pojasevi

21

2.4. Tehnološki pregled LTE tehnologije

2.4.1. Tehnologije višestrukog pristupa kod LTE

Kljuĉne tehnologije kojima se omogućuje postizanje visokih brzina prijenosa ukljuĉuju radijsko

suĉelje temeljeno na OFDM (eng. Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) pristupu, upotrebu

više-antenskih rješenja (MIMO – eng. Multiple Input, Multiple Output) te fleksibilnost upotrebe

frekvencijskog spektra.

2.4.1.1. OFDMA

Jedan od kljuĉnih elemenata LTE mreţe je korištenje ortogonalnog multipleksiranja frekvencijskim

odvajanjem OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) sa OFDMA (Orthogonal

Frequency Division Multiplex Access) u silaznoj (downlink) vezi te višestrukog pristupa s

frekvencijskom raspodjelom na jednom nositelju SC-FDMA (Single Frequency Division Multiple

Access) u uzlaznoj vezi (uplink).

OFDMA distribuira podnositelje razliĉitim korisnicima istovremeno tako da višestruki korisnici

mogu istodobno primati podatke. OFDM je vrsta prijenosa koja je otporna na frekvencijski

selektivno slabljenje. Koristi veliki broj nositelja (eng. carriers) smještenih jedan blizu drugoga. Ti

signali bi se obiĉno preklapali jedni s drugima, ali kako su signali meĊusobno ortogonalni ne dolazi

do smetnji. Osnovna ideja je da se tok podataka podijeli u N paralelnih tokova kako bi se smanjio

protok podataka, a svaki od tih manjih protoka se prenosi preko svog podnositelja (eng. subcarrier).

Ovi nositelji meĊusobno su ortogonalni tako što je izmeĊu njih biran odgovarajući frekvencijski

razmak gdje maksimum signala svakog od podnositelja odgovara nulama svih ostalih signala. Na taj

naĉin je dozvoljeno spektralno preklapanje meĊu nositeljima, jer će ortogonalnost osigurati da

prijemnik bude u mogućnosti razdvojiti OFDM podnositelje. Ovako se postiţe bolja spektralna

efikasnost korištenjem jednostavnog multipleksa sa frekvencijskom raspodjelom.4

4 LTE RADIO INTERFEJS, INFOTEH-JAHORINA Vol. 10, Ref. B-II-1, p. 129-133, March 2011.

22

Izvor: Erik Dahlman, Anders Furuskär, Ylva Jading, MagnusLindström and Stefan Parkvall, Key features of the LTE

radiointerface, Ericsson Review No. 2, 2008.

2.4.1.2. SC-FDMA

Osnovno obiljeţje SC-FDMA pristupa je da pojedini korisnik dobiva kontinuirani skup podnositelja

(koji onda djeluju kao jedan širi nositelj). Osnovna motivacija za takav pristup je smanjenje

potrošnje baterije u mobilnom terminalu zbog manjeg odnosa vršne i prosjeĉne snage (PAPR – eng.

Peak to Average Power Ratio), a time i boljeg pokrivanja u uzlaznoj vezi. Shodno tome, LTE na

uplink-u koristi SC-FDMA (Single Carrier FDMA). Ovo rješenje ima manji dinamiĉki opseg nego

klasiĉan OFDM, što rezultira u energetski efikasnijim i manje sloţenim terminalima.

Na slici 7 prikazano je kako se serija QPSK simbola mapira po vremenu i frekvenciji koristeći dvije

razliĉite modulacione šeme. Radi jednostavnosti, u primjeru su korištena samo 4 subcarrier-a u toku

dva simbolska perioda, sa podacima predstavljenim QPSK modulacijom. LTE signali su

raspodijeljeni u jedinice od 12 susjednih subcarrier-a koje se nazivaju resursni blokovi (RB -

Resource Blocks) i koji traju 0,5 ms, i obiĉno sadrţe 7 simbola. Tip korištene modulacije moţe biti

QPSK, 16QAM ili 64QAM.5

5 LTE RADIO INTERFEJS, INFOTEH-JAHORINA Vol. 10, Ref. B-II-1, p. 129-133, March 2011

Slika 6. OFDM podnositelji

23


radiointerface, Ericsson Review No. 2, 2008.

Najoĉiglednija razlika izmeĊu ove dve šeme je ta što OFDMA prenosi 4 QPSK simbola podataka

paralelno, jedan po svakom subcarrier-u, dok SC-FDMA prenosi 4 QPSK simbola serijski pri 4

puta većoj brzini, pri ĉemu svaki simbol zauzima propusni opseg od N × 15 kHz. Vizuelno,

OFDMA signal se prenosi po više nosioca, dok SC-FDMA signal izgleda kao da se prenosi preko

jednog nosioca, što objašnjava SC u nazivu. Treba napomenuti da je duţina OFDMA i SC-FDMA

simbola ista (66,7 µs), meĊutim SC- FDMA simbol ima N podsimbola koji predstavljaju modulišući

podatak.6

Implementacija OFDM tehnike je razmjerno jednostavna. OFDM odašiljaĉ se tipiĉno izvodi

korištenjem inverzne brze Fourierove transformacije (IFFT), ĉija sloţenost nije velika. Cikliĉki

prefiks se dodaje svakom simbolu prije odašiljanja kako bi se zadrţala ortogonalnost uz

minimiziranje meĊu-simbolne interferencije. Korištenjem inverzne brze Fourierove transformacije

prijemnik moţe potpuno detektirati odaslani signal, uz pretpostavku da je maksimalno raspršenje

kašnjenja (eng. delay spread) u radijskom kanalu kraće od duţine dodanog cikliĉkog prefiksa.

6 Erik Dahlman, Anders Furuskär, Ylva Jading, MagnusLindström and Stefan Parkvall, Key features of the LTE

radiointerface, Ericsson Review No. 2, 2008

Slika 7. OFDMA i SC-FDMA prijenos

24


radiointerface, Ericsson Review No. 2, 2008

Svaki od podnositelja nosi jedan OFDM simbol koji sadrţi informacijske bitove modulirane QPSK,

16QAM ili 64QAM modulacijom (dakle imamo 2,4 ili 6 bita po simbolu). Modulacija višeg reda je

osjetljivija na smetnje te zahtijeva bolje radijske uvjete, tj. bolji odnos snage nositelja prema

interferenciji (C/I – eng. Carrier to Interference).

Mijenjanjem broja podnositelja moguća je podrška za razliĉite pridjeljenje širine frekvencijskog

pojasa, od 1,4 MHz sve do 20 MHz. Pri tome je granularnost definirana na razini jednog resursnog

bloka (RB – eng. Resource Block) kojeg predstavlja 12 podnositelja od 15 KHz (dakle ukupno 180

KHz). Centralni blok od 6 RB-a oko istosmjernog nositelja (eng. DC carrier) predstavlja minimum

zauzeća, dok se korištenjem više RB-a s boĉnih strana moţe izvesti širenje. Pojedinoj mobilnoj

stanici moţe biti dodijeljeno maksimalno 100 RB-ova (ostatak 20 MHz pojasa otpada na filtriranje i

zaštitni pojas), a dodijeljeni RB-ovi u silaznoj vezi ne moraju biti kontinuirani.

Slika 8. Implementacija OFDM tehnike uz pomoć IFFT/FFT u odašiljanju i prijemu

Slika 9. LTE podrţane modulacije

25

Kod uzlazne veze koristi se posebna izvedba OFDMA pristupa, takozvani pred-kodirani OFDMA,

odnosno SC-FDMA (eng. Single Carrier FDMA), ĉije je osnovno obiljeţje da pojedini korisnik

dobiva kontinuirani skup podnositelja (koji onda djeluje kao jedan širi nositelj). Osnovna motivacija

za takav pristup je smanjenje potrošnje baterije u mobilnom terminalu zbog manjeg odnosa vršne i

prosjeĉne snage (PAPR – eng. Peak to Average Power Ratio), a time i boljeg pokrivanja u uzlaznoj

vezi.

Izvor: LTE RADIO INTERFEJS, INFOTEH-JAHORINA Vol. 10, Ref. B-II-1, p. 129-133, March 2011

Korištenjem više antena na TX i RX strani moguće je ostvariti razliĉite dobitke. Oblikovanje

dijagrama zraĉenja pri tom osigurava veći odnos signal-šum te time i bolje pokrivanje, dok se

višeslojni prijenos moţe iskoristiti za ostvarivanje većih brzina prijenosa. Prijelaz izmeĊu razliĉitih

tehnika moţe biti dinamiĉki.

Slika 10. Promjenjiva širina frekvencijskog pojasa

Slika 11. Usporedba OFDMA i SC-FDMA pristupa

Slika 12. Više-antenske tehnike kod LTE

26

Dijagram zraĉenja oblikujemo tako da mijenjamo faze signala izmeĊu pojedinih antena i na taj naĉin

laticu zraĉenja usmjeravamo prema ciljanom korisniku (time se smanjuje interferencija u ostatku

ćelije).

2.4.1.3. MIMO

Višeslojni prijenos, tj. višestruki ulaz – višestruki izlaz je shema prijenosa gdje su i pošiljatelj i

primatelj opremljeni sa višestrukim antenama. MIMO sustavi ĉine vaţan dio LTE mreţe koji je

potreban za postizanje ambicioznih potreba vezanih uz poboljšanje propusnosti i spektralne

efikasnosti. Odnosi se na uporabu višestrukih antena na strani odašiljaĉa i prijemnika. Za LTE

silaznu vezu najĉešće se koristi dvije odašiljaĉke antene na baznoj stanici i dvije prijemne antene na

terminalu. Maksimalan broj antena zasad je 4x4 što dovodi do najviših brzina (300 Mbps uzlazna

veza i 75 Mbps silazna veza). Korištenje tehnologije više-antenskih rješenja omogućuje korištenje

prostorne domene kao nove dimenzije. To je kljuĉno u potrazi za višim spektralnim efikasnostima.

Tri su osnovna principa višestrukih antena:

korištenje prostorne raznolikosti što pruţaju antene radi poboljšanja otpornosti od slabljenja

signala kod prijenosa podataka

mogućnost pruţanja istovremene usluge prema više korisinka koji se nalaze na razliĉitim

mjestima

odašiljanje višestrukih signalnih tokova podataka na istom resursnom bloku koristeći

prostornu dimenziju radio kanala. Tokovi podataka mogu pripadati jednom ili više korisnika

na višestrukim prostornim slojevima stvorenih kombinacijom dostupnih antena (prostorno

multipleksiranje). Osnovni sluĉaj kod prostornog multipleksiranja je da svaka odašiljaĉka

antena šalje razliĉit tok podataka po pojedinom antenskom sloju i svaki od njih se prima na

pojedinoj prijemnoj anteni. Svaka prijemna antena moţe primati tokove podataka od svih

odašiljaĉkih antena.

27

Izvor: UMTS Long Term Evolution (LTE), Rohde & Schwarz Products

LTE primjenjuje razliĉite MIMO tehnologije kao što su SU-MIMO za jednog korisnika i MU-

MIMO za više korisnika.

SU-MIMO shema koristi se na PDSCH kanalu, fiziĉkom sloju koji je zaduţen za prijenos podataka

od mreţe do korisniĉkih ureĊaja (UE). LTE sustav sa SU-MIMO prostornim multipleksiranjem ima

najvišu brzinu do 150 Mbps kad koristi dvije odašiljaĉke antene te 300 Mbps sa ĉetiri odašiljaĉke

antene. Kod downlink veze odnosi se na korištenje višestrukih odašiljaĉkih i prijemnih antena za

odašiljanje više nezavisnih tokova podataka istodobno jednom UE ureĊaju koristeći iste resursne

blokove.

MU-MIMO ukljuĉuje istovremenu komunikaciju više UE ureĊaja koji imaju zajedniĉku baznu

stanicu te koriste istu frekvenciju i vremenske resurse u istoj domeni. Sustav je podrţan i u silaznoj i

uzlaznoj vezi LTE standarda. U uzlaznoj vezi ĉvor eNodeB uvijek moţe omogućiti odašiljanje više

EU ureĊaja u istom vremensko-frekvencijskom resursu, što ĉini MU-MIMO odašiljaĉku

konfiguraciju. MIMO se moţe koristiti i u kombinaciji s oblikovanjem dijagrama zraĉenja.

Slika 13. Prostorno multipleksiranje korištenjem tehnika odašiljaĉke i prijemne raznolikosti (eng. TX/TX diversity)

28

Kombinacijom svih navedenih elemenata LTE zraĉnog suĉelja moguće je ostvariti ciljane

performanse sustava. Maksimalne brzine prijenosa u silaznoj i uzlaznoj vezi ovisit će o konkretnoj

konfiguraciji – one se povećavaju kasnijim korištenjem sloţenijih MIMO konfiguracija (4 umjesto

2 predajne i prijemne antene, kasnije i 8), korištenjem modulacija višeg reda (64 QAM) i u uzlaznoj

vezi te povećanjem širine pojasa (bilo kombiniranjem više pojasa, bilo širenjem do 100 MHz). Time

će biti ispunjeni i zahtjevi koji se stavljaju pred mreţe ĉetvrte generacije (4G), što će se ostvari ti u

sklopu LTE-Advanced tehnologije (3GPP Release 10).

2.4.1.4. FDD i TDD duplex sheme

LTE omogućava korištenje i uparenog spektra za FDD (Frequency-Division Duplex) i neuparenog

spektra za TDD (Time-Division Duplex) operacije. Radio komunikacijski sustavi morali bi biti

sposobni komunicirati tj. odašiljati podatke istovremeno u oba smjera za što je potrebno da

korisniĉka oprema (UE) ili bazna stanica ima duplex shemu. Postoje dvije veze tj. smjera za

odašiljanje, a to su silazna i uzlazna veza. Silazna veza oznaĉava prijenos podataka od eNodeB

ĉvora ili bazne stanice do korisniĉkog ureĊaja, a uzlazna prijenos podataka od korisniĉkog ureĊaja

do eNodeB ĉvora ili bazne stanice.

Slika 14. Dobitak kapaciteta u sluĉaju višeslojnog prijenosa (MIMO)

29

Izvor: 3G LTE Tutorial - 3GPP Long Term Evolution; http://www.radio-electronics.com/info/cellulartelecomms/lte-

long-term-evolution/3g-lte-basics.php

Kod beţiĉnih i mobilnih telekomunikacija gdje je potreban istovremeni rad odašiljaĉa i prijemnika,

koriste se FDD i TDD sustavi. FDD koristi dva kanala, jedan za odašiljanje, a drugi za prijem.

Temelji se na ideji da se slanje i primanje signala postiţe istovremeno koristeći dvije razliĉite

frekvencije. Omogućuje istovremeno slanje i primanje signala onda kada prijemnik nije prikljuĉen

na istu frekvenciju kao i odašiljatelj. Mora postojati dovoljna odvojenost kanala izmeĊu frekvencija

primatelja i pošiljatelja kako na prijemnika nebi utjecao odašiljaĉki signal. Ta odvojenost se naziva

zaštitnim pojasom.

TDD koristi jednu frekvenciju, ali dodjeljuje razliĉite vremenske odsjeĉke za odašiljanje i primanje.

Kako FDD prijenosi zahtijevaju zaštitni pojas izmeĊu frekvencija pošiljatelja i primatelja, tako TDD

sheme zahtijevaju zašitno vrijeme ili zaštitni interval izmeĊu slanja i primanja. Ono mora biti

dovoljno kako bi dozvolilo signalima koji putuju od udaljenog odašiljaĉa da stignu prije nego što

zapoĉne prijenos i prijemnik bude blokiran. Za sustave koji komuniciraju preko kratkih udaljenosti,

zaštitno vrijeme je malo i prihvatljivo, ali moţe zadavati problem kod udaljenih komunikacija.7

7 3G LTE Tutorial - 3GPP Long Term Evolution; http://www.radio-electronics.com/info/cellulartelecomms/lte-long-

term-evolution/3g-lte-basics.php

Slika 15. Smjerovi silazne i uzlazne veze

http://www.radio-electronics.com/info/cellulartelecomms/lte-long-term-evolution/3g-lte-basics.php




30

2.5. Arhitekturni koncept LTE sistema

Zahtjevi za smanjenje kašnjenja i troškova upućuju na smislenost razmatranja arhitekture sistema

koja bi sadrţavala manje mreţnih ĉvorova, budući da se time smanjuje sveukupna koliĉina

procesiranja u vezi sa protokolima, broj interface-a kao i trošak testiranja interoperabilnosti. Manji

broj ĉvorova takoĊer rezultira u jednostavnijoj optimizaciji protokola radijskog interface-a. Da bi to

ostvarili, bit će potrebna potpuno nova arhitektura mreţe. Pri tome je vrlo vaţno postaviti granicu

izmeĊu funkcionalnosti pristupne i jezgrene mreţe (slika 16).

Izvor: Motorola LTE White paper, May 2009.

Cilj LTE-a je pruţiti nesmetanu IP povezanost izmeĊu korisniĉke opreme (UE) i mreţe paketa

podataka (PDN), bez ikakvih prekida na aplikacijama krajnjih korisnika za vrijeme mobilnosti. Sam

pojam LTE obuhvća evoluciju radio pristupa kroz E-UTRAN, ali takoĊer i evoluciju ne radijskih

aspekata pod nazivom sistemska arhitekturna evolucija (SAE) koja ukljuĉuje EPC mreţu.

Pojmovima E-UTRAN i SAE zapravo se obaziremo na tehnologije prema specifikaciji 3GPP-a.

Mreţa zasnovana na tim tehnologijama bit će smatrana EPS-om (Evolved Packet System), odnosno

evoluiranim paketskim sustavom.

Slika 16. Topografija LTE mreţe

31

2.5.1. EPS arhitektura

Izvor: New Infrastructure for a New Network; http://rtcmagazine.com/articles/view/101921

Slika 17. EPS arhitektura

EPS (eng. Evolved Packet System) se sastoji od EPC-a (eng. Evolved Packet Core) i E-UTRAN-a

(eng. Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network). Dakle, EPC je evoluirana paketska

jezgrena mreţa, a E-UTRAN je evoluirana UMTS zemaljska radijska pristupna mreţa. EPC nudi

pristup prema ostalim podatkovnim mreţama, kao što je Internet, te operatorskim servisima, kao

npr., MBMS. TakoĊer upravlja funkcijama sigurnosti kao što su autentifikacija i dodjela kljuĉeva,

prati pretplatniĉke informacije, naplatu i mobilnost prema drugim pristupnim mreţama (GERAN,

UTRAN, CDMA2000, WLAN), te mobilnost neaktivnih terminala. E-UTRAN izvršava sve radijske

funkcije za aktivne terminale. Sastoji se od eNB-a, odnosno radijskih osnovnih postaja. IzmeĊu

EPC-a i E-UTRANA postoji S1 suĉelje, dok su eNB meĊusobno povezani X2 suĉeljem. 8

8 T. Blajić: LTE – nova tehnologija za mobilni širokopojasni pristup, str.67

http://rtcmagazine.com/articles/view/101921

32

Korisniĉki ureĊaj, tj. terminal direktno je povezan na E-UTRAN. EPS podrţava iskljuĉivo PS

(Packet Switched), odnosno paketsku domenu – servisi koji koriste CS (Circuit Switched), odnosno

komutaciju kanala prenosit će se preko PS nositelja.

2.5.2. EPC

Glavni logiĉki ĉvorovi evoluirane paketske jezgrene mreţe su:

U kontrolnoj ravnini – MME (Mobility Management Entity)

U korisniĉkoj ravnini - S-GW (Serving Gateway) i P-GW (Packet Data Network Gateway)

MME je kljuĉni kontrolni ĉvor za LTE pristupnu mreţu. Sadrţi kontrolne funkcije sliĉne kontrolnoj

SGSN ravnini, a najĉešće se i fiziĉki izvodi unutar SGSN ĉvorova. MME zakljuĉuje protokole

kontrolne ravnine prema terminalu te upravlja funkcijama vezanim uz mobilnost i sesiju:

UE attach/detach procedura – omogućuje UE da se registrira na mreţu ili odjavi od te iste

mreţe

Sigurnost – autentifikacija i autorizacija radi odobravanja pristupa mreţi, provjere korisnika

te praćenja korisniĉkih aktivnosti

Upravljanje EPS nositeljem - uspostava, izmjena i prekid rada EPS nositelja

Mobilnost idle korisnika – korisnici su u idle modu, te se poloţaj korisnika prati samo na

razini TA (Tracking Area), odnosno podruĉja praćenja

Paging – pozivanje korisnika

IRAT (Inter Radio Access Technology) handover – upravlja mobilnošću prilikom prelaska

na druge mreţe (GSM, WCDMA, itd.)

Korisnik je spojen na isti MME ĉvor sve dok se nalazi unutar MME pool-a, tj. podruĉja koje

nadzire isti skup MME-ova.

S-GW vrši slanje i prosljeĊivanje podatkovnih paketa. P-GW omogućuje povezivost sa korisniĉkim

ureĊajem UE za vanjsku mreţu paketa kao mjesto za ulaz i izlaz UE prometa.

Funkcije S-GW i P-GW ĉvorova, u sluĉaju bez roaminga, nalaze se unutar mreţe istog operatora te

mogu biti implementirane u P/S-GW ĉvoru, zvanom i SAE-GW ĉvor.

33

Najĉešće su izvedene kao softverska nadogradnja postojećeg GGSN (Gateway GPRS Support Node)

ĉvora. P/S-GW predstavlja anchor toĉku korisniĉke ravnine terminala koji se kreće izmeĊu više

eNB ĉvorova. Do promjene S-GW-a dolazi ukoliko korisnik prijeĊe u podruĉje drugog S-GW-a, dok

se isti P-GW zadrţava sve dok je korisnik mreţno prikljuĉen.9

P/S-GW obavlja funkcije:

Upravljanje EPS nositeljem – uspostavlja EPS nositelj nakon zahtjeva od viših slojeva

Mobility anchoring – P-GW predstavlja PoP (Point of Presence) – IP toĉku prisutnosti za

terminal koji je spojen na mreţu. On dodjeljuje IP adresu svakom terminalu ĉija se mobilnost

sakriva prema fiksnoj mreţi.

Kontrola i provoĊenje zadane kvalitete usluga QoS (Quality of Service) – povezuju se

korisniĉki podaci sa odgovarajućim QoS klasama i sprjeĉava se prekoraĉenje limita

definiranog pretplatniĉkim ugovorom

Naplata

Zakonsko presretanje prometa

Izvor: Evolving to LTE – Cisco's Seamless Migration for UMTS Operators; http://www.cisco.com/

9 T. Blajić: LTE – nova tehnologija za mobilni širokopojasni pristup,str. 69

Slika 18. Tipiĉna SAE/LTE implementacija

http://www.cisco.com/

34

2.5.3. E-UTRAN

Odgovoran je za sve funkcije radijske veze (RRM- vrši sve funkcije povezane sa radijskim

nositeljima, kompresija zaglavlja IP paketa, sigurnost). U usporedbi sa UTRAN mreţom, E-UTRAN

donosi znatno jednostavniju arhitekturu. Arhitektura se sastoji samo od evoluiranih radijskih

osnovnih postaja ili ĉvorova eNB koji se spajaju na UE. Budući da se izostavlja ĉvor za upravljanje

- RNC (Radio Network Controler), neke njegove funkcije prebacuju se u EPC (toĉnije S-GW), ali

većina njih prebacuje se u eNB. eNB predstavlja ĉvor radijske pristupne mreţe i taj ĉvor ima ulogu

radijskog odašiljanja i prijema od strane korisniĉke opreme UE (User Equipment) u jednoj ili više

ćelija. Najĉešće su to 3 ćelije. eNB funkcije su:10

Kontrola ćelija i podrška MME pool-u – eNB posjeduje i kontrolira radijske resurse svojih

ćelija koji su zahtijevani od odreĊenog MME skupa, koji ih potom i odobrava.

Kontrola mobilnosti – ukoliko su terminali aktivni, obavlja se mjerenje i izvršava handover

(prekapĉanje) kad god je to potrebno

Sigurnost kontrolne i korisniĉke ravnine putem šifriranja (ciphering)

Upravlja dijeljenim kanalom, odnosno pridjeljuje resurse dijeljenog kanala i kanala

sluĉajnog pristupa

Segmentacija i spajanje – na RLC (Radio Link Control) sloju obavlja se prilagoĊavanje

paketa na veliĉinu transportnog bloka

HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request) procesi – upravljanje retransmisijom

Scheduling, odnosno rasporeĊivanje korisnika – uz pomoć QoS klasa

Funkcije fiziĉkog sloja kao što su scrambling (pseudo –sluĉajno kodiranje), odašiljaĉki

diverziti, procesiranje antene, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex)

modulacija

Mjerenje i prijava – podaci prikupljeni mjerenjem koriste se za RRM (Radio Resource

Management) – upravljanje radijskim resursima

Automatizirani rad i nadziranje

10

T. Blajić: LTE – nova tehnologija za mobilni širokopojasni pristup, str. 69

35

Izvor: http://en.wikipedia.org/wiki/E-UTRA

E-UTRAN koristi OFDM (eng. Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) i MIMO (eng.

Multiple-Input Multiple-Output) ovisno o kategoriji terminala, te se moţe koristiti za poboljšanje

downlinka uvoĊenjem potpore za više korisnika, više brzine prijenosa podataka i niţu obradu snage.

Za uplink se koristi OFDM i SC-FDMA (Single Carrier FDMA), ovisno o fiziĉkom kanalu.

2.5.4. Protokoli LTE arhitekture

Bazna stanica LTE radijskog suĉelja eNB i korisniĉka oprema UE sadrţe podatkovne slojeve na

kontrolnoj ravnini i na korisniĉkoj ravnini. Protokoli koji obavljaju zadaće LTE radijskog suĉelja

(E-UTRAN) na korisniĉkoj ravnini su:

Fiziĉki sloj – nosi sve informacije iz MAC transportnih kanala preko zraĉnog suĉelja. Brine

o prilagoĊavanju veze (AMC), kontroli snage, pretraţivanju stanica za poĉetak

sinkronizacije, ali i za handover, te ostalim mjerenjima za RRC sloj. Odgovoran je i za

Slika 19. Arhitektura E-UTRAN

http://en.wikipedia.org/wiki/E-UTRA

36

zaštitu podataka od grešaka u kanalu provodeći kanalno kodiranje i modulaciju, te podrţava

FDD i TDD duplex stanje i vrši mapiranje na fiziĉke kanale.

MAC (eng. Medium Access Control) – Vrši mapiranje s logiĉkih na transportne kanale, te je

odgovoran za HARQ (višestruki paralelni stani-ĉekaj procesi) procese i rasporeĊivanje (eng.

scheduling) silazne i uzlazne veze na eNDB ĉvorovima. Podaci na transportnom kanalu

organizirani su u transportne blokove. U svakom vremenskom intervalu preko radijskog

suĉelja od ili do mobilnog terminala prenosi se najviše jedan transportni blok odreĊene

veliĉine i odreĊenog transportnog formata koji specificira naĉin prijenosa tog bloka.

Mijenjajući formate MAC sloj moţe postići razliĉite brzine prijenosa podataka. Sa RLC, koji

se nalazi iznad, povezan je preko logiĉkih kanala, a sa PHY koji se nalazi ispod, preko

transportnih kanala.

RLC (eng. Radio Link Control) - prenosi PDU (Protocol Data Unit) iz PDCP-a (Packet Data

Convergence Control). Moţe pruţiti: korekciju ARQ (Automatic Repeat Query) grešaka,

segmentaciju/konkatenaciju PDU-ova, dupliciranje detekcije, itd. Nalazi se izmeĊu PDCP

sloja, s kojim komunicira preko servisne pristupne toĉke SAP, i MAC sloja s kojim

komunicira preko logiĉkih kanala. Koristi se za formatiranje i prijenos prometa izmeĊu

korisniĉkog ureĊaja UE i eNB ĉvora. TakoĊer vrši mapiranje na logiĉke kanale te obavlja

segmentaciju, slijednu isporuku višim slojevima i retransmisije. RLC omogućuje tri stanja za

prijenosa podataka:

o AM (potvrĊeno stanje)- za prijenos podataka u realnom vremenu

o UM (nepotvrĊeno stanje)- za usluge kao što su download datoteka u ne-realnom

vremenu

o TM (transparentno stanje)- za slanje sistemskih informacija

PDCP (eng. Packet Data Convergence Control) – za RRC (Radio Resources Control) sloj

pruţa transport njegovih podataka za šifriranjem i zaštitom integriteta. Za IP sloj pruţa

transport IP paketa, sa ROHC kompresijom (standardizirana metoda za kompresiju IP, UDP,

RTP i TCP headera Internet paketa), šifriranjem, te zavisno o RLC-u retransmisiju njegovih

SDU-a (Service Data Unit) prilikom handovera. U OSI (Open System Interconnection)

modelu, SDU je jedinica podataka koja se prenosi sa OSI sloja na niţi sloj i tada još nije

enkapsuliran u PDU (Protocol Data Unit) niţeg sloja. PDU u fiziĉkom sloju je bit, u

podatkovnom frame, u mreţnom paket, a u transportnom segment.

37

Protokoli koji obavljaju zadaće LTE radijskog suĉelja na kontrolnoj ravnini su:

RRC (eng. Radio Resources Control) – Nalazi se u eNB ĉvoru, donosi odluke o prebacivanju

ovisno o veliĉini susjednih stanica poslanih od strane korisniĉkog ureĊaja, prenosi sistemske

informacije, kontrolira uĉestalosti izvještaja mjerenja od strane UE kao što su npr.

informacije o kvaliteti kanala. TakoĊer vrši prijenos UE formacija od izvornog eNB ĉvora do

ciljnog za vrijeme prebacivanja i odgovoran je za postavljanje i odrţavanje radijskih nosioca.

Brine se i o emtiranim informacijama sutava vezanim uz AS (Access Stratum) te prijenosu

NAS (Non-Access Stratum) poruka, straniĉenju, uspostavljanju RRC veze, upravljanju

sigurnosnim kljuĉevima, UE mjerenjima, mobilnosti, QoS-u, itd. AS i NAS su funkcionalni

slojevi u UMTS beţiĉnom sustavu izmeĊu radio mreţe i UE-a.

NAS (eng. Non-Access Stratum) - protokol izmeĊu UE i MME na mreţnoj strani (izvan E-

UTRAN-a). NAS obavlja autentifikaciju UE-a, sigurnosnu kontrolu i generira dio paging

poruka. sastoji se od protokola koji se izvršavaju izmeĊu MME i UE i koristi se za mreţno

prihvaćanje, autentifikaciju, postavljanje nositelja i upravljanje mobilnošću.

Izvor: LTE – The UMTS Long Term Evolution From Theory to Practice, Stefania Sesia, Issam Toufik, Matthew Baker

Slika 20. LTE protokolni sloţaj

38

RLC pruţa servise PDCP sloju u obliku radijskih nositelja, MAC pruţa usluge RLC sloju u obliku

logiĉkih kanala, a fiziĉki sloj pruţa usluge MAC sloju u obliku transportnih kanala. Logiĉki kanal je

definiran tipom informacija koje prolaze kroz njega, koristi se za slanje informacija u vezi kontrole i

konfiguracije potrebnih za upravljanje LTE sustavom. Transportni kanal definiran je

karakteristikama informacija koje se prenose preko radijskog suĉelja.11

2.5.5. Struktura kanala

Logiĉki kanali opisuju koji tip podataka se prenosi, a dijele se na kontrolne (za prijenos informacija

kontrolne ravnine) i prometne (za prijenos informacija korisniĉke ravnine). LTE podrţava sljedeće

logiĉke kanale:

odašiljaĉki kontrolni kanal (BCCH – eng. Broadcast Control Channel) – za odašiljanje

sistemskih kontrolnih informacija u silaznoj vezi,

kontrolni kanal za upravljanje radio pozivima (PCCH – eng. Paging Control Channel) – za

prijenos radio poziva ( eng. paging) u silaznoj vezi (koristi se kad mreţa ne zna toĉnu

lokaciju mobilne stanice),

zajedniĉki kontrolni kanal (CCCH – eng. Common Control Channel) – za odašiljanje

kontrolnih informacija izmeĊu mreţe i UE u oba smjera (obiĉno ga koriste one mobilne

stanice koje nemaju RRC konekciju s mreţom i mobilne stanice koje koriste zajedniĉke

transportne kanale kad pristupaju novoj ćeliji nakon reizbora ćelije),

pridijeljeni kontrolni kanal (DCCH – eng. Dedicated Control Channel) - dvosmjerni kanal

za odašiljanje kontrolnih informacija izmeĊu mreţe i mobilne stanice (uspostavlja se kroz

postupak RRC uspostave konekcije),

kontrolni kanal za grupno odašiljanje (MCCH – eng. Multicast Control Channel) - za

prijenos MBMS rasporeĊivanja i kontrolnih informacija prema mobilnim stanicama koje

koriste MBMS,

pridijeljeni prometni kanal (DTCH – eng. Dedicated Traffic Channel) – kanal dodijeljen

samo jednoj mobilnoj stanici za prijenos korisniĉkih informacija (postoji u oba smjera),

11


39

prometni kanal za grupno odašiljanje (MTCH – eng. Multicast Traffic Channel) – za

prijenos prometnih podataka prema mobilnim stanicama koje koriste MBMS.

Logiĉki kanali mapiraju se na transportne kanale. Broj transportnih kanala za LTE je sveden na

minimum kako bi se izbjegle ĉeste promjene tipova kanala koje uvode nepotrebna kašnjenja:

odašiljaĉki kanal (BCH – eng. Broadcast Channel) – koristi se za prijenos specifiĉnih

informacija u silaznoj vezi prema svim mobilnim stanicama na podruĉju jedne ćelije, ne

podrţava upravljanje dijagramom zraĉenja,

pozivni kanal (PCH – eng. Paging Channel) – odašilje se u cijeloj ćeliji,

podrţava diskontinuirani prijem,

kanal za grupno odašiljanje (MCH – eng. Multicast Channel) – MBMS

transportni kanal koji se odašilje na podruĉju cijele ćelije, podrţava MBMS

odašiljanje s više ćelija (MBSFN – eng. MBMS Single Frequency Network),

dijeljeni kanal u uzlaznoj vezi (UL-SCH – eng. Uplink Shared Channel) – kanal

ĉiji se resursi dijele izmeĊu korisnika na uzlaznoj vezi, podrţava adaptaciju veze

izmjenama modulacije, kodiranja ili odašiljaĉke snage, a moguće je i upravljanje

dijagramom zraĉenja,

kanal za sluĉajni pristup (RACH – eng. Random Access Channel) – kanal u

uzlaznoj vezi koji se koristi za ostvarivanje vremenske sinhronizacije te

odašiljanje informacija za pribavljanje odobrenja za slanje podataka, više UE se

najĉešće natjeĉe za njegovo odašiljanje. 12

12


40

Izvor: T. Blajić: LTE – nova tehnologija za mobilni širokopojasni pristup,str. 76

Fiziĉki sloj prima podatke za odašiljanje s MAC sloja u obliku transportnih blokova. Osim fiziĉkih

kanala na koje se izravno mapiraju odgovarajući transportni kanali (PDSCH – eng. Physical

Downlink Shared Channel, PUSCH – eng. Physical Uplink Shared Channel, PBCH – eng. Physical

Broadcast Channel, PMCH – eng. Physical Multicast Channel i PRACH – eng. Physical Random

Access Channel) imamo i fiziĉke kanale koji nose kontrolne informacije sa MAC sloja ili prema

njemu:

fiziĉki kontrolni kanal u silaznoj vezi (PDCCH – eng. Physical Downlink Control Channel) –

kontrolna signalizacija (za kontrolu snage, rasporeĊivanje u silaznoj vezi i odobravanje

rasporeĊivanja u uzlaznoj vezi),

fiziĉki kontrolni kanal u uzlaznoj vezi (PUCCH – eng. Physical Uplink Control Channel) –

kontrolna signalizacija (zahtjevi za rasporeĊivanjem u uzlaznoj vezi, CQI, ACK/NACK),

kanal indikatora kontrolnog formata (PCFICH – eng. Physical Control Format Indicator

Channel) – definira format PDCCH na silaznoj vezi,

kanal HARQ indikatora (PHICH – eng. Physical Hybrid ARQ Indicator Channel) – prenosi

HARQ informacije (ACK/NACK) u silaznoj vezi.

Slika 21. Mapiranje kanala

41

Osim fiziĉkih kanala postoje i fiziĉki signali koji podrţavaju funkcije fiziĉkog sloja ali ne prenose

nikakvu informaciju s MAC sloja:

referentni signali (RS – eng. Reference Signals) – za mjerenja i koherentnu detekciju u

silaznoj i uzlaznoj vezi, prenesena sekvenca jednoznaĉno definira ćelije (produkt 3

ortogonalne sekvence i 168 pseudo-sluĉajnih sekvenci – ukupno 504 moguće sekvence),

sinhronizacijski signali (P-SCH i S-SCH – eng. Primary and Secondary Synchronization

signals) – koriste se u silaznoj vezi u procesu izbora ćelije (definiraju sinhronizaciju na

okvire i sluţe za detekciju identiteta ćelije),

referentni signal za ispitivanje (SRS – eng. Sounding Reference Signal) – za mjerenja radi

rasporeĊivanja u uzlaznoj vezi.

2.5.6. Struktura fizičkog sloja radijskog sučelja

Slika 22. ilustrira vremensku domenu strukture LTE prijenosa u sluĉaju FDD radnog moda (vrijedi

za silaznu i uzlaznu vezu, osim PBCH, P-SCH i S-SCH odsjeĉaka koji su prisutni samo u silaznoj

vezi). Svaki radijski okvir (eng. frame) od 10 ms sadrţi 10 pod-okvira (trajanja 1 ms), od kojih se

svaki sastoji od dva podjednaka odsjeĉka (eng. slot). Ovisno o trajanju cikliĉkog prefiksa (normalni

– 4,7 µs ili produţeni – 16,7 µs), jedan odsjeĉak nosi 7, odnosno 6 OFDM simbola (trajanja 66,7

µs). Na razini jednog pod-okvira (1ms) obavlja se rasporeĊivanje (eng. scheduling) korisnika.

T. Blajić: LTE – nova tehnologija za mobilni širokopojasni pristup,str. 77

Slika 22. Struktura LTE-FDD moda u vremenskoj domeni

42

U sluĉaju TDD radnog moda struktura u vremenskoj domeni izgleda drugaĉije zbog same prirode

tog moda (silazna i uzlazna veza se izmjenjuju u odreĊenim pod-okvirima, ovisno o izabranoj

konfiguraciji, tj. omjeru DL/UL prometa). To je ujedno i jedina stvarna razlika u korištenju FDD ili

TDD radnog moda – sve ostalo je identiĉno. Dvanaest OFDM podnositelja za trajanja jednog

odsjeĉka (0.5 ms) ĉini jedan resursni blok (RB).

Svaki resursni blok sadrţi 84 resursna elementa (12 podnositelja x 7 OFDM simbola). Pojedini

resursni elementi u silaznoj vezi pridjeljuju se odgovarajućim fiziĉkim kanalima ili signalima na

sljedeći naĉin (promatrajući vremensku i frekvencijsku domenu za FDD sluĉaj):

PBCH – šalje se u pod-okviru br. 0, odsjeĉak br.1, simboli 0-3 tijekom 4 uzastopna radijska

okvira (tj. kroz 40 ms) – koriste se samo 72 centralna podnositelja (tj. 6 RB) u

frekvencijskoj domeni,

SCH – šalje se u pod-okviru br. 0 i 5, odsjeĉak br. 0 i 10, simboli 5 (S-SCH) i 6 (P-SCH) –

koristi se samo 60 centralnih podnositelja (tj. unutar 6 RB) u frekvencijskoj domeni,

PDCCH – šalje se u 1-4 prvih simbola svakog odsjeĉka, osim na resursnim elementima već

iskorištenim za PCFICH i PHICH (po 4 resursna elementa na prvom simbolu), kao i za RS,

RS – umeću se na specifiĉne pozicije u vremensko-frekvencijskoj mreţi resursnih elemenata

ovisno o antenskoj konfiguraciji.


Slika 23. Raspored referentnih simbola (RS) za sluĉaj upotrebe više-antenskih rješenja (silazna veza)

43

2.5.7. Raspoređivanje resursa

RasporeĊivanje (eng. scheduling) korisnika obavlja se u vremenskoj i frekvencijskoj domeni na

razini jednog odsjeĉka (1 ms, trajanje dva RB), odnosno 12 podnositelja (širina jednog RB), što

definira rasporedni blok (eng. Scheduling block). U silaznoj vezi korisniku mogu biti dodjeljeni

razmaknuti rasporedni blokovi, na temelju adaptacije na kvalitetu signala u vremensko-

frekvencijskoj domeni.


Iskoristivost resursnih elemenata u silaznoj vezi za korisniĉki promet (tj. PDSCH kanal) ovisi o

korištenoj širini frekvencijskog pojasa. Tako za sluĉaj s 1,4 MHz ĉak do 40% svih resursnih

elemenata otpada na kontrolne kanale, dok se u sluĉaju s 20 MHz to spušta i ispod 20% (budući da

su PBCH i SCH definirani samo na centralnih 1,4 MHz). U sluĉaju uzlazne veze raspodjela je nešto

drugaĉija budući da se resursi jednom korisniku dodjeljuju kao kontinuirani blok (zbog SC-FDMA

principa). Korisnik gledano u vremenskoj domeni moţe dobiti razliĉit broj rasporednih bolokova

svakih 1ms, no taj broj mora biti ili 1 ili višekratnik brojeva 2, 3 ili 5. 13

13

T. Blajić: LTE – nova tehnologija za mobilni širokopojasni pristup. Str. 79

Slika 24. RasporeĊivanje ovisno o kvaliteti kanala (silazna veza)

44

Referentni signali (RS) svakog korisnika šalju se na njegovim simbolima br. 3 i 11. Referentni

signal za ispitivanje (SRS) se za sve korisnike šalje na simbolu br. 0, neovisno o dodijeljenom

frekvencijskom pojasu za korisniĉke podatke (PUSCH). Fiziĉki kontrolni kanal u uzlaznoj vezi

(PUCCH) se dijeli izmeĊu više korisnika, a šalje se na prvom i zadnjem resursnom bloku korištenog

frekvencijskog opsega.

Izvor: T. Blajić: LTE – nova tehnologija za mobilni širokopojasni pristup,str. 79

2.6. Neki aspekti uvođenja LTE/SAE tehnologije na primjeru Ericsson Nikola Tesla-e

Ericsson kao jedan od kljuĉnih nositelja globalnih otvorenih standarda od samih poĉetaka sudjeluje

u procesu razvoja i standardizacije LTE/SAE tehnologije. Ericsson vjeruje da samo globalni,

otvoreni standardi mogu povećati telekomunikacijski promet i prihode za operatore širom svijeta te

omogućiti prvorazredne neograniĉene komunikacije i usluge za korisnike. Zbog toga Ericsson igra

veliku i aktivnu ulogu u svim najutjecajnijim meĊunarodnim standardizacijskim tijelima,

ukljuĉujući i 3GPP. Ericsson otpoĉetka aktivno sudjeluje i unutar LTE/SAE ispitne inicijative

(LSTI – eng. LTE/ SAE Trial Initiative) uz niz operatora i proizvoĊaĉa opreme. Cilj te otvorene

inicijative je industrijalizacija LTE/SAE tehnologije kroz demonstracije mogućnosti LTE/SAE

opreme u odnosu na zahtjeve od strane 3GPP-a i NGMN-a, kao i stimulacija razvoja LTE/SAE

ekosustava. Ericsson je prvi demonstrirao rad FDD i TDD moda na istoj platformi osnovnih postaja,

poziv s kraja-na-kraj (E2E) na ruĉnim ureĊajima, rad u više-ćelijskom okruţenju s više simultanih

korisnika uz mobilnost te brzine od 1.2Gbit/s.

Slika 25. RasporeĊivanje korisnika u uzlaznoj vezi

45

Nakon što je sredinom decembra 2009.godine Telia Sonera u suradnji s Ericsson-om u Stockholmu

pokrenula prvu komercijalnu LTE mreţu u svijetu, otpoĉela je nova era mobilnog širokopojasnog

pristupa. Ericsson je do kraja 2010. godine potpisao LTE ugovore i s kompanijama Verizon

Wireless i MetroPCS u SAD (prva komercijalno pokrenuta LTE mreţa na ameriĉkom kontinentu),

NTT DoCoMo u Japanu, China Mobile u HongKongu te s još nekoliko europskih operatora. ENT

takoĊer aktivno sudjeluje u razvoju i implementaciji LTE sustava, npr. kroz razvoj novih

funkcionalnosti koje će omogućiti nesmetano korištenje 2G/3G i LTE mreţa. Tako npr. SRVCC

(eng. Single Radio Voice Call Continuity) omogućava da poziv iniciran u E-UTRAN domeni s

komutacijom paketa od strane IMS pretplatnika bude nesmetano nastavljen nakon prebacivanja

(eng. handover) u GERAN/UTRAN domenu s komutacijom kanala i obratno. CS fallback je pak

komplementarna funkcija koja omogućava upotrebu standardnih servisa iz CS domene u domeni

LTE/E-UTRAN. Struĉnjaci Ericssona Nikole Tesle od samih poĉetaka sudjeluju u definiranju

metodologije dimenzioniranja radijskog dijela mreţe (LTE RAN). U suradnji ENT-a i Hrvatskog

Telekoma, krajem 2010.godine, Hrvatska se našla meĊu prvim zemljama koje implementiraju

probnu LTE mreţu.

2.6.1. Osnovne karakteristike radijske opreme

Posljednje generacije osnovnih postaja za WCDMA (iz RBS 3000 obitelji) i GSM (iz RBS 2000

obitelji) već su unaprijed pripremljene za uvoĊenje LTE rješenja. One će podrţavati LTE na

postojećem hardveru uz tek neznatnu hardversku dogradnju s novim radijskim jedinicama i

dodatnom procesnom jedinicom u osnovnom pojasu (eng. baseband).


Slika 26. Univerzalni moduli za Ericsson-ove postaje (RBS) Slika 27. Struktura LTE-FDD moda u vremenskoj domeni

46

Nova obitelj osnovnih postaja RBS 6000 predstavlja kompletno rješenje za multistandardni ĉvor

(GSM, WCDMA i LTE). Unutar istog kabineta nalaze se radijske jedinice (RU – eng. Radio Unit),

digitalne jedinice (DU – eng. Digital unit), napajanje, transportna oprema, klimatizacija i baterije (u

vanjskoj izvedbi). Radijske i digitalne jedinice isprva su dostupne ili u zasebnim varijantama po

pojedinoj tehnologiji (npr. RUL i DUL za LTE), ili u multistandardnoj varijanti (RUS i DUS) gdje

se softverski odreĊuje izbor podrţane tehnologije (ili kombinacije istih).

Radijska jedinica ukljuĉuje primopredajnik (TRX), pojaĉalo, duplekser, antenske filtre i nadzor

odnosa stojnih valova (VSWR). Tako npr. RU za LTE podrţava 60 W izlazne snage na širini

frekvencijskog pojasa od 20 MHz. Više radijskih jedinica moţe se kombinirati u razliĉite

konfiguracije (npr. 1-6 sektora, 1 ili 2 pojasa od 20 MHz). S 2 RU po sektoru podrţani su MIMO,

TX diversity te 4-smjerni RX diversity. UgraĊena je i podrška za TMA/ASC/RIU po 3GPP/AISG

standardu.

Digitalna jedinica obavlja procesiranje u osnovnom pojasu (eng. baseband), distribuciju

sinkronizacijskog signala, procesiranje kontrolnih informacija, suĉelja za transportnu mreţu,

meĊupovezivanje radijskih jedinica te suĉelje za odrţavanje i nadzor. DU za LTE trenutaĉno

podrţava vršne vrijednosti protoka podataka od 173 Mbit/s, maksimalno 500 simultanih korisnika

te potpunu IP povezivost uz gigabitno Ethernet suĉelje prema transportnoj mreţi.14


14


Slika 28. RBS 6102 osnovna postaja

47

2.7. LTE mobilni širokopojasni pristup u Bosni i Hercegovini

U posljednjim godinama fiksni, a potom i mobilni širokopojasni pristup internet postao je stvarnost,

dok je to danas jedno od najaktivnijih podruĉja elektrotehnike i informacijske tehnologije. Napreci u

zadnja dva desetljeća na ovim podruĉjima drastiĉno su promijenila naĉin dijeljenja informacija,

poslovanja i zabave. LTE (Long Term Evolution) je jedan od sistema koji je samo jedan od

produkata tih napredaka i na kojem se još znaĉajno radi kako bih se povećala brzina prijenosa

podataka. LTE je standard nadolazeće ĉetvrte generacije mobitela i mobilnih mreţa s kojima ćemo

imati mobilni pristup internetu. LTE je tehnologija koja omogućuje brzinu prijenosa podataka od

100 Mb u sekundi – sedam puta više od najbrţih 3G mreţa. U ovom radu će biti predstavljena LTE

tehnologija, te će se dati prikaz trenutnog stanja razvoja ove tehnologije BiH u odnosu na zemlje

regiona, odnosno na zemlje ĉlanice EU.

Zamislimo internet nekoliko puta brţi od sadašnjeg. Trenutno je aktuelna kratica LTE, (Long Term

Evolution), LTE je sljedeći korak mobilne telefonije.15

Ono što je NMT (Nordic Mobile Telephony)

bio za prve mobitele, GSM (Global System for Mobile Communications) za drugu generaciju

telefoniranja u pokretu, a UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) za treću - to će u

najbliţoj budućnosti biti upravo LTE - o toj se tehnologiji meĊu struĉnjacima za telekomunikacije

govori već par godina, no ona je tek u posljednje vrijeme doţivjela zrelost kakvu su mobilni

operateri i proizvoĊaĉi opreme mogli iskoristiti da je propulzivnije realiziraju u praksi. Kako ćemo u

budućnosti komunicirati ponajviše ovisi od grupacije proizvoĊaĉa, okupljena oko projekta 3GPP

(3rd Generation Partnershio Project) koja se već odavno izborila za dominaciju HSPA (High Speed

Packet Access), softverske nadogradnje UMTS-a (odnosno 3G telefonije) koja nam trenutaĉno

omogućava prijenos podataka mobilnim mreţama sa brzinom od 7,2 Mps.16

Oĉekuje se da će do

2020 godine u svijetu biti umreţeno ĉak 50 milijardi razliĉitih ureĊaja, a internetu ćemo beţiĉno

pristupati brzinom od 1 Gb/s! Podloga za razvoj brzog mobilnog interneta je u Ericssonovoj

tehnologiji LTE (Long Term Evolution), tehnologija koja je već implementirana u mobilne mreţe

ĉetvrte generacije (U februaru 2009. godine startovala je prva mobilna mreţa 4 generacije).17

15

Towards Global Mobile Broadband UMTS Forum, Standardising the future of mobile communications with LTE

(Long Term Evolution) dostupno na: http://www.docstoc.com/docs/16206526/Towards-Global- Mobile-Broadband 16

Nagovještaj tehnologije ĉetvrte generacije, dostupno na:http://www.novilist.hr/2009/12/28/dolazi-4gtelefonija. aspx 17

Budućnost LTE tehnologije, dostupno na: www.livno-online.com/arhiva/14019-ivot-2020-godine

http://www.docstoc.com/docs/16206526/Towards-Global-

48

Korištenje interneta u BiH raste iz godine u godinu. Prema istraţivanjima a zakljuĉno sa 31.12.2008.

godine u Bosni i Hercegovini je ukupno djelovalo 66 pruţalaca internet usluga. Od 66 ISP-ova njih

62 su uĉestvovala u anketi.

U 2008. godini u Bosni i Hercegovini je bilo ukupno 336.163 internet pretplatnika, te se procijenjuje

da je u istoj godini bilo 1.307.585 internet korisnika, odnosno da je stopa korištenosti interneta u

Bosni i Hercegovini za 2008. godinu iznosila 34%. Kada govorimo o pristupu internetu, statistika

pokazuje da je u 2008. godini i dalje znaĉajno prisutan dial-up pristup (putem analognog modema i

ISDN - Integrated Services Digital Network linije) koji ĉini 43,9% ukupnog broja internet

pretplatnika, drugo mjesto zauzimaju pretplatnici xDSL internet pristupa koji ĉine 31% ukupnog

broja internet pretplatnika. Bosna i Hercegovina je karakteristiĉna zemlja u svakom pogledu pa i

kada je u pitanju pristup internetu, a to je da 20 % korisnika pristupa internetu iz internet kluba, što

je najviše meĊu zemljama srednje i istoĉne Evrope. Ovo je veoma bitno kod analiza, jer govori o

razvijenosti infrastrukture i dostupnosti usluga. Mada je rijeĉ o znaĉajnom rastu, BiH je još uvijek u

velikom zaostatku za drţavama Evropske unije, ali i za naprednijim tranzicijskim zemljama. Za

2008. godinu je karakteristiĉan veliki porast xDSL pretplatnika ĉiji se broj pretplatnika u odnosu na

prethodnu godinu uvećao za gotovo tri puta. Pored porasta pretplatnika xDSL Interneta, u 2008.

godini se znaĉajno povećao i broj pretplatnika kablovskog internet pristupa, a evidentan je porast i

pretplatnika beţiĉnog (wireless) Interneta, što se u konaĉnici odraţava na ukupan rast korištenja

širokopojasnog interneta u BiH.

Polazeći od definicije MeĊunarodne unije za telekomunikacije ITU (International

Telecommunication Union) prema kojoj je Internet korisnik svaka osoba od 16- 74 godine koja

koristi internet tokom godine, Agencija procjenjuje da je u Bosni i Hercegovini u 2008. godini bilo

1.307.585 Internet korisnika. Broj korisnika Interneta u BiH tokom svih ovih godina biljeţi stalni

porast, o ĉemu svjedoĉi i Indeks promjene broja internet korisnika za 2008. godinu. Kada uzmemo u

obzir navedene podatke, Regulatorna Agencija za Komunikacije (RAK) procjenjuje da stopa

korištenosti Interneta u Bosni i Hercegovini za 2008. godinu iznosi 34%. Porast korištenosti

interneta u BiH tokom godina ilustrovan je sljedećim dijagramom:

49

Slika 29. Porast korištenosti interneta u BiH

U Bosni i Hercegovini BHTelecom osigurava širokopojasni pristup internetu, videopozive i druge

vrste multimedijalnih usluga pretplatnicima u BiH. Ericsson Nikola Tesla i BH Telecom potpisali su

ugovore vezane uz modernizaciju fiksne, servisne i mobilne mreţe. Potpisani ugovori doseţu

vrijednost oko 7,5 miliona KM. Kako je naglašeno u ugovoru bit će unaprijeĊene performance

mreţa BH Telecoma. Ugovorom se osigurava modernizacija fiksne, mobilne i servisne mreţe te će

biti omogućena dostupnost korisnicima najsuvremenija usluga po uzoru na svjetske trendove, te će

se raditi na poboljšanju kvalitete postojećih usluga.18

Kao što vidimo iz navedenog Bosna i Hercegovina još kasni za zemljama EU u pogledu mobilnog

širokopojasnog pristupa internetu. Nadamo se da će 2010 godina biti godina preokreta u

telekomunikacijskim tehnologijama. Usluge mobilne telefonije koristi do 80% graĊana BiH u dobi

od 15 i više godina, pokazuje istraţivanje GfK BH. Većina njih se opredjeljuje za usluge samo

jednog od tri operatera koji u našoj zemlji pruţaju ove usluge, tako da većina njih zapravo raspolaţe

samo s jednim mobilnim ureĊajem, koji je u ĉak 45% sluĉajeva marke Nokia. Prepaid je preferirani

vid plaćanja raĉuna za usluge koje koriste, tako da je na pretplati tek svaki deseti korisnik.19

18

Rezime ugovora izmeĊu Ericssona Nikole Tesle i BH Telecoma, dostupno na:

http://www.ericsson.hr/investitori/2009/ugovori_prosinac.s html 19

Korištenje mobilnih usluga na podruĉju Bosne I Hercegovine, dostupno na:

http://www.gfk.ba/public_relations/press/press/003809/ind ex.ba.html

http://www.ericsson.hr/investitori/2009/ugovori_prosinac.s

http://www.gfk.ba/public_relations/press/press/003809/ind

50

3. RAZVOJ MULTIMEDIJSKIH SERVISA U LTE OKRUŽENJU

Širokopojasni pristup je znaĉajno promijenio pristup internetu, kao i korištenje njegovog sadrţaja.

Razmjena informacija velikim protocima obezbjeĊuje ubrzani razvoj interaktivnih i multimedijalnih

servisa, kojima korisnik pristupa nezavisno od svoje lokacije. Širokopojasne telekomunikacije

predstavljaju osnovu za pruţanje servisa koji doprinose razvoju društva, olakšavaju komunikaciju i

povećavaju dostupnost drţavne administracije sa graĊanima (e-government), utiĉu na proces uĉenja

(e-learning), pruţaju brţe i kvalitetnije usluge iz oblasti medicine (e-health), i omogućavaju

trgovinu i plaćanje sa udaljenih mesta (e-commerce). Širokopojasni pristup je postao znaĉajna

karika u razvoju ruralnih i udaljenih oblasti, kao i u razvoju industrijskih oblasti i povezivanju

privrednih regiona neke zemlje. Primjena novih pristupnih tehnologija poboljšava kvalitet

ţivota i to jednostavnijim komunikacijama, lakšim i brţim pristupom informacijama, pristupom

novim vidovima zabave i unapreĊenjem kulturnog ţivota.

Slika 30. Širokopojasne usluge i nove aplikacije potiĉu evoluciju 3G sistema

51

Ispitivanje tehnologije pristupa koje operatori planiraju da koriste u narednim godinama,

pokazalo je jasno opredeljenje za tehnologije optiĉkih kablovskih sistema, ali i beţiĉnih

tehnologija širokopojasnog pristupa poput mobilnog sistema ĉetvrte generacije (eng. Long Term

Evolution –LTE).

Operatori telekomunikacija smatraju da je neophodno obezbijediti regulativu koja bi

omogućila liberalizaciju trţišta, kako bi se obezbijedili uslovi za pruţanje usluga zasnovanih

na savremenim tehnologijama širokopojasnog pristupa. Ukazuje se potreba za regulisanjem trţišta,

radi obezbjeĊivanja razvoja i primjene beţiĉnih tehnologija širokopojasnog pristupa.

U pogledu usluga koje bi bile razvijane i pruţane krajnjem korisniku, operatori se dominantno

opredjeljuju za pruţanje usluga pristupa internetu, a potom sve popularnijih servisa internet

protokol televizije (Internet Protocol TeleVision – IPTV), kao i prenosa glasa preko internet

protokola (Voice over IP – VoIP). Buduće i dio savremenih širokopojasnih mreţa baziraju se na

triple-play pristupu koji podrazumijeva: VoIP, prijenos podataka preko IP-a (internet konekcija),

kao i prijenos televizijskog (TV) i video signala preko IP-a (IPTV).

Slika 31. Pokretaĉi razvoja LTE

52

Od pomenutih servisa najizazovniji sa tehniĉkog i ekonomskog aspekta je set servisa koji se odnosi

na prijenos TV i video signala. U tom smislu, ovaj servis mora biti ekonomiĉan, što

podrazumijeva interes korisnika i njihovu spremnost da plate za razne vidove ovog servisa, kao što

su: IPTV, video na zahtjev (Video-on-demand - VoD), i interaktivna TV. Tehniĉki aspekt

podrazumijeva probleme obezbjeĊivanja ovog servisa sa prihvatljivim kvalitetom. Razlog tome je

ĉinjenica da je distribucija video signala preko digitalne mreţe veoma zahtjevna po pitanju širine

propusnog opsega, posebno u sluĉaju implementacije TV servisa visoke rezolucije (High

Definition TeleVision - HDTV).

Postojanje sofisticiranih tehnika za kompresiju signala ĉini ovaj zahtjev nešto blaţim. Ipak,

prevelika kompresija moţe dovesti do oštećenja slike i, samim tim, do njenog niţeg kvaliteta. U

ekonomskom pogledu, poţeljno je da se raspoloţiv propusni opseg mreţe najefikasnije iskoristi.

Zbog toga je vaţno distribuirati sliku koja je u najvećoj mogućoj mjeri komprimovana uz

zadovoljavajuci kvalitet. Jedna strana problema je kontrola kvaliteta slike kada je primjenjen

odreĊen stepen kompresije. Ovo je izuzetno predvidljiva stvar, te je relativno lahko imati kontrolu

nad ovim problemom. Drugi problem leţi u samoj video distribuciji do krajnjeg korisnika.

Naţalost, kvalitet distribucije nije moguće predvidjeti. U zavisnosti od opterećenja mreţe, greške

usljed prijenosa mogu biti razliĉite. Na primjer, IP-paketi se mogu izgubiti usput. Uticaj

izgubljenog paketa na kvalitet slike na ekranu će zavisiti od toga koji dio podatka se izgubio u

kombinaciji sa primjenjenom tehnikom kodovanja i od mogućnosti sakrivanja greške. Nekada će

to uticati na kvalitet veoma malo, dok će u drugim situacijama uzrokovati ozbiljne posljedice.20

3.1. Definicija i elementi multimedije

Posmatrajuću etimološku konstrukciju rijeĉi multimedia da se zakljuĉiti da se radi o sloţenici

latinskog govornog podruĉja koja se sastoji iz dva dijela. Prvi dio, multi (lat.multi) znaĉi višestruki.

Drugi dio, media, (lat.medium) u latinskom jeziku oznaĉava mnoţinu pojma medij i moţe se

prevesti kao sredstvo za prikaz informacije. Termin „medij“ primarno oznaĉava tip ili formu

podataka koji se prenosi.

20

Razvoj multimedijalnih servisa u širokopojasnom okruţenju, I. Reljin, A.Samĉović; XXVII Simpozijum o novim

tehnologijama u poštanskom i telekomunikacionom saobraćaju – PosTel 2009, Beograd, 15. i 16. decembar 2009

53

Multimedija se definiše kao podruĉje koje se odnosi na raĉunarski kontroliranu integraciju teksta,

grafike, slike, okretnih slika, zvuka te bilo kojeg drugog medija, pri ĉemu se svaki dio informacije

moţe digitalno prezentirati, pohraniti, procesirati i prenijeti.21

Izvor: http://www.wikipedia.org

Kao što se moţe vidjeti, multimedijalna komunikacija je istovremeno korištenje više medija ili

simultano korištenje više naĉina komuniciranja. Radi se o koncepualnoj medijskoj integraciji

tehniĉkih i softverskih dimenzija unutar jedne digitalne informacione okoline.

3.1.1. Tekst

Raĉunalom podrţani hipermedijalni dokumenti sadrţe primarno tekstualnu poruku, opis, tekst koji

se elektroniĉki predstavlja na ekranu raĉunala. Potrebno je uoĉiti da se elektroniĉki tekst razlikuje od

klasiĉnog, pisanog teksta na papiru. Znaĉajke koje nosi elektroniĉki tekst izuzetno se razlikuju od

znaĉajki koje nosi tekst pisan na papiru i to je potrebno uzeti u obzir pri izradi elektroniĉkog teksta,

osobito onog tekstualnog sadrţaja koji se pojavljuje u okruţenju multimedije. Ove znaĉajke vezane

su uz opseg ili koliĉinu teksta ispisanog na ekranu ili na papiru, na ĉitljivost, tj. vizualnu predstavu

iskazanog teksta. (izgled, pisamo, veliĉina, boja,...), te mogućnosti izravnog povezivanja raznih

dijelova teksta što je znaĉajka samo elektroniĉkog teksta.

21

F. Fluckiger (1995) „Understanding Networked Multimedia“

Slika 32. Elementi multimedije

http://www.carnet.hr/referalni/obrazovni/imme/pojmovnik/m.html

54

U okruţenju multimedije postoji mnoštvo alata i oblika iskaza raspoloţivih za izradu edukacijskih

sadrţaja. MeĊutim, gotovo sva rješenja multimedijalnih dokumenata sadrţe tekstualnu poruku kao

osnovni element integracije, koji ĉini osnovu cijelog dokumenta. Prednost multimedijskog

okruţenja sastoji se u tome što omogućuje organizaciju i predstavljanje tekstualnog iskaza na

mnoštvo razliĉitih naĉina koji zadrţavaju pozornost ĉitatelja uz istodobno uspješnije izvoĊenje kroz

cjelokupni dokument. Slova i svi znakovi koji se koriste raznim fontovima su zapravo sastavljeni od

meĊusobno povezanih krivulja i pravaca - vektora. To omogućuje promjenu veliĉine fonta bez

gubitaka na kvaliteti. Prilikom rada u programima za obradu slike kvaliteta slike se gubi

povećanjem. Kod teksta se to ne dogaĊa jer je izraĊen vektorski. 22

3.1.2. Slika

U okruţenju multimedijalnog raĉunala prvi korak u obogaćivanju tekstualne poruke, predstavlja

ugradnja odgovarajućih slikovnih izraza koji dopunjavaju informacijsku poruku. Za provoĊenje ovih

aktivnosti, odreĊeni programski alati za obradu tekstualnih sadrţaja imaju mogućnost prihvata i

ugradnje slike koja je prethodno izraĊena nekim od namjenskih alata za izradu crteţa, grafike, slike

ili izravno prihvaćen sadrţaj ekrana raĉunala (capture). Elektroniĉka slika ima svoje korijene u

raĉunarskoj grafici gdje se primjenom sloţenih algoritama izraĊuju elementi slikovnog prikaza,

njihovi atributi te spajanje elemenata u slikovni izraz. Postupno se temeljni algoritmi ugraĊuju u

raĉunare opće namjene, osobito u domeni poslovnog izvješćivanja, gdje se nastojalo odreĊene

brojĉane odnose grafiĉki prikazati standardnim naĉinom uobiĉajenim za osnovne vrste dijagrama

(stupci, kruţnice, krivulje). Oblici ovih grafiĉkih prikaza odreĊeni su taĉno utvrĊenim kodnim

oznakama sadrţanim u kodnim tablicama u kojima uz sliku i boju nalazimo i odreĊene grafiĉke

simbole. Postoje dvije osnovne vrste grafike: vektorska grafika i rasterska grafika.

Vektor kao pojam u grafici oznaĉava odsjeĉak koji ima svoju duţinu i smjer. Prema toj zakonitosti,

linije vektora je moguće prikazati u koordinatnom sustavu zato što u osnovi imaju samo te dvije

vaţne vrijednosti.

22

Prikaz multimedijalnih elemenata, http://www.carnet.hr

http://www.carnet.hr/referalni/obrazovni/imme/pojmovnik/f.html

http://www.carnet.hr/referalni/obrazovni/imme/pojmovnik/v.html

http://www.carnet.hr/

55

Vektorska grafika oznaĉava naĉin "crtanja" pomoću tih vektorskih linija koje pak mogu tvoriti

vektorske objekte. Pri tom svaka linija sadrţi tri podatka: već spomenute - duljinu, smjer, te podatak

o boji linije. U sluĉaju da te linije tvore neki objekt, ĉetvrti podatak je boja ispune. Vektorskim

objektom smatra se svaki spoj jedne ili više linija koje su "zatvorene" - znaĉi poĉetna toĉka linije

ujedno je i završna toĉka. Dakle sve se unutar vektorske grafike svodi na više jednostavnih

matematiĉkih formula pri ĉemu raĉunalo "pamti" najmanje dva, a najviše ĉetiri podatka, pa takve

slike i crteţi zauzimaju malo fiziĉkog prostora na medijima za pohranu podataka (tvrdi disk, disketa,

CD, DVD, itd.). Veliĉina vektora mijenja se matematiĉki promjenom vrijednosti duljine i smjera.

Kvaliteta se prikaza grafike ne mijenja jer se automatski promjenom veliĉine u raĉunalu odvijaju

matematiĉke kalkulacije kojima se zadrţava ista kvaliteta prikaza vektorskog crteţa. Najbolji je

primjer tekst pisan u nekom modernom programu za obradu tekstualnih dokumenata gdje pri

promjeni veliĉine slova, tekst i dalje zadrţava svoju oštrinu i prvobitnu kvalitetu prikaza. Vektorski

naĉin crtanja ili pisanja do nedavno se najĉešće vezao uz izradu jednostavnijih crteţa, logotipova,

oznaka i sl.23

Rasterska grafika

Raster kao pojam pak teoretski oznaĉava "nešto što je naĉinjeno od više elemenata u nekom

vidljivom dvodimenzionalnom sustavu". U grafici je to prikaz od najmanje jednog do teoretski

beskonaĉnog broja polja na površini odreĊene veliĉine, a zajedno tvore mozaik sloţen da ĉini

cjelovitu sliku. Pri tome se polja moraju dodirivati, ali ne i preklapati. Tako stvorena slika naziva se

još i bitmapa, a polja - pikseli. Broj piksela na površini odreĊene veliĉine naziva se rezolucija.

Rasterska grafika je "crtanje" pomoću mozaika piksela pri ĉemu svaki piksel posebno nosi

informaciju o boji koju reproducira. Ta informacija nije fiksna, dakle moguće ju je mijenjati.

Veliĉina crteţa ili slike dobivene na ovaj naĉin ponajviše ovisi o broju piksela koji je ĉine. Kao

veoma bitan pojam unutar grafiĉke industrije javlja se rezolucija, a oznaĉava broj piksela na nekoj

odreĊenoj veliĉini. O broju piksela osim same veliĉine, ovisi kvaliteta slike, ali i njena fiziĉka

veliĉina koju zauzima na digitalnim medijima za pohranu podataka. Ukoliko ţelimo povećati

rastersku sliku, to postiţemo ili uvećavanjem postojećih ili dodavanjem novih piksela. Smanjivanje

rasterske slike se odvija umanjivanjem ili oduzimanjem postojećih piksela (Slika 32.)

23



56

Naravno, tim postupkom ćemo dobiti fiziĉki veću ili manju sliku, ali sa osjetnom degradacijom na

kvaliteti prikaza slike. U odnosu na vektorsku grafiku, rasterska je puna nedostataka, ali je ujedno

jedini naĉin da se pomoću raĉunala prikaţe fotorealistiĉna slika. Vaţno je napomenuti da kod

rasterske grafike svaki piksel moţe prikazivati samo jednu boju, ali sadrţi podatke i o svim bojama

koje moţe prikazati. Zato gotovo sve rasterske slike zauzimaju popriliĉno fiziĉkog prostora na

medijima za pohranu podataka.

Izvor: http://www.carnet.hr/referalni/obrazovni/imme/repozitorij1.html

3.1.3. Animacija

Animacija se pojavljuje kao udruţeni dinamiĉni povezani skup grafiĉkih elemenata/slika i nosi sva

obiljeţja grafiĉkih prikaza. Posebne znaĉajke animacijskih prikaza vezane su za dimenziju vremena

koju kod prethodnih vrsta prikaza (tekst, grafika, fotografija) ne nalazimo. Dimenzija vremena

odreĊuje kada će se i koji grafiĉki objekt/slika pojaviti i koliko će dugo trajati njegov prikaz na

ekranu. Animacija, kao vremenski slijed razliĉitih slikovnih sadrţaja, omogućava dinamiĉko

predstavljanje ĉinjenica, dogaĊaja, itd. Štoviše, neki se sadrţaji mogu uspješno predstaviti jedino

animacijskim prikazom. Uz osnovna pravila koja vrijede za slikovne/grafiĉke sadrţaje, kod izrade

animacijskih sadrţaja nalazimo sljedeća pravila i postupke:

Osnovna podloga animacijskih prikaza mora sadrţavati vodeće elemente svih prikaza u

cjelovitom multimedijalnom dokumentu.

Slika 33. Rasterske slike se sastoje od sitnih polja zvanih pikseli

http://www.carnet.hr/referalni/obrazovni/imme/repozitorij1.html

http://www.carnet.hr/referalni/obrazovni/imme/pojmovnik/m.html

57

Animacijski prikaz poţeljno je po mogućnosti predvidjeti za izvoĊenje preko cijele površine

ekrana uz istodobno ostavljanje mogućnosti uokvirenog animacijskog prikaza kao ugraĊenog

elementa u druge sadrţajne jedinice. Time se omogućava nesmetano pozivanje animacijskog

prikaza i u drugim prikazima sadrţajnih jedinica bez oštećenja trenutaĉno otvorenog prikaza

odreĊene sadrţajne jedinice.

Promjena poloţaja objekata u pravilu vezana je za izmjenu slike. Postupak izmjene odreĊen

je jedinicom vremena za svaku sliku ĉime se odreĊuje koliko će dugo trajati prikaz odreĊene

slike (mjere su izraţene obiĉno u sekundama ili relativnim brojevima izmjene slika u petlji).

Promjena objekata, odnosno poloţaja objekata ne smije biti prebrza niti prespora, te se mora

utvrditi toĉan broj slika u jedinici vremena kako bi se osiguralo prihvatljivo mijenjanje

objekata i pojedinih poloţaja. Zapravo, stalno se izmjenjuju statiĉne slike koje s obzirom na

uĉestalost izmjene simuliraju pokretne slike s obzirom na mogućnost ljudskog oka da u

malim vremenskim isjeĉcima uoĉi nastale promjene.

Uz animacijske prikaze poţeljno je ugraditi i zvuĉne sadrţaje koji će dopuniti predstavljanje

sadrţaja koji se daje animacijskim prikazom. Gotovo svi programski alati za izradbu

multimedijainih dokumenata sadrţe kao standardnu mogućnost ugradnju zvuĉnih sadrţaja u

animacijski prikaz kojim se ujedno moţe i kontrolirati brzina izmjene pojedinih slika. Ako se

ugradi zvuĉni sadrţaj kojim se prate odreĊene promjene u animacijskom prikazu, tada će

nam odreĊene promjene u zvuĉnom zapisu odrediti mjesta gdje se izmjenjuju slikovni

sadrţaji.

Pri postupku spajanja objekata potrebno je voditi raĉuna o pozadini i stvarnoj poziciji

objekta u odnosu na pozadinu. Objekt mora u svim slikama biti uvijek vidljiv, a za odreĊene

neĉistoće pokreta mogu se izvesti osjenĉavanja objekta u nekim slikama kako bi se kod

izvedbe animacijskog prikaza sakrile nepravilnosti pokreta.

Animacijski prikaz vrlo ĉesto predstavlja dopunu odreĊenoj sadrţajnoj jedinici. Rijetko se koristi

kao samostalna sadrţajna jedinica budući da se prethodno mora oznaĉiti veza s ostalim sadrţajnim

jedinicama i mora sadrţavati osnovni/uvodni sadrţaj. MeĊutim, moguće je u sam animacijski prikaz

ugraditi izmjenu vodećih naslova, uputa, poruka, te veza na ostale sadrţajne jedinice.24

24



58

Istodobno mora biti ugraĊen sustav kretanja kroz animacijski prikaz, odnosno pomagala za

upravljanje prikazom - zaustavljanje, vraćanje unazad ili pomicanje prema kraju, itd. Za sve

animacijske prikaze u multimedijalnom dokumentu potrebno je, koliko god je to moguće, ostvariti

jednostavnost prikazivanja i tehnologije upravljanja prikazima, što ukljuĉuje i naĉin, odnosno izgled

i veliĉinu tekstualnih poruka koje se ugraĊuju u animacijski prikaz. Pridruţen zvuĉni zapis, osobito

govor (priĉanje) mora biti prethodno proĉišćen i usklaĊen s izmjenom slika u animacijskom prikazu.

Većina multimedijalnih softvera za autorske radove, kao i mnogi programi za prezentacije, nudi

alate koji omogućuju pomicanje nepomiĉne slike duţ odreĊene staze.

3.1.4. Zvuk

Zvuĉni sadrţaj predstavlja znaĉajan prilog bilo kojem multimedijalnom dokumentu. Kako bi se

razumjelo djelovanje zvuka u multimedijalnom dokumentu, potrebno je uoĉiti dvije osnovne vrste

zvuĉnih sadrţaja:

muzika/zvučne metafore

govor

Ovisno o kojoj se vrsti radi, primjenjuju se odgovarajući postupci oblikovanja sadrţaja koji u

prirodnom okruţenju nose razliĉita svojstva. Kako je zvuk po svojoj prirodi fiziĉka pojava i

predstavlja analogni proces, on se ne moţe izravno prihvaćati u raĉunalo ili ugraĊivati u

multimedijalni dokument. Potrebno je provesti proces digitalizacije, tj. pretvorbe iz analognog u

digitalni oblik. Prvi pokušaj obrade zvuĉnih sadrţaja pomoću raĉunala kojim se uspješno oblikuje

digitalni zvuk nalazimo poĉetkom 1969. godine u instituciji Bell Labs, gdje je uspješno proizveden

sintetski zvuk kojeg je proizvelo raĉunalo. Danas su raĉunala široko primijenjena u glazbenoj

proizvodnji za izradu i ureĊivanje glazbe, te izradu fonoteka kojima upravlja raĉunalo. Zvuĉni

sadrţaj u praksi predstavlja analognu pojavu koja traje u vremenu odreĊenim intenzitetom kretanja

(amplituda), te se proširuje valovima odreĊene brzine. Ĉovjek je sposoban ĉuti te promjene zbog

toga što fiziĉki nadraţuju ĉovjekovo osjetilo (sluh). Audio (raznorazni zvuĉni sadrţaji) izvodi

poremećaje u zvuĉnoj masi koja stiţe do bubnjića u ljudskom uhu. Parametri kao što su uĉestalost

izmjene pritiska zvuĉne mase (frekvencija), duţina vremena te visina, odreĊuju sadrţaj zvuĉnih

signala od kojih samo jedan dio moţe ĉuti ljudsko uho.

http://www.carnet.hr/referalni/obrazovni/imme/pojmovnik/s.html

59

Ako promatramo frekvenciju zvuka kao uĉestalost pritiska zvuĉne mase, tada je poţeljno znati da

ljudsko uho poĉinje ĉuti zvuk (prihvaćati zvuĉni podraţaj) kod 20 ciklusa u sekundi (što odgovara

mjeri od 20 Hz - Hertza). Gornja granica se kreće oko 20.000 ciklusa u sekundi (20.000 Hz - 20

KHz). Ovdje je potrebno uoĉiti razliku od frekvencije zvuka koja predstavlja fiziĉku mjeru od visine

tona koja se isto moţe prikazati s mjernom jedinicom Hertz (Hz).

Iako su ove dvije kategorije sliĉne po svojoj pojavi nisu nikad istovjetne. Ako promatramo zvuk kao

razliĉito izraţenu fiziĉku primjenu pritiska zvuĉne mase (zvuĉni valovi), tada se uoĉava donja

granica koja predstavlja poĉetak ĉujnosti zvuka i gornja granica koja predstavlja narušavanje zvuka.

Tu se radi o rasponu zvuĉnog signala izraţenom sinusoidalnim valom gdje oblik zvuĉnog vala

postaje temeljni blok zvuĉnog sadrţaja. Postupkom digitalizacije odnosno pretvorbe analognog

zvuĉnog signala u digitalni oblik, zvuĉni val definira se u binarnom slijedu s gornjom i donjom

toĉkom, te se kod oblikovanja cjelovitog zvuĉnog sadrţaja dobiva niz binarnih vrijednosti koje se

mogu ugraditi u raĉunalo.

3.1.5. Video

Video zapisi namijenjeni su dodavanju informacijskih sadrţaja multimedijalnom dokumentu s

ciljem obogaćivanja i povećanja razumljivosti informacijske poruke. U pravilu se zahtijeva ugradnja

digitaliziranih fotografija i filmskih sadrţaja (ţiva/pokretna slika) ĉime se nastoji zamijeniti

ograniĉenost informacijske poruke i kvaliteta prikaza koju nalazimo kod slikovnih zapisa (crteţ,

slika, dijagram...). Videozapis i pokretna slika oţivljavaju multimedijalni dokument i pribliţavaju ga

stvarnosti u okruţenju. On ĉak proizvodi novi doţivljaj stvarnosti (nestvarna stvarnost). Videozapis

u postupku digitalizacije (pretvaranja u elektroniĉki oblik) oblikuje velike dokumente koji ĉak i kod

primjene sloţenih tehnika komprimiranja zauzimaju veliki memorijski prostor u raĉunalu. Kod

pojedinih, izuzetno specijaliziranih proizvoda, digitalizirani videozapis s oko 75 minuta prikaza

pokretne slike i uz primjenu MPEG formata za komprimiranje videozapisa, još uvijek zauzima

preko milijardu znakova (1 Gigabyte) u memoriji raĉunala. U praksi se nalazi nekoliko osnovnih

vrsta videozapisa, ovisno o primijenjenoj tehnologiji izradbe: odnosno naĉinu prikazivanja sadrţaja.

U pravilu sve vrste pripadaju jednoj od dvije osnovne kategorije videozapisa:

slikovni (mirna, jediniĉna slika, video izrezak - clips),

pokretni (pokretna slika s odreĊenom dinamikom/brojem prikaza u jedinici vremena).

60

Osnovna razlika izmeĊu ovih sadrţaja ogleda se kroz primjenu naĉela pokreta i izmjene. Pokretni

sadrţaji pokreću se kroz odreĊene sekvence (sliĉice) koje mjenjaju oblik i mjesto objekata u video

sadrţaju. U podruĉju multimedije videozapis sve više se definira kao osnovni vizualni sadrţaj, bez

obzira radi li se o jediniĉnoj ili pokretnoj slici. Izvorište nalazi u analognoj videotehnologiji koju

susrećemo u televizijskoj proizvodnji (televizijski prijemnici, videorekorderi, videokamere...).25

Način kodiranja videa

MPEG

MPEG kompresija se koristi kod svakog DVD filma, svi video CD-i su komprimirani u

MPEG datoteke. Ta kompresija se razlikuje od ostalih codeca po tome što koristi kompresiju

koju koristite na fotografijama, toĉnije JPEG kompresiji. Razliku izmeĊu divx, xvid i sliĉnih

codeca i MPEG-a vidi se na kvaliteti slike, divx će pri prevelikoj kompresiji pokazati pixele,

tj. kockice.

Formati koji najviše zanimaju filmsku i TV industriju su MPEG 1 i MPEG 2. MPEG 1, koji

je logiĉki prvi nastao, prvobitno je bio namjenjen pohranjivanju video materijala na CD-

ROM, no nedovoljne kvalitete da bi se koristio u radiodifuziji, zbog male rezolucije. MPEG

2 je zamišljen da pokrije veći spektar nego MPEG 1, od VHS kvalitete pa do današnjih video

CD-ova i DVD-a. Glavna prednost je što se pokazao odliĉan za kodiranje na rezolucije od

720*576 do 30 slika u sekundi (NTSC sustav). MPEG 4 je još u razvoju, i nije našao toĉnu

namjenu, i koristi 3 vrste kodiranja.

WMV - ''Windows media video'' je Microsoftov format koji je zamišljen za korištenje na internetu.

Ponajprije zbog toga što zauzima malo prostora na disku, što je proporcionalno sa duţinom samog

materijala. Malo zauzeće se postiţe velikom kompresijom, što znaĉi manju kvalitetu, no sluţi svrsi.

Divx - Ovaj format kodiranja je postao popularan zbog toga što ima dobru kompresiju u odnosu na

kvalitetu, te se koristi za komprimiranje DVD-ova, i svih ostalih video materijala. Divx se moţe

usporediti kod audia, sa MP3 naĉinom kodiranja.

AVI - Audio Video Interleaved. Kada komprimirate neki video materijal u Divx npr., on je još

uvijek AVI, samo kodirani, odnosno komprimirani. Ako se govori o obiĉnom AVI -ju, bez

25





http://www.carnet.hr/referalni/obrazovni/imme/pojmovnik/a.html


61

kompresije, on je dosta velik, tj. zauzima dosta prostora na disku, te se zato koristi kompresija.

Ĉesto korišteni Microsoftov format, prepoznatljiv na gotovo svim raĉunalima.

3.2. Struktura multimedijalnih usluga

Multimedijalne usluge obuhvaćaju puno više od tradicionalnih glasovnih i podatkovnih usluga: one

obuhvaćaju video, audio, slike, poruke, dijeljenje sadrţaja, grupne pozive i usluge namjenjenje

grupama korisnika. Osobine LTE mreţe su dovoljne kako bi se ostigla zadovoljavajuća globalna

interoperabilnosti multimedijalnih usluga. Osnovna stuktura multimedijalnog sadrţaja predstavlja

sintezu dva ili više medija (tekst, audio, video, mirna slika) kao i dodatni atribut-cijena (slika 32.).

Tekst je opisan svojim jezikom, fontom i formatom. Slika je opisana veliĉinom (najĉešće u

pixelima), tipom i kolornim karakteristikama. Audio je opisan jezikom, tipom i formatom koji ĉini

uĉestaslost odabiranja, kvantizaciju i brojem kanala.

Video, inaĉe najzahtjevniji mediji, opisan je veliĉinom slika, tipom, uĉestalošću slike (Frame Rate).

Cijena sadrţaja data je iznosom koji korisnik mora izdvojiti za prezentiranje ili konzumaciju usluge

u odreĊenoj valuti.

Izvor: http://www.wikipedia.org

Multimedijalna Usluga

TEXT AUDIO SLIKA ANIMACIJA VIDEO CIJENA

JEZIK FORMAT

JEZIK TIP

FORMAT

VELIČINA TIP

FORMAT

VELIČINA TIP

FORMAT

VELIČINA TIP

FRAME RATE

FORMAT

CIJENA VALUTA

Slika 34. Struktura multimedijalnog sadrţaja

62

Potencijalni korisnik multimedijalne usluge, po vlastitom izboru, specifira koji kvalitet, veliĉinu i tip

slike, audia ili videa ţeli da koristi. Unatoĉ svemu, cijena je veoma bitan i ponekad presudni faktor,

koji znaĉajno moţe utjecati na korisniĉki izbor. Kao što je već reĉeno, multimediju moţemo

podijeliti na nekoliko dijelova ovisno o tome kakav oblik podaci poprimaju. Korištenje zvuka, slika,

animacija i video zapisa ubrzava i olakšava prijenosa informacija.

3.3. Standardi za kompresiju i prijenos multimedijalnih usluga u LTE

Današnje multimedijalne usluge u svijetu mobilnih komunikacija, zahtjevaju prijenos znaĉajne

koliĉine podataka, a samim time i širokopojasnost u mreţnom povezivanju te zadovoljavajuću

procesorsku snagu u krajnjim terminalima. Temeljni cilj svakog operatera je prijenos što veće

koliĉine podataka u kraćem vremenskom roku, uz minimalne troškove preko ograniĉenog radio

prenosnog sistema.

Kompresija podataka, sa aspekta informatike, predstavlja proces smanjivanja potrebnog fiziĉkog

prostora za pohranu podataka kroz korištenje odreĊenih metoda za zabiljeţavanje podataka. Princip

rada kompresije je sljedeći: signal koji nosi informaciju moţe biti kompresovan uklanjanjem

redundantnosti iz samog signala. Pri tome razlikujemo kompresiju sa gubicima i bez gubitaka:26

a) U kompresionim sistemima bez gubitaka (lossless compression) zadrţavamo kvalitetu

orginalnog zapisa, budući da ne odbacujemo informacije nego ih samo transformišemo na

naĉin da zauzimaju manje prostora.

b) Najĉešći multimedijalni element slanja u mobilnim komunikacijama su zvuĉno-slikovne

prirode. Problem s kojima se ovdje susrećemo jeste da kompresijom zvuka i slike dobitak

prostora je najmanji, budući da su zvuk i pokretne slike vrlo kaotiĉne prirode, pa je teško

izdvojiti suvišnosti. Ovdje se koriste metode u kojima se tolerira odreĊena koliĉina gubitaka

izvornih podataka. Saţimanjem sa gubicima gubimo na kvaliteti zapisa i on nikada nije

toliko vjeran kao orginal, niti se moţe rekonstruisati u orginalni izvorni oblik.

26

http://www.wikipedia.org

63

Tabela 2. Skup alata za kompresiju multimedijalnih sadrţaja

Formati za kompresiju

signala

ISO/IEC ITU-T Ostali standardi

Video

MJPEG

MPEG-1 · MPEG-

2 · MPEG-4 ·

MPEG-4/AVC

H.261 · H.262 ·

H.263 · H.264

AVS · Bink ·

Dirac · Indeo

· MJPEG ·

RealVideo ·

Theora · VC-

1 · VP6 ·

VP7 · WMV

Audio

ISO/IEC MPEG ITU-T

Ostali standardi

MPEG-1 Layer III

(MP3) · MPEG-1

Layer II · AAC ·

HE-AAC v2,

MPEG-4 ALS

MPEG-4 SLS

MPEG-4 DST

MPEG-4 HVXC

MPEG-4 CELP

G.711 · G.722 ·

G.722.1 ·

G.722.2 · G.723 ·

G.723.1 · G.726 ·

G.728 · G.729 ·

G.729.1 · G.729a

AC3 · Apple

Lossless ·

ATRAC ·

FLAC · iLBC ·

Monkey's

Audio ·

Musepack ·

RealAudio ·

SHN · Speex

· Vorbis ·

WavPack ·

WMA

Slika

ISO/IEC/ITU-T

Ostali standardi

JPEG · JPEG 2000 ·

JBIG · JBIG2 · PNG

JPEG-LS · JBIG ·

BMP · GIF ·

ILBM · PCX ·

PNG · TGA ·

TIFF · WMP

Formati za

pohranu multimedijalnih

podataka:

Osnovni standardi

Samo audio

standardi

3GP · ASF · AVI · DPX · FLV ·

Matroska · MP4 · MXF · NUT · Ogg ·

Ogg Media · QuickTime · RealMedia

AIFF · AU ·

WAV

Izvor: en.wikipedia.org/wiki/G.723

Što se tiĉe samog procesa isporuke krajnjem korisniku, LTE kao all-IP mreţa maksimalno koristi

prednosti prijenosa Internet Protocol-om. Naime, prvo se odgovarajući sadrţaj komprimira raznim

64

kodecima (audio/video), zatim se primjenjuje niz drugih protokola kao npr. UDP, RTP, HTTP i

sliĉno.

3.4. Evolucija mobilnih multimedijalnih usluga

Sve je poĉelo od slanja prvog SMS-a, a nastavilo se dolaskom prve elektronske poruke na mobilne

telefone i razvojem prvih WAP portala. Danas mreţe mobilnih operatera znatno više prenose

podatke nego razgovore, tako da sistem dizajniran za razgovore sve manje tome sluţi. Unatoĉ

rapidnom porastu korištenja mobilnih usluga preko 3G sistema, postoje još uvijek veliki nedostaci u

usporedbi sa fiksnim mreţama.

Pojavom LTE tehnologije mobilnim operaterima se otvaraju mogućnosti pruţanja mobilnih

širokopojasnih usluga i znaĉajno boljeg kvaliteta usluga (QoS) na naĉin koji uveliko omogućava

efikasno korištenje mreţnih resursa27

.

Izvor: „Long Term Evolution (LTE) Overview“, Alcatel-Lucent., Mart, 2012

Slika 35. Evolucija mobilnih multimedijalnih usluga

27

White Paper „Long Term Evolution (LTE) Overview“, Alcatel Lucent

65

3.4. Kategorije multimedijalnih usluga preko LTE

Mobilnim sistemima sljedeće generacije se postavlja zadatak da, pored poboljšanja komunikacije,

omoguće korisnicima uţivanje u raznolikim i personaliziranim uslugama. LTE omogućuje

impresivne brzine i visoku kvalitetu prijenosa podataka te pruţa realnu podlogu za brojne

multimedijske servise koje ćemo koristiti u svakodnevnom ţivotu. Tokom predstavljanja prve testne

LTE mreţe u Hrvatskoj javnosti su prezentirane tri nove, dosad neostvarive, usluge: mobilni

reporter, multiplayer gaming te prijenos 3D TV sadrţaja posredstvom mobilne mreţe

Mobilni reporter omogućuje jednostavan prijenos TV sadrţaja u vrhunskoj kvaliteti, izravno do

studija, beţiĉnim putem bez prethodno zakupljenih satelitskih veza. Slikovito reĉeno, kao da cijela

reportaţna kola spremna za „akciju“ komprimirate u omanju torbu i ponesete sa sobom. To je

ujedno i strateški pomak za medijsku industriju jer će zahtijevati potpuno nov naĉin razmišljanja i

nove poslovne pristupe te redefiniranje uloge gledatelja koji više neće biti tek pasivni korisnik TV

programa. Korisnici, svojim zahtjevima i idejama takoĊer usmjeravaju razvoj beţiĉnih

širokopojasnih mreţa i usluga, pa već danas brza i uĉinkovita podatkovna komunikacija s vanjskim

svijetom nije ovisna iskljuĉivo o fiksnim linijama. No, uskoro će se i kompjuterske igre moći igrati

beţiĉno, u multiplayer modu uz najveću kvalitetu odziva sa svih mjesta pokrivenih LTE mreţom.

Nadalje, zahvaljujući LTE mreţi ubuduće više nećete biti uskraćeni za TV sadrţaj visoke kvalitete

pa ĉak ni za 3D programe na mjestima poput marina ili na teško dostupnim mjestima do kojih nije

provedena fiksna telekom mreţa. Premda je, primjerice, za trodimenzionalnu televiziju potreban

dvostruko veći prijenosni kapacitet nego za prijenos sadrţaja iste rezolucije u dosad uobiĉajenoj 2D

tehnologiji upravo je LTE prijenos 3D TV sadrţaja jedna od oĉekivanih primjena konvergencije

mreţa koja uvoĊenjem mobilne tehnologije sljedeće generacije dobiva novu dimenziju .

Sa globalnog aspekta, aplikacije ostvarene preko LTE će zavisiti od nekoliko faktora, pa ih

kategoriziramo kao:

a) Aplikacije koje ovise o propusnosti (throughput)

b) Interaktivne aplikacije koje ovise o kašnjenju (latency)

c) Korporativne aplikacije ovisne o taĉnosti, pouzdanosti i neposrednosti (reliability).

66

Uzevši u obzir brzine i zahtjeve koji se oĉekuju od LTE mreţe, moguće je sve sadrţaje, bilo da se

radi o multimedijalnim ili monomedijalnim, kategorizirati kroz sljedeće grupe:

1. Mobilne komunikacije (SMS, MMS, ultrabrza razmjena)

2. Mobilne informacije (mobilna edukacija, vremenske prognoze)

3. Mobilna zabava (višekorisniĉke online video igre, muzika)

4. Mobilne transakcije (interaktivna online kupovina, bankarstvo).

3.6. Pregled usluga preko LTE tehnologije

Kroz sve dosadašnje 3GPP standarde definisan je cijeli niz razliĉitih vrsta usluga/servisa, podrţane

raznim beţiĉnim mreţnim tehnologijama (2G-3.5G). LTE nam zbog mogućnosti puno brţeg

prenosa podataka, nudi razvijanje novih vrsta medija.

Izvor: „4G Wireless Video Communications“, Mart 2012.

Slika 36. Spektar multimedijalnih usluga preko LTE

Znaĉajna promjena i veliki iskorak u odnosu na dosadašnje mobilne mreţe jeste u mogućnosti

impelemetacije HD prijenosa28

. Usluge na koje se misli su: HD voice, HDTV servisi (IPTV, live

28

Haohong Wang, Lisimachos P. Kondi, Ajay Luthra, Song Ci, „4G Wireless Video Communications“, John Wiley & Sons

67

TV/Mobile TV). Osnovne vrste usluga koje će biti dostupne LTE tehnologijama, u odnosu na usluge

dostupne preko 3G sistema, opisane su u tabeli 3.

Tabela 3. Multimedijalne usluge preko LTE u poreĊenju sa 3G

TIP USLUGE 3G (UMTS, HSPA) 4G (LTE, LTE-Advanced)

Audio

Real time audio

HQ audio streaming, HQ video

conferencing HD voice

P2P razmjena

SMS,MMS,Video poziv,e-mail

Slikovne poruke, instant poruke HD

video poruke

Pretraživanje

Pristup internetu ograničenih

sadržaja

Ultra brzo surfanje uz download

raznih sadržaja

Personalizacija

Melodije, zasloni, ringback tonovi

Realtone-ovi (orginalnih izvođača)

personaliziranw mobilne web stranice

Igrice

Download igrica i online igrica niže

rezolucije

Višekorisničke- visokorezolucijske

konzistentne online igrice, Games on demand i MMORPG

Muzika

Download pjesma i analogni radiop

servisi

HQ download i slušanje muzike

Video

Video streaming i download raznih

video sadržaja

Interaktivna mobilna TV, HQ video

streaming HD Video on Demand

M-commerce

Usluga mobilnog plaćanja preko

mobilne mreža, gambling- mogućnost kockanja preko mobilnih uređaja

Mobilni uređaji kao sredstvo plačanja,

moguća alternativa kreditnim karticama i cash plaćanju, smart grids

Biznis

Pristup korparativnim intranetima i bazama podataka, korištenje raznih

aplikacija

Ultra brzo P2P dijeljenje datoteka,

pristup business aplikacijama, napredne M2M komunikacije, mobilni

internet, extranet

Izvor: „LTE: A New Competititive Paradigm for Mobile Broadband“, Februar 2012.

68

3.7. Govorne usluge preko LTE

Govor je samo jedan po mnogobrojnih potencijalnih medija koji se prenose novom LTE

tehnologijom. Korisnik i operator razliĉito gledaju na usluge. Korisnik prihvata teleusluge

jednostavno kao govor ili audio, podatke i mirnu sliku ili multimediju.

Prijenos govora se pojavljuje u više oblika usluga kao:

interaktivne usluge,

usluge poruka,

usluge za pristup uskladištenim informacijama i

distribuirane usluge

3.7.1. HD Voice usluga

LTE mreţa će omogućiti prijenos govora sa kašnjenjem ispred 200Msec, što je ĉak manje u odnosu

na postojeće mobilne sesije. Koncept HD Voice-a, baziran na širokopojasnoj tehnologiji WB-AMR

omogućava mobilnim operaterima novu mogućnost ponuda širokopojasnih telefonskih poziva

visokog kvaliteta radio interface-om. Na trţištu mobilnih usluga, mobilnim operaterima se takoĊer

otvaraju mogućnosti diferenciranja vlastite ponude u oblastima poslovanja vezanog za govorne

usluge (pozivni centri, help desk, hitne sluţbe i dr.) a sve u sticanju konkurencijske prednosti.

Koncept HD Voice usluge je idealan za konferencijske pozive i moţe pridonijeti smanjenju

poslovnih putovanja, što se direktno odraţava na smanjenje uticaja na okoliš.

3.7.2.HD Voice aplikacije

Integracija AMR-WB kodeka će uveliko doprinijeti ne samo govornoj usluzi, nego i mnoštvu drugih

multimedijalnih aplikacija. Potencijalne aplikacije koje će profitirati implemetacijom AMR-WB

kodeka su:

audio i video konferencijski pozivi

personalizirane melodije

audio streaming

interaktivne igrice

69

usluge govorne pošte

push to talk .

Neke od osnovnih prednosti primjene HD-Voice koncepta u audiokonferencijskim sesijama u

odnosu na uskopojasni signal su:

jasniji kvalitet zvuka u pogledu boljeg razumijevanja tihih ljudi ili situacija gdje se ĉuje

govor više ljudi

pojednostavljeno prepoznavanje liĉnih glasova odreĊenih individua i razdvajanje šumova od

glasa

lakše spoznavanje rijeĉi koje u sebi sadrţe za telefonsku liniju šumovita slova

koncentrisanje na sadrţaj i kontekst telefonata, budući da se manje forsiraju moţdane

funkcije za razumijevanje sadrţaja i konteksta, koje inaĉe dovodi do umora.

3.8. Sistem IMS

Telekomunikacijski operateri i pruţatelji usluga sve više prihvaćaju multimedijalni podsistem

zasnovan na internetskom protokolu (IMS-IP Multimedia Subsystem). IMS nije usluga sam po sebi,

već „omogućitelj usluge“, odnosno meĊunarodni priznati standard. IMS arhitektura omogućuje

razvoj inovativnih i diferenciranih multimedijalnih usluga na standardiziran naĉin. Usluge temeljene

na IMS-u će znaĉajno poboljšati, i primjeniti naĉin na koji komuniciramo. Komunikacija izmeĊu

krajnjih korisnika je point-to-point i ukljuĉuje upotrebu jednu ili više vrsta medija kao i dodatne

usluge medija koje mogu biti ukljuĉene ukoliko komunikacija bude proširena. Multimedijalne RCS

(Rich Communication Suite) usluge preko LTE IMS-a su:

govor

SMS

MMS

prisutnost (Presence)

slanje istovremenih poruka (Instant Messaging)

razmjena videa i slika ( Video Sharing i Image Sharing).

70

Planira se da će višemedijska komunikacija zasnovana na IMS-u postati kljuĉan naĉin komunikacije

meĊu ljudima. Kao spoj interneta i mobilne mreţe, omogućit će IP pristup svim internetskim

uslugama uvijek i na bilo kojem mjestu. Nudi se širok spektar usluga neovisnih o pristupu.29

Izvor: Tamara Muškatirović, “LTE kao tehnologija mobilnih mreţa sledeće generacije“

3.8.1. Multimedia Messaging Services – MMS

MMS predstavlja non-real-time sinhronizirani prijenos izmeĊu mobilnih korisnika, te ukljuĉuje

kombinaciju jednog ili više medijskih elemenata. MMS omogućava slanje većeg broja

alfanumeriĉkih znakova te grafiku (.gif i .jpg formati), video (.mpeg4 format) i audio zapise (.mp3,

.wav i .mid formati). Prijenos slike preko mobilnih mreţa, najĉešće se odvija putem MMS usluge ili

klasiĉnim elektronskim mailom. U svojim specifikacijama za beţiĉne mobilne terminale, 3GPP i

3GPP2 koriste MPEG-4 video prostor profila i MPEG-4 format fajla za multimedijalne poruke

MMS. LTE tehnologija sa svojim izvrsnim performansama u uplinku (do 86Mb/sec) je veoma

pogodna za prijenos slike. MMS usluga sa dodatnom vrijednošću (VAS MMS-Vallue Added

Service MMS) je nova paradigma u mobilnim komunikacijama. Servis omogućava jednostavnu,

internu i eksternu dvosmjernu komunikaciju sa zaposlenicima i klijentima putem MMS poruka.

29

Tamara Muškatirović, “LTE kao tehnologija mobilnih mreţa sledeće generacije“, INTERNATIONAL Scientific

Conference on Economic and Regional Development Eurobrand 2 (2010), ISBN 978-86-88065- 15-3.

Slika 37. Pogled krajnjeg korisnika na IMS

71

SMS/MMS kao komunikacijski kanal je zbog svog sve razliĉitijeg korištenja, postao je zanimljiv i

traţen kanal, naroĉito kompanijama koje se bave izradom aplikacija za mobilne telefone i davaoce

razliĉitih usluga/sadrţaja:

kvizovi, glasanje, ankete

vijesti, sportski rezultati

oglasi i direktni marketing

stanje i promjene na bankovnim raĉunima.

3.8.2. Presence/ Prisutnost

Presence je jedan od osnovnih srevisa za koje se oĉekuje da će u budućnosti biti svuda zastupljeni.

Presence je servis koji omogućavaju korisniku da se informiše o dostupnosti, raspoloţivosti i ţelji za

komunikacijom nekog drugog korisnika. Ova usluga omogućava korisniku spremanje upravljanje i

objavljivanje informacije o njegovoj prisutnosti kojoj mogu pristupati autorizirani korisnici. IMS

arhitektura će kroz LTE mrţu omogućiti korisnicima da na bolji naĉin prikaţu svoju dostupnost ili

informaciju o prisustvu te da nadziru gdje, kako, kada i ko ih moţe kontaktirati. IMS funkcija

Presence je takoĊer „svjesna“ koji korisniĉki terminali mogu biti dosegnuti preko LTE mreţa. Jedan

od kljuĉnih interface-a prema krajnjem korisniku je lista kontakata.

Izvor: Tamara Muškatirović, “LTE kao tehnologija mobilnih mreţa sledeće generacije“,

Slika 38. Prikaz usluge prisutnosti

72

3.8.3. Instant messaging/ Slanje istovremenih poruka

Slanje istovremenih poruka (engl. Instant messaging) je komunikacioni servis u realnom vremenu,

izmeĊu dvoje ili više ljudi, koja se bazira na napisanom tekstu, govoru ili video-konferencijama.

Instant Messaging dopušta krajnjim korisnicima da trenutno šalju i primaju poruke. IMS će donijeti

isto servisno iskustvo u svijetu mobilnosti, ukljuĉujući interoperabilnost bez potrebe korištenja

postojeće infrastrukture. Poruka se šalje kroz LTE mreţu prema IMS-u, koji locira krajnji IP klijent i

usmjerava poruku do primaoca.

Tamara Muškatirović, “LTE kao tehnologija mobilnih mreţa sledeće generacije“, INTERNATIONAL Scientific

Conference on Economic and Regional Development Eurobrand 2 (2010), ISBN 978-86-88065- 15-3.

Servis Instant Messaging moţe ponuditi i funkciju „saĉuvaj i proslijedi“, u sluĉaju da poruka ne

moţe biti isporuĉena primaocu, ona se moţe pohraniti u Store-and-Forward elementu u IMS-u, koji

će poruku proslijediti prema primaocima kada oni postanu dostupni. Postoje dva moda u zavisnosti

od toga da li se poruke šalju kao samostalne ili predstavljaju dio neke uspostavljene sesije: pager -

mode (poruka koja se šalje zasebno) i session-based mode (onaĉava razmjenu poruka koje

predstavljaju dio postojeće sesije).

3.8.4. Push-to-talk

Push-to-talk (pritisni za razgovor) je mreţna usluga half-duplex prijenosa glasa putem Internet

Protocol-a (VoIP aplikacija) odreĊenom mobilnom mreţom. Usluga poput „walkie-talkie“ usluge.

Slika 39. Prikaz usluge komunikacije porukama u realnom vremenu

73

Usluga PTT omogućava izravnu komunikaciju pritiskom na jednu tipku, izmeĊu 2 ili više lica.

Tokom komunikacije jedna osoba govori dok druge slušaju putem ugraĊenog zvuĉnika. Govornici

se izmjenjuju, budući da istovremeno moţe govoriti samo jedan ĉlan skupine, najduţe trajanje

govora je ograniĉeno. LTE tehnologija će ovu uslugu znaĉajno unaprijediti upravo sa aspekta

vremena kašnjenja, ali i integracijom AMR-WB/G. 722.2 kodekom, koji će ovu uslugu uĉiniti HD-

Voice aplikacijom.

3.8.5. Push e-mail

Push e-mail usluga je always on usluga, te zahtijeva neprestanu IP-konekciju cijelo vrijeme. Always-

on, tj. uvijek online funkcija je potrebna ukoliko ţelite otići korak dalje od pukog povremenog

povjeravanja e-mail poruka. LTE tehnologija, kao prva all-IP mobilna mreţa, je pravi odgovor na

zahtjev, budući da su korisnici always on. Prednosti: kad ste konstantno online, e-mail poruka će u

onom trenutku kad je pristigla na server biti odmah „pogurana“ (push) na vaš mobilni ureĊaj ukoliko

konkretni mailbox podrţava Push tehnologiju. Još jedna od prednosti realizacije ove usluge preko

LTE tehnologije se nalazi u ĉinjenici potrošnje podatkovnog prometa.

3.8.6. M-commerce

Usluga M-commerce ili mobile electronic commerce dio elektronske trgovine ĉiji je prisutni

mehanizam mobilni telefon ili laptop tj. propaganda, kupovina, razmjena i prodaja, obavljaju se u

prostoru koji se kontrolira mobilnim telefonima i drugim mobilnim terminalima. U suštini se radi o

usluzi kupovine ili korištenja raznih usluga putem beţiĉnog pristupa Internetu (mobile payment i

banking). Najbolji reprezentanti ove usluge su svakako plaćanje parkinga mobilnim telefonom,

plaćanje karti za kino, te razliĉitih raĉuna. Povećanjem prometa operatori dobivaju bolji uvid u

navike svojih krajnjih korisnika što otvara potencijalno veliki izvor prihoda od mobilnog

oglašavanja (mobile advertising). S druge strane, mobilno oglašavanje krajnjim korisnicima

omogućava jeftinije korištenje usluga i jednostavan pristup atraktivnim sadrţajima ili promotivnim

pogodnostima oglašivaĉa, ovisno o definiranoj kampanji.

74

3.9. Browsing-Pretraživanje

Svjesni smo da je mobilni internet već odavno realnost, a slijedeći korak u evoluciji je mobilna

širokopojasnost koja sa LTE tehnologijom postaje stvarnost. Usluga Browsing/pretraţivanje

predstavlja interaktivnu uslugu pristupa sadrţajima na internetu, pri ĉemu korisnik svojim mobilnim

ureĊajem „surfa“ od sadrţaja do sadrţaja po vlastitoj ţelji i interesu. Implementacija LTE

tehnologije će uĉiniti uslugu browsinga korisnicima vrlo fleksibilnom, a operaterima vrlo

atraktivnom. Aplikaacije koje će najviše profitirati od LTE performansi su Podcasting i Blogging.

Usluga browsing će biti vrlo atraktivan segment na trţištu mobilnih komunikacija, budući da će

operateri sa implementiranom LTE tehnologijom imati mogućnost dodatne zarade, bez intenzivnijeg

zauzimanja mreţnih resursa.

3.10. M2M aplikacije

Koncept Mašina-ka-Mašini (M2M-Machine-to-Machine) se odnosi na usluge koje omogućavaju da

razne mašine/ureĊaji komuniciraju putem centralnog servera, bez potrebe uplitanja ljudskog faktora,

odnosno zadovoljavaju potrebu za prijenosom podataka izmeĊu ureĊaja ili aplikacija. M2M

komunikacije su idealno rješenje za daljinsko povezivanje ureĊaja u segmentu energije, transporta,

bankomata, maloprodaje, kako i za druge aplikacije. Komunikacija ureĊaja u stvarnom vremenu,

daljinsko praćenje i lijeĉenje poboljšat će brigu o pacijentima (m-zdravstvo).

Sa stajališta pokretne mreţe M2M komunikacija se ne razlikuje bitno od trenutaĉnog korisniĉkog

prometa. Pokretna mreţa ne pravi razliku izmeĊu M2M ureĊaja i ljudskog korisnika jer koristi iste

mehanizme u oba sluĉaja. Ti mehanizmi se odnose na uspostavu IP veze izmeĊu ureĊaja i

aplikacijskog posluţitelja (session management) te mogućnost kretanja ureĊaja (mobility

management). MeĊu osnovna svojstava pojedine radijske pristupne tehnologije u pokretnoj mreţi,

nuţna za kvalitetnu uspostavu M2M usluga moţemo ubrojiti:30

sigurnost (Security) (Na radijskom suĉelju provodi se enkripcija podataka, dok je sama

radijska pristupna mreţa transparentna na metode zaštite podataka s kraja-na-kraj (end-

to-end) primjenjive na aplikacijskom sloju (npr. IPsec).),

30

J. Dulj, T. Blajić: M2M komunikacije korištenjem pokretnih mreţa

75

kvalitetu usluge (QoS -Quality of Service) (U suradnji sa paketskom jezgrenom mreţom

moguća je podrška za QoS razlikovanje pretplatnika ili tipova nositelja usluga. Svi postojeći

QoS mehanizmi korišteni u današnjem širokopojasnom mobilnom pristupu za naplatu i

kontrolu prometa, mogu su primijeniti na M2M komunikaciju kako bi optimizirali

korištenje mreţnih resursa.) te

odašiljanje (Broadcast) (Razliĉite mogućnosti slanja poruka/podataka prema većem

broju/svim ureĊajima unutar jedne/više ćelija, podrţane su od strane razliĉitih radijskih

tehnologija; npr. CBS (Cell Broadcast) za GSM i WCDMA, MBMS (Multimedia

Broadcast-Multicast Services) za WCDMA i LTE, ETWS (Earthquake Tsunami Warning

System) za WCDMA i LTE).

Radijske pristupne mreţe (RAN – Radio Access Network) pruţaju temeljni prijenosni kanal izmeĊu

paketske jezgrene mreţe (PS Core Network) i krajnjih M2M ureĊaja. Bez obzira je li je rijeĉ o već

prisutnim radijskim tehnologijama druge (GSM/GPRS) ili treće generacije (WCDMA/HSPA) ili tek

nadolazećim (LTE), one su u stanju pruţiti uslugu prikladnu za M2M komunikaciju. Primjenjivost

pojedine radijske tehnologije ovisi i o karakteristikama pojedine M2M aplikacije. Pri tome, svaku

aplikaciju moţe karakterizirati neki od sljedećih zahtjeva:

podrška velikog broja aktivnih uređaja, ali uz vrlo male zahtjeve prema ukupnom

kapacitetu, primjerice u sluĉaju komunalnih usluga (Premda i postojeće tehnologije mogu

ispuniti današnje potrebe, LTE će svojim mogućnostima znatno pridonijeti podršci ovog

aspekta u budućnosti, pogotovo u problematiĉnim sluĉajevima velikog broja istovremenih

pokušaja pristupa sustavu. U sluĉaju prijenosa kratkih, ali neuĉestalih informacija nameće se

potreba za optimizacijom signalizacijskih procedura kako bi se smanjilo opterećenje

izazvano uglavnom kontrolnim prometom (control plane signalling).),

podrška za rad i u uvjetima mobilnosti, kao u sluĉaju transportnih usluga (Jednosmjerna

(unicast) dostava informacija u ovakvom okruţenju je podrţana i danas, ali samo odašiljaĉki

(broadcast) mehanizmi pomaţu da se pritom zadrţi malo opterećenje sustava. Pri tome

najbolje performanse pokazuje ETWS pristup jer CBS ne osigurava kratka vremena

kašnjenja, dok MBMS pristup još nije zadobio znaĉajniju prihvaćenost, a i nije efikasan za

manji broj korisnika.),

76

potreba za niskom latencijom, primjerice u segmentu umreţenih ureĊaja (HSPA zadovoljava

većinu potreba, dok LTE osigurava stabilne niske vrijednosti kašnjenja , što je kritiĉni faktor

za neke igraĉe (gaming) aplikacije.),

potreba za prijenosom veće količine podataka uzlaznom vezom, kao u sluĉaju video nadzora

(GSM/GPRS tehnologija svojim kapacitetima nije u stanju podrţati ovakve aplikacije, dok

su performanse HSPA sustava zadovoljavajuće samo u sluĉaju manjeg broja

korisnika/ureĊaja. LTE će uslijed velikog kapaciteta uzlazne veze biti u stanju podrţati

znatno zahtjevnije potrebe ovih aplikacija.).31

Izvor: “The future of M2M is 3G (and 4G)“, Machina Research, novembar 2011

Elementi i suĉelja pokretne mreţe (sa naglaskom na paketski prijenos) koji sudjeluju u M2M

komunikaciji su prikazani na slici 40.

31


Slika 40. Broj M2M konekcija u ovisnosti o radio tehnologiji i aplikaciji (predviĊanje za 2020.

godinu)

77

Na slici 42. su prikazane neke od primjena M2M aplikacija:

Izvor: http://www.t-mobile.hr/5/40-10-08-20-00.asp, juli 2012

Slika 42. Primjene M2M usluge

Slika 41. Elementi i suĉelja u M2M komunikaciji putem pokretnih mreţa

http://www.t-mobile.hr/5/40-10-08-20-00.asp

78

3.10.1. Kvaliteta usluge (QoS)

Svaka M2M komunikacija ima razliĉite zahtjeve na kvalitetu usluge ovisno o vrsti informacije koja

se prenosi, a ti zahtjevi su propusnost, vrijeme, koliĉina prometa itd. Iako izravno nije vezana za

kvalitetu usluge, mobilnost ureĊaja je nešto na što treba obratiti paţnju radi optimizacije

signalizacijskih resursa u radijskom i jezgrenom dijelu mreţe. Naime, naĊe li se u mreţi veliki broj

ureĊaja s visokim stupnjem mobilnosti (npr. svaki automobil) koliĉina signalizacije će višestruko

narasti. Na samu mobilnost mobilni operator ne moţe (i zapravo ne bi smio) utjecati nikako, osim

osiguravanjem mreţnih resursa kako bi mobilnost bila uspješna.32

Izvor: J. Dulj, T. Blajić: M2M komunikacije korištenjem pokretnih mreţa

32


Slika 43. Mreţni zahtjevi pojedinih M2M aplikacija

79

Kvaliteta usluge se realizira na nekoliko naĉina:33

postavkama u HLR ĉvoru gdje se na razini ureĊaja definira maksimalna propusnost koja se

onda provodi u radijskom i jezgrenom dijelu mreţe,

postavkama u GGSN-PGw ĉvoru gdje se moţe definirati maksimalna propusnost te takoĊer

ograniĉiti vrsta informacije koju ureĊaj prenosi, kao i vrijeme kada ureĊaj smije prenositi

informacije kako bi se sprijeĉila mogućnost zlouporabe, te

postavkama u PCRF ĉvoru gdje se na inteligentan naĉin koristeći trenutne podatke iz mreţe

moţe kontrolirati QoS preko Gx suĉelja prema GGSN-PGw ĉvoru

3.10.2. LTE M2M usluga u naprednim elektroenergetskim mrežama (Smart grid)

Napredna elektriĉna mreţa ili SmartGrid je elektriĉna mreţa koja moţe preko LTE mobilne mreţe

intelligentno integrirati sve objekte koji su spojeni na nju-generatore, potrošaĉe i one koji objedinuju

te dvije funkcije-kako bi se osigurala efikasna, odrţiva i sigurna dobava i naplata elektriĉne energije.

Osnovna ideja naprednih mreţa je uĉinkovito korištenje (proizvodnja, prijenos, distribucija i

potrošnja) energije, uz istovremeno smanjenje troškova i gubitaka energije te povećanje kvalitete i

pouzdanosti opskrbe. Implementacija LTE mobilne mreţe u napredne elektroenergetske mreţe će

omogućiti korisnicima da svoju potrošnju mogu pratiti putem interneta u realnom vremenu, bez

predraĉuna, proraĉuna ili pretplaćenih raĉuna. Isto tako će se moći dobiti jeftinija ponuda za

elektriĉnu energiju, ukoliko korisnici pristanu na upravljanje dijelom njihovih potrošaĉkih ureĊaja.

SmartGrid mreţe ne samo da omogućuju korisnicima bolju kontrolu svoje potrošnje već i bolju

kontrolu sistema za elektroenergetske kompanije.

33

J. Dulj, T. Blajić: M2M komunikacije korištenjem pokretnih mreţa; 2011.godine

80

Izvor: http://www.opengardensblog.futuretext.com/archives/200907lte_and_smart_g.html, Mart 2012.

Slika 44. Primjer uloge LTE mreţe u naprednim elektroenergetskim mreţama

3.11. e-medicine/Telemedicina

LTE tehnologije optimalno zadovoljava zahtjeve za niţim kašnjenjem i prijenosom slike/videa

visoke rezolucije potrebne za realizaciju usluga virtualne medicine. Veliki doprinos ove usluge

susreće se u slućajevima saobraćajnih udesa, virtualnih bolnica i udaljenih virtualnih operacija.

Izvor: Telemedicina, http://hr.seebiz.eu/

Slika 45. Koncept telemedicine

http://www.opengardensblog.futuretext.com/archives/200907lte%1f_and_smart_g.html

http://hr.seebiz.eu/

81

TakoĊer, pri stizanju na mjesto nesreće, moţe biti vaţna struĉna pomoć doktora specijalista koji nisu

na mjestu nesreće. Tada je zgodno imati udaljen pristup medicinskim izvorima/doktorima te

uspostaviti HD videokonferencijsku vezu, gdje recimo hirurg moţe asistirati operaciji.

3.12. eMBMS usluge

Implemetacijom LTE tehnologije, pruţanja usluga preko e-MBMS i koncepta poprima potpuno

nove dimenzije s aspekta download i streamnig-a te se omogućava cijeli spektar novih usluga.

MBMS obezbjeĊuje podršku za IP broadcast i multicast prenos uz omogućenje širokog propusnog

opsega za pristup većeg broja korisnika odreĊenoj usluzi.

Izvor: http://www2.alcatel-lucent.com/blogs/techzine/files/2011

Primjeri aplikacija su video-streaming i ″location based″ usluge. eMBMS usluga ostvarena preko

LTE mreţe će uveliko profitirati od primjene višeantenskih MIMO tehnologija i MBSFN

arhitekture. Kljuĉne MBSFN usluge se mogu kategorizirati u slijedeće grupe, prema principu

download ili streaming usluge:

1. streamnig usluge: interaktivna mobilna TV, vijesti muziĉki klipovi, sportske emisije uţivo,

neke LCS usluge (elektronska edukacija na daljinu (e-learning) i virtualna medicina.

2. download usluge: download podcast-ova, download software-a, neke LCS usluge

(vremenska prognoza, usluge kupovine (m-commerce), sportski rezultati, download filmova,

muzike i drugih sadrţaja.

Slika 46. eMBMS logiĉka arhitektura

http://www2.alcatel-lucent.com/blogs/techzine/files/2011

82

3. kombinovane download-streamnig usluge: višekorisniĉke mobilne online igrice, eMBMS

elektronske novine, mobilno oglašavanje (mobile advertisement).

3.12.1. Download & streaming usluge

Evolucija mobilnih mreţa prati snaţna evolucija usluge downloada, gdje se u silaznoj vezi skidaju

razni sadrţaji na korisniĉki ureĊaj, te se pohranjuju u memoriju ureĊaja. Sa povećanjem veliĉine

aplikacije, povećavaju se i zahtjevi za brzinom prijenosa podataka. Usluga streaming-a predstavlja

asimetriĉnu uslugu preuzimanja podataka sa udaljenog servera, ali korisnik moţe slušati muziĉke ili

gledati video file-ove dok traje proces skidanja tj. prije nego što je kompletan file dostupan na

ureĊaju, bez pohrane istog. Ova usluga je vrlo osjetljiva na kašnjenje, tako da će inovativne

performanse LTE tehnologije ovu uslugu zaista unaprijediti, te će omogućiti emitovanje emisija ili

sadrţaja uţivo, te interaktivno uĉestvovanje u njima. Ovaj koncept se naziva interaktivna mobilna

TV.

3.12.2. LCS-Lokacijske usluge

Mobilni operateri u svakom trenutku znaju, na kojem podruĉju se nalazi odreĊeni korisnik i zato

omogućavaju tzv. lokacijski bazirane usluge LCS (Location Services). LCS se moţe koristiti za

širok izbor funkcija i aplikacija u mreţi, izvan mreţe, ili na krajnjem ureĊaju. Primjeri tih funkcija i

aplikacija su:

a) komercijalne LCS- usluge dodatne vrijednosti (Value added services)

b) zakonsko presretanje komunikacija (Lawful Intercept LCS)

c) pozicioniranje (telemetrijske usluge)

d) usluge lociranja u medicinske svrhe (Emergency LCS/e.medicine).

Lokacijske usluge će pomoću specijaliziranih aplikacija preko LTE mreţe omogućiti organima koji

se brinu za sigurnost graĊana svakodnevno odrţavanje reda i mira, kao i savladavanje kriznih

situacija, što će uveliko povećati efikasnost postojećih metoda za odrţavanje reda, mira i sigurnost

graĊana.

83

Kada korisnik u odreĊenom momentu zatraţi informacije o najbliţem hotelu, mobilni operater mu

šalje listu najbliţih hotela u njegovom okruţenju sa dodatnim informacijama o cijenama, sadrţajima

itd.

3.12.3. eMBMS novine-Multimedia Broadcast Newspaper

Evoluirani MBMS (eMBMS) će po prvvi put otvoriti vrata za nove medije u mobilnim mreţama.

Pored HD audio i video sadrţaja, spominje se novi oblik novina-MBN-Multimedia Broadcast

Newspaper. U suštini radi se o novom konceptu simulirane simultane distribucije elektronskih

novina u digitalnom obliku putem broadcast mobilne LTE mreţe, a u sebi će nositi sadrţaje tipa:

video clipovi, audio sekvenci, muziku, razne igrice, kao i tekstove i slike.

S aspekta mreţe, prednosti eMBMS novina su u popunjavanju noću iskorištenih resursa mreţe.

Prednosti ovih novina su zaista velike, praktiĉne ali istovremeno izuzetno ekološki zdrave za

okolinu. Naime, sam digitalni oblik podrazumijeva umanjenje sjeĉe ĉak tri miliona stabala. Što će

izuzetno smanjiti globalno zagrijavanje. TakoĊer doći će do smanjenja primjena ugljiĉnih boja,

budući da industrija godišnje potroši oko 100 000 tona boje.

3.12.4. Mobilna TV preko LTE eMBMS

Mobilna TV je klasiĉan koncept emitovanja razliĉitih TV sadrţaja na korisniĉke mobilne ureĊaje

preko mobilnih mreţa. S jedne strane, u svijetu već postoje prihvaćena i dokazana rješenja za

emitovanje mobilne televizije kao što su: DVB-H (Digital Video Broadcasting-Handheld), DMB-

(Digital Multimedia Broadcasting) i MediaFlo (Media Forward Lnik Only). Kombiniranjem LTE

tehnologije sa eMBMS konceptom omogućava se koncept mobilne TV preko LTE mreţe, koja će se

time direktno postati konkurencija postojećim DVB-H, DMB i MediaFlo tehnologijama.

Zahvaljujući velikim brzinama prijenosa podataka i inovacijama u industriji mobilnih ureĊaja i

druge opreme, interaktivna mobilna televizija doţivljava dodatni razvoj.

84

Izvor: Ofcom research,Q1 2007

Interaktivnost mobilne televizije omogućuje gledaocima aktivno ukljuĉivanje u emisiju koju

trenutno gledaju na svom mobilnom ureĊaju poput glasanja, slanja pozdrava, kupovanja proizvoda i

sliĉno. Osnovna prednost Mobilne TV preko LTE mreţe leţi u ĉinjenici uštede mreţnih resursa. Za

razliku od klasiĉnog pristupa kod recimo 3G mreţa gdje svaka zasebna sesija zauzima odreĊeni dio

resursa mreţe, ovaj koncept zbog istovremenosti slanja jedinstvenih sadrţaja vodi ka manjoj

upotrebi prostora i vremena u mreţi, nego slanje sadrţaja svakom korisniku posebno u odvojenim

trenucima. Na taj naĉin dolazi do uštede u jezgrenoj i u pristupnoj mreţi. Još jedna od prednosti

ovog tipa emitiranja jeste korištenje već zauzetog frekvencijskog spektra LTE i nije potrebna

izgradnja nove infrastrukture, za razliku od alternativnih solucija kao npr. DVB-H, DMB i MediaFlo

sistema. Nedostatak ovog koncepta npr. u sluĉaju Mobile-TV-a jeste relativno ograniĉen broj kanala

koji mogu biti istovremeno prenešeni.

Slika 47. Procjena korisnika po starosnim skupinama koliko vrednuju uslugu mobilne televizije

85

3.13. Napredne HD video usluge

Na vrhu same ljestvice usluga, omogućenih LTE tehnologijom, se nalaze napredne HD video

usluge. Kljuĉni faktori koji su doprinijeli kovergenciji mobilnog videa su efikasnije korištenje radio

spektra napredna digitalna video kompresija, unapreĊena mreţna arhitektura i noviji napredniji

mobilni ureĊaji i hardwareske komponente prikazano na slici 48. Aplikacijska podruĉja u LTE

mobilnim komunikacijama se prostiru od point-to-point pa sve do point to multipoint usluga.

Multimedijalne sadrţaje snimljenje mobilnim ureĊajem ili putem LTE digitalne kamere korisnici će

moći u realnom vremenu uĉiniti dostupnim svojim prijateljima, familiji ili poslovni partnerima, bilo

gdje u svijetu putem raznih internetskih web stranica ili „uţivo“ na televiziji. Glavna predispozicija

uspješne implementacije navedenih mobilnih širokopojasnih video usluga jeste primjena novog

standarda u video kompresiji H.264/MPEG-4-AVC34

. Ovaj standard H.264 podrţava najefikasnije

tehnike za video kompresiju koje su danas dostupne i odraţava visok nivo kvaliteta doţivljaja kod

gledaoca, pomoću mehanizama koji mu omogućavaju veliku otpornost na greške.

Izvor: „Opportunity and impact of video on LTE Networks“, Motorola, Mart 2012.

Slika 48. Konvergencija tehnologija ka komercijalnom video preko LTE

34

White Paper „Opportunity and impact of video on LTE Networks“, Motorola

86

Televizija visoke rezolucije (HDTV High Definition TeleVision) je tehnologija koja nudi kvalitetu

slike i zvuka unaĉajno veće kvalitete u odnosu na tradicionalne tehnologije prikaza slike i zvuka.

HDTV nudi daleko veću kvalitetu slike u odnosu na standardizirane ekrane. S obzirom da je

rezolucija veća, slika je oštrija, manje mutna i u cjelini bliţa stvarnosti. HD nudi i glaĊe pokrete,

detaljnije i ţivlje boje, a tu je i vrlo visok kvalitet višekanalnog zvuka koji ĉini iskustvo gledanja još

boljim. Usluga HD video na zahtjev (HDVoD-High Definition Video on Demand) će krajnjim

korisnicima dati mogućnost biranja sadrţaja iz velikog arhiva razliĉitog sadrţaja vioskog kvaliteta

kojeg odraţava mobilni operator u dogovoru sa medijskim kućama s kojima ima sklopljen ugovor.

Odabrani sadrţaj će biti dostavljen na korisniĉki ureĊaj za gledanje, unicast tokom podataka prema

mogućnostima LTE mreţe i dobro poznatim standardiziranimRSTP protokolom koji omogućava

kontrolu nad video tokom podataka.

3.13.1. HD Videokonferencije

Usluga videokonferencije je naĉin povezivanja pojedinaca i grupa preko mreţe i video- tehnologije

tako da ljudi imaju dojam istovremenog prisustvovanja sastancima u obliku ţive video veze na

zaslonu ekrana ili projekcione površine.

Primjena HD videokonferenecije je praktiĉna u situacijama kao što su rješavanje problemskih

zadataka, davanje uputa, planiranje i kordiniranje aktivnosti, komunikacija putem sustava za

videokonferenciju moţe biti adekvatan nadomjestak komunikaciji „licem u lice“. Videokonferencija

i videotelefonija su, u odnosu na ostale LTE multimedijalne usluge, vremenski vrlo osjetljive

usluge. Mogućnosti videokonferencijskih sistema su mnogobrojne i omogućit će slijedeće:

ostvarivanje ušteda smanjenjem poslovnih putovanja, što istovremeno znaĉi smanjenje

emisije ugljiĉnog dioksida

uĉenje na daljinu (e-learning), interaktivna predavanja i sl.

telemedicina (e-medicine); konsulatacije, razmjena podataka i pomoć na daljinu pri

zahvatima

telepravosuĊe: npr. svjedoĉenje na daljinu i sl.

87

Unatoĉ tehnološkom progresu koji sa sobom nosi LTE tehnologija, sustavi za videokonferencije će i

dalje imati odreĊena ograniĉenja u mogućnosti prijenosa neverbalnih komunikacijskih znakova koji

se šire vizualnim kanalom.

3.14. Mobilne igrice

Na vrhu same ljestvice usluga omogućenih LTE tehnologijom, pored HD video usluga, nalaze se,

svakako višekorisniĉke mobilne online igrice. Višekorisniĉke igrice se dijele na: igrice u realnom

vremenu i strateške igre na poteze. Igrice u realnom vremenu se odvijaju instantno u oĉima igraĉa

jer je vremenski odziv izmeĊu izdavanja zapovjedi u njezinog izvoĊenja, te odgovara umjetne

inteligencije kraći od jedne sekunde, ili traje onoliko dugo koliko je potrebno protivniĉkom igraĉu

da percipira akciju te potom reagira. U tom kontekstu je vrlo vaţna vremenska komponenta budući

da su višekorisniĉke online igre vrlo osjetljive na kašnjenje. Da bi se zadovoljila korisniĉka

percepcija, vrijeme kašnjenja s kraja na kraj mora biti ispod 50ms uz bitstream 10-50kb/s. LTE

tehnologija ne samo da ispunjava navedene kriterije, nego ih nadmašuje. Kašnjenja su isod 10msec,

što je u odnosu na HSPA veliki progres. Brzine do 326.8Mb/s u downlinku i 173 u uplinku,

omogućit će igranje igrica s visokom rezolucijom.

88

4. Neki od ureĎaja koji podržavaju LTE tehnologiju

Poteškoće prvih LTE mreţa vezane su uz terminalnu opremu, sliĉno kao što je u prvoj polovici ove

dekade nedostatak mobitela i njihova visoka potrošnja energije predstavljala jedan od najteţih

izazova prilikom komercijalnog uvoĊenja 3G mreţa. Neki proizvoĊaĉi su već izradili odgovarajuće

modeme za laptope, prve smartphone ureĊaje i tablete s podrškom za LTE, budući da je 2012.

godine LTE ušla u širu komercijalnu upotrebu, na trţištu postoji potpuna lepeza korisniĉkih LTE

ureĊaja.

Trţište svaki dan sve više prepoznaje mogućnosti LTE tehnologije. Zanimljivo je kako LTE

tehnologiju oznaĉavaju ekvivalentnom sa 4G, mada još ne zadovoljava sve standarde koje nameće

4G. LTE-ovi konkurenti bi bili i HSPA+ te WiMAX. Naravno, LTE model je najbrţi, HSPA+ je

najsporiji, a WiMAX se nalazi negdje u sredini. Dolje je naveden popis iskljuĉivo nekih LTE

smartphoneova i tableta.

Smatphone-ovi

Samsung Galaxy Nexus LTE35

Samsung Galaxy Indulge

Samsung Stratosphere

Motorola Droid Razr MAXX

Motorola Droid Bionic

Pantech Breakout

LG Revolution

HTC Thunderbolt 4G

HTC Rezound

35

http://www.gsmarena.com/samsung_galaxy_nexus_lte-4406.php

Slika 49. Smartphone-ovi


http://www.gsmarena.com/samsung_r910_galaxy_indulge-3774.php

http://www.gsmarena.com/samsung_i405_stratosphere-4262.php

http://www.gsmarena.com/motorola_droid_razr_maxx-4417.php

http://www.gsmarena.com/motorola_droid_bionic-3710.php

http://www.gsmarena.com/pantech_breakout-4294.php

http://www.gsmarena.com/lg_revolution-3732.php

http://www.gsmarena.com/htc_thunderbolt_4g-3703.php

http://www.gsmarena.com/htc_rezound-4099.php


89

Mogli bismo reći da je prva komercijalna LTE mreţa pokrenuta u decembru 2009. u Stockholmu od

strane Telia Sonera u suradnji s Ericsson-om te da su Samsung Galaxy Indulge i HTC Thunderbolt

prvi smartphoneovi koji su napravljeni sa podrškom za LTE tehnologiju.

Tableti

Motorola Droid Xyboard

Samsung Galaxy Tab 4G LTE

Motorola Xoom

HTC Jetstream

Napredna tehnologija će mobilne ureĊaje zapravo pretvoriti u vrhunska mala raĉunala u raznim

veliĉinama i oblicima, te tako donijeti višestruko unaprijeĊeno korisniĉko iskustvo. Oĉekuje se:36

uvoĊenje s rezolucijama od 12 do 20 Mpx od 2012 (trenutno od 2-7 Mpx)

rezolucija na ekranima će biti barem 1024x768 px., (trenutno 320x240 px i 640x480 px)

implementacija memorijskih komponenti 32GB+ (trenutno 2GB-32GB)

procesori bi trebali biti dovoljno jaki za obradu videa u punoj HD rezoluciji–oko 1GHz

(trenutno od 300-800MHz)

standardizirana rješenja baterija uz znaĉajnu redukciju potrošnje elektriĉne energije.

36

„Beyond 3G – Bringing Networks, Terminals and the Web Together“, John Wiley & Sons, December 2008. Strana

235

Slika 50. Tableti

http://www.gsmarena.com/motorola_droid_xyboard_10_1_mz617-4360.php

http://www.gsmarena.com/samsung_galaxy_tab_4g_lte-3769.php

http://www.gsmarena.com/motorola_xoom_mz600-3832.php

http://www.gsmarena.com/htc_jetstream-4141.php

90

4.1 Ericsson prvi u svijetu demonstrirao 150 mb/s preko lte-a na živoj mreži

Ericsson je na ovogodišnjem Mobile World congressu, u suradnji s kompanijom renesas Mobile,

predstavio lte category 4 koji je, prema organizaciji 3Gpp, namijenjen brzinama do 150 Mb/s na

silaznoj vezi. Category 4 je novi korak u evoluciji lte-a, a putem pametnih telefona kao i drugih lte

ureĊaja poput tableta i usmjeritelja bit će omogućen još bolji korisniĉki doţivljaj. Ova svjetska

premijera koristi ţivu Ericssonovu infrastrukturu i lte modem kompanije renesas Mobile koji

omogućuje trostruki naĉin rada, sp2531. Opisanom inicijativom, Ericsson nastavlja tehnološko

liderstvo u podruĉju mobilnog širokopojasnog pristupa. Osnaţivanje ekosustava pametnih telefona

povećavanjem brzine prijenosa omogućit će nastavak podatkovnog rasta.

Ericsson i renesas Mobile već više od desetljeća suraĊuju na ispitivanju meĊuoperativnosti

naprednih tehnologija. ova suradnja pomaţe razvoju istinskih industrijskih rješenja bez zaštitnih

prava ĉime je omogućeno rasprostranjeno korištenje novih tehnologija. prvi ureĊaji kompatibilni s

lte category 4 oĉekuju se na trţištu do kraja 2012. godine. Ericssonova podrška lte infrastrukturi već

je dostupna.37

37

Ericssonova vizija umreţenog društva; http://www.ericsson.com/hr/etk/novine/kom0112/14_15.pdf, 2012.god.

Slika 51. Pametni telefoni - neraskidivo povezani sa performansama mreţa

http://www.ericsson.com/hr/etk/novine/kom0112/14_15.pdf

91

Usred tehnološke revolucije u kojoj primijenjene informacijsko-komunikacijske tehnologije stvaraju

umreţeno društvo i mijenjaju ĉitav svijet, sve se veći znaĉaj pridaje novoj komunikacijskoj

paradigmi pod nazivom M2M (Machine-to-Machine) komunikacija, pod kojom podrazumijevamo

autonomnu komunikaciju izmeĊu strojeva, neovisnu o trenutaĉnoj interakciji korisnika. Prema

predviĊanjima Ericssonovih struĉnjaka u 2020. godini oĉekuje nas postojanje 50 milijardi povezanih

ureĊaja ĉije će se koristi ogledati u mnogim podruĉjima ljudskog djelovanja, poput prometa,

sigurnosti, industrije ili zdravstva. Ericssonova vizija budućeg umreţenog društva u kojem će svi

ureĊaji od ĉijeg meĊusobnog povezivanja moţemo ostvariti dodatnu korist, upravo zbog te

diferencijalne dobiti, i biti umreţeni, otvara neograniĉene mogućnosti za inovativnost, ali i potrebu

za kontinuiranim unaprjeĊenjem aktualnih ICT rješenja, portfelja usluga i struĉnih znanja svih

dionika ICT trţišta.38

Izvor: http://www.ericsson.com/hr/etk/revija/Br_1_2012

Slika 52. PredviĊanja za 2020. godinu

38

Revija br.1 2012; http://www.ericsson.com/hr/etk/revija/Br_1_2012

http://www.ericsson.com/hr/etk/revija/Br_1_2012

92

ZAKLJUČAK

LTE predstavlja novi 3GPP standard za prijenos podataka u širokopojasnim mobilnim mreţama, na

putu k ĉetvrtoj generaciji (4G) mobilnih mreţa. Osnovne karakteristike LTE-a zasnovanog na

korištenju OFDM radijske pristupne tehnologije i više-antenskih rješenja (MIMO) ukljuĉuju

ostvarivanje velikih brzina prijenosa (isprva do 150 Mbit/s, kasnije ĉak i do 1 Gbit/s) uz vrlo ma lo

kašnjenje pri prijenosu i uspostavi konekcije (do 10 ms), a sve uz mogućnost istodobnog pruţanja

širokopojasnog pristupa velikom broju korisnika mobilne mreţe. Veliku prednost u uvoĊenju LTE

tehnologije predstavlja njena fleksibilnost, posebice po pitanju korištenja razliĉitih frekvencijskih

opsega (od trenutaĉno aktualnih, do nekih novih, npr. 700 MHz ili 2,6 GHz) uz razliĉite dostupne

širine pojasa (od 1,4 do 20 MHz). Vaţno je napomenuti i pojednostavljenu arhitekturu samog

sistema zasnovanu na evoluiranoj jezgrenoj mreţi (EPC) i all-IP rješenju, kao i olakšani i

automatizirani nadzor i upravljanje nad samom mreţom. LTE tehnologija prošla je priliĉno brz

proces od standardizacije do današnje komercijalne realizacije.

Po prvi puta govorimo o globalnom, opće prihvaćenom standardu, i to od strane brojnih proizvoĊaĉa

opreme i terminala kao i mobilnih operatera diljem svijeta. Kroz rad je prikazano da multimedijalne

usluge predstavljaju kljuĉni naĉin komuniciranja u kojem se koristi više naĉina prikaza podataka. Za

brojne operatore koji imaju implementiranu LTE tehnologiju, IMS će biti odabrana arhitektura na

osnovu koje će se pruţiti nove multimedijalne usluge temeljene na internetskom protokolu. Pored

klasiĉnih multimedijskih usluga ostvarenih putem IMS-a, najznaĉajniji napredak, zahvaljujući LTE

tehnologiji oĉekuje se u oblasti video prijenosa. Long Term Evolution generacija mobilne

tehnologije ima vrlo velike brzine prijenosa podataka te će biti idealna prilika za nove, inovativne

usluge, smanjene troškove, ali i prilika za nove prihode. All-IP u mobilnim sistemima zahtijeva da

se razliĉita postojeća infrastruktura nadogradi ili zamijeni, tako da su operatori suoĉeni sa izazovnim

zadatkom balansiranja investicija u izgradnju mreţe, dok sa druge strane ne smiju da remete

postojeće servise i prihode. Oĉekuje se da će većina mobilnih operatera u razvijenim zemljama da

polahko nadogradi jezgro svoje mreţe ka IP, sa dugoroĉnom strategijom prelaska na all-IP za LTE i

naredne sisteme.

93

Iako direktan prijelaz moţe da dovede do znaĉajnih ušteda, kapitalne investicije i potencijalno

remećenje servisa spreĉavaju brzu primjenu all-IP kod mobilnih operatora. MeĊutim, kako

komunikacije sve više postanu paketski orijentisane, mobilni operatori će izvršiti nadogradnju ka

LTE, postavljajući SAE/EPC preko postojeće infratrukture jezgra mreţe, sa dugoroĉnim ciljem

migracije ka all-IP mreţi.

Vrlo vaţan korak u uvoĊenju all-IP u mobilne sisteme je i postojanje odgovarajućih korisniĉkih

aplikacija, koje će ostvariti dodatni prihod operatorima. MeĊu najizazovnije po pitanju propusnog

opsega spadaju VoIP, gaming i VoD, sa zadovoljavajućim nivoom QoS. UvoĊenjem all-IP

arhitekture stvoriće se potpuno zrela, širokopojasna mobilna mreţa u realnom vremenu koja će u

potpunosti omogućiti zadovoljenje korisniĉkih zahtjeva u pogledu kvaliteta novih servisa. LTE

tehnologija, u potpunosti bazirana na IP-u, igra kljuĉnu ulogu u dugoroĉnoj viziji mobilnog

multimedijalnog doţivljaja, osiguravajući veći kapacitet i veće brzine uz niţe kašnjenje u odnosu na

mobilne mreţe treće generacije. Ova industrija je u jakoj fazi ekspanzije, a pred nama je vrlo

interesantan period implementacija inovacija od strane vodećih svjetskih proizvoĊaĉa i operatera.

94

LITERATURA

Hyung G.Myung. „Technical Overview of 3GPP LTE“, John Wiley & Sons

Information Paper „GSM/3G Market/Tehnology update“, Global mobile Suppliers

Association


John Wilwy & Sons, „Beyond 3G – Bringing Networks, Terminals and the Web Together“,

December 2008.

N.Malić « Univerzalni sustav pokretnih telekomunikacija », ETK Revija, studeni 2003.

T. Blajić «Evolucija radijske pristupne mreţe u mobilnim sustavima treće generacije», ETK

Revija, studeni 2006.

T.Blajić, M.Druţijanić, Z. Ĉimić «Prospects of MIMO Techniques for Broadband Wireless

Systems», Mipro CTI, svibanj 2006.

T.Blajić, D.Nogulić, M.Druţijanić «Latency Improvements in 3G Long Term Evolution»,

Mipro CTI, svibanj 2006.

Tamara Muškatirović, “LTE kao tehnologija mobilnih mreţa sledeće generacije“,

INTERNATIONAL Scientific Conference on Economic and Regional Development

Eurobrand 2 (2010), ISBN 978-86-88065- 15-3.

White Paper „Opportunity and impact of video on LTE Networks“, Motorola

White Paper „Long Term Evolution (LTE) Overview“, Alcatel Lucent

Web stranice:

http://lteworld.org.

http:// www.wikkipedia.org


Ericssonova vizija umreţenog društva;

http://www.ericsson.com/hr/etk/novine/kom0112/14_15.pdf, 2012.god


http://lteworld.org/


http://www.ericsson.com/hr/etk/novine/kom0112/14_15.pdf


95

POPIS SKRAĆENICA

3G – Third Generation

3GPP – Third Generation Partnership Project

AMPS – Advanced Mobile Phone Service

BMP - Bitmap – format komprimirane slike

CDMA – Code Division Multiple Access

C/I – Carrier to Interference D-AMPS – Dual-mode AMPS

DRX – Discontinuous Reception

DVB - Digital Video Broadcast

DVB-H - Digital Video Broadcasting-Handheld

eMBMS - evolved Multimedia Broadcast Multicast Service

EPC – Evolved Packet Core

EDGE – Enhanced Data rates for GSM Evolution eNodeB – Evolved Node B

E-UL – Enhanced Uplink E-UTRAN – Evolved UTRAN FDD – Frequency Division Duplex

FDMA – Frequency Division Multiple Access

96

FFT – Fast Fourier Transform

GGSN – Gateway GPRS Support Node

GPRS – General Packet radio Service

GSM – Global System for Mobile Communications HARQ – Hybrid Automatic Repeat Request

HDTV High Definition TeleVision

HDVoD – HD Video-on-Demand

HSDPA - High Speed Downlink Packet Data Access HSPA - High Speed Packet Access

HSPA+ – Evolved HSPA

HSUPA - High Speed Uplink Packet Access

IFFT – Inverse Fast Fourier Transform IP – Internet Protocol

IMS - IP Multimedia Subsystem

ISI – Inter Symbol Interference

ITU – International Telecommunication Union LSTI - LTE/SAE Trial Initiative

LTE – Long-Term Evolution

MAC – Medium Access Control

MBMS – Multimedia Broadcast and Multicast Services MIMO – Multiple Input, Multiple Output

97

NGMN – Next Generation Mobile Networks

MME – Mobility Management Entity NMT – Nordic Mobile Telephony

OFDM – Orthogonal Frequency-Division Multiplexing

OFDMA – Orthogonal Frequency-Division Multiple Access

QAM – Quadrature Amplitude Modulation

QoS – Quality of Service

QPSK – Quadrature Phase Shift Keying

PAPR – Peak to Average Power Ratio

PDC – Personal Digital Communications

PGW – Packet Data Network Gateway

RAB – Radio Access Bearer

RAN – Radio Access Network

RBS – Radio Base Station

RLC – Radio Link Control

SC-FDMA – Single Carrier - Frequency Division Multiple Access

SGSN – Serving GPRS Support Node

98

SGW – Serving Gateway

SINR – Signal to Interference and Noise Ratio

TACS – Total Acces Communication System

TCP – Transmission Control Protocol

TDD – Time Division Duplex

TDMA – Time Division Multiple Access

TD-SCDMA – Time Division - Synchronous Code Division Multiple Access

TTI – Time Transmission Interval

UE – User Equipment

UMTS – Universal Mobile Telecommunication System

UTRA – UMTS Terrestrial Radio Access

UTRAN – UMTS Terrestrial Radio Access Network

WCDMA – Wideband Code Division Multiple Access

WLAN – Wireless Local Area Network

VoIP – Voice over IP

99

POPIS SLIKA

Slika 1. Evolucija 3GPP tehnologija ....................................................................................................... 13 Slika 2. LTE - globalno prihvaćen standard ........................................................................................... 14 Slika 3. PredviĊanja rasta širokopojasnog pristupa u svijetu ( izvori: OVUM, Strategy Analytics,

HAKOM, Cullen International) .............................................................................................................. 15 Slika 4. Glavni LTE ciljevi ...................................................................................................................... 17 Slika 5. Identificirani LTE frekvencijski pojasevi ................................................................................. 20

Slika 6. OFDM podnositelji .................................................................................................................... 22 Slika 7. OFDMA i SC-FDMA prijenos .................................................................................................. 23 Slika 8. Implementacija OFDM tehnike uz pomoć IFFT/FFT u odašiljanju i prijemu ....................... 24

Slika 9. LTE podrţane modulacije .......................................................................................................... 24 Slika 10. Promjenjiva širina frekvencijskog pojasa ............................................................................... 25 Slika 11. Usporedba OFDMA i SC-FDMA pristupa ............................................................................. 25

Slika 12. Više-antenske tehnike kod LTE .............................................................................................. 25 Slika 13. Prostorno multipleksiranje korištenjem tehnika odašiljaĉke i prijemne raznolikosti (eng.

TX/TX diversity) ...................................................................................................................................... 27

Slika 14. Dobitak kapaciteta u sluĉaju višeslojnog prijenosa (MIMO) ................................................ 28 Slika 15. Smjerovi silazne i uzlazne veze............................................................................................... 29 Slika 16. Topografija LTE mreţe............................................................................................................ 30

Slika 17. EPS arhitektura ......................................................................................................................... 31 Slika 18. Tipiĉna SAE/LTE implementacija .......................................................................................... 33 Slika 19. Arhitektura E-UTRAN............................................................................................................. 35

Slika 20. LTE protokolni sloţaj .............................................................................................................. 37 Slika 21. Mapiranje kanala ...................................................................................................................... 40 Slika 22. Struktura LTE-FDD moda u vremenskoj domeni ................................................................. 41

Slika 23. Raspored referentnih simbola (RS) za sluĉaj upotrebe više-antenskih rješenja (silazna

veza) .......................................................................................................................................................... 42 Slika 24. RasporeĊivanje ovisno o kvaliteti kanala (silazna veza) ....................................................... 43

Slika 25. RasporeĊivanje korisnika u uzlaznoj vezi .............................................................................. 44 Slika 26. Univerzalni moduli za Ericsson-ove postaje (RBS)............................................................... 45 Slika 22. Struktura LTE-FDD moda u vremenskoj domeni ................................................................. 45

Slika 27. RBS 6102 osnovna postaja ...................................................................................................... 46 Slika 29. Porast korištenosti interneta u BiH ......................................................................................... 49 Slika 29. Širokopojasne usluge i nove aplikacije potiĉu evoluciju 3G sistema ................................... 50

Slika 30. Pokretaĉi razvoja LTE ............................................................................................................ 51 Slika 31. Elementi multimedije ............................................................................................................... 53 Slika 32. Rasterske slike se sastoje od sitnih polja zvanih pikseli ........................................................ 56

Slika 33. Struktura multimedijalnog sadrţaja ........................................................................................ 61 Slika 35. Evolucija mobilnih multimedijalnih usluga ........................................................................... 64 Slika 36. Spektar multimedijalnih usluga preko LTE............................................................................ 66

Slika 36. Pogled krajnjeg korisnika na IMS ........................................................................................... 70 Slika 37. Prikaz usluge prisutnosti .......................................................................................................... 71 Slika 38. Prikaz usluge komunikacije porukama u realnom vremenu .................................................. 72

Slika 39. Broj M2M konekcija u ovisnosti o radio tehnologiji i aplikaciji (predviĊanje za 2020.

godinu) ...................................................................................................................................................... 76 Slika 42. Primjene M2M usluge.............................................................................................................. 77

Slika 40. Elementi i suĉelja u M2M komunikaciji putem pokretnih mreţa ......................................... 77

100

Slika 42. Mreţni zahtjevi pojedinih M2M aplikacija ............................................................................ 78

Slika 44. Primjer uloge LTE mreţe u naprednim elektroenergetskim mreţama ................................. 80 Slika 44. Koncept telemedicine ............................................................................................................... 80 Slika 45. eMBMS logiĉka arhitektura .................................................................................................... 81

Slika 46. Procjena korisnika po starosnim skupinama koliko vrednuju uslugu mobilne televizije .... 84 Slika 48. Konvergencija tehnologija ka komercijalnom video preko LTE .......................................... 85 Slika 48. Smartphone-ovi ........................................................................................................................ 88

Slika 49. Tableti ....................................................................................................................................... 89 Slika 50. Pametni telefoni - neraskidivo povezani sa performansama mreţa ...................................... 90 Slika 52. PredviĊanja za 2020. godinu ................................................................................................... 91

POPIS TABELA

Tabela 1. Osnovne karakteristike LTE standarda .................................................................................. 17

Tabela 2. Skup alata za kompresiju multimedijalnih sadrţaja .............................................................. 63

Tabela 3. Multimedijalne usluge preko LTE u poreĊenju sa 3G .......................................................... 67

101

IZJAVA O PLAGIJARIZMU

Kao student magistarskog studija na Fakultetu za saobraćaj i komunikacije Univerziteta u Sarajevu

potpisujem izjavu da sam upoznat sa Zakonom o visokom obrazovanju Kantona Sarajevo i Etiĉkom

kodeksu Univerziteta u Sarajevu.

Ovom izjavom potvrĊujem da sam magistarski rad napisao samostalno i koristeći se iskljuĉivo

navedenom bibliografijom, te da ovaj rad nije korišten pri bilo kakvom drugom ocjenjivanju.

Saglasan sam da jedan primjerak mog rada bude javno dostupan preko biblioteke Fakulteta za

saobraćaj i komunikacije.

Mjesto/datum: Sarajevo, 11.10.2012.

Potpis

Documents

Razvoj Multimedijskih Usluga u LTE Okruzenju