IP Telephony in Third Generation Mobile Systems: Transport Layer Dimensioning

Tämä diplomityö käsittelee kolmannen sukupolven matkaviestinjärjestelmien kuljetuskerroksen mitoitusta. Nykyisten matkapuhelinverkkojen korvaajiksi suunnitellut kolmannen sukupolven matkaviestinjärjestelmät tulevat yhdistämään perinteisen puhelinviestinnän ja uudenlaiset datapalvelut. Uudet verkot tulevat perustumaan pakettivälitteiseen tiedonsiirtoon joka mahdollistaa molempien liikennetyyppien, puheen sekä datan, siirtämisen samassa verkossa. Tämän ratkaisun uskotaan tarjoavan paremmat mahdollisuudet uusien palvelujen luomiseen ja parantavan tiedonsiirtokapasiteettia. Siirtyminen pakettivälitteiseen tiedonsiirtoon aiheuttaa kuitenkin suuria muutoksia verkkoarkkitehtuurissa. Tässä diplomityössä tarkastellaan tulevien runkoverkkojen mitoitukseen liittyviä näkökohtia sekä muodostetaan alustavia kuljetuskerroksen mitoitusohjeita. Diplomityö on tehty osaksi diplomi-insinöörin tutkintoa Lappeenrannan teknillisessä korkeakoulussa. Työ on tehty Nokia Networksin palveluksessa Helsingissä, vuoden 2000 toisella puoliskolla.

UMTS-radioverkon ja GSM-runkoverkon yhdistävän moduulin järjestelmätestaus

Tämän diplomityön aiheena oli tutkia ATM-moduulin järjestelmätestaustarpeita. ATM-moduuli on osa Nokian kolmannen generaation matkapuhelinverkkoarkkitehtuuria. Työ tehtiin Nokia Networks Oyj:lle MSC&HLR-tuotelinjan järjestelmätestausjaokselle. Työssä käsitellään aluksi GSM- ja UMTS-verkkojen arkkitehtuureja, protokollia ja toimintoja, sekä tutustutaan ATM-tekniikkaan, jota käytetään UMTS-liityntäverkon tiedonvälityksessä. Tämän jälkeen perehdytään ATM-moduulin rakenteeseen ja toimintoihin. Työssä perehdytään järjestelmätestauksen eri osa-alueisiin, niiden testilaitteille asettamiin vaatimuksiin sekä hahmotellaan järjestelmätestauksen päälinjoja.

Harmonisation of Inbound Logistics with Local Suppliers

Nokian Matkapuhelimien tuotantoprosessit on suunniteltu tukemaan massaräätälöintiä perustuen assembly-to-order tekniikkaan (ATO). Tämän työn tehtävänä oli kehittää toimitusmallit ATO-materiaaleille paikallisilta alihankkijoilta matkapuhelintehtaalle. Aluksi analysoitiin nykyiset toimintamallit perustun Nokia Komarom Kft:n työntekijöiden ja toimittajien haastatteluihin. Ongelmiksi havaittiin toimintatapojen monimuotoisuus, dokumentoinnin puute, puutteelliset laskut ja riittämätön toimitusseuranta.Malleille asetettavien joustavuusvaatimusten selvittämiseksi suoritettiin laajamittainen näkyvyysvälineiden ja tuotantokapasiteetin tutkimus. Vaatimukset tilauksesta toimitukseen läpimenoajoille ja kuljetustoiminnoille johdettiin joustavuusvaatimuksista. Työn lopussa muodostetaan toimitusmallit perustuen nykytilan analyysiin, havaittuihin ongelmiin ja malleille asetettuihin vaatimuksiin. Materiaalit jaetaan eri malleilla ohjattaviksi niiden ominaisuuksiin perustuen. Ensimmäinen malleista implementoidaan kahden pilottitoimittajan kanssa ja esitetään tulokset. Toista mallia hyödynnetään lähitulevaisuudessa Nokia Komarom Kft:n aloittaessa yhteistyön uusien paikallistoimittajien kanssa.

Tunnuslukujen kerääminen GSM-siirtoverkon signaalin laadun mittauksessa

Tämän diplomityön aiheena oli toteuttaa signaalin laatua mittaavien tunnuslukujen keräämiseen tarkoitettu ohjelmisto Nokia GSM-siirtoverkkoon kuuluvista keskuksen päätelaitteista. Keräämiseen tarkoitettu ohjelmisto täydensi tukiasemaohjaimen tilastointijärjestelmään siten, että signaalin laatua kuvaavia tunnuslukuja saadaan nyt kerättyä keskitetysti koko tukiasemajärjestelmän siirtoyhteysverkosta. Signaalin laatua mittaavat tunnusluvut perustuvat kahden siirtolaitteen välisessä yhteydessä havaittuihin bittivirheisiin. Tunnuslukujen keräämisen kohteena olevat päätelaitteet voivat sijaita joko tukiasemaohjaimessa tai toisen sukupolven transkooderi submultipleksenssä. Molemmille tapauksille on toteutettu oma mittaustyyppi tilastointijärjestelmään. Tukiasemaohjaimen tilastointijärjestelmä koostuu mittausten hallintarajapinnasta, mittausten keskitetystä osasta sekä hajautetusta osasta. Kerätty tieto siirretään tilastointijärjestelmän keskitetystä osasta verkonhallintajärjestelmälle jälkikäsittelyä varten. Tässä diplomityössä on esitelty jälkikäsittelyn osa-alueita, joita ovat: turmeltuneiden näytteiden karsinta, tiivistäminen, ennustaminen, puuttuvien näytteiden estimointi sekä mittaustulosten esittäminen.

Network Device Driver Design and Implementation for Symbian Operating System

Tämä diplomityö esittää Symbianin käyttöjärjestelmän verkkoarkkitehtuuriin perustuvan paikallisverkkokortin (LAN) käyttöönottoa. Pääajatus oli keskitetty langattoman LAN— kortin (WLAN) ajureiden käyttöönottoon. Jokainen Symbianin käyttöjärjestelmän verkkoarkkitehtuurin komponentti oli huolellisesti tutkittu, painottaen mahdollista langattoman yhteyden uudelleenkäyttöä. Myös olemassaolevan Ethernetkortin ajureiden uudelleenkäyttö oli huolellisesti otettu huomioon. Diplomityöprojektin aikana esimerkki WLAN-kortin ajurin lähdekoodista oli esitetty. Tämä ajuri on kirjoitettu NOKIA DTN-20 WLAN-korttia varten. Havaittiin myös, että suurin osa Symbianin käyttöjärjestelmän verkkoarkkitehtuurista voidaan käyttää myös WLAN-pohjaisessa yhteydessä ilman muutoksia.. Esitetty ajuri käyttää myös tiettyjä olemassaolevan Ethernetkortin ajureita, esim. Logical Device Driver (LDD):tä.

ADSL-linjan fyysisen kerroksen testauksen automatisointi

ADSL (Asymmetrical Digital Subsciber Line) on puhelinkaapelia siirtotienä käyttävä nopea Internet-liityntäteknologia, joka on yleistynyt viime vuosina kuluttajamarkkinoilla. Analoginen puhelinverkko on alun perin tarkoitettu puheen siirtoon 0-4kHz:n äänitaajuuskanavalla, mikä aiheuttaa rajoitteita datasiirtoon ylemmillä taajuuksilla. Puhelinverkkojen rakenne vaihtelee alueittain sisältäen erilaisia datasiirtoa häiritseviä tekijöitä. Tämän vuoksi ADSL-päätelaitteilta vaaditaan sopeutumiskykyä vaativiinkin olosuhteisiin. Nykyiset ADSL-standardit eivät vaadi päätelaitteilta riittävää suorituskykyä, jotta luotettava tiedonsiirto onnistuisi myös huonoissa verkko-olosuhteissa. Epäkohdan korjaamiseksi DSL Forum on kehittänyt yhdessä laitevalmistajien, tietoliikenneoperaattoreiden ja komponenttivalmistajien kanssa ADSL-päätelaitteiden yhteensopivuustestaukseen testipaketin nimeltä TR-048. Se on kattava joukko tarkkaan kuvattuja testejä, joissa keskitytään enimmäkseen fyysisen kerroksen testaamiseen. TR-048:aa ei vaadita vielä nykyisissä ADSL-standardeissa, mutta yksityiset laboratoriot ja laitetoimittajat ovat vähitellen ottamassa sitä käyttöön. Tämän työn keskeisenä tavoittena oli tehdä sovellus, jolla automatisoitiin suurin osa TR-048:n sisältämien ADSL-linjan fyysisen kerroksen testeistä. Valmiilla sovelluksella ajetun testikierroksen perusteella arvioitiin sovelluksesta saatua hyötyä ja tuotekehitysvaiheessa olevan Nokia D500 tilaajasolmun suorituskykyä. Työn teoriaosassa esitellään ADSL-teknologiaa ja ADSL-lähetin-vastaanottimen loogista toimintaa.

Evaluation of GPRS Radio Link Control Layer in Weak RF Field

General Packet Radio Service (GPRS) mahdollistaa pakettimuotoisen tiedonsiirron GSM-verkossa. Se tarjoaa yhteyden pakettidataverkkoihin, nostaen samalla tiedonsiirtonopeutta radiorajapinnassa. Radioresurssit ovat varattuna vain silloin kun on jotain lähetettävää, tehden täten radioresurssien käytön paljon tehokkaammaksi. Tämä diplomityö keskittyy GPRS protokollaan ja erityisesti sen datapinossa olevaan Radio Link Control (RLC) kerrokseen. RLC-kerros huolehtii GPRS- puhelimen ja tukiaseman välisen yhteyden luotettavuudesta. Työn tavoitteena on tutkia RLC-kerroksen toiminnallisuutta ja sen luotettavuutta heikossa kentässä, sekä selvittää heikon kentän vaikutusta uudelleenlähetyksiin. Työn tuloksena saadaan arvio signaalin voimakkuuden sekä uudelleen lähetysten vaikutuksesta GPRS:n datansiirtonopeuteen. Tämä työ käsittelee myös lyhyesti GSM-järjestelmää, koska lukijan on näin helpompaa ymmärtää myös GPRS-järjestelmän vaatimia teknisiä muutoksia. Tämä diplomityö on tehty osana Nokia Matkapuhelimet Oyj:ssä käynnissä olevaa GPRS tuotekehitysprojektia. Työn tuloksia käytetään testauksen tukena ja niitä on käytetty apuna RLC-kerroksen luotettavuustestauksen suunnittelussa.

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.

Läsnäolotietojen hallinta viestintäsovelluksissa

Läsnäolotietoja on käytetty jo pitkään hyväksi erilaisissa pikaviestintäsovelluksissa. Nämä sovellukset ovat käyttäneet omia tekniikoitaan läsnäolotietojen tarjoamiseksi muille käyttäjille. Viime vuosina erilaisista ryhmistä ja yrityksistä koostuvat standardointiorganisaatiot ovat kuitenkin kehittäneet standardoituja tekniikoita, jotka pyrkivät takaamaan sen, että eri sovellukset ovat mahdollisimman yhteensopivia. Näiden tekniikoiden käyttö nopeuttaa myös palveluiden kehittämistä. Palveluiden kehittämisen nopeuttamiseksi on laadittu myös valmis ohjelmointirajapinta. Läsnäolotietojen käyttö on viime vuosina monipuolistunut. Tietoja voidaankin käyttää useissa sovelluskohteissa. Tämä on johtanut siihen, että esimerkiksi matkapuhelinvalmistajat ovat yhdessä laatineet matkapuhelimille tarkoitetun tekniikan, joka on jo toteutettu Nokian uusimmissa matkapuhelinmalleissa. Muita läsnäolotietojen sovelluskohteita on olemassa suuri määrä; diplomityön lopuksi suunnitellaankin palvelu, jossa läsnäolotiedot haetaan käyttäjän täyttämästä kalenterista ja jaetaan matkapuhelimille.

Matkapuhelimen puhelinmuistiopalvelimen tietorakenteiden ja lajittelualgoritmien analysointi ja suunnittelu

Puhelinmuistio on yksi matkapuhelimen käytetyimmistä ominaisuuksista. Puhelinmuistion tulee siksi olla kaikissa tilanteissa mahdollisimman nopeasti käytettävissä. Tämä edellyttää puhelinmuistiopalvelimelta tehokkaita tietorakenteita ja lajittelualgoritmeja. Nokian matkapuhelimissa puhelinmuistiopalvelin käyttää hakurakenteena järjestettyjä taulukoita. Työn tavoitteena oli kehittää puhelinmuistiopalvelimen hakutaulukoiden lajittelu mahdollisimman nopeaksi. Useita eri lajittelualgoritmeja vertailtiin ja niiden suoritusaikoja analysoitiin eri tilanteissa. Insertionsort-lajittelualgoritmin todettiin olevan nopein algoritmi lähes järjestyksessä olevien taulukoiden lajitteluun. Analyysin perusteella Quicksort-algoritmi lajittelee nopeimmin satunnaisessa järjestyksessä olevat taulukot. Quicksort-insertionsort –hybridialgoritmin havaittiin olevan paras lajittelualgoritmi puhelinmuistion lajitteluun. Sopivalla parametroinnilla tämä algoritmi on nopea satunnaisessa järjestyksessä olevalle aineistolle. Se kykenee hyödyntämään lajiteltavassa aineistossa valmiina olevaa järjestystä. Algoritmi ei kasvata merkittävästi muistinkulutusta. Uuden algoritmin ansiosta hakutaulukoiden lajittelu nopeutuu parhaimmillaan useita kymmeniä prosentteja.

WWW-palvelun mukauttaminen liikkuville päätelaitteille

Tämä työ käsittelee käyttöliittymän mukautusta ja kehitystä langattomaan ympäristöön. Usein yrityksillä on tarve mukauttaa joko olemassaoleva tai uusi WWW-palvelu PC-ympäristön lisäksi myös erilaisille langattomille päätelaitteille kuten älypuhelimille tai PDA-laitteille. Palvelun käyttömahdollisuudet paranevat, mikäli palvelua voidaan käyttää toimistoympäristön ulkopuolellakin. Mukautuksen toteutukseen voidaan käyttää erilaisia tekniikoita. Tässä työssä on tutkittu erityisesti seuraavia tekniikoita ja niiden soveltuvuutta www-palveluiden käyttöliittymän mukautukseen: XSLT, XML, JSP, XHTML. WWW-palveluita kehitettiin kahdessa eri työprojektissa. Toisessa kehitettiin JSP-pohjainen käyttöliittymä tietopalveluun, niin että sama tietosisältö oli käytettävissä sekä PC-pohjaisissa tietokoneissa että Pocket PC-laitteissa. Toinen projekti käsitti alunperin HTML-pohjaisen käyttöliittymän uudelleenmuokkausta sekä Nokia 9210-älypuhelimelle että Pocket PC-laitteille. Tässä työssä käytettiin XSLT-tekniikkaa muunnoksen tekemiseen.

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.

Design and Testing of Database Libraries

Nokia Push To Talk järjestelmä tarjoaa uuden kommunikointimetodin tavallisen puhelun oheen. Yksi tärkeimmistä uuden järjestelmän ominaisuuksista on puhelunmuodostuksen nopeus. Lisäksi järjestelmän tulee olla telekommunikaatiojärjestelmien yleisten periaatteiden mukainen, mahdollisimman stabiili ja skaalautuva, jotta järjestelmä olisi mahdollisimman vikasietoinen ja laajennettavissa. Diplomityön päätavoite on esitellä "C++"-tietokantakirjastojen suunnittelua ja testausta. Aluksi tutkitaan tietokantajärjestelmien problematiikkaa alkaen tietokantajärjestelmän valinnasta ja huomioiden erityisesti nopeuskriteerit. Sitten esitellään kaksi teknistä toteutusta kahta "C++"-tietokantakirjastoa varten ja pohditaan joitakin vaihtoehtoisia toteutustapoja.

Adding Value to Message Mediation in Multioperator MMS Network Architecture

Mobiiliviestintään käytetystä lyhytsanomapalvelusta (Short Messaging Service, SMS) on tullut ilmiömäinen menestys. SMS-palvelulle on tulossa seuraaja, jota kutsutaan monimediaviestipalveluksi (Multimedia Messaging Service, MMS). MMS-viestit voivat sisältää useita erilaisia kuva-, ääni- ja videoformaatteja. Vaikka yhteensopimattomia SMS-keskuksia yhdistämään tarvitaan Intellitel Messaging Gatewayn kaltaisia sanomanvälitystuotteita, ei tällainen SMS-keskeinen lähestyminen sanomanvälitykseen ole MMS-kykyisen sanomanvälittimen kannalta järkevä ratkaisu. MMS-kykyisen sanomanvälittimen täytyy lisätä arvoa itse sanomanvälitysprosessiin, jotta tuotteesta tulisi menestyksekäs. Tässä työssä käsitellään MMS-sanomanvälityksen ongelmallisuuksia. Erityisesti painotetaan MMS-kykyisen sanomanvälittimen kehittämistä olemassaolevasta SMS-sanomanvälitintuotteesta, sekä selvitetään syitä arvonlisäyksen välttämättömyydelle. Työssä esitetään myös erilaisia arvonlisäystapoja MMS-sanomanvälitykseen. Eräitä esitetyistä arvonlisäystavoista käytetään käytännön osassa toteutetussa Nokian MMS-keskuksen MM7/VAS-rajapintaan kytkeytymään kykenevässä sanomanvälityskomponentissa.

Prosessilähtöinen laadunarviointi ohutlevymekaniikkasopimusvalmistajan näkökulmasta

Diplomityö on tehty Lappeenrannan teknillisessä korkeakoulussa Konepajatekniikan laitoksella. Työ on osa Konepajatekniikan laitoksen toteuttamaa ”LELA” levytuotteiden laadunvalvontaprojektia. Projektiosapuolet olivat: Abloy Oy (Joensuu), Flextronics Enclosures (Oulu), Hihra Oy (Turku), Lillbacka Oy (Alahärmä), Nokia Networks (Oulu), Segerström & Svensson (Uusikaupunki) ja Scanfil Oy (Sievi). Lisäksi projektin pääasiallisena rahoittavana osapuolena toimi Teknologian kehittämiskeskus, Tekes. Työ perustui ohutlevykomponentteja valmistavissa kohdeyrityksissä suoritettuun laadunarviointitutkimukseen, joka sisälsi tuotantoon kohdistetun virhekartoituksen sekä laadunarviointikyselyn. Tutkimuksessa suoritetun tuotannon virhekartoituksen mukaan tyypillisessä ohutlevykomponentteja valmistavassa yrityksessä virheidenesiintymistodennäköisyys on n. 5 – 12 % / tuote. Eniten virheitä syntyi epäkeskopuristintöissä. Tutkimus osoittaa, että virhekartoituksen avulla yrityksen on mahdollista kartoittaa tuotannossa syntyvät virheet ja edelleen kohdistaa laadun kehitystoimenpiteet oikeisiin tuotannon osa-alueisiin.