Standardisation process of Universal Mobile Telecommunication System in Third Generation Partnership Project

Third Generation Partnership Project (3GPP) on organisaatio, joka määrittelee ja ylläpitää kolmannen sukupolven matkapuhelinverkon standardeja. Organisaatio luotiin monien eri standardointielinten toimesta havaittaessa, ettei maailmanlaajuista kolmannen sukupolven matkapuhelinteknologiaa voitaisi määritellä ilman laajaa yhteistyötä. 3GPP:ssä standardointityö on jakautunut usealle tekniselle määrittelyryhmälle. Jokaisen ryhmän tehtävänä on kehittää määrittelyjä ja raportteja omalla vastuualueellaan. 3GPP:ssä määrittelytyötä tehdään samanaikaisesti teknillisten määrittelyryhmien välillä. Tämä vaatii tiukkoja sääntöjä määrittelyjen luonti-, hyväksyntä- ja ylläpitotehtäviin. Vain siten on mahdollista hallita määrittelyihin tulevia muutoksia ja tarvittavaa kokonaistyömäärää. Tämä diplomityö kuvaa 3GPP:n määrittelemän UMTS-teknologian. Työssä keskitytään tarkemmin 3GPP-organisaation rakenteeseen, määritysten tekemiseen ja työskentelytapoihin. Tämä diplomityö osoittaa millainen organisaatio ja säännöt vaaditaan maailmanlaajuisen matkapuhelinjärjestelmän kehittämiseen.

Transport Resource Management within UMTS Radio Network Subsystem

Tällä hetkellä haastavin telekommunikaatioteollisuuden tutkimus – ja kehitystoiminta on keskittynyt kolmannen sukupolven matkapuhelinjärjestelmien ympärille. Järjestelmien standardointityössä on saatu aikaiseksi ensimmäiset vakaat spesifikaatioversiot ja kaupallista toimintaa ollaan parhaillaan aloittelemassa Japanissa ja Euroopassa. Eräs kolmannen sukupolven järjestelmistä on UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Tämä diplomityö antaa yleiskuvan UMTS järjestelmästä ja sen eri verkkoelementtien toiminnallisuuksista. Päähuomio on kiinnitetty radioverkkojärjestelmään (UMTS Terrestrial Radio Access Network) ja erityisesti sen radioaliverkkojärjestelmään (Radio Network Subsystem), joka koostuu radioverkonohjaimesta (Radio Network Controller) ja joukosta siihen kuuluvia tukiasemia (Node B). Radioverkonohjain ja tukiasemat on yhdistetty avoimen rajapinnan kautta jota kutsutaan Iub -rajapinnaksi. Rajapinta tarjoaa radioverkonohjaimelle mahdollisuuden kontrolloida tukiasemia signalointiviestien avulla ja mahdollistaa tehokkaan ja luotettavan käyttäjätiedon siirron radioaliverkkojärjestelmän sisällä. Tämän diplomityön pääasiallinen sisältö on siirtoresurssien hallinta Iub -rajapinnan ylitse. Työssä esitellään ja selitetään siirtoverkon arkkitehtuuri. Myös kaikki Iub:ssä sijaitsevat protokollat ja toiminnalliset yksiköt jotka vaikuttavat siirtoresurssien hallintaan esitellään ja kuvataan yksityiskohtaisesti. Päähuomio on kiinnitetty sovellusprotokolliin sekä rajapinnan siirtoverkko- että radioverkkokerroksella sekä näiden protokollien väliseen vuorovaikutukseen. Kyseiset protokollat ovat Node B Application Part (NBAP) ja Access Link Control Application Part (ALCAP). Työn toteutusosassa käydään lävitse NBAP –protokollan prototyypin ja Node B Manager –toiminnallisen yksikön prototyypin implementaatio.

3G SGSN Toiminnallisuustestauksen Automatisointi

3G SGSN (3rd Generation Serving GPRS Support Node) onUMTS (Universal Mobile Telecommunications System) pakettiverkon verkkoelementti, joka toimii linkkinä ulkoisen verkon(kuten Internet) ja radioverkon välillä. 3G SGSN ylläpitää tilaajan tietoja ja paikannustietoja päätelaitteen liikkuessa verkon sisällä ja välittää myös dataa ulkoisen verkon ja mobiilipäätelaitteen välillä. Tämän diplomityön aiheena on 3G SGSN toiminnallisuus-testauksen automatisointi. Työssä kehitetään 3G SGSN toiminnallisuustestaukseen soveltuva testauksen automatisointijärjestelmä Linux-ympäristössä AuTS (Automated Test Sequences)-automatisointityökalulla. Kehitystyöhön kuuluu järjestelmän suunnittelu ja toteutus. Toteutettu automatisointijärjestelmä suorittaa 3G SGSN toiminnallisuustestauksen istunnon- ja liikkuvuudenhallinnan testitapauksia.Suoritettujen testitapausten tuloksista luodaan HTML (Hypertext Markup Language)-raportti, joka sisältää tiedot ja analyysit suoritetuista testitapauksista sekä linkit testitapausten lokitietoihin. Hyvä automatisointi vaatii suunnittelua, jossa huomioidaan käytettävyys ja ylläpidettävyys. Näihin ominaisuuksiin on toteutuksessa kiinnitetty erityistä huomiota. Lopputuloksena saatiin toimiva automatisointijärjestelmä, joka osoittaa automatisoinnin tuovan huomattavia etuja toiminnallisuustestauksen tehokkuuteen. Työssä käsitelläänmyös ohjelmistotestausta sekä testauksen automatisointia ja niiden periaatteita.

Digitaalisen puhesignaalin siirtäminen matkapuhelinjärjestelmässä

Puheen siirtäminen langallisesti juontaa juurensa jo 1800-luvun loppupuolelle, kun puhelin keksittiin. Ensimmäiset matkapuhelimet tulivat 1950-luvulla. Silloin puhe siirrettiin kuitenkin analogisesti, jolloin puheenlaatu oli huonoa sekä viiveet isoja. Puheen digitalisointia alettiin kehittää 1970-luvulla ja otettiin käyttöön ensimmäistä kertaa vuonna 1991. Digitalisointi mahdollistaa puheen siirtämisen, tallentamisen ja uudelleen generoimisen ilman tietosisällön muuttumista. Se myös mahdollistaa virheiden korjauksen, jotka puhesignaaliin saattavat yhdistyä siirtokanavassa. Digitaalisesti toimivan GSM:n (Groupe Spécial Mobile, myöh. Global System For Mobile communication) käyttöönotto paransi palveluita huomattavasti analogiseen verrattuna. GSM:llä datanopeudet ovat kuitenkin suhteellisen pienet, jonka takia on otettu käyttöön UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). UMTS pyrkii langattomassa tiedonsiirrossa yhtä hyvään laatuun kuin pystytään langallisessa. Tässä tutkielmassa perehdytään puheensignaalin siirtämiseen matkapuhelimesta vastaanottajalle, tärkeimpiin puheenkoodausmenetelmiin sekä tutustutaan matkapuhelinjärjestelmiin.

Mobility Management in Packet Switched Mobile Networks

Nykyisin matkaviestinverkot ovat osa jokapäiväistä elämää. Merkittävimpiä eroja kiinteiden ja matkaviestinverkkojen välillä on käyttäjän liikkuvuus, joka voidaan määritellä mahdollisuudeksi soittaa ja vastaanottaa puheluita missä ja milloin tahansa. Työ selittää termin liikkuvuus ja määrittää ongelmat, jotka täytyy ratkaista liikkuvuuden aikaansaamiseksi sekä tavat, joilla nämä ongelmat on ratkaistu matkaviestinverkoissa. Työ luo yleiskatsauksen liikkuvuuden aikaansaamisessa käytettäviin menetelmiin, joita ovat haku, sijainnin päivitys, sijainnin seuranta ja kanavan vaihto. Työ keskittyy liikkuvuuteen kolmannen sukupolven matkaviestinverkkojen paketti-kytkentäisessä osassa, esimerkkinä liikkuvuuden hallinta UMTS:ssa (Universal Mobile Telecommunications System). Erot paketti- ja piirikytkentäisen osan välillä tuodaan esille ja selitetään. Jotta käyttäjät ja heidän päätteensä voisivat liikkua, tiedon täytyy kulkea verkon eri osien välillä. Merkinanto verkkoelementtien välillä ja liikkuvuuden mahdollistavien toimenpiteiden suoritus tehdään yhteyskäytännön avulla. Työ kuvaa yhteyskäytännöt, jotka ovat osallisena liikkuvuuden tarjontaan. Painopiste on GPRS:n liikkuvuuden-hallintayhteyskäytännössä, GMM:ssä. GMM protokollan prototyypin toteutus on esitetty työn käytännön osassa.

IPSec in 3G packet switched domain

Diplomityö käsittelee IPSec-protokollan (IP Security Protocol) implementointia UMTS:n (Universal Mobile Telecommunications System) pakettikytkentäiseen verkkoon. Runkoverkkoa käytetään mobiilikäyttäjän datan siirtämiseen sekä verkkoelementtien väliseen ohjausinformaation välitykseen. Koska UMTS:n runkoverkot ovat IP-pakettikytkentäisiä verkkoja, IPSec-protokollaa voidaan käyttää lähetettyjen IP-datasähkeiden suojaamiseen. IPSec- ja IKE-protokollien (Internet Key Exchange) käyttö on koettu monimutkaiseksi kiinteissä verkoissa. Tämän saman ongelman edessä tulevat olemaan myös operaattorit, kun he alkavat rakentaa UMTS-verkkojaan. On kuitenkin muistettava se, että tulevaisuudessa lähes kaikki data mukaanlukien ääni ja video on tarkoitus siirtää IP-protokollan avulla. IP-teknologiaan perustuva tiedonsiirron kasvu lisää IPSec-protokollan merkitystä ei ainoastaan runkoverkossa mutta myös radioliityntäverkoissa sekä SS7-merkinantoverkoissa (Signaling System No. 7). Diplomityö on tehty osaksi diplomi-insinöörin tutkintoa Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa. Työ on tehty Nokia Networksin palveluksessa Helsingissä, vuosien 2002 ja 2003 välisenä aikana.

Radio Resource Management across UMTS Radio Network Subsystems

UMTS (Universal Mobile Telecommunication System), esimerkkinä kolmannen sukupolven matkapuhelinjärjestelmästä pyrkii toistamaan GSM:n (Global System for Mobile Communications) menestyksen. UMTS:n kaupallinen toiminta on parhaillaan alkamassa ja ensimmäinen kaupallinen verkko on jo aloittanut toimintansa Japanissa. Tämä diplomityö antaa yleiskuvan UMTS:stä keskittyen radioverkkojärjestelmän (UMTS Terrestrial Radio Access Network,UTRAN) radioresurssien hallintaan (Radio Resource Management, RRM). Työssä kuvataan radiorajapintojen toimintaa, mutta diplomityön pääaiheena on kuitenkin radioresurssien hallinta UMTS radioaliverkkojärjestelmien ylitse. Radioresurssien hallinta pitää sisällään joukon proseduureja, jotka vaikuttavat koko UTRAN:in rakenteen lävitse. On hyvin tärkeää saavuttaa oikea toiminnallisuus hajautettujen radioresurssien hallintaan jotta voitaisiin saavuttaa paras yhteyden laatu loppukäyttäjälle. Työssä käydään yksityiskohtaisesti lävitse radioresurssien hallinnan perusperiaatteet ja joukko proseduureja. RNSAP (Radio Network Subsystem Application Part) protokollaa tarkastellaan työssä esimerkkinä protokollasta joka osallistuu radioresurssien hallintaprosessiin.

Packet Switched UMTS Pilot System

Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) on Third Generation Partnership Project (3GPP) –organisaation määrittelemä matkaviestinjärjestelmä. UMTS tukee sekä piiri- että pakettikytkentäistä tiedonsiirtoa ja mahdollistaa langattoman, suurinopeuksisen Internet-yhteyden. Diplomityön tarkoituksena on kuvata Nokia Research Center:n toteuttama kolmannen sukupolven 3GPP yhteensopiva pakettikytkentäinen koejärjestelmä. Työssä on käytetty uutta lähestymistapaa protokollakehitykseen, yhdistämällä eri työkaluilla tuotettuja protokollia yhdeksi kokonaisuudeksi. Liikenteen vaihtuessa lähitulevaisuudessa suurelta osin pakettikytkentäiseksi on mietittävä keinoja palvelunlaadun takaamiseksi. Näitä keinoja tutkittiin käyttämällä työssä toteutettua koejärjestelmää testialustana. Koejärjestelmää esiteltiin useissa konferensseissa ja se toimitettiin monille teleoperaattoreille.

Managing Packet Data (Sessions) in 3G Mobile Networks

Tällä hetkellä kolmannen sukupolven matkapuhelinjärjestelmät ovat siirtyneet kaupalliseen vaiheeseen. Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) on eräs kolmannen sukupolven matkapuhelinjärjestelmä, jota tullaan käyttämään Euroopassa. Diplomityön päämääränä on tutkia, kuinka pakettivälitteistä tiedonsiirtoa hallitaan UMTS - verkoissa. Diplomityö antaa yleiskuvan toisen sukupolven matkapuhelinjärjestelmien datapalveluiden kehityksestä kolmannen sukupolven nopeisiin matkapuhelinjärjestelmiin. Pakettivälitteisen verkon verkkoarkkitehtuuri on esitetty sekä sen, diplomityön kannalta, tärkeimpien osien toiminnallisuus on selvitetty. Myös pakettipohjaisten datayhteyksien eli istuntojen muodostaminen ja vapauttaminen sekä aktiivisen yhteyden ominaisuuksien muokkaaminen on esitetty tässä diplomityössä. Yhteydenhallintaprotokolla, Session Management (SM), on yksi protokolla, joka osallistuu pakettidatayhteyden hallintaan. SM -protokolla on käsitelty työssä yksityiskohtaisesti. SM -protokollan SDL toteutus on esitetty diplomityön käytännönosassa

Product Definition Process for Mobile Radio System Product

Työn tarkoituksena oli tutkia tuotteen määrittelyyn liittyvää kirjallisuutta ja perehtyä tuotteen määrittelytyön nykytilaan kohdeyrityksessä. Näihin molempiin perustuen muodostetaan prosessimalli tuotteen määrittelytyölle kohdeyrityksessä. Työssä käsitellään prosessijohtamisen pääperiaatteet sekä tuotteen määrittelyä koskevaa kirjallisuutta ja tutkimuksia. Koska kysessä oleva tuote on suurelta osalta ohjelmistotuote, ohjelmistojen suunnittelua, erityisesti ohjelmistovaatimusten hallintaa ja ohjelmistojen määrittelyä, on myös tarkasteltu työssä. Tuotteen määrittelyn haasteita on käsitelty yksityiskohtaisemmin, esimerkiksi dokumentointia, prosessin kulkua, vaatimusten epävakaisuutta sekä muutoksia. Kohdeyritys ja sen ongelmakohdat esitellään ja luodaan prosessimalli. Tämä malli esittelee seuraavat prosessit: raakavaatimusten hallinta -prosessin, roadmapping -prosessin, esisuunnittelu- ja spesifikaatioprosessin ja julkaisun suunnittelu -prosessin. Kaikki nämä ovat vaiheita ennen varsinaisen tuotekehitysprojektin aloittamista. Työssä esitellään myös kolmetasoinen dokumentaatiomalli.

Russian mobile telecommunications market: players and trends

Objective of this work was to clarify the competitive situation of Russian mobile telecommunications market: who are the main players, are there many regional operators, what is the possibility of new entrants and how intensive is the competition. In the beginning the history of Russian mobile telecommunications sector is described. In the next chapter environmental factors of the market are examined with the help of PESTEL analysis. After that, players of the market are introduced to ease the following of next chapters. The main theory for this work was industry analysis of five competitive forces by Michael Porter, which is presented before the theory related industry analysis of Russian mobile telecommunications industry. Research for the industry analysis is mainly based on up-to-date articles describing Russian market. As a result of the industry analysis, competitive situation of Russian mobile telecommunications industry and the future prospects are described with the help of factors coming from the PESTEL-analysis. Finally development and future prospects for Russian 3G are reported. As a result of this work, it can be said that Russian mobile telecommunications market is not likely to maintain the growth of previous years, because the market is near saturation. According to passive SIM-cards it has already received saturated. The saturation will also make the market share game between operators more volatile. The market is dominated by three national operators that covered 88% of the income in the first half of 2007. In addition to these three, there are also several regional operators. Structure of the market is likely to consolidate.

On Transmission System Design for Wireless Broadcasting

This thesis considers aspects related to the design and standardisation of transmission systems for wireless broadcasting, comprising terrestrial and mobile reception. The purpose is to identify which factors influence the technical decisions and what issues could be better considered in the design process in order to assess different use cases, service scenarios and end-user quality. Further, the necessity of cross-layer optimisation for efficient data transmission is emphasised and means to take this into consideration are suggested. The work is mainly related terrestrial and mobile digital video broadcasting systems but many of the findings can be generalised also to other transmission systems and design processes. The work has led to three main conclusions. First, it is discovered that there are no sufficiently accurate error criteria for measuring the subjective perceived audiovisual quality that could be utilised in transmission system design. Means for designing new error criteria for mobile TV (television) services are suggested and similar work related to other services is recommended. Second, it is suggested that in addition to commercial requirements there should be technical requirements setting the frame work for the design process of a new transmission system. The technical requirements should include the assessed reception conditions, technical quality of service and service functionalities. Reception conditions comprise radio channel models, receiver types and antenna types. Technical quality of service consists of bandwidth, timeliness and reliability. Of these, the thesis focuses on radio channel models and errorcriteria (reliability) as two of the most important design challenges and provides means to optimise transmission parameters based on these. Third, the thesis argues that the most favourable development for wireless broadcasting would be a single system suitable for all scenarios of wireless broadcasting. It is claimed that there are no major technical obstacles to achieve this and that the recently published second generation digital terrestrial television broadcasting system provides a good basis. The challenges and opportunities of a universal wireless broadcasting system are discussed mainly from technical but briefly also from commercial and regulatory aspect

Mobile system for pump working point estimation

In the current economy situation companies try to reduce their expenses. One of the solutions is to improve the energy efficiency of the processes. It is known that the energy consumption of pumping applications range from 20 up to 50% of the energy usage in the certain industrial plants operations. Some studies have shown that 30% to 50% of energy consumed by pump systems could be saved by changing the pump or the flow control method. The aim of this thesis is to create a mobile measurement system that can calculate a working point position of a pump drive. This information can be used to determine the efficiency of the pump drive operation and to develop a solution to bring pump’s efficiency to a maximum possible value. This can allow a great reduction in the pump drive’s life cycle cost. In the first part of the thesis, a brief introduction in the details of pump drive operation is given. Methods that can be used in the project are presented. Later, the review of available platforms for the project implementation is given. In the second part of the thesis, components of the project are presented. Detailed description for each created component is given. Finally, results of laboratory tests are presented. Acquired results are compared and analyzed. In addition, the operation of created system is analyzed and suggestions for the future development are given.

Market Potential of Service Providers for Niche Vendor

Diplomityössä tarkastellaan palveluoperaattoreiden asemaa Länsi-Euroopan matkapuhelinpalvelumarkkinoilla. Tavoitteena on selvittää, ovatko palveluoperaattorit potentiaalisia asiakkaita tietylle matkapuhelinlisäpalvelujärjestelmien toimittajalle. Lisäksi tavoitteena on rakentaa liiketoimintalaskelmatyökalu, jolla tällaisen järjestelmäinvestoinnin kannattavuus voidaan osoittaa paitsi palveluoperaattorille, myös tämän loppuasiakkaille. Työ aloitetaan matkapuhelinpalvelumarkkinoilla toimivien osapuolten esittelyllä. Eri osapuolten asemaa ja merkitystä matkapuhelinpalvelumarkkinoilla käsitellään. Matkapuhelinpalvelumarkkinoiden kehitystä tarkastellaan uuden teknologian ja erityisesti tulevien palvelujen näkökulmasta. Tarkastelua jatketaan analysoimalla regulaation vaikutusta matkapuhelinpalvelumarkkinoihin. Erityisesti kiinnitetään huomiota regulaation motiiveihin sekä käytännön toteutukseen tietyissä Länsi-Euroopan maissa. Tutkimuksen toteuttamisessa merkittävässä osassa ovat asiantuntijahaastattelut sekä markkina-analyysiraportit.Markkina-analyysissa saatuja tuloksia hyödynnetään liiketoimintalaskelmatyökalun toteutuksessa. Työn tuloksena päädytään myös ratkaisuun palveluoperaattoreiden kiinnostavuudesta asiakassegmenttinä. Tämän lisäksi havaitaan muita potentiaalisia asiakassegmenttejä, joiden tämäntyyppiseen liiketoimintaan soveltuvuutta tutkitaan edelleen.