Telekomunikacije broj 7 by MaxNova Creative

UVOdNA REČ SAdRŽAJ

Uvodna reč urednika tehnologije koja predstavlja usvojeni standard za digitalno emitovanje programa u našoj zemlji.

dragi čitaoci, Pred vama je peti broj časopisa Telekomunikacije. Očekujemo da teme radova objavljenih u novom broju, pored stručnjaka koji se bave informaciono-komunikacionim tehnologijama, zainteresuju i širi krug stručnjaka. Uvodni članak predstavlja osvrt naših kolega iz Rumunije na proces pridruženja Evropskoj uniji i uticaj tog procesa na regulativu u oblasti telekomunikacija u toj zemlji.

Telekomunikacije su obeležile dodelu Nobelove nagrade za fiziku za 2009. godinu. Zbog toga smo odlučili da svoje čitaoce upoznamo sa laureatima i njihovim doprinosom razvoju savremenih telekomunikacionih sistema. Nadamo se da će vas radovi objavljeni u petom broju zainteresovati i podstaći da date i svoj doprinos na neku od brojnih tema iz sektora telekomunikacija.

S obzirom da je javnost u Srbiji trenutno veoma zainteresovana za probleme bezbednosti podataka, zaštite privatnosti i rada službi javnih bezbednosti, u ovom broju objavljujemo dva rada koji se bave tom tematikom.

Glavni i odgovorni urednik Prof. dr Jovan Radunović

Aktuelna tema prelaska sa analognog na digitalno emitovanje televizijskog signala u Republici Srbiji zastupljena je radom o prvom eksperimentalnom emitovanju programa pomoću dVB-T2

Sadržaj IN ThE REALM Of EU ACCESSION – ThOUGhTS Of ThE ROMANIAN TELECOM REGULATOR

02 05

NOBELOVA NAGRAdA ZA fIZIKU 2009. GOdINE CCd SENZOR – PRIMER INdUSTRIJSKE PRIMENE

LOCIRANJE KORISNIKA U ćELIJSKIM RAdIO MREŽAMA dr Mirjana Simić

TELfOR 2009: PRVO EKSPERIMENTALNO dVB-T2 EMITOVANJE U SRBIJI

53 64

Mladen Mijatović

dr Slobodan J. Petričević

Mladen Vratonjić

PRAKTIČNI ASPEKTI ZAšTITE PRIVATNOSTI KORISNIKA I BEZBEdNOSTI ELEKTRONSKIh KOMUNIKACIONIh MREŽA I USLUGA U SRBIJI

mr Mirjana Radivojević dr Petar Matavulj

Marius Catalin Marinescu

TETRA EVROPSKI STANdARd U PROfESIONALNIM RAdIOKOMUNIKACIJAMA – KORAK KA EfIKASNIJEM I KVALITETNIJEM RAdU SLUŽBI JAVNE BEZBEdNOSTI

KVALITET SERVISA U ETERNET PASIVNIM OPTIČKIM MREŽAMA SLEdEćE GENERACIJE

NOBELOVA NAGRAdA ZA fIZIKU 2009 – PRENOS SIGNALA KROZ OPTIČKO VLAKNO

dr Vladica Tintor

Milan Nikolić

Naslov: TELEKOMUNIKACIJE, stručno-naučni časopis Republičke agencije za telekomunikacije www.telekomunikacije.rs Glavni i odgovorni urednik: prof. dr Jovan Radunović Redakcija: prof. dr Jovan Radunović, prof. dr Miroslav dukić, dr Milenko Cvetinović, dr Milenko Ostojić, prof. dr Grozdan Petrović, prof. dr Vlade Milićević, prof. dr Zoran Arsić, doc. dr Milan Janković, prof. dr Borisav Odadžić, dr Vladica Tintor Sekretar: dr Vladica Tintor

Lektori: Maja Belanov, Aleksandra Stefanović Izdavač: Republička agencija za telekomunikacije (RATEL) Višnjićeva 8, 11000 Beograd, Republika Srbija tel. +381 11 3242 673 fax. +381 11 3232 537 www.ratel.rs dizajn i priprema za štampu: MaxOne Tihomira Višnjevca 7/6, 11000 Beograd, Srbija štamparija: PARAGON, Zlatiborska 32b; 11080 Zemun, Srbija

ISSN broj: 1820-7782 CIP – Katalogizacija u publikaciji Narodne biblioteke Srbije COBISS.SR-Id 147866124 Copyright © 2010 RATEL Zabranjeno je preuzimanje i objavljivanje radova objavljenih u časopisu bez saglasnosti izdavača. Sva prava zadržana. Tiraž: 1000 primeraka 5. broj Beograd, jul 2010.

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

In the Realm of EU Accession – Thoughts of the Romanian Telecom Regulator Marius Catalin Marinescu President of ANCOM

In Romania, the sector of telecommunications has experienced constant growth after 1989. During this period, most of the markets were liberalized and the last restrictions removed were those related to fixed voice telephony and the supply of leased lines. The turning point was the period between 2001 and 2002 when, in the framework of Romania’s EU accession activities, the complex process of adapting the administrative and institutional framework and bringing the Romanian telecommunications legislation in line with the European acquis was initiated. According to accession procedures, the Community acquis has been divided into 31 chapters, each corresponding to a specific sector. At the same time, in 2002, the European Union finalized the process of modernizing its legislation in the field of electronic communications by adopting the New Regulatory Framework. Romania’s negotiations related to Chapter 19 – Telecommunications and Information Technology – were opened in December 2001 and closed on 8 November 2002. Our country committed itself to 2

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

liberalizing the electronic communications market in its entirety and transposing the requirements of the new electronic communications acquis directly into its national legislation by 1 January 2003. Thus, during 2002, the first pillars of a competitive market were set: an independent regulatory body was established, the European legislation was transposed and the general authorization regime was approved in view of the liberalization of the fixed telephony market. By 2003, most of the pieces of this new regulatory package were transposed into the national legislation and Romania became the first country to incorporate the provisions of the New Regulatory Framework. After the transposition, the implementation of the harmonized legislation represented an absolute priority for the Romanian authorities. The establishment of an independent regulatory body, as one of the key requirements of the European acquis in the field of electronic communications, is essential for the development of sustainable competition. The establishment of an independent regulator in Sep-

tember 2002 created the premises for fair, impartial, and transparent regulation of the Romanian telecommunications market. The new regulatory body became fully operational within three months only and one year later the pillars of the new regulatory regime were functional – a general authorization regime in line with the New Regulatory Framework was enforced with regard to all electronic communications networks and services, the procedures for market definition and market analysis were drafted and applied according to the Competition Law principles and the Recommendation and Guidelines issued by the EC in 2002, and the first Reference Interconnection Offer of the incumbent was published as well. The Romanian electronic communications market was put on the road towards full European integration. In the history of the Romanian regulator’s relations with the EU, one should distinguish between two different stages: the pre-accession period, between 2002 and 2006, and the period after 2007, when Romania became member of the European Union.

In the Realm of EU Accession – Thoughts of the Romanian Telecom Regulator

Given the fact that the European acquis was transposed during 2002, amidst Romania’s preparation for accession to the EU, the Romanian regulatory body decided to implement the regulatory framework as if Romania had already enjoyed the EU member status. Thus, during 2002-2006, our relations with the EU were developing in two directions: on the one hand, we were involved in the work carried out at the European Commission level, having been granted an observatory status and, on the other hand, as part of the Romanian public administration, we were involved in the EU accession process. Hence, one of the main activities in the field of European affairs involved the presentation of the Annual Report dealing with the main developments in the sector. Such a Report, in its entirety, contained information on all of the 31 negotiation chapters, with the Romanian regulatory body responsible only for the electronic communications part of the document. In response to this report, the European Commission released a Regular Report on Romania’s progress towards EU accession. Since 2002, all of these regular reports have recognized the progress made by Romania in the field of electronic communications. At the same time, as part of the negotiation process, the Romanian regulator was actively involved in the work of the SubCommittee no.2 – Internal Market and Sub-Committee no.5 – Innovation, established between Romania and the European Commission for the purpose of periodical assessment of our country’s progress within the accession process. During the working sessions of these sub-committees, the development of the Romanian electronic communications and postal services sectors had been analyzed by the European Com-

mission experts together with our experts, in light of the due harmonization with the European Union regulations. The second dimension of the relations between the EU and the Romanian regulatory body during the period between 2002 and 2006 was our involvement in the work of the European Commission’s committees and working groups. As a candidate and, later on, as an acceding country, Romania had the opportunity to participate in the European legislative process enjoying an observatory status. We took due advantage of this opportunity and decided to be active participants at European level. In the period between 2002 and 2006, our specialists attended meetings of technical bodies organized at the European Commission level, while bilateral meetings with Commission’s representatives were held at the same time on various topics such as Article 7 procedures, universal service, etc. Moreover, in 2004, the Romanian regulator became full member of the Independent Regulators Group (IRG) and an observer in the European Regulators Group (ERG). After the 2007 accession to the EU, the relations of the entire Romanian administration with the EU have intensified, with the regulator participating in two major processes. Once again, at the national level, the regulator took part in the process of coordinating Romania’s position concerning European activities, whereas the other important role was related to taking an active and direct part in the European integration process. One of the main tasks of the European regulatory framework in the field of electronic communications was the creation of a single market. Thus, the Framework Directive comprises specific provisions aimed at consolidating the internal mar-

ket, such as Article 7, under which the regulatory authorities have to consult the European Commission and other National Regulatory Bodies (NRAs) upon the adoption of certain regulatory measures likely to affect the internal market, with a view to ensuring a transparent and consistent implementation of the regulatory framework throughout the EU. Since its accession, Romania duly observed the Article 7 procedure and several notifications have been submitted. Another important aspect of our relations with the EU is our participation in the activities of the working groups set up at the European Commission’s level such as the Communications Committee, the Radio Spectrum Committee, the Postal Directive Committee or the Telecommunications Conformity Assessment and Market Surveillance Committee, to name just a few. Participating in these working groups meant a double gain, for both the regulator and the Romanian electronic communications market - on the one hand, our representatives shared views and experience with their counterparts in other Member States and, on the other hand, the interests of the Romanian market were promoted at European level. As the Romanian electronic communications market is a very specific one, not resembling those in other Member States, it was very important to ensure that Romania is well represented in the working groups where most pieces of implementing legislation are adopted. Romania has put in place a complex coordination mechanism aimed at establishing common national positions towards European activities. The regulator of the electronic communications and postal services sector is part of this coordination mechanism, with an important contribuTELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

tion pertinent to drafting the documents, whenever its expertise is required. A good example was the review of the European electronic communications legislative framework, a process that lasted more than two years due to its complexity. The negotiations were lead by the Ministry for Communications and Information Society, with ANCOM being asked to provide the technical expertise regarding specific and sensitive issues. In 2007, Romania became a full member of the European Regulators Group (ERG), which has recently been replaced by the Body of European Regulators for Electronic Communications (BEREC), established by a recent Regulation of the European Parliament and of the Council as an exclusive forum for cooperation among and between regulators and the Commission, providing expertise and establishing confidence by virtue of its independence, the quality of its advice and information, the transparency of its procedures and methods of operation, and its diligence in performing its tasks, for the benefit of the development of the internal market. To this end, this year ANCOM attended the inaugural meeting of BEREC on 28 January. BEREC gathers the heads of the 27 national telecom regulators and is assisted by the Office that provides the necessary professional and administrative support to BEREC's work. At the same time, ANCOM activity in IRG has also intensified. The expertise of our staff was recognized among our European partners, many of our colleagues actively participating in the drafting of important ERG/IRG documents. Bogdan Dospinescu, who was elected cochair of the End-User Project Team (EU PT) in 2007, being aware of the fact that protecting the interest of end-users is the 4

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

cornerstone of the regulatory framework, faced his first main challenge when relaunching the work of the project team after a whole year of inactivity. Among the most important issues that the EU PT is dealing with are the transparency of retail tariffs for electronic communications – a report had been delivered at the end of 2008 and adopted in early 2009 - and the opinion on the review of the scope of universal service – which is to be delivered by mid-2010, including the present debate on the inclusion of broadband access in universal service. Our specialists have been involved in several other projects, bringing important contribution to IRG/ERG reports on the symmetry of fixed call termination rates, mobile calls termination rates, interconnection, international roaming reports, etc. The accession to the European Union was a successful story for the Romanian electronic communications market, although the path was not an easy one, and many challenges still lie ahead. However, if we take a look at market statistics, we may recognize real progress to the benefit of the Romanian citizens. In this context, the value of the Romanian electronic communications market followed a continuously increasing trend, from €3.2 billion at the end of 2002, to almost €5 billion by the end of 2008. In 2002, the penetration rate of fixed telephony stood at around 19.6% whereas the one of mobile telephony amounted to 24%. Since then, the measures taken by the regulatory authority, the investments made by the operators, and the increase in the purchasing power of the Romanian citizens have triggered, to a large extent, an increase in the electronic communications market value. At present, according to the statistical data released

by ANCOM corresponding to the first half of 2009, the fixed telephony penetration rate reached a historic maximum of 24.1% at population level, while the mobile telephony penetration rate reached 113.5%, in terms of active SIM cards. With such developments, ANCOM is confident about maintaining the same trend in the following years. We are constantly aware of our role in the development of the internal market of the European Union and our intention is to remain an effective and respected player among other Member States. At the same time, looking back at the complex process we have gone through, the Romanian regulatory body is now ready to share its experience.

Mladen Vratonjić

TETRA EVROPSKI STANDARD U PROFESIONALNIM RADIOKOMUNIKACIJAMA – KORAK KA EFIKASNIJEM I KVALITETNIJEM RADU SLUŽBI JAVNE BEZBEDNOSTI sadržaj Komunikacione potrebe organizacija javne bezbednosti, s obzirom na narasle bezbednosne izazove u savremenom svetu, uveliko prevazilaze mogućnosti konvencionalnih radio mreža koje su još uvek u upotrebi. Kao rezultat korisničkih zahteva i regulatornog rada radne grupe Šengen telekom, Evropski institut za telekomunikacione standarde (ETSI) je kreirao prvi pravi otvoreni standard za evropske korisnike PMR (profesionalni mobilni radio) nazvan TETRA. Telekomunikaciona industrija širom sveta prepoznala je svoju šansu i perspektive koje otvoreni standard pruža i ponudila tržištu snažno i sofisticirano sredstvo za komunikaciju. Organizacije javne bezbednosti su, sa svoje strane, prihvatile TETRU kao visokokvalitetno rešenje za svoje komunikacione potrebe. Kvalitet standarda, njegova otvorenost, broj proizvođača opreme i uspeh na tržištu, garancija su da će se standard, a samim tim i proizvod, dalje razvijati, što će kroz kvalitetniji i efikasniji rad službi javne bezbednosti dovesti do veće sigurnosti i bezbednosti građana širom Evrope i sveta.

ABSTRACT Communication needs of public safety organisations, cannot be met by conventional analogue radio systems any longer, taking into account the increasing security and safety challenges of the modern world. As a result of users’ needs and regulatory work of SchenTELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

gen Telecom group, the European Telecommunications Standard Institute (ETSI) has created the first, truly open standard for European PMR (Professional Mobile Radio), named TETRA. The telecommunications industry worldwide has recognized the opportunity and potential of the TETRA standard and offered powerful and sophisticated telecommunications systems to the market. Public safety organisations have accepted TETRA as a high quality solution for their communication needs. The quality of the standard, its openness, the number of industry players involved and the market success, guarantee that this standard is going to be further developed. This means that the work of public safety organisations will become more efficient and effective, thus providing a more secure and safe environment for citizens worldwide.

1. POTREBA ZA KOMUNICIRANJEM – TRENDOVI U SLUŽBAMA JAVNE BEZBEDNOSTI Decenijama unazad, radio-veza predstavljala je rešenje za fleksibilnu i efikasnu komunikaciju jedinica na terenu. Radio omogućava trenutnu komunikaciju između jednog ili više učesnika jednostavnim pritiskom na dugme. Ova „pritisni i pričaj“ osobina, kao i mogućnost učesnika da komuniciraju u grupama, osnova je za upotrebu radija u službama bezbednosti, svim organizacijama takozvanog „plavog svetla“. Međutim, komunikacione potrebe ovih organizacija u poslednje vreme uveliko prevazilaze mogućnosti konvencionalnih radio mreža. 6

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

Prvi problem je što većina policijskih, vatrogasnih i graničnih službi, kao i službi spasavanja u Evropi imaju svoje sopstvene, često nekompatibilne radio sisteme, bazirane na različitim tehnologijama koje diktiraju proizvođači. To su najčešće analogni sistemi sa niskim nivoom zaštite informacija. Svaka organizacija radi na svojim frekvencijama, što znači da je njihova međusobna komunikacija nemoguća, a dešava se da u graničnim područjima određene službe jedne zemlje rade na frekvencijama na kojima u drugoj zemlji rade druge službe, te tako jedni druge ometaju. U nekim slučajevima, pojedine službe čak zavise od komercijalnih servisa, bez garancije da će u slučaju neke veće nezgode ili prirodne katastrofe uopšte biti u stanju da ostvare vezu. Slobodan protok ljudi i roba između većine evropskih zemalja olakšava i internacionalne aktivnosti kriminalnih grupa posebno u oblastima trgovine ljudima i narkoticima. Zbog ovoga je pored potrebe za komuniciranjem različitih službi u jednoj zemlji i mogućnost efikasne prekogranične komunikacije graničnih policija susednih zemalja postala od suštinskog značaja. Posebno je izražena potreba za komunikacijom među mobilnim jedinicama na terenu, kao i između mobilnih jedinica i komandnih centara sa obe strane granice. Drugi problem su tehnološka ograničenja sistema koji su u upotrebi. Konvencionalni analogni radio sistemi se sastoje od određenog broja repetitora koji primaju i pojačavaju slab signal primljen od radio-telefona. U ovim sistemima nema komutacije (selektivnog rutiranja saobraćaja samo određenim učesnicima). Svi radio korisnici koji su podesili svoj radio na istu frekven-

ciju mogu da slušaju jedni druge i ne postoji nikakva poverljivost. Korisnici moraju unapred da se dogovore koje će frekvencije koristiti, što znači da se frekvencijski spektar, kao ograničeno prirodno dobro, neracionalno koristi. Mogućnosti zaštite prenetih informacija kao i prenosa podataka su na rudimentarnom nivou. Savremene službe javne bezbednosti, čiji su zadaci sve složeniji, imaju narastajuću potrebu za širokom lepezom telekomunikacionih servisa u mobilnim uslovima. Neki od karakterističnih izazova pred ovim službama danas su: • Prirodne katastrofe širih razmera kada je potrebno obezbediti komunikaciju između jedinica istih službi na širokoj teritoriji kao i sinhronizovano delovanje različitih službi (policija, vatrogasci (ukoliko nisu deo policije) i spasilačke službe). • Saobraćajne nezgode na autoputevima i u tunelima kada, zbog povećanog broja zahteva za telekomunikacionim saobraćajem, usluge javnih operatera mobilne telefonije postaju nedostupne a pouzdan prenos govora i podataka je od vitalnog značaja za pristup i brzo intervenisanje različitih službi bezbednosti. • Ozbiljnija narušavanja javnog reda i mira, kada se kao značajan problem javlja slušanje i ometanje policijskih veza. • Antiterorističke i tajne operacije, kao i operacije obezbeđenja, kada je, pored pomenute mogućnosti zaštićene komunikacije, povremeno potrebno i onemogućavanje drugih sistema veza u nekoj ograničenoj oblasti. Zbog svega navedenog, u većini organizacija javne bezbednosti i sigurnosti širom sveta, komunikacije su vruća tema.

Tetra Evropski standard u profesionalnim radiokomunikacijama – korak ka efikasnijem i kvalitetnijem radu službi javne bezbednosti

U mnogim zemljama, stara komunikaciona oprema će biti zamenjena tokom narednih nekoliko godina. Prelazak sa konvencionalnih, analognih sistema na inteligentne, digitalne radio mreže je složen zadatak, kako sa tehničkog tako i sa komercijalnog aspekta, i gotovo svuda će biti neophodno da se u određenom vremenskom periodu obezbedi istovremeno funkcionisanje i starih i novih sistema. U ovim promenama se, međutim, bez obzira na specifične situacije u pojedinim zemljama, zapažaju neki generalni trendovi: •

•

d specifičnih, pojedinačnih reo šenja ka otvorenom standardu: standardizovana rešenja omogućavaju korisnicima nabavku opreme od više proizvođača, što dovodi do većeg izbora, boljih cena i značajno boljeg kvaliteta. Rezultat standardizacije je interoperabilnost opreme različitih proizvođača, što je od vitalnog interesa za korisnike i operatore novih mreža. od konvencionalnih, analognih ka digitalnim tranking sistemima: digitalni sistemi obezbeđuju bolje prostiranje signala, povećanu otpornost na smetnje, integraciju prenosa različitih tipova informacija, kao i mogućnost efikasne kriptozaštite. Tranking sistemi, povrh toga, omogućavaju značajno bolje iskorišćenje frekvencijskog spektra. od malih, privatnih mreža do nacionalnih radio mreža: umesto da svaki korisnik radi u svojoj, ograničenoj mreži, tendencija je da se profesionalne radio mreže izgrađuju kao veliki, nacionalni sistemi u kojima se infrastruktura (komutacioni centri, bazne stanice) koristi od strane više korisnika. Svaki korisnik normalno radi u svojoj virtuelnoj

mreži, a ako i kada je to potrebno, dispečer spaja više mreža i omogućava im zajednički rad.

2. PROCES STANdARdIZACIJE Šengenskim sporazumom je još 1995. godine predviđeno uvođenje znatno većeg stepena koordinacije i kooperacije između državnih organa i organizacija širom Evrope. Šengenski sporazum predstavlja pravnu osnovu za inicijalizaciju procesa standardizacije mobilnih komunikacija organizacija javne bezbednosti. U članu 44. Šengenske konvencije od 19. juna 1990. godine, koji se u celini bavi poboljšanjem komunikacije policijskih i carinskih službi, kao jedna od dugoročnih mera predviđa se: „koordinacija njihovih (policijskih i carinskih službi širom Evrope, prim. aut.) programa nabavke komunikacione opreme sa perspektivom da se uvedu standardizovani, kompatibilni komunikacioni sistemi“. Eksperti iz oblasti telekomunikacija iz svih zemalja šengenskog sporazuma uzeli su učešće u radnoj grupi pod nazivom Šengen telekom. Njihova nadležnost je bila da sačine korisničke zahteve koje će budući mobilni telekomunikacioni sistemi morati da ispune. Uopšteno govoreći, proces standardizacije mobilnih telekomunikacionih sistema sastoji se od harmonizacije frekvencija i harmonizacije tehnologija, uz definisanje svih servisa koje sistem mora da pruža. Kao što je pomenuto, frekvencije su ograničeni prirodni resurs i njihova harmonizacija kroz veći broj zemalja predstavlja veoma težak zadatak. Važan događaj u tom smislu odigrao se 1995.

godine, kada je deo opsega od 380 MHz do 400 MHz, do tada tradicionalno korišćen od strane NATO-a, ekskluzivno dodeljen za upotrebu u PMR sistemima (profesionalni mobilni radio) oranizacija javne bezbednosti Evrope. Ovaj, nikad ranije ostvareni uspeh, doneo je značajne prednosti. Znatno je olakšana koordinacija frekvencija, tako da organizacije širom Evrope, kada je to potrebno, mogu da rade na istim frekvencijama, što omogućava njihovu aktivnu saradnju. Harmonizacija tehnologija je već bila znatno teži zadatak. Ovaj posao je poveren Evropskom institutu za telekomunikacione standarde (ETSI). ETSI (www. etsi.org) je prepoznat od strane većine evropskih zemalja kao regionalno telo za standardizaciju i ima mandat Evropske komisije da razvija telekomunikacione standarde za primenu u zemljama Evrope. Dobro poznati standardi koje je razvio ETSI su GSM, DECT i UMTS. ETSI je takođe razvio i seriju standarda za PMR (EN300392,...) koji je nazvan TETRA (Trans European Trunked RAdio ili, kako je kasnije preimenovan, TErrestrial Trunked RAdio). Ciljevi koje je ETSI želeo da postigne razvojem TETRA standarda primarno su bili: • defi nisanje PMR standarda koji će zadovoljiti sadašnje i buduće potrebe korisnika profesionalnog radija širom Evrope, • ujedinjenje iscepkanih PMR tržišta u jedno jedinstveno tržište, da bi se na taj način harmonizovala upotreba frekvencija, i • ispunjenje zahteva evropskih vlasti u pogledu saradnje različitih službi da bi se na taj način, omogućavanjem komunikacije koja prevazilazi nacionalne granice, unapredili evropski integrativni procesi. TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

3. TETRA STANdARd TETRA standard za radiotelefonske sisteme razvijen je za potrebe profesionalnih korisnika kojima su potrebne sledeće mogućnosti: • trenutna uspostava poziva (ispod jedne sekunde), • komunikacija tačka – više tačaka: grupni pozivi, kao i upućivanje opštih poziva (voice broadcast), • direktna komunikacija između terminala, bez „posredovanja“ infrastrukture (podrazumeva se da je manjeg dometa), • pozivi u hitnim situacijama, sa automatskim uključenjem mikrofona, • individualni i telefonski pozivi. Standardima je defi nisano da TETRA sistemi moraju da poseduju značajnu otpornost i pouzdanost, tako da su definisani različiti režimi rada za slučaj problema sa infrastrukturom. Među njima su lokalni tranking (nezavisan rad u okviru jedne bazne stanice) i direktni režim rada (rad bez posredovanja infrastrukture).

Slika 1. Tipovi TETRA poziva

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

Predviđeno je takođe da TETRA sistemi moraju da podrže različite nivoe sigurnosti. Osnovne sigurnosne funkcije TETRE su: • a utentikacija (uključujući uzajamnu autentikaciju koja podrazumeva međusobnu proveru validnosti pojedine stanice i infrastrukture na koju se vezuje), • enkripcija vazdušnog interfejsa – između radio stanice i bazne stanice (Nivo 2 – statički ključevi i Nivo 3 - dinamički ključevi), • mogućnost enkripcije s kraja na kraj veze (E2E), • ambijentalno slušanje, i • mogućnost daljinskog onesposobljavanja radio stanice (privremenog ili trajnog). Pored navedenog, TETRA standardima je predviđena i mogućnost različitih servisa za prenos podataka. Među njima su: • s tatusne poruke, • SDS - kratke tekstualne poruke (pandan SMS porukama u moblinoj telefoniji),

• p renos podataka paketskom i/ili kanalskom komutacijom (brzine prenosa podataka u standardu TETRA 1 ograničene su na oko 12 kb/s). Takođe, podržan je izvestan broj karakteristika koje su se pokazale kao veoma važne za organizacije koje su nadležne za javnu bezbednost, kao što su: telefonski interkonekcioni pozivi u punom dupleksu, različiti nivoi prioriteta poziva i ulaska u vezu, opšti (broadcast) pozivi od strane operatora, itd. Sa tehnološke tačke gledišta, TETRA koristi vremenski multipleks od četiri kanala po jednom nosiocu sa razdvajanjem nosilaca od 25 KHz. Kodovanje govora i modulacija su takođe standardizovani. TETRA sistemi u Evropi koriste pomenuti 380 MHz-400 MHz opseg za službe javne bezbednosti i opseg 410 MHz-430 MHz za komercijalne primene. Standard ne ograničava upotrebu drugih frekvencija u skladu sa lokalnom regulativom, tako da su van Evrope u upotrebi i sistemi koji rade u opsezima oko 800 MHz. Međutim, da bi se obezbedilo da standard bude otvoren i da bi se omogućilo prisustvo većeg broja proizvođača na tržištu, TETRA standard defi niše samo sledeće najvažnije interfejse: 1. Vazdušni interfejs (AI) je najvažniji definisani interfejs i određuje način prenosa informacija između radio stanice i bazne stanice, u kom slučaju govorimo o tranking režimu (TMO), ili direktno između mobilnih stanica kada govorimo o direktnom režimu rada (DMO). Standardizacija ovog interfejsa omogućava interoperabilnost radio stanica različitih proizvođača sa različitim infrastrukturama. 2. Interfejs terminalne opreme (TEI)

Tetra Evropski standard u profesionalnim radiokomunikacijama – korak ka efikasnijem i kvalitetnijem radu službi javne bezbednosti

Slika 2. TETRA Interfejsi

određuje način povezivanja opreme za podatke na TETRA radio stanice. Standardni TEI olakšava nezavisnim firmama da razvijaju aplikacije za prenos podataka preko TETRA sistema. 3. Intersistemski interfejs (ISI) dozvoljava povezivanje različitih TETRA mreža i tako korisnicima omogućava međusobni roming. Ovaj interfejs je od ključnog značaja kada se govori o interoperabilnosti između graničnih službi susednih zemalja. Potrebno je napomenuti da interfejsi unutar komutacione i upravljačke infrastrukture (SwMI) nisu standardizovani. Rezultat ovakvog pristupa je da standar-

dizovani interfejsi omogućuju interoperabilnost opreme različitih proizvođača, a istovremeno je proizvođačima ostavljena sloboda da primene, za njih, najbolja i najekonomičnija rešenja, tako da danas sa jedne strane postoje TETRA sistemi bazirani na komutaciji kanala i klasičnoj, hijerarhijskoj arhitekturi, a sa druge TETRA sistemi bazirani delimično ili potpuno na Internet protokolu (IP). Ovakvo definisanje standarda dovelo je do toga da danas postoji više ponuđača TETRA opreme, kao i proizvođača aplikacija. Pored proizvođača SwMI, postoje i proizvođači koji se bave proizvodnjom samo terminalne opreme, aplikacija, pratećih servera i softvera za tarifiranje, sigurnosnih rešenja, itd.

Potrebno je napomenuti da, uprkos definisanom standardu, proizvođači još uvek oklevaju da u potpunosti razviju i ponude intersistemski interfejs (ISI). Ovo je rezultat borbe za tržište, jer sadašnja situacija uslovljava organizacije koje su počele da razvijaju TETRU na infrastrukturi jednog proizvođača da nastave implementaciju sa istim proizvođačem. Loša posledica ove situacije je činjenica da prekogranična komunikacija korišćenjem TETRA sistema još uvek ne funkcioniše na željenom nivou, odnosno na način koji bi obezbedio puni roming kako za grupne, tako i za individualne pozive i prenos podataka. U toku su intenzivne i koordinirane aktivnosti TETRA Asocijacije i evropskih foruma za komunikacije bezbednosnih struktura kao što su PSCE (Public Safety Communications – Europe), PSRG (Public Safety Radio Group), Telekomunikacioni komitet za prekograničnu saradnju zapadnobalkanskih zemalja i drugih, kako bi se proizvođači primorali da u potpunosti razviju i primene ISI.

Slika 3. Proces standardizacije

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

4. TETRA ASOCIJACIJA Kreiranje visokokvalitetnog standarda, međutim, niti je samo sebi cilj, niti je garancija da će proizvodi biti prihvaćeni i imati budućnost. Osnovni zadatak je da se osigura konkurencija među proizvođačima, kao i razvoj standarda i proizvoda kroz buduće inovacije i na takav način dugoročno opravda i zaštiti investicija u telekomunikacioni sistem za potrebe službi javne bezbednosti. U tom smislu potreban je veliki broj aktivnosti koje nisu direktno povezane sa standardizacionim procesom niti sa ETSI-jem. U te aktivnosti, pored evropske, spada i svetska promocija standarda koja će dovesti do većeg tržišta sa više proizvođača u igri što će, za uzvrat, dovesti do oštrije konkurencije i veći broj inovativnih rešenja. Takođe, potrebno je permanentno raditi na obezbeđenju većeg stepena interoperabilnosti između opreme različitih ponuđača, realizovati ispitne i pilot projekte, organizovati stalnu razmenu mišljenja između operatora i korisnika sa jedne, i proizvođača sa druge strane, itd. Sa ovim ciljevima je 1994. godine osnovano udruženje sa nazivom „TETRA Memorandum o Razumevanju“ ili skraćeno,TETRA MoU koje je kasnije preimenovanо u TETRA Asocijaciju (www.tetra-association.com). Svi zainteresovani proizvođači, sadašnji i potencijalni korisnici/operatori TETRA sistema, instituti i ispitne organizacije mogu postati članice TETRA Asocijacije. Asocijacija trenutno broji više od 150 organizacija članica iz 35 zemalja. Udruženjem rukovodi Odbor od 8 članova, a njegov rad je organizovan u nekoliko radnih grupa. Za organizacije iz oblasti javne bezbednosti najznačajnija je radna grupa „Udruženje operatora/korisnika“ 10

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

(OUA). U okviru ove grupe značajne su podgrupe „Budući standardi“, u okviru koje se istražuju nove funkcionalnosti, kao i podgrupa „Širenje i razvoj biznisa“ čiji je zadatak da zainteresuje softversku industriju za razvoj aplikacija za TETRA sisteme. Tehnički forum (TF) bavi se promocijom i testiranjem interoperabilnosti, a posebna grupa SFPG bavi se svim bezbednosnim aspektima i pitanjima zaštite.

5. TETRA U SVETU Iako je definisana kao evropski standard, TETRA je odavno prevazišla evropske okvire i, prema najnovijim podacima, prisutna je u 117 zemalja, na svim kontinentima osim Severne Amerike (Treba napomenuti da su slični sistemi, bazirani na drugim standardima u upotrebi i u Severnoj Americi). Sledeća slika pokazuje upotrebu TETRA sistema samo za potrebe bezbednosnih struktura u Evropi. Ova slike ilustruje

činjenicu da TETRA de facto nema alternativu kada je u pitanju zadovoljenje komunikacionih potreba korisnika iz oblasti bezbednosti.

6. TETRA U REPUBLICI SRBIJI Ministarstvo unutrašnjih poslova Republike Srbije poseduje i koristi TETRA sistem od 2005. godine. Trenutno su u funkciji dva komutaciona centra i 65 baznih stanica, a broj korisnika je oko 5.500. Najveći broj korisnika čine pripadnici MUP-a, a u sistem se uključuju i korisnici iz drugih bezbednosnih struktura. Krajnji cilj predstavlja nacionalni sistem sa oko 250 baznih stanica širom Srbije koji bi bio u stanju da podrži oko 50.000 korisnika. MUP Srbije je član TETRA Asocijacije, a predstavnici MUP-a redovno učestvuju na sastancima PSRG (Public Safety Radio Group) i Telekomunikacionog komiteta za prekograničnu saradnju zapadnobalkanskih zemalja.

Slika 4. TETRA za potrebe bezbednosnih organizacija Evrope

Tetra Evropski standard u profesionalnim radiokomunikacijama – korak ka efikasnijem i kvalitetnijem radu službi javne bezbednosti

7. NASTAVAK RAdA NA STANdARdIZACIJI

8. ZAKLJUČAK

Kao rezultat Amsterdamske konvencije, radna grupa Šengen telekom završila je svoj rad 1999. godine i predala svoje aktivnosti Grupi za policijsku saradnju kroz takozvani Schengen Acquis. Devet dokumenata Šengen telekoma odobrenih odlukom Izvršnog komiteta SCH/Com-ex (99) 6 predstavljaju regulatornu osnovu za uvođenje TETRA sistema i dalji razvoj TETRA standarda u Evropi. Ovi dokumenti, kao i rad Grupe za policijsku saradnju, koja, za razliku od Šengenskog sporazuma okuplja sve zemlje Evropske unije, artikulišu i povećane korisničke zahteve. Uz podršku TETRA Asocijacije i saradnju sa pomenutim organizacijama PSCE i PSRG, ove aktivnosti treba da omoguće ETSI-ju da nadogradi standard u smislu uvođenja novih funkcija ali i poboljšanja postojećih funkcija (prenos podataka većim brzinama, bolji kvalitet govora, itd.), poboljšanja interoperabilnosti između terminalne opreme i sistema, kao i između različitih sistema (ISI – intersistemski interfejs) i poboljšanog međusobnog rada sa sistemima baziranim na drugim zvaničnim standardima za mobilnu komunikaciju - GSM, GPRS i UMTS. Jedan od rezultata ovog rada, kao deo TETRA 2 standarda, je tzv. TEDS (Tetra Enhanced Data Service) koji adaptivnim izborom sistema modulacije, širine kanala i kodovanja, treba da omogući znatno veće brzine prenosa podataka.

TETRA standard je uveden kao prvi potpuno otvoreni standard za digitalni profesionalni mobilni radio. Razvoj i tržišni uspeh TETRA sistema predstavlja primer dobre prakse i čvrstog opredeljenja (ne baš tako čestog u prošlosti) da se na bazi korisničkih i regulatornih zahteva najpre donese standard, a tek zatim krene sa proizvodnjom. Telekomunikaciona industrija širom sveta je prepoznala svoju šansu i perspektive koje otvoreni standard pruža i ponudila tržištu snažno i sofisticirano sredstvo za komunikaciju. Iako je razvijen od strane Evropskog instituta za telekomunikacione standarde (ETSI), TETRA standard je široko prihvaćen i na drugim kontinentima, od Latinske Amerike do dalekog istoka. Organizacije javne bezbednosti su sa svoje strane prihvatile TETRU kao visokokvalitetno rešenje svojih komunikacionih potreba. Bez obzira na značajna finansijska sredstva koja treba odvojiti za postavljanje TETRA mreže, njeno uvođenje će se pokazati kao ekonomično rešenje jer će se, s obzirom da se TETRA sistem gradi kao višekorisnička nacionalna mreža, investicioni troškovi kao i troškovi rada i održavanja, podeliti između različitih korisnika. Kvalitet standarda, njegova otvorenost, broj proizvođača opreme i uspeh na tržištu garancija su da će se standard, a samim tim i proizvodi, dalje razvijati, što će kroz kvalitetniji i efikasniji rad službi javne bezbednosti dovesti do veće sigurnosti i bezbednosti građana širom Evrope i sveta.

Literatura Za ovaj rad korišćeni su regulatorni dokumenti Šengenskog sporazuma, članci objavljeni od strane TETRA Asocijacije, kao i publikacije fi rmi MOTOROLA, MARCONI (Selex) i NOKIA (EADS Telecom).

Autor Mladen Vratonjić diplomirao je na Elektrotehničkom fakultetu Univerziteta u Beogradu. Od 2003. godine radi u Ministarstvu unutrašnjih poslova Republike Srbije, u Upravi za vezu i kriptozaštitu, a funkciju načelnika ove Uprave obavljao je u periodu od 2007. do 2009. godine. Tokom ovog perioda bio je odgovoran i za realizaciju projekta uvođenja TETRA sistema u okviru ovog Ministarstva. Nakon 28 godina iskustva u oblasti telekomunikacija i posebnim interesnim sferama kao što su instaliranje, ispitivanje i održavanje digitalnih komutacionih sistema, razvoj softvera za telekomunikacione uređaje i uvođenje sistema kvaliteta, zamenik je načelnika Sektora za analitiku, telekomunikacione i informacione tehnologije pri Ministarstvu unutrašnjih poslova. Kao vodeći ekspert Ženevskog centra za demokratsku kontrolu oružanih snaga, bio je na čelu telekomunikacionog komiteta u okviru projekta poboljšanja prekogranične saradnje zemalja Zapadnog Balkana. Stalni je član evropskog foruma za radio-komunikacije iz oblasti bezbednosti (PSRG) i predstavnik Ministarstva unutrašnjih poslova pri TETRA Asocijaciji. Učestvovao je na brojnim domaćim i međunarodnim konferencijama iz oblasti telekomunikacija i komunikacija za potrebe bezbednosnih službi. Autor je dva stručna rečnika telekomunikacione i informatičke terminologije.

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

Milan Nikolić

Praktični aspekti zaštite privatnosti korisnika i bezbednosti elektronskih komunikacionih mreža i usluga u Srbiji1 SADRŽAJ Ovaj rad predstavlja osvrt na najznačajnije aspekte zaštite privatnosti korisnika i bezbednosti elektronskih komunikacionih mreža i usluga, iz ugla telekomunikacionog operatora, njegovog razumevanja interesa korisnika i pozicije državnih organa, projektovane na stanje i perspektive razvoja informacionog društva u Srbiji. Bez ambicija da ponudi stroge definicije i sveobuhvatan model, rad se bavi ključnim problemima privatnosti i bezbednosti u sektoru, daje opšti prikaz njihovog rešavanja u Evropskoj uniji i aktuelnog stanja u Srbiji, sa namerom da društveno odgovornom i dobronamernom čitaocu ponudi nov ili bar malo drugačiji pogled na ova važna i kompleksna pitanja našeg svakodnevnog rada i života.

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

Izneti stavovi su lično stanovište autora i ne predstavljaju nužno i zvaničnu poziciju njegovog poslodavca, Telenora d.o.o.

Praktični aspekti zaštite privatnosti korisnika i bezbednosti elektronskih komunikacionih mreža i usluga u Srbiji

1. UVOd Sve više zavisimo od informacionih i komunikacionih tehnologija (ICT). Sve više ličnih i osetljivih podataka prenosimo na lične komunikacione uređaje ili ih čuvamo na njima. Sve više informacija o sebi poveravamo na čuvanje onima koji nude različite ICT usluge. Iz tih razloga, elektronske komunikacije i ICT postaju jedna od najranjivijih tačaka zaštite privatnosti pojedinaca2. Da bi ispunili svoju ulogu, komunikacioni i informacioni sistemi treba uvek da budu pouzdani i na raspolaganju korisnicima, poverljivost informacija koje se prenose i čuvaju ne sme biti ugrožena, a korisnici moraju biti sigurni i u identitet pošiljaoca i u to da je primljena informacija identična poslatoj. Nemogućnost da se ispune ovi zahtevi umanjuje poverenje korisnika i njihovu spremnost da u punoj meri prihvate pogodnosti novih poslovnih modela podržanih naprednim informacionim i komunikacionim tehnologijama. Studija „Društveno-ekonomski uticaj Interneta u Srbiji“, koju je 2009. godine za Telenor izradila The Boston Consulting Group, uz ogradu „uzdržano“, prognozira da učešće privrednih aktivnosti baziranih na korišćenju Interneta u Srbiji može porasti sa sadašnjih 1,7% na 5,2% 2020. godine, da se ukupni poreski prihodi države iz tih aktivnosti mogu povećati do iznosa od 1,8% i da se do 2020. godine na osnovu toga može otvoriti 94.000 novih radnih mesta. Uz to, ne treba zanemariti ni podjednako bitnu društvenu korist od ovakvog trenda u oblastima kao što su obrazovanje, zdravstvena zaštita, ruralni i regionalni razvoj, emisija CO2 i drugim. Naravno, sve to pod uslovom da se Internet koristi u punom funkcionalnom i tehnološkom kapacitetu

i na način koji neće izazvati sumnje i rezerve kod korisnika. Naime, istraživanja sprovedena poslednjih godina3 pokazuju da je između 70 i 80 odsto građana u zemljama EU i SAD ozbiljno zabrinuto za zaštitu svoje privatnosti i bezbednosti u elektronskim komunikacijama, do te mere da to znatno utiče na sektor elektronske trgovine. Štaviše, oko dve trećine anketiranih tvrdi da se iz tih razloga uzdržavaju od kupovine ili novčanih transakcija (mikroplaćanja) preko Interneta, strahujući od mogućnosti da bi mogli da postanu žrtve elektronske intruzije, krađe identiteta i zloupotrebe finansijskih ovlašćenja. Posledično, nezadovoljavajuća bezbednost i zaštita privatnosti ili čak samo utisak nedovoljne bezbednosti i zaštite privatnosti mogu da imaju ne samo negativan uticaj na pojedince, nego i znatne ekonomske i socijalne posledice po društvo u celini.

2. POJMOVNI OKVIR Kada neko govori o privatnosti i bezbednosti, to čini iz ugla koji u znatnoj meri zavisi od njegove perceptualne i interesne pozicije. Zato se neretko ispostavlja da, koristeći se istim pojmovima, govorimo o različitim stvarima. Pojmovi kao što su privatnost, bezbednost, zaštita podataka o ličnosti i sigurnost informacija, u svakodnevnom govoru imaju širok spektar značenja, često se koriste kao sinonimi, a neretko su i predmet sporova različitih škola mišljenja po pitanjima definicija, međusobnog odnosa i hijerarhije. U ovom tekstu, sa motivom da se težište prenese na druge poruke, koristiće se okvirna značenja ovih pojmova koja najviše odgovaraju autoru, ali ne pretenduju da nužno budu i njihove stroge definicije.

U izvornom smislu, privatnost označava želju neke osobe da ne bude uznemiravana. U elektronskim komunikacijama uobičajeno je da se privatnost odnosi na prikupljanje, obradu i davanje informacija o korisniku trećim licima. Dobro je pobliže objasniti i pojam poverljivosti, koji podrazumeva poverenje u nekoga i veru u podelu neke tajne. Tajna zadržana za sebe je privatna, ali podeljena sa nekim drugim postaje poverljiva informacija. Poverljivost u elektronskim komunikacijama odnosi se podjednako na sadržaj i na podatke o obavljenoj komunikaciji, a u ovom slučaju poverenje se daje ostalim učesnicima u komunikaciji, ali i pružaocima usluge obrade i prenosa. Privatnost u elektronskim komunikacijama može se shvatiti kao sloboda od sistematskog posmatranja i beleženja aktivnosti i ličnih podataka, odnosno pravo pojedinaca da sami određuju kada, kako i u kojoj meri informacija o njihovim komunikacijama treba i može da bude dostupna drugima. Atributi privatnosti korisnika u tom kontekstu postaju anonimnost, sloboda od uznemiravanja, kontrola dostupnosti podataka o sebi i intima (sloboda od nadzora), a komponente privatnosti identitet, podaci o ličnosti, lokacija i kretanje, (meta)podaci o obavljenim komunikacijama i sadržaj komunikacija. Poverljivost može biti kompromitovana, odnosno privatnost korisnika može biti povređena s namerom, slučajno ili greškom, i to upadom u zonu privatnosti (pristupom, prikupljanjem i obradom), zloupotrebom (odavanjem ili delovanjem na osnovu dostupne informacije), presretanjem i uklapanjem informacija (profilisanjem). Iz svega navedenog, očigledno je da se pitanje privatnosti u elektronskim komunikacijama ne može odvojiti od pitanja zaštite podataka o ličnosti.

Nedavna anketa sprovedena u skandinavskim zemljama pokazala je da građani, kada je reč o sopstvenoj privatnosti, najmanje poverenja imaju u korišćenje svojih komunikacionih uređaja. Na drugom mestu je bila elektronska naplata putarine pomoću RfId vinjeta. 3 Na primer RANd Europe, YouGov research. 2

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

Termin bezbednost sam po sebi je neodređen i može da ima značenja koja obuhvataju: odsustvo neke opasnosti i pretnje, garanciju, osećaj sigurnosti, skup mera predostrožnosti i zaštite od kriminala, sabotaže i špijunaže, ali i organizacione oblike koje sve to treba da osiguraju. Stavljanje pojma bezbednosti u kontekst elektronskih komunikacija nimalo ne olakšava nedoumicu oko njegovog značenja. Bez ambicije da bude sveobuhvatan ili taksonomski prikaz bezbednosti i zaštite privatnosti korisnika elektronskih komunikacionih usluga, ovaj tekst će razmotriti tri aspekta od posebnog interesa za korisnike: izvorni, u smislu zaštite poverljivosti komunikacija i privatnosti korisnika usluga, prošireni, koji obuhvata prevare i kompjuterski kriminal, i implicitni nadzor komunikacija za potrebe državnih organa. Pokazaće se da ne postoji jasno razgraničenje aspekata privatnosti korisnika, bezbednosti mreža, zaštite podataka o ličnosti i zaštite informacija u elektronskim komunikacijama, kao i da se oni ne mogu posmatrati van šireg konteksta.

2.1. Privatnost i bezbednost u izvornom značenju Izvorno značenje bezbednosti u elektronskim komunikacionim mrežama se može najkraće definisati kao obezbeđivanje poverljivosti, integriteta, autentičnosti, raspoloživosti komunikacija, odgovornosti aktera i neporecivosti informacija koje se prenose. Očigledno je da je reč o svojevrsnom proširenju značenja poznate CIA triade (Confidentiality, Integrity and Availability), koja predstavlja kredo svih IT profesionalaca4. Okvir za ovakvu definiciju utvrđen je standardom ISO 7498-25 koji

odnosno pružalaca usluga. Problem je što svaki bezbednosni mehanizam vremenom i napretkom ofanzivne tehnologije erodira i na kraju biva kompromitovan6. Na žalost, zahvaljujući raširenosti i mega dimenzijama elektronskih komunikacionih mreža, što opet rezultuje njihovom inercijom u odnosu na promene, napadači su uvek u prednosti i imaju na raspolaganju značajan vremenski prozor, od trenutka otkrivanja slabosti i kompromitacije sistema zaštite do trenutka otkrivanja napada i primene kontra-mera. Situaciju dodatno otežava i Internet, koji je postao idealan kanal za distribuciju informacija, znanja i alata za eksploataciju slabosti bezbednosnih mehanizama elektronskih komunikacionih mreža, usluga i uređaja. Posledica svega je da su elektronske komunikacije konstantno ugrožene i da borba između napadača i čuvara bezbednosti i integriteta mreža neprekidno traje i stalno poprima nove oblike i taktike međusobnog nadmudrivanja. Suština bezbednosti elektronskih komunikacija je u očekivanju korisnika da će sistem odoleti nasrtajima predvidivih napadača koji imaju predvidive potencijale i kapacitete za njegovo ugrožavanje. Naravno da je u praksi nemoguće obezbediti mrežu od svih mogućih napadača, koji imaju sva moguća sredstva i znanja, pa je bezbednost u suštini veština spoznaje stvarnih izvora pretnji, njihovih realnih mogućnosti i nalaženja kompromisa između vrednosti koje se štite i troškova zaštite tih vrednosti. Drugim rečima, ne postoji apsolutno bezbedan sistem elektronskih komunikacija, postoje samo slabije ili jače štićeni sistemi, što opet ima direktan uticaj i na cenu koju za to treba platiti.

ez upadanja u zamku polemike da li je bezbednost elektronskih komunikacija komponenta bezbednosti informacija ili je bezbednost informacija jedan od oslonaca bezbednosti elektronskih B komunikacija, iz ugla primene u praksi a i krajnjeg korisnika, jasno je da se nijedan od ovih aspekata ne može posmatrati izolovano i uz zanemarivanje onog drugog. U identičnom tekstu i kao CCITT Rec. X.800 (The OSI Security Architecture) 6 Najbolji primer za to je GSM system, koji pokriva skoro 80% svetskog tržišta, projektovan tako da ima visok stepen zaštite privatnosti korisnika i bezbednosti komunikacija, sa snažnim mehanizmima autentifikacije, autorizacije i kriptozaštite radio kanala. Prošlo je manje od osam godina od prve specifikacije GSM Faze I koju je ETSI publikovao 1990, do javnog objavljivanja da su najraširenije implementacije algoritama kriptozaštite SIM kartice (A3/A8) i radio kanala (A5) razbijene i da sistem više nije bezbedan. Napredak komercijalne tehnologije je dalje učinio da ono za šta je 1998. bilo potrebno 30 minuta rada uz komplikovanu i skupu opremu danas može da uradi prosečan haker, sa lako dostupnom i jeftinom opermom, praktično u realnom vremenu. Naravno da su problemi kompromitacije sistema zaštite u GSM vrlo brzo razrešeni, ali je ostalo otvoreno pitanje primene ovih rešenja, koja bi u najraširenijoj globalnoj mreži zahtevala ogroman napor i ulaganja, pa verovatno nikada i neće biti sprovedena do kraja. 4

definiše pet osnovnih bezbednosnih servisa (autentifikacija, kontrola pristupa, poverljivost podataka, integritet podataka i neporecivost komunikacije) i osam mehanizama za implementaciju (kriptozaštita, digitalni potpis, kontrola pristupa, integritet paketa podataka koji se prenose, razmena kredencijala pri autentifikaciji, popunjavanje kodovanog signala u cilju maskiranja saobraćajnih obrazaca (traffic padding), kontrola usmeravanja saobraćaja (traffic routing) i beleženje-notarizacija). Ovako definisani servisi i mehanizmi razrađeni su kroz detaljne tehničke standarde i specifikacije, da bi praktično oživeli u sistemima i uređajima koji se danas koriste. Pored neutralne pozicije koju treba da zauzme svaki kvalitetan standard, korisnike će naravno objektivno više interesovati bezbednosne funkcije kao što su raspoloživost i pouzdanost usluge, privatnost i poverljivost ličnih podataka, anonimnost, mogućnost skrivanja od drugih korisnika ili operatora, mogućnost praćenja zlonamernih poziva, autentifikacija drugih učesnika, neporecivost transakcija, odredbe vezane za zakonom ovlašćen nadzor elektronskih komunikacija i druge bezbednosne zahteve državnih službi i slično. S druge strane, pružaoci usluga elektronskih komunikacija zainteresovani su najpre za kontrolisan pristup mrežnim resursima, odgovornost korisnika, ispravnost podataka koji se prenose, poverljivost i integritet signalizacionih poruka, neporecivost upotrebe i obračuna usluga, sprečavanje zloupotrebe resursa, usaglašenost sa zakonskim i regulatornim okvirom i drugo. Nesporno je međutim da je dobra implementacija funkcija bezbednosti osnovni interes ne samo korisnika, nego i proizvođača opreme,

Praktični aspekti zaštite privatnosti korisnika i bezbednosti elektronskih komunikacionih mreža i usluga u Srbiji

2.2. Prevare u elektronskim komunikacijama Pojam prevare (fraud) ima široko značenje i može se odnositi na bilo koji akt kojim se druga strana namerno dovodi u zabludu sa ciljem ostvarivanja nezaslužene ili nezakonite koristi. Prevare u elektronskim komunikacijama (telecommunications fraud) izvode se vezano za telekomunikacione usluge, usluge sa dodatom vrednošću, telekomunikacionu infrastrukturu ili sisteme za podršku pružanju tih usluga, iz zabave, prestiža, radi sticanja finansijske koristi ili iz drugih nečasnih ili kriminalnih pobuda. Žrtve prevare u elektronskim komunikacijama mogu biti operatori i korisnici. U prvom slučaju, počinioci prevare koriste proizvode i usluge bez namere da za to i plate operatoru, lišavajući ga na taj način legitimnog prihoda, a u drugom, proizvode i usluge koriste kako bi prevarili druge korisnike, pri čemu prevara može, ali ne mora, nužno i da nanese finansijski gubitak oštećenoj strani. U stručnim krugovima poznato je više od 200 različitih metoda izvođenja prevare na štetu operatora. Uzimajući u obzir i činjenicu da je veoma često konkretan napad u stvari kombinacija dva ili više osnovnih metoda, ispostavlja se da je prostor za izvođenje ovih operacija izuzetno širok. Druga važna činjenica jeste to da je većina velikih operacija prekogranična i ima atribute kriminalne organizacije, tako da se, ako se u obzir uzmu štete koje nastaju, slobodno može govoriti o jednom vidu nenasilnog organizovanog kriminala. Prevara izvedena na štetu

operatora u suštini povećava troškove njegovog poslovanja, jer direktno umanjuje prihode, ali indirektno šteti i državi jer umanjuje njene poreske prihode7. Problem sa utvrđivanjem stvarne visine gubitaka usled ovih prevara je dvojak: zbog izuzetno intenzivne poslovne aktivnosti operatora, komunikacione aktivnosti korisnika i stalnih promena u načinu izođenja operacija, dobar deo prevara ostaje neotkriven, a iz internih razloga i sami operatori često teže da svoje gubitke usled prevara zadrže za sebe. Na osnovu istraživanja koje je sprovelo udruženje za kontrolu prevara u telekomunikacijama (CFCA8), gubitak operatora po ovom osnovu za 2008. godinu na globalnom nivou procenjen je na između 72 i 80 milijardi USD, što odgovara udelu od 4,25 do 4,5% njihovog ukupnog prihoda. U odnosu na prethodno istraživanje sprovedeno 2005. godine, kada je procena bila u okviru 54-60 milijardi USD, ovo ukazuje na rast gubitaka operatora usled prevarnih aktivnosti od 34% na globalnom nivou. S obzirom na visoku integrisanost Srbije u globalnu mrežu elektronskih komunikacija i skromne odbrambene kapacitete, nema razloga da verujemo da bi Srbija mogla biti pošteđena uticaja ovog trenda. Naprotiv, procenat gubitaka operatora i države verovatno je i veći od svetskog proseka. U scenarijima prevare na štetu korisnika, elektronske komunikacije se koriste kao kanal za plasiranje glavnog napada, bez obzira na to da li su u pitanju individualni ili korporativni korisnici. Pri tom su glavni

ciljevi počinilaca: zloupotreba komunikacionog servisa, krađa ličnih podataka (naročito identiteta i finansijskih podataka) i povreda privatnosti. Poznat je veći broj scenarija zloupotreba usluga koje nanose finansijsku štetu korisnicima u mrežama za prenos govora. Najpoznatiji, svakako ne i jedini, jesu razne varijante zloupotrebe mehanizma usluga sa povećanom tarifom (premium rate)9, propušteni pozivi sa nepoznatog broja (call-back scam)10, pecanje (phishing11, vhishing) i slični. Na ovim primerima dobro se vidi da telefonska i Internet mreža konvergiraju ne samo u oblasti tehnologije i usluga nego, nažalost, i kada je reč o tehnikama prevare korisnika. Sa intenzivnijim korišćenjem Interneta umnožavaju se razni vidovi onlajn prevara podržanih socijalnim inženjeringom (phishing), nezatraženim porukama (spam), zloćudnim programima (virusi, trojanci, botnets, spyware), povredama prava intelektualne svojine... Pored osnovne namene elektronskih komunikacionih mreža, usluga i komunikacione opreme za prenos poruka i informacija, one nekim korisnicima služe da bi prikrili svoje aktivnosti (prisustvo, identitet, kretanje, podatke o kontaktima, sadržaj komunikacija), uznemiravali ili ucenjivali druge korisnike, krali, zloupotrebljavali ili preprodavali lične podatke, sistematski pratili ili beležili aktivnosti drugih korisnika ili, jednostavno, koristili usluge i infrastrukturu mreža kao tehničku logistiku u vršenju krivičnih dela, prekršaja ili drugih nečasnih radnji koje nemaju direktne veze sa elektronskim komunikacijama. Iako na taj način ne na-

Tako na primer, samo u jednom slučaju, inače tipične prevarne operacije kloniranja SIM kartica, za koji je pokrenut istražni postupak u decembru 2009, šteta koju su pretrpeli mobilni operatori u Srbiji procenjena je na 62,8 miliona dinara. To istovremeno znači da je nastala i šteta po budžetske prihode od oko 11,3 miliona dinara. 8 Communications fraud Control Association: 2009 Global fraud Loss Survey. CfCA je neprofitna globalna asocijacija koja se bavi edukacijom zainteresovanih za borbu protiv prevara u telekomunikacijama. 9 Na primer, razni TV ili radio kvizovi u kojima se postavljaju trivijalna pitanja, a glasa se telefonom. U ovakvim nazovi kvizovima, korisnik nema šanse da osvoji primamljivu nagradu (pošto organizator i nije imao nameru da je dodeli), ali zato provede dosta vremena slušajući ohrabrenja govorne mašine na drugom kraju veze i na kraju dobija poveći račun (50-90 dinara po minutu). da bi sve izgledalo uverljivije, u program se navodno „javljaju“ drugi takmičari koji daju pogrešne odgovore i samo podgrevaju želju naivnih da „održe lekciju tim neznalicama“. Sličan mehanizam je primenjen i u nedavnoj prevari sa otkupom besplatnih akcija, prema saopštenju tužilaštva, u organizaciji preduzeća „deltaTrejd“ kao maske glavnog preduzetnika SZR „Bananica“ iz Lazarevca. Procenjuje se da su građani, za 10 meseci oštećeni za 5,3 miliona dinara 10 U poslednjih godinu dana srpski telekomunikacioni prostor pogađaju česte kampanje tzv. call-back prevara, kada (po svoj prilici automatski i nasumično izabran) korisnik dobija propušten poziv sa nepoznatog broja. Mnogi korisnici, rukovodeći se osnovnim pravilima pristojnosti, uzvraćaju poziv na taj broj. Iza njega se po pravilu krije terminal sa povećanim tarifiranjem, na nekoj dalekoj ili čak satelitski povezanoj destinaciji, u mreži operatora iz sive zone koji naplaćuje čak i vreme proteklo na uspostavljanju veze. Sve to rezultuje pozamašnim računom koji ne može osporiti ni korisnik ni njegov matični operator. 11 Već poznata SMS prevara „Tata, ovo je moj novi broj“, u kojoj se od primaoca traži da uplati kredit (od, recimo, 1000 dinara) na novi broj svog deteta. Većina korisnika koji prime ovakvu poruku samo odmahnu rukom i izbrišu je, ali zakon velikih brojeva i statistika čine da dovoljan broj ljudi ipak nasedne na prevaru. 7

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

nose neposrednu finansijsku štetu, ovakvi vidovi nenamenskog i zlonamernog korišćenja se mogu smestiti u širi kontekst prevara, ali isto tako i u neku od kategorija ugrožavanja bezbednosti informacija, povreda privatnosti ili zloupotrebe podataka o ličnosti, što samo dodatno ilustruje organsku povezanost ovih pojmova. Kada je u pitanju eventualna obaveza i odgovornost operatora da zaštiti korisnike od prevara, treba napomenuti da su sami korisnici odgovorni za to kako koriste svoje uređaje i mrežne usluge. Međutim, i operatori koji drže do svog kredibiliteta i pozicije na tržištu ulažu velike napore da prevare na štetu korisnika svedu na najmanju moguću meru. Problem je u tome što su u korenu ovih prevara najčešće neznanje, nesmotrenost i nemar korisnika, neretko podložnost izazovima „kulture besplatnog“ i lake dobiti, pa čak i pohlepa samih korisnika, a ima slučajeva iza kojih stoji svesna namera da, u ulozi žrtve, navodno prevareni korisnik ostvari dobit za sebe. Mogućnosti operatora da spreče ovakve slučajeve ograničene su na stalno ili kampanjsko podizanje nivoa svesti i obaveštenosti korisnika o potencijalnim pretnjama i opasnostima. Iako je poslednjih godina u Srbiji bilo nekoliko kampanja informisanja javnosti, najčešće iniciranih konkretnim incidentima i ograničenih po obimu i trajanju, tek kroz sistematsku i koordiniranu akciju institucija države, svih značajnijih operatora i medija, moguće je očekivati značajnije efekte napora na prevenciji prevara u elektronskim komunikacijama.

2.3. Nadzor elektronskih komunikacija za potrebe države Pravo na nepovredivost tajnosti pisama i drugih sredstava komuniciranja i pravo na zaštitu podataka o ličnosti garan-

tovani su Ustavom Srbije kao osnovna ljudska prava i slobode. Odstupanja od načela nepovredivosti tajnosti elektronskih komunikacija dozvoljena su samo na određeno vreme i na osnovu odluke suda, ako su neophodna radi vođenja krivičnog postupka ili zaštite bezbednosti Republike Srbije, na način predviđen zakonom (Ustav RS, član 41). Takođe, zabranjena je i kažnjiva upotreba podataka o ličnosti izvan svrhe za koju su prikupljeni u skladu sa zakonom, osim za potrebe vođenja krivičnog postupka ili zaštite bezbednosti Republike Srbije, na način predviđen zakonom (Ustav RS, član 42). Kada govorimo o elektronskim komunikacijama, treba podsetiti da je Međunarodni sud za ljudska prava u Strazburu (ECHR), u slučaju Copland vs. the United Kingdom 2007. godine presudio da informacije vezane za vreme i dužinu telefonskog razgovora, a posebno izabrani brojevi sagovornika, predstavljaju „integralni deo telefonske komunikacije“. S obzirom na to da su presude ECHR obavezujuće za Republiku Srbiju, jasno je da načelo nepovredivosti tajnosti elektronskih komunikacija i u Srbiji treba primenjivati podjednako na sadržaj i podatke o obavljenim elektronskim komunikacijama. Nesporno je da pravo na nepovredivost tajnosti elektronskih komunikacija nije apsolutno pravo, naročito ako se ima na umu da ih kriminalci i teroristi redovno koriste kao pomoćno sredstvo za ostvarivanje svojih ciljeva, bilo sa namerom da počine kriminalno delo ili da izbegnu otkrivanje. Zbog toga je efikasan nadzor elektronskih komunikacija od vitalnog značaja i za državne organe zadužene za otkrivanje i gonjenje počinilaca, ali i za građane. Naravno, pod uslovom da se nadzor primenjuje proporcionalno,

u skladu sa legitimnim ciljevima i zakonom utvrđenim preduslovima, po pravilima koja su pravno obavezujuća, javno objavljena, predvidljiva, precizna, nedvosmislena, na način u kom je prostor za diskrecione odluke izvršne vlasti minimalan i jasno propisan, uz odgovarajuću zaštitu od zloupotreba i odgovarajuće metode nezavisnog nadzora12. S druge strane, državne službe, bez obzira da li je reč o službama za sprovođenje zakona ili tajnim službama, po svojoj internoj logici (koja nije specifična samo za Srbiju) ponekad preširoko tumače poverena ovlašćenja i stavljaju ono što doživljavaju kao „interes službe“ iznad prava pojedinaca, što u kombinaciji sa neodgovarajućim mehanizmima eksternog nadzora povećava rizik od povrede ljudskih prava i zloupotrebe državne moći. Zbog toga, demokratski organizovane zemlje neprekidno tragaju za odgovarajućim modelom uspostavljanja delikatne ravnoteže između prava društva da štiti svoje vrednosti i prava pojedinaca na privatnost13. Operativno-istražne potrebe državnih službi koje sprovode zakonom ovlašćen nadzor elektronskih komunikacija, navedene po stepenu zadiranja u privatnost od lakšeg ka težem, odnose se na: identifikaciju korisnika, lične i ugovorne podatke o korisnicima, detaljne podatke o ostvarenim i pokušanim komunikacijama kao što su vreme, mesto, trajanje, drugi učesnici, korišćeni mrežni servisi i drugo (metering of calls), lociranje komunikacionih terminala u realnom vremenu (stealth ping), presretanje podataka o komunikacijama (statistički nadzor) i presretanje komunikacija u punom kapacitetu (podaci o komunikacijama i sadržaj govornih, negovornih i signalizacionih poruka).

raksa ECHR P Studija „Internet User’s Privacy Concerns and Beliefs About Government Surveillance“, izrađena u saradnji Florida Atlantic University, SAD, i IULM univerziteta iz Italije, u kojoj se upoređuju percepcije pojedinaca u SAD i Italiji vezane za nadzor od strane državnih organa, zaključuje da odluka korisnika da stupi u transakcije elektronske trgovine zavisi najviše od njihove zabrinutosti za potencijalne povrede privatnosti, shvatanja neophodnosti državnog nadzora radi zaštite od kriminala, terorizma i prevara i zabrinutosti da državni nadzor ne izađe iz tih okvira. Istraživači konstatuju da je održavanje ravnoteže između potrebe za bezbednošću i straha od gubitka privatnosti od ključnog značaja, ne samo za razvoj informacionog društva, nego i za postojanje ili eroziju podrške javnosti legitimnim inicijativama vlade vezanim za bezbednost. Savet državnim institucijama koje razvijaju modele i praksu državnog nadzora jeste da ne zanemaruju rastuću potrebu građana za privatnošću, da je praćenje percepcije javnosti veoma važno i da obe strane treba da imaju razumevanja za vrednosti i ubeđenja onih drugih.

Praktični aspekti zaštite privatnosti korisnika i bezbednosti elektronskih komunikacionih mreža i usluga u Srbiji

U savremenim mrežama elektronskih komunikacija, efikasan nadzor elektronskih komunikacija teško je izvesti bez odgovarajuće infrastrukturne i operativne podrške operatora i pružalaca usluga. Naravno, pošto operatori nemaju nikakav komercijalni ili poslovni interes da za te potrebe dodatno investiraju u opremu (čija vrednost iznosi i do 10% vrednosti mrežnih elemenata), obaveze operatora da obezbede tehničke uslove i državnim organima omoguće nadzor utvrđuju se zakonom.

3. ZAINTERESOVANE STRANE U kontekstu zaštite privatnosti i bezbednosti usluga, postavljenom u prethodnom odeljku, mogu se identifikovati interesne grupe korisnika, operatora, komercijalnog sektora i državnih organa. Svaka od ovih grupa ima određene interese, koji po pravilu nisu usaglašeni, a nije redak slučaj da su čak i interesi u okviru jedne grupe kontradiktorni. Korisnici od elektronskog komunikacionog sistema očekuju pouzdanu, kvalitetnu i poverljivu uslugu, kao i to da njihovi lični podaci koje su poverili operatoru ostanu zaštićeni od svake nezakonite obrade. Uključujući se u mrežu, korisnici ugovorom ili implicitno prihvataju određena pravila ponašanja i postaju odgovorni za svoje postupke, prihvataju mere koje operator preduzima radi njihove zaštite kao korisnika14, ali i mere koja država može preduzeti radi zaštite društvene zajednice. Važno je naglasiti da pri svakom prikupljanju i obradi podataka za potrebe zaštite mreže, usluga i korisnika od strane operatora, dužna pažnja mora biti posvećena pitanju privatnosti. Ono mora biti strogo kontrolisano i ograničeno na jasno

definisane legitimne svrhe. Pri tome, treba napomenuti da obračun i naplata usluga nije jedina legitimna svrha, kako se to neretko tumači. Operatori se u ovom kontekstu mogu javiti u ulozi operatora telekomunikacionih mreža, pružalaca usluga pristupa telekomunikacionoj ili Internet mreži, pružalaca usluge pristupa multimedijalnim sadržajima, pružalaca usluga sa dodatnom vrednošću, pružalaca usluga infrastrukture (hardvera, komunikacija, aplikacija, pohranjivanja informacija) i drugim. Najčešće se jedan poslovni entitet javlja u nekoliko uloga, pa je u praksi teško odrediti jasne granice. Operatori imaju posebno izražen interes da obezbede zaštitu privatnosti korisnika i bezbednost usluga, pošto na taj način osvajaju bolju poziciju na tržištu, štite svoje materijalne i nematerijalne vrednosti, zadobijaju i čuvaju poverenje korisnika i ne izlažu se opasnosti da prekršajno i krivično odgovaraju. Osnova pružanja elektronskih komunikacionih usluga je u poverljivom upravljanju informacijama i podacima korisnika, pa je poverenje korisnika od ključnog značaja za sam posao. Gubitak poverenja korisnika, utemeljen na stvarnim incidentima ili samo na percipiranoj privatnosti bez zaštite, može u znatnoj meri da naškodi ugledu operatora i direktno se odrazi čak i na vrednost kompanije na berzi. Zbog toga su privatnost korisnika i bezbednost usluga iz ugla operatora bitni preduslovi za obavljanje osnovnog posla, a u krajnjem ishodu čak i komparativna prednost u odnosu na konkurenciju. Komercijalni sektor ima brojne i različite interese u pogledu zaštite privatnosti korisnika i bezbednosti usluga, interese koji sve više dobijaju na značaju sa razvojem poslovnih aktivnosti u dome-

nu Interneta i elektronskog poslovanja. S jedne strane, pogodnosti informacionog društva komercijalni sektor vidi kao priliku da, obrađujući informacije o potrošačima, pronikne u njihove potrebe, razvije nove marketinške strategije, nove proizvode, unapredi korisnički servis, poveća efikasnost svojih internih procesa i slično. I tu se otvara pitanje na koje nije lako odgovoriti: kada marketinške aktivnosti prerastaju u narušavanje privatnosti pojedinaca? Istovremeno, bezbedna ICT infrastruktura, bezbedne elektronske transakcije i zaštićeni lični podaci postaju ključni u opredeljivanju potencijalnih klijenata za stupanje u poslovni odnos sa nekom kompanijom. Sve intenzivnije uključivanje većeg broja partnera u poslovne procese (kroz oustsourcing usluga, cloud computing i slične poslovne modele) čini da se tradicionalni bezbednosni okvir IT gubi u sajber prostoru, što ne samo da usložnjava zadatak zaštite, nego i naglašava značaj najslabije karike u lancu, koji god učesnik to bio. Pošto se poverenje pružalaca usluga sa dodatnom vrednošću zasniva na garancijama drugih učesnika u lancu da njihovi prihodi neće biti oštećeni prevarama ili povredama prava intelektualne svojine, globalni razvoj sektora elektronskih komunikacija počinje sve više da zavisi i od međusobnog poverenja svih strana u procesu i postavlja kao imperativ da svaki od njih preduzme sve razumne mere zaštite. S druge strane, komercijalni sektor se javlja i kao poslodavac koji ima prirodan interes da kontoliše poslovne procese, a to lako može da se deformiše i u zloupotrebu privatnosti zaposlenih. Ako, na primer, poslodavac koji dozvoljava korišćenje kompanijskih komu-

Tako, na primer, sistematsko prikupljanje i obrada podataka o komunikacijama od strane operatora, usko posmatrano, može biti tretirano kao ugrožavanje privatnosti korisnika. S druge strane bezbednost mreže, usluga i korisnika od prevara i sajber napada zasniva se na posebnim dnevnicima i obradama podataka o komunikacijama. Bez odgovarajućih mera zaštite, te informacije mogu biti zloupotrebljene, što bi svakako bilo tretirano kao povreda privatnosti, ali su i neophodne za ostvarenje funkcije u interesu korisnika. Ovi podaci se mogu posmatrati i kao poverljivi podaci između korisnika i pružaoca usluge. Tek neovlašćeno davanje tih podataka trećoj strani, bila ona čak (ili upravo) i državni organ ili služba, mogu se tretirati kao povreda privatnosti i zloupotreba podataka o ličnosti.

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

nikacionih sredstava i u privatne svrhe bez izričite saglasnosti zaposlenih prikuplja i analizira podatke o telefonskim komunikacijama ili kontroliše sadržinu elektronske pošte (radi navodne kontrole troškova, zaštite poslovanja ili slično), mogao bi se naći u ozbiljnom problemu zbog povrede privatnosti pojedinaca. Državni organi, pored interesa da obezbede uslove za zakonit nadzor u oblasti bezbednosti elektronskih komunikacija i zaštite privatnosti imaju jasan zadatak da uravnoteže interese i odgovornosti građana, komercijalnog sektora, operatora i društvene zajednice. Donošenjem neophodnih propisa i obezbeđivanjem njihove primene, država treba da osigura najviši nivo bezbednosti i zaštite građana, ali istovremeno mora izbeći i preterano opterećivanje operatora i sputavanje komercijalnog sektora. Na prirodno pitanje gde povući granicu, EU u seriji strateških dokumenata eEurope daje odgovor da, koliko god je to moguće, tržište treba da odredi koji je nivo bezbednosti potreban korisnicima, za šta je opet neophodno da se utvrde dobri indikatori i jasni kriterijumi uspešnosti.

4. PRETNJE I RIZICI PO PRIVATNOST I BEZBEDNOST Uprkos stalnom razvoju i napretku bezbednih tehnologija, u neprekidnoj trci sa napadačima u realnom životu i dalje postoje brojne slabosti (mobilni terminali, personalni računari, pristupne mreže, transportne mreže, signalizacioni kanali, interne ICT infrastrukture operatora i koroporativnih korisnika, baze podataka i druge komponente sistema). Dinamično poslovno okruženje i žestoka tržišna utakmica, mobilnost korisnika, konvergencija mobilnih ter18

minala i personalnih kompjutera, razuđenost korporacija, novi poslovni modeli elektronskog poslovanja, jedinstven globalni virtuelni prostor i drugi spoljašnji faktori samo otežavaju poziciju branilaca mreža i digitalnih granica. I dok je u percepciji javnosti izraženija zabrinutost zbog eventualne sistemske zloupotrebe tehnologije od strane države, pojedinci koji nisu umešani u kriminalne ili druge rizične operacije imaju mnogo više izgleda da im privatnost i bezbednost u elektronskim komunikacijama ugrozi ne tako spektakularan i respektabilan napadač, ali možda i sa težim posledicama. Potencijalne pretnje po privatnost korisnika i bezbednost usluga koje ne dolaze iz legitimnog državnog izvora brojne su i mogu biti oličene u pojedincima - hakerima, poslodavcima, privatnom bezbednosnom sektoru, konkurenciji, oportunom i organizovanom kriminalu, stranim obaveštajnim službama, teroristima i drugim eksternim izvorima. Tu su i interni izvori, poput osoba od poverenja, personala operatora i pružalaca usluga, partnera, isporučilaca opreme, državnih organa i drugih izvora koji imaju insajderski kapacitet i zloupotrebljavaju privilegovani pristup informacijama i tehničkim resursima mimo dozvoljene svrhe. Njihovi motivi mogu se kretati od zabave i borbe za prestiž, preko rasvetljavanja ličnih i poslovnih „dilema“, sticanja profita na nečastan ili nezakonit način, do lokalnih ili međunarodnih ekonomskih i političkih interesa. Iz tog obilja slabosti i pretnji, kombinovanjem i sinergijom nastaju brojni rizici, od kojih su neki već spomenuti, a u ovom kontekstu vredi navesti još neke. Društvene mreže (social networks) su transformisale Internet u moćan komu-

nikacioni medijum i privukle milione korisnika, ali i otvorile nove opasnosti po njihovu privatnost i bezbednost. Ovo je izraženije u društvenim mrežama opšte namene (kao što je Facebook ili MySpace) i ako se korisnik uključuje s mobilnog terminala. Povrede privatnosti i ugrožavanje bezbednosti mogu poticati i od drugih učesnika u društvenoj mreži, trećih lica i samog pružaoca usluge društvene mreže, a najčešće su krađa identiteta, zloupotreba ili falsifikovanje podataka, odliv poslovnih informacija i ugrožavanje reputacije preduzeća, lociranje i praćenje korisnika, socijalni inženjering, lažno predstavljanje. Pored nabrojanih rizika, društvene mreže su idealan kanal za širenje zloćudnih programa. Programski dodaci za špijuniranje (spyware) su aplikacije koje se instaliraju na personalni računar ili mobilni telefon, i bez vidljivih znakova prikupljaju i šalju informacije o komunikacijama i drugim aktivnostima korisnika. Ova vrsta zloćudnog softvera odavno se raširila na Internetu, a poslednjih godina, sa razvojem i publikovanjem arhitektura i otvaranjem programskih interfejsa, ozbiljno ugrožava i mobilne uređaje. Potencijalni korisnici špijunskog softvera mogu biti zabrinuti roditelji, ljubomorni supružnici ili partneri15, sumnjičavi poslodavci, industrijski špijuni, kriminalci i mnogi drugi. Na današnjem nivou razvoja mobilni spajver podržava tajnu krađu informacija sa uređaja, slanje SMS i MMS na račun žrtve, lociranje u realnom vremenu, uključivanje mikrofona i prisluškivanje prostora, presretanje svih (govornih i negovornih) komunikacija. Prognoze su sumorne, naročito za mobilni spajver: napadi su neizbežni i biće sve kompleksniji i virulentniji, sve više će pogađati korporativni sektor i sektor elektronskog poslovanja, korisnici

T ekst tipične reklame: zamislite da ste supruga koja sumnja da je suprug vara. Sada možete da čitate sve njegove odlazne i dolazne SMS poruke, sa kim i o čemu razgovara i gde je u stvari kada Vam saopšti „Dušo, u kancelariji sam“. Ili, ako ste zabrinuti roditelj i želite da pratite SMS komunikaciju svoje dece. Nema više potrebe za nagađanjima šta se dešava kada vaši dragi nisu kod kuće!

Praktični aspekti zaštite privatnosti korisnika i bezbednosti elektronskih komunikacionih mreža i usluga u Srbiji

će sve teže moći da se odbrane od njih, tako da ova pretnja, po svim skorašnjim procenama, ulazi među prvih 10 pretnji po bezbednost informacija u elektronskim komunikacijama. Privatni bezbednosni sektor postaje sve veća pretnja po privatnost korisnika elektronskih komunikacionih usluga, bilo kao posrednik u prodaji i distribuciji dodaka za špijuniranje, bilo kao pružalac kompletne usluge špijuniranja. Snažna motivacija naručilaca i spremnost da ne prave pitanje oko cene, neznanje i neosvešćenost korisnika – potencijalnih meta, tehnološka ranjivost mreža i usluga, komercijalna dostupnost visokotehnološkog alata o kakvom su i ozbiljne državne službe do pre desetak godina mogle samo da maštaju, podložnost socijalnom inženjeringu, korupcija i druge ljudske slabosti, u kombinaciji sa zakonski neregulisanim i nekontrolisanim okruženjem, čine Srbiju povoljnim okruženjem za ovu vrstu delatnosti. Uostalom, dovoljno je samo pogledati oglasne stranice u štampi i na Internetu. Organizovani sajber kriminal prepoznat je kao posebno ozbiljna pretnja po bezbednost informacija i elektronskih komunikacionih mreža. Svedoci smo nastajanja globalne podzemne ekonomije koja, iako kriminalna, funkcioniše po svim zakonitostima legalne ekonomije: ima prepoznatljiv poslovni model koji obuhvata nameru, sredstva, plan, ciljnu grupu, podelu uloga, infrastrukturu, mehanizme izvlačenja dobiti, posluje na principima ponude, tražnje i reputacije „privrednika“ na bazi potvrđenih uspeha, ali uvek sa primarnim ciljem: doći do novca i ne biti uhvaćen. Kriminalne mreže, naročito one bazirane u istočnoevropskim zemljama, imaju

svoje programerske i hakerske timove, paravan kompanije, ali i legitimne Internet provajdere koje koriste za izvođenje napada. Poslednjih godina se usmeravaju na male i srednje korporacije u SAD i evropskim zemljama, očigledno najosetljivije na napade iz sajber prostora. Cilj im je, po pravilu, krađa ličnih podataka i finansijskih ovlašćenja klijentele tih kompanija. Ove informacije se eksploatišu direktno ili se prodaju na kriminalnom tržištu. Pored ovoga, sve češći su i slučajevi proizvodnje i prodaje kompjuterskih virusa ili alata za njihov razvoj trećim licima, ili naručivanja određene vrste sajber napada na odabranu žrtvu, a sve to na komercijalnoj osnovi. Sajber terorizam, sajber rat i bezbednost kritične infrastrukture16 postaju novi, sve značajniji elementi vojno-političkih doktrina mnogih zemalja. Od jednostavnih eksperimenata čiji cilj je bio samodokazivanje autora, sajber napadi su prerasli u kompleksne operacije koje se izvode radi profita ili iz političkih razloga. Napad u sajber prostoru je jeftin, poreciv i lako se prikriva. S druge strane, može da nanese ogromnu štetu žrtvama17. Tanka linija razdvajanja sajber kriminala, sajber terorizma i rata u sajber prostoru danas je potpuno izbledela; ima indicija da neke zemlje vide kriminalne i terorističke grupe kao korisne saveznike i da su već pokazale spremnost da tolerišu, ohrabruju, pa čak i usmeravaju pojedince i grupe da napadaju neprijateljske ciljeve. Sve veća zavisnost nacionalnih ekonomija i državne uprave od kritične ICT infrastrukture, njena uzajamna i prekogranična povezanost sa drugim infrastrukturama, u okruženju brojnih pretnji i rizika, kao imperativ nameću potrebu za sistematskim rešavanjem problema suprotstavljanja sajber napadima velikih razmera.

Operatori elektronskih komunikacionih mreža imaju obavezu da zaštite svoje ICT resurse, ali te mere svakako ne mogu biti dovoljne i za obezbeđivanje kompletne kritične infrastrukture zemlje od sajber napada. S druge strane, s obzirom da je dobar deo kritične infrastrukture u privatnom (korporativnom) vlasništvu i upravljanju, ni država sama za sebe ne može to da obezbedi, tako da je za to neophodno uspostaviti poseban vid saradnje između države i privatnog sektora. EU je još 2005. u svom programu i2010 za informaciono društvo naglasila potrebu za jačanjem bezbednosti ICT infrastrukture i usvojila strategiju za bezbedno informaciono društvo, koja je pojačala ulogu i odgovornost novoformirane Evropske agencije za bezbednost mreža i informacionih sistema (ENISA) i najavila reviziju regulatornog okvira za elektronske komunikacije i usluge usmerenu ka jačanju bezbednosti i integriteta komunikacionih mreža. U ovom trenutku u Srbiji se teško prepoznaje institucionalizovana aktivnost takve ili slične vrste, što ne znači da će zbog toga što zanemaruje potencijalnu pretnju Srbija biti i pošteđena velikih sajber napada. Bez svoje volje ili odluke, Srbija je već integrisana u globalnu mrežu i sa ovako poroznom, praktično nepostojećom digitalnom granicom, trenutno predstavlja laku metu.

5. EVROPSKI OKVIR I SITUACIJA U SRBIJI Evropski regulatorni okvir za elektronske komunikacije, mreže i usluge predstavlja osnov za sve nacionalne zakone zemalja članica EU. Pored četiri osnovne direktive, okvir uključuje i direktivu 2002/58, kojom se utvrđuje okvir zaštite privatnosti, podataka o

Kritična infrastruktura obuhvata one institucije i sisteme koji obezbeđuju protok robe i usluga neophodnih za odbranu zemlje i funkcionisanje ekonomije, zdravstva, zaštite i drugih osnovnih funkcija u društvu. Pretnje kritičnoj infrastrukturi mogu biti fizički napad na materijalne komponente ili sajber napad na njene ICT komponente. 17 Nedavni sajber napadi na Gruziju, Estoniju i Litvaniju su najupečatljiviji primeri za to. 16

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

ličnosti i integriteta javnih mreža elektronskih komunikacija18. Prihvatajući kao realnost činjenicu da je bezbednost elektronskih komunikacija kritičan faktor društvenog i ekonomskog razvoja, Evropska komisija je još 2001. godine utvrdila jedinstvenu politiku nastupa na ovom planu19, politiku koja je kao jedan od šest prioriteta ušla i u akcioni plan razvoja ICT u Evropi eEurope 200520, koji naglašava značaj poverenja u bezbednost elektronskih transakcija za razvoj informacionog društva. Da bi adekvatno odgovorila rastućim izazovima, EU je 2004. godine formirala Evropsku agenciju za bezbednost mreža i informacionih sistema (ENISA) a početkom 2007. usvojila Strategiju za bezbedno informaciono društvo u Evropi21 u kojoj identifikuje ozbiljan porast rizika i naglašava potrebu za zajedničkim nastupom svih zainteresovanih strana, kako bi na primeren način odgovorila na nove bezbednosne izazove. Osnovni elementi ove evropske strategije su dijalog, partnerski odnos i osposobljavanje ključnih aktera, postavljanje bezbednosti mreža i informacija za jedan od ciljeva EU regulatornog okvira, jačanje ENISA i podrška naporima država članica za postizanje sinergije. Evropska komisija je 2009. usvojila i akcioni plan za zaštitu kritične ICT infrastrukture22, postavljajući bezbednost i otpornost kritične ICT infrastrukture kao dugoročni cilj u okviru evropske politike razvoja bezbednosti mreža i informacija. Zahvaljujući izrazitoj pažnji koju Evropska komisija, političari, udruženja korisnika i drugi zainteresovani posvećuju izazovima novih poslovnih i komunikacionih modela podržanih Internetom,

Kada je u pitanju Srbija, uz napomenu da je evropski regulatorni okvir poslužio kao referentni model za „Strategiju razvoja telekomunikacija u Republici Srbiji u periodu od 2006. do 2010. godine“ i nacrt novog Zakona o elektronskim komunikacijama, treba konstatovati da su pitanja zaštite privatnosti korisnika i bezbednosti usluga generalno slabo regulisana. Osim nekoliko načelnih odredbi u članovima 54. i 55. aktuelnog Zakona o telekomunikacijama i nekoliko okvirnih odredbi Zakona o zaštiti podataka o ličnosti, zaštita privatnosti i bezbednost se pominju samo u kontekstu krivičnih dela ili omogućavanja zakonom ovlašćenog nadzora elektronskih komunikacija od strane državnih organa23. Nije za pohvalu ni to što Srbija, iako je još 2005. pristupila, a u martu 2009. i ratifikovala Konvenciju

o visokotehnološkom kriminalu24 Saveta Evrope, još uvek nije implementirala sve obaveze koje je tim činom preuzela. Srbija već godinama razvija specijalizovane, ali ipak ograničene policijske i tužilačke kapacitete za borbu protiv visokotehnološkog kriminala, koji su uspešni proporcionalno raspoloživim resursima i neuređenom zakonskom okruženju u kom rade. Nažalost, rad specijalizovanih istražnih službi, bez obzira na to koliko je kvalitetan, po prirodi je reaktivnog karaktera i ne može da bude dovoljan ukoliko nije podržan mnogo ozbiljnijim radom na planu prevencije i sužavanja prostora za delovanje savremenog sajber kriminala. U ovom trenutku, teško je prepoznati institucionalizovan i organizovan napor države da bolje uredi ovu oblast, izgradi institucionalne kapacitete i podigne nivo svesti korisnika. Poredeći dostignuti stepen razvoja sa evropskim standardima, nema sumnje da Srbija ozbiljno kasni i da joj predstoji složen i obiman posao.

5.1. Zakonit nadzor elektronskih komunikacija Zakonit nadzor elektronskih komunikacija predstavlja stalni predmet sporenja u trouglu zainteresovanih strana koji čine država, operatori i korisnici. U tom kontekstu, EU je u stalnoj potrazi za ravnotežom različitih, često i suprotstavljnih interesa ovih grupa. Presretanje komunikacija predstavlja odstupanje od načela nepovredivosti privatnog života, utvrđenog članom 8. Konvencije o zaštiti ljudskih prava i osnovnih sloboda i detaljnije uređenog praksom Evropskog suda za ljudska prava u Strazburu i nacionalnim zakonodavstvima donetim u

Directive 2002/58 of the European Parliament and Council concerning the processing of personal data and the protection of privacy in electronic communications networks and services. European Council Resolution of 28 January 2002 on a common approach and specific actions in the area of network and information security (2002/C43/02) 20 Europan Council Resolution of 18 February 2003 on the implementation of the eEurope 2005 Action Plan (2003/C 48/02) 21 Strategy for a Secure Information Society in Europe – “Dialogue, partnership, and empowerment,” (Council Resolution 2007/C 68/01) 22 Communication on Critical Information Infrastructure Protection – “Protecting Europe from large scale cyber-attacks and disruptions: enhancing preparedness, secuirty and resilience”, 2009. 23 Nacrt novog Zakona o elektronskim komunikacijama, sledeći model primenjen u zemljama EU predviđa da je „operator dužan da radi obezbeđivanja bezbednosti svojih elektronskih komunikacionih mreža i usluga, primeni razumne tehničke, tehnološke i organizacione mere, primerene postojećim rizicima“. Takođe, nacrt predviđa i da „kada postoji poseban rizik povrede bezbednosti elektronskih komunikacionih mreža i usluga (neovlašćeni pristup, značajan gubitak podataka, ugrožavanje tajnosti komunikacija, bezbednosti ličnih podataka i dr.), operator je dužan da o tom riziku obavesti ugrožene korisnike i, ako je takav rizik van opsega mera koje je operator dužan da primeni, o mogućim sredstvima i troškovima zaštite“. Iako dobra polazna osnova, ove obaveze, bez preciznije definicije i kasnije detaljne razrade i implementacije koje nigde nisu predviđene, neće mnogo doprineti podizanju nivoa bezbednosti. 24 Convention on Cybercrime, CETS No. 185 („Službeni glasnik RS” broj 19/09) 18 19

ali i čvrstom opredeljenju da pravo na privatnost i bezbednost korisnika ni po koju cenu ne smeju biti stavljeni u drugi plan, mnogi u Briselu kažu da će 2010. biti „godina privatnosti“. Najavljena su preispitivanja ključnih dokumenata EU o zaštiti privatnosti, kako uopšte, tako i u sektoru elektronskih komunikacija. U procesu koji je započet krajem 2007. nakon brojnih analiza i konsultacija, 18. decembra 2009. Evropski Parlament i Evropski Savet usvojili su značajne izmene i dopune direktive 2002/58 koje se tiču povrede tajnosti podataka o ličnosti, upotrebe Internet kolačića (cookies) i ovlašćenja operatora da preduzimaju akcije protiv emitera nezatraženih poruka (spam). Zemlje članice EU su dobile rok do maja 2011. da usaglase svoja nacionalna zakonodavstva sa ovim izmenama.

Praktični aspekti zaštite privatnosti korisnika i bezbednosti elektronskih komunikacionih mreža i usluga u Srbiji

skladu sa tim. Prvi korak u pravcu detaljnijeg uređivanja ove materije EU je načinila 1995. rezolucijom Saveta 96/ C329/0125, utvrđujući detaljne zahteve i potrebe službi za sprovođenje zakona. Zahtevi uključuju pojedinosti vezane za presretanje sadržaja podataka, podataka o komunikacijama i lokaciji objekta nadzora, ali i odredbe vezane za poverljivost, integritet i kontrolu načina sprovođenja nadzora. Saglasno rezoluciji, Evropski institut za telekomunikacione standarde (ETSI) doneo je odgovarajuću tehničku specifikaciju26. Zahtevi utvrđeni tehničkom specifikacijom kaskadno su razvijeni kroz ETSI LI seriju tehničkih specifikacija i preporuka, prilagođenih pojedinim komunikacionim tehnologijama i uslugama i, konačno, implementirani od strane proizvođača komunikacione i prateće opreme. Privatnost i zaštita ličnih podataka u zakonima zemalja EU temelji se, kao uostalom i u Srbiji, na konvenciji Saveta Evrope o zaštiti lica u odnosu na automatsku obradu podataka27. U skladu sa Konvencijom, EU je donela okvirnu Direktivu 95/46/EC o zaštiti podataka o ličnosti28. Uvažavajući specifičnosti sektora elektronskih komunikacija, Evropski parlament i Savet 2002. donose posebnu direktivu koja utvrđuje okvire zaštite privatnosti, podataka o ličnosti i integriteta javnih mreža elektronskih komunikacija, već pomenutu direktivu 2002/58. Nakon bombaških napada u Madridu i Londonu, pod pritiskom bezbednosnog sektora, ova direktiva je 2006. godine dopunjena direktivom 2006/24, koja uređuje okvir za zadržavanje podataka o saobraćaju za potrebe borbe protiv tzv. ozbiljnog kriminala29, u smislu vrste podataka i roka čuvanja od 6 meseci do 2 godine. Države čla-

nice su za primenu dobile rok do 15. septembra 2007, odnosno produžen rok do 15. marta 2009. za Internet pristup, elektronsku poštu i Internet telefoniju. Direktiva je naišla na veliki otpor javnosti i telekomunikacione industrije, uz glavne primedbe da je mera zadržavanja neproporcionalna pretnji, neefikasna (naročito u domenu Interneta), da nameće veliko finansijsko opterećenje operatorima smanjujući njihovu konkurentnost, previše fleksibilna u pogledu obaveznog roka čuvanja podataka i da na mala vrata uvodi princip prezumpcije krivice za sve korisnike usluga. Po ustaljenoj logici modela upravljanja, ETSI je 2007. doneo tehničku specifikaciju za implementaciju Direktive30. Suočena sa velikim problemima u praksi, Evropska komisija je 25. marta 2008. donela odluku o formiranju grupe eksperata31, kao stalnog konsultativnog tela Komisije i zemalja članica za pitanja zadržavanja podataka o telekomunikacionom saobraćaju. Grupa ima ukupno 25 članova, od toga 10 predstavnika službi za sprovođenje zakona, 2 člana Evropskog parlamenta, 8 predstavnika udruženja telekomunikacione industrije, 4 predstavnika institucija za zaštitu podataka o ličnosti i jednog evropskog nadzornika za zaštitu podataka. Pritisak javnosti i institucija EU i zemalja članica na direktivu 2006/24 se, međutim, nastavlja i potrebno je sačekati najavljenu reviziju okvirne direktive 95/46EC o zaštiti privatnosti da bi se videla njena konačna sudbina. U Srbiji, zakonski okvir nadzora elektronskih komunikacija je nekompletan, neusaglašen i u dobroj meri nesaglasan sa praksom ECHR, odnosno modelima i standardima EU. Formalno, okvirna obaveza telekomunikacionih operatora

da omoguće nadzor i snimanje telekomunikacija utvrđena je članom 504ž. Zakonika o krivičnom postupku (ZKP), odnosno članom 55. Zakona o telekomunikacijama, ali na planu realizacije u praksi ostaje niz nedoumica i prostora za arbitrarna tumačenja, sve to u veoma osetljivoj oblasti zaštite privatnosti korisnika. Interesantno je, na primer, da zakon u Srbiji ne prepoznaje pozicioniranje telekomunikacionog terminala u realnom vremenu kao meru organa gonjenja za otkrivanje i dokazivanje krivičnih dela (iako spada u ozbiljno zadiranje u privatnost), kao i da se osetljivo pitanje zadržavanja i obrade podataka o komunikacijama ili izbegava ili rešava na diskutabilan način. Tako na primer, ZKP mu najbliže prilazi u članu 504lj, kao automatskom računarskom pretraživanju ličnih i drugih sa njima povezanih podataka, i zahteva da ovu meru naređuje istražni sudija na predlog tužioca, a izvršavaju organi unutrašnjih poslova, Bezbednosno-informativna agencija i Vojnobezbednosna agencija. S druge strane, Zakon o Vojnobezbednosnoj agenciji (VBA), u članu 13. predviđa da tajni elektronski nadzor telekomunikacija i informacionih sistema radi prikupljanja podataka o telekomunikacionom saobraćaju i lokaciji korisnika, bez uvida u njihov sadržaj, može da naloži direktor VBA ili lice koje on ovlasti. Ako se na sve ovo doda već pomenuta presuda ECHR 2007. u slučaju Copland vs. UK (informacije vezane za vreme i dužinu telefonskog razgovora, a posebno – izabrani brojevi sagovornika, predstavljaju integralni deo telefonske komunikacije), presuda Ustavnog suda Republike Srbije u predmetu Iuz-149/08 od 28.05.2009. u vezi sa članom 55. stav 1. Zakona o telekomunikacijama (“od-

NCOM 96/C329/01: "European Union Council Resolution COM 96/C329/01 of 17 January 1995 on the Lawful Interception of Telecommunications". Trenutno je aktuelna verzija ETSI TS 101 331 V1.1.1 (2001-08) Requirements of Law Enforcement Agencies Council of Europe Convention on Protection of Individuals with regard to Automatic Processing of Personal data, CETS No. 108 28 directive 95/46/EC on the protection of individuals with regard to the processing of personal data and on the free movement of such data, 24.10.1995. 29 directive 2006/24 of the European Parliament and Council on the retention of data generated or processed in connection with the provision of publicly available electronic communications services or of public communications networks and ammending directive 2002/58. 30 ETSI TS 102 656 V1.1.2 (2007-12) Requirements of Law Enforcement Agencies for handling Retained data 31 Commission decision (2008/324/EC) of 25 March 2008 setting up the “Platform of Electronic data Retention for the Investigation, detection and Prosecution of Serious Crime” group of experts. 25

26 27

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

stupanje od tajnosti pisama i drugih sredstava komuniciranja dozvoljeno samo na osnovu odluke suda“) i obaveza telekomunikacionih operatora iz člana 54. Zakona o telekomunikacijama da zaštite podatke o komunikacijama korisnika, ne treba da čudi nedoumica u kojoj se operator može naći kada u praksi treba da ispuni obaveze prema državnim organima i odgovornost prema korisnicima, u uslovima ovako kontradiktornih propisa. Otvoreno je i pitanje dužine roka čuvanja podataka o saobraćaju, pošto shodno članu 54. Zakona o telekomunikacijama, podatke o saobraćaju koji se odnose na pojedinačne korisnike i koji se obrađuju radi uspostavljanja veza, javni telekomunikacioni operator može čuvati i obrađivati samo u obimu koji je neophodan za ispostavljanje računa korisniku. Srbija nema poseban propis o zadržavanju podataka o komunikacijama za potrebe krivičnog postupka, što u tom kontekstu otvara (naravno retoričko) pitanje: pošto se pripejd usluge naplaćuju odmah, promotivni paketi se ne tarifiraju, a paketi sa jedinstvenom tarifom (flat rate) ne zavise od ostvarenog saobraćaja, da li to znači da operatori krše zakon kada ipak čuvaju podatke neko vreme po obavljenim komunikacijama, ili krše zakon kada ne čuvaju te podatke, a ispostavi se da su oni od ključne važnosti za rasvetljavanje teškog krivičnog dela? Očigledno, operator se, s jedne stane, stavlja u nezahvalnu poziciju da tumači neusaglašene propise i radi ispunjenja zakonske obaveze zaštite privatnosti korisnika procenjuje zakonsku utemeljenost zahteva državnih organa, a s druge strane državni organi su u poziciji da eventualno prekorače zakonska ovlašćenja i izlože se riziku povrede privatnosti građana na bazi nejasnog ili po22

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

grešno protumačenog propisa. Ovo su samo neke od protivrečnosti aktuelnog zakonskog okvira koji predstavlja pravi izazov za one koji treba da ga primene, bez obzira na kojoj strani se nalazili. Kada se govori o zakonitom nadzoru elektronskih komunikacija, nezaobilazno je i pitanje troškova nadzora. Troškovi nadzora na strani operatora sastoje se od inicijalnog ulaganja u podsisteme za presretanje komunikacija i zadržavanje podataka o komunikacijama, i operativnih troškova vezanih za konkretne mere i zahteve državnih organa. S obzirom na to da su inicijalna ulaganja u opremu reda miliona evra, da je ta oprema deo telekomunikacione mreže, kao i da i sami operatori imaju deo odgovornosti za očuvanje bezbednosti i demokratskih vrednosti društva, nerealno je tražiti da država snosi kompletne troškove obezbeđivanja tehničkih preduslova. S druge strane, postojanje sistema za presretanje komunikacija, ni iz aspekta operatora ni korisnika, ne doprinosi osnovnoj nameni - pružanju usluga - pa je nepravedno i sve troškove njihovog obezbeđivanja prebaciti na operatore (a time posredno i na korisnike). U zemljama EU, pitanje finansiranja opremanja bazirano je na principu pravične raspodele troškova i rešeno tako što država delimično kompenzuje ulaganja operatorima, ili propisanim godišnjim paušalom ili kroz određenu naknadu za svaku izvršenu meru presretanja. Država takođe operatorima nadoknađuje i sve realne operativne troškove nastale u ispunjavanju pojedinačnih zahteva državnih organa vezanih za konkretne mere. Sve navedeno, ali i mnogo toga što u ovom kratkom prikazu nije rečeno, operatore stavlja u nezahvalnu poziciju

da se nepotrebno izlažu ozbiljnim poslovnim i reputacionim rizicima potencijalnog gubitka poverenja korisnika, kršenja (nekog od neusaglašenih) zakona, društvene odgovornosti za bezbednost i očuvanje demokratskih tekovina lokalne zajednice, odgovornosti prema akcionarima i nesrazmernim investicionim i operativnim troškovima. Polazeći od nespornog interesa za ostvarivanjem maksimalne dobrobiti pojedinaca i zajednice, vladavine prava i informacionog društva usaglašenog sa modelima i standardima EU, u procesu uređivanja sektora elektronskih komunikacija u Srbiji, neophodno je dužnu pažnju posvetiti i organizaciji nadzora elektronskih komunikacija za potrebe države. Ovaj važan instrument državne sile treba da bude utemeljen na zakonu i implementiran u skladu sa zakonom, operativno efikasan, racionalno dimenzionisan po funkcijama i kapacitetima i sa ugrađenim mehanizmima zaštite od zloupotreba. Uspostavljanje jednog takvog sistema ne može da ugrozi bezbednost zemlje, ali može mnogo da doprinese njenom kredibilitetu kao partnera u procesu evropskih integracija.

6. ZAKLJUČAK Iz svega navedenog, postaje očigledno da zaštita privatnosti korisnika i bezbednost informacionih i komunikacionih tehnologija nisu isključivo problem zagarantovanih prava i sloboda čoveka, već predstavljaju ozbiljno društvenoekonomsko, političko i bezbednosno pitanje za svaku zemlju. Takođe je jasno da zaštita privatnosti korisnika i bezbednost elektronskih komunikacionih mreža i usluga nisu isključivo problem tehnologije već otvaraju i druga kompleksna pitanja kao što su zakonski i re-

Praktični aspekti zaštite privatnosti korisnika i bezbednosti elektronskih komunikacionih mreža i usluga u Srbiji

gulatorni okvir, model i implementacija upravljanja (od nacionalnog do mikro nivoa), državna i javna bezbednost, razvoj institucionalnih kapaciteta, proces evropskih integracija Srbije, ponašanje, kultura i osvešćenost korisnika i slično. Stalno uvođenje novih komunikacionih tehnologija i usluga dodatno otežava već ionako složen problem, pogotovo ako se u obzir uzmu dramatične promene u prostoru potencijalnih pretnji i novi, do sada nepoznati rizici po bezbednost. Jasno je stoga da rešavanje pitanja privatnosti i bezbednosti u elektronskim komunikacijama zahteva sveobuhvatan pristup, uključivanje širokog kruga zainteresovanih i usaglašavanje mnogih, često različitih potreba i interesa. Evropska unija i zemlje članice, kao uostalom i sve zapadne demokratije koje teže uvođenju informacionog društva kao sledećeg stepena razvoja civilizacije, veliku pažnju posvećuju ovim pitanjima. Srbija će, ako želi da postane priznat član ove zajednice, morati da ispuni njene standarde zaštite privatnosti i bezbednosti informacionih i komunikacionih tehnologija.

Na bazi iskustava drugih i preporuka iskusnijih, kao prirodni prvi koraci u ovom procesu nameću se: formulisanje i donošenje nacionalne strategije zaštite privatnosti i bezbednosti u elektronskim komunikacionim mrežama, preuređenje zakonskog i regulatornog okvira (uz suštinsku i potpunu implementaciju prihvaćenih međunarodnih obaveza i standarda), uspostavljanje partnerstva između države i ICT sektora, razvijanje mehanizama prevencije, otkrivanja i odgovora na sajber prevare i kriminal, isticanje prava na privatnost kao osnovne vrednosti društva i promocija nacionalne kulture informacione i komunikacione bezbednosti i na samom početku - mobilisanje kritične mase znanja i sposobnosti da sve to pokrene i sprovede u život. Izazovi će svakako biti i nalaženje kredibilnog pokretača ovog procesa, pitanje podele uloga u sprovođenju nacionalne strategije, a naročito ko je na najvišem državnom nivou ogovoran za njeno donošenje i sprovođenje. Ali, kao što kaže drevna kineska mudrost: i putovanje od hiljadu milja počinje prvim korakom. Preostaje samo da Srbiji poželimo srećan put.

Literatura [1] [2] [3] [4] [5] [6]

Council of Europe Convention on Protection of Individuals with regard to Automatic Processing of Personal Data, CETS No. 108 Council of Europe: ETS 185 – Convention on Cybercrime, 2001 Council of Europe: Cooperation between law enforcement and Internet service providers against cybercrime: towards common guidelines, Project report, 2008. Council of Europe: Special Investigative Means in South-eastern Europe, PACO SIMS Project report, 2003 Communication from the Commission on fighting spam, spyware and malicious software, COM (2006) 688 final, 2006 Commission Decision (2008/324/EC) of 25 March 2008 setting up the “Platform of Electronic Data Retention for the Investigation, Detection and Prosecution of Serious Crime” group of experts. [7] Directive 95/46/EC on the protection of individuals with regard to the processing of personal data and on the free movement of such data [8] Directive 2002/58 of the European Parliament and Council concerning the processing of personald data and the protection of privacy in electronic communications networks and services. [9] Directive 2006/24 of the European Parliament and Council on the retention of data generated or processed in connection with the provision of publicly available electronic communications services or of public communications networks and ammending Directive 2002/58 [10] European Council Resolution of 28 January 2002 on a common approach and specifi c actions in the area of network and information security (2002/C43/02) [11] Europan Council Resolution of 18 February 2003 on the implementation of the eEurope 2005 Action Plan (2003/C 48/02) [12] European Council Resolution of 18 February 2003 on European approach towards a culture of network and information security, (2003/C 48/01) [13] ETSI ETR 237: Baseline security standards; Features and mechanisms, 1996 [14] ETSI TS 101 331 V1.1.1 (2001-08) Lawful Interception; Requirements of Law Enforcement Agencies [15] ETSI TS 102 656 V1.1.2 (2007-12) Requirements of Law Enforcement Agencies for handling Retained Data [16] European Union Council Resolution COM 96/C329/01 of 17 January 1995 on the Lawful Interception of Telecommunications [17] GSMA: SG.07 Th e Potential Missuse and a Th reat Analysis of the GSM System 3.11, 2007. [18] Cisco: Anual Security Reports 2008, 2009 [19] D.Politis, P.Kozyris, I.Iglezakis (Editorial advisory board): Socioeconomic and Legal Imlications of Electronic Intrusion, zbornik radova, 2009. [20] Information Security Forum: Th reat Horizon 2010 [21] ITU-D Study Group 1, Question 22/1: Report on Best Practices for a National Approach to Cybersecurity: A Management Framework for Organizing National Cybersecurity Eﬀorts, ITU Secretariat Draft, 2008. [22] John Pescatore, Greg Young, Ant Allan, John Girard, Joseph Feiman, Neil MacDonald: Gartner 2008 IT Security Th reat Projection Timeline [23] McAﬃ e: Virtual Criminology Reports 2005, 2006, 2007, 2008, 2009 [24] M. Portnoy, S. Goodman: Global Initiatives to Secure Cyberspace, Springer 2009. [25] M. Schipka, Sr: The Online Shadow Economy: A Billion Dollar Market For Malware Authors, MessageLabs Inc. whitepaper, 2007

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

[26] Nataša Pirc-Musar: Vodič kroz Zakon o zaštiti podataka o ličnosti, 2009. izdanje Poverenika za informacije od javnog značaja i zaštitu podataka o ličnosti Republike Srbije [27] OECD: Computer Viruses and Other Malicious Software – A threat to the Internet Economy, 2009 [28] P. Traynor, P. McDaniel, T. La Porta: Security for Telecommunications Networks, Springer 2008. [29] RAND Europe: Benchmarking Security and Trust in the Information Society in Europe and the US, IST-26276-SIBIS project (SIBIS Statistical Indicators Benchmarking the Information Society), 2003. [30] Symantec Report on the Underground Economy, 2008.

Autor Milan Nikolić diplomirao je elektroniku i telekomunikacije 1980. godine na Fakultetu tehničkih nauka u Novom Sadu. Radio je u Resoru državne bezbednosti MUP Srbije do 2002. godine. U periodu od 2003. do 2007.godine rukovodio je Službom za specijalne istražne metode u Upravi za borbu protiv organizovanog kriminala (UBPOK) i Upravi kriminalističke policije MUP Srbije. Vodio je nekoliko međunarodnih projekata reforme i jačanja kapaciteta policije Srbije za borbu protiv organizovanog i ozbiljnog kriminala, podržanih od strane OEBS, Saveta Evrope, Evropske unije, SAD, Nemačke i Velike Britanije.Od 2007. godine do danas radi na mestu direktora korporativne bezbednosti Telenor d.o.o.

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

Mirjana Radivojević Petar Matavulj

Kvalitet servisa u Eternet pasivnim optičkim mrežama sledeće generacije Sadržaj U poslednjoj dekadi, Eternet pasivna optička mreža EPON (Ethernet Pasive Optical Network), nametnula se kao potencijalno rešenje za problem zagušenja u pristupnoj mreži. Međutim, sa pojavom novih multimedijalnih aplikacija i servisa propusni opseg koji je u pristupnoj mreži potrebno obezbediti krajnjim korisnicima postaje sve veći. EPON mreža predstavlja jednokanalni (single-channel) sistem u kome potencijal optičkog vlakna nije u potpunosti iskorišćen pa uvođenje multipleksiranja po talasnim dužinama, odnosno WDM (Wavelength Division Multiplexing) tehnologije, u EPON mrežu predstavlja logičan korak u razvoju pristupnih optičkih mreža. Pored uvođenja novih talasnih dužina u sistem, za realizaciju EPON mreža sledeće generacije, NG EPON (Next Generation EPON), potrebno je rešiti problem implementacije kvaliteta servisa QoS (Quality of Service) koji predstavlja ključni faktor za uspešan prenos multimedijalnih sadržaja i realizaciju 3-play infrastrukture. U ovom radu ćemo predstaviti i analizirati arhitekturu WDM EPON mreže i model za dinamičku alokaciju talasnih dužina i propusnog opsega koji u potpunosti podržava implementaciju kvaliteta servisa. Pored teorijske analize, u radu su predstavljeni i rezultati simulacije modela kojima se potvrđuje efikasnost predloženog rešenja. TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

1. UVOd Sa ogromnim porastom broja Internet korisnika poslednjih godina povećala se i potreba za većim propusnim opsezima i većim brzinama prenosa podataka. Pored toga, povećao se i broj aplikacija koje su zahtevne po pitanju propusnog opsega, kao što su video konferencija, video na zahtev (VoD), televizija visoke rezolucije (HDTV), IP televizija [1]. U protekloj dekadi provajderi servisa i operatori prilagodili su kapacitete okosnice (backbone network) novonastaloj situaciji uvođenjem DWDM (Dense WDM) tehnologije u okosnicu, ali i u metro-regionalna čvorišta. Istovremeno, u LAN mreži brzine se povećavaju sa 100 Mb/s na 1 Gb/s. Međutim, ’poslednja milja’ tj. pristupna mreža i dalje ostaje tačka zagušenja između okosnice i LAN infrastrukture. Nekadašnji naziv za pristupnu mrežu ’poslednja milja’ danas je promenjen u ’prva milja’ čime se dodatno ističe važnost i prioritet te infrastrukture. Prva milja povezuje mrežu provajdera servisa sa biznis i rezidencijalnim korisnicima. Prva milja se u literaturi naziva i pristupna mreža pretplatnika ili lokalna petlja (local loop). Korisnici zahtevaju širokopojasni (broadband) pristup mreži, različite vrste servisa kao i cenu koja je uporediva sa postojećim rešenjima. Trenutno najrasprostranjenije širokopojasne tehnologije u pristupnoj mreži DSL (Digital Subscriber Line), kablovske mreže (CATV) kao i tehnologije za bežični prenos (wireless) nisu u mogućnosti da obezbede dovoljan propusni opseg za nove i sve zastupljenije servise. Rešenje problema bila bi nova tehnologija koja je jednostavna, skalabilna, jeftina i koja bi mogla da do krajnjeg korisnika prenese podatke, glas i video 26

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

preko jedinstvene mreže. PON (Passive Optical Network) tehnologija se nametnula kao rešenje problema koje ispunjava gore navedene zahteve. PON tehnologija uključuje APON (ATM PON), GPON (Gigabit PON) i EPON (Ethernet PON). S obzirom da je Eternet u poslednjoj dekadi priznat i prihvaćen kao protokol koji omogućava prenos IP saobraćaja u metro i pristupnim mrežama, EPON tehnologija se smatra rešenjem koje može da obezbedi dovoljno veliki propusni opseg, pruži veću skalabilnost i smanji cenu po korisniku [2]. Trenutno se razvijaju različiti standardi koji treba da omoguće implementaciju EPON tehnologije po prihvatljivim cenama i za veliki broj krajnjih korisnika. IEEE 802.3 EPON standard [3] obuhvata grupu standarda vezanih za funkcionisanje EPON mreža. Trenutno je najrasprostranjenija klasična EPON mreža (preko 30 miliona krajnjih korisnika [2]) definisana standardom IEEE 802.3ah [4] u okviru koga se definiše simetričan prenos podataka brzinom od 1 Gb/s. U okviru ovog standarda razvijen je i kontrolni protokol za EPON sisteme. U septembru 2009. godine prihvaćena je i nova dopuna osnovnog standarda, IEEE 802.3av standard [5], koji definiše EPON mreže brzine 10 Gb/s. Ovaj standard je kompatibilan sa IEEE 802.3ah standardom pri čemu se u slučaju istovremenog korišćenja oba standarda u mreži moraju koristiti

Slika 1. EPON arhitektura

dve talasne dužine za prenos podataka ka krajnjim korisnicima (po jedna za svaki standard). Za prenos podataka od krajnjih korisnika ka servis provajderu može se koristiti jedna talasna dužina. U toku ove godine očekuje se pojava prvih uređaja koji će funkcionisati u skladu sa IEEE 802.3av standardom kao i njegova dalja dopuna i razvoj.

2. EPON ARhITEKTURA EPON se sastoji od OLT (Optical Line Terminal) jedinice koja se nalazi kod provajdera servisa i povezana je sa više različitih terminalnih jedinica na drugom kraju optičke mreže, ONU (Optical Network Unit) jedinicama. Povezivanje OLT i ONU jedinica se vrši preko pasivnog optičkog razdvajača/sabirača signala koji je optičkim vlaknom povezan sa OLT jedinicom i postavlja se što je moguće bliže ONU jedinicama [2]. Svi podaci se prilikom prenosa enkapsuliraju u Eternet pakete korišćenjem IEEE 802.3 standarda [3] (Slika 1.). Karakteristike EPON mreže su takve da se ona ne može smatrati ni mrežom od tačke do tačke (point-to-point) ni deljenim medijumom, već kombinacijom oba. Naime, u smeru ka korisniku (downstream) OLT jedinica generiše Eternet frejmove koji prolaze kroz razdvajač optičkih signala (1:N) i dolaze do

Kvalitet servisa u Eternet pasivnim optičkim mrežama sledeće generacije

• M od za automatsko otkrivanje: MPCP protokol periodično inicira proceduru za otkrivanje i na taj način detektuje nove ONU jedinice u sistemu • Mod za dodelu propusnog opsega ili normalan mod rada: MPCP protokol periodično odobrava slanje podataka svakoj ONU jedinici i na taj način održava komunikaciju između OLT i ONU jedinice

Slika 2. Prenos u smeru ka korisniku (downstream) u EPON mreži

ONU jedinica (Slika 2.). U downstream smeru, OLT, korišćenjem emisionih mehanizama, šalje pakete ka udaljenim jedinicama koje one primaju na osnovu MAC adrese, što se poklapa sa funkcionisanjem Eterneta [6]. U smeru od korisnika (upstream), razdvajač/sabirač signala pakete koje šalje jedna ONU jedinica prosleđuje samo ka OLT jedinici, ne i ka drugim udaljenim jedinicama, pa se u smeru od korisnika EPON može smatrati arhitekturom od tačke do tačke (point-to-point architecture). Međutim, frejmovi koje istovre-

meno generišu ONU jedinice i dalje su podložni koliziji jer dele glavni link (feeder) koji povezuje optički razdvajač i samu OLT jedinicu (Slika 3.). U okviru IEEE 802.3ah Eternet standarda razvijen je kontrolni protokol MPCP (Multipoint Control Protocol) [4]. MPCP protokol definiše mehanizam za razmenu GATE i REPORT kontrolnih poruka i na taj način omogućava razmenu informacija u realnom vremenu između OLT jedinice i svih ONU jedinica bez kolizije. U okviru protokola su definisana dva osnovna moda rada sistema:

Slika 3. Prenos u smeru od korisnika (upstream) u EPON mreži

U modu za automatsko otkrivanje novih OLT jedinica detektuje nove ONU jedinice pri čemu se razmenjuju kontrolne poruke REGISTER_REQ, GATE, REGISTER_ACK i DEREGISTER. U normalnom modu rada za alokaciju propusnog opsega ONU jedinicama, MPCP protokol koristi kontrolne poruke GATE i REPORT kroz GAR (Grant After Report) mehanizam. Naime, na kraju svakog prozora koji joj je dodeljen za slanje podataka, svaka ONU jedinica šalje REPORT poruku sa kojom obaveštava OLT jedinicu o zauzetosti bafera. Nakon što primi REPORT poruke od svih ONU jedinica, OLT jedinica treba da izvrši dinamičku raspodelu propusnog opsega za ONU jedinice i o tome obavesti ONU jedinice kroz GATE poruke. Na Slici 4. prikazana je razmena GATE i REPORT poruka prilikom upstream prenosa tri ONU jedinice. Vremenski interval između stizanja paketa u OLT jedinicu je konstantan, naziva se guard interval i njegova standardna vrednost u EPON sistemima je 1 μs. Algoritmi za raspodelu propusnog opsega se nazivaju DBA (Dynamic Bandwidth Algoritam) i nisu definisani u okviru MPCP protokola. MPCP protokol obezbeđuje osnovni mehanizam za razmenu informacija, a izbor i razvoj takvih algoritama se prepušta proizvođačima opreme. TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

Slika 4. Razmena GATE i REPORT poruka

3. IMPLEMENTACIJA KVALITETA SERVISA U EPON MREŽI

hodno je korišćenje dva nezavisna algoritma za raspoređivanje (scheduling) [1, 8-9]:

Sa razvojem aplikacija i porastom broja Internet korisnika, podrška za kvalitet servisa postaje sve značajnija stavka u razvoju EPON mreže. Podrška za QoS realizuje se kroz podršku modela diferenciranih servisa, odnosno DiffServ modela [7]. U ovom modelu definišu se tri osnovne klase saobraćaja:

• I nter-ONU raspoređivanje (scheduling): Pod Inter-ONU raspoređivanjem u EPON sistemima se podrazumeva implementacija algoritama za dinamičku alokaciju propusnog opsega. OLT jedinica je jedini uređaj koji može da upravlja

upstream prenosom tako što alocira prozor određene veličine za prenos podataka svakoj ONU jedinici. U ovom slučaju OLT jedinica prosleđuje zahtev za propusnim opsegom DBA modulu koji vrši raspoređivanje ukupnog propusnog opsega na ONU jedinice. • Intra-ONU raspoređivanje (scheduling): U ovom slučaju menadžment reda čekanja i tehnike za formiranje reda čekanja (queueing) se koriste da bi se propusni opseg, koji je dodeljen ONU jedinici u okviru same jedinice, raspodelio na različite klase saobraćaja (na osnovu definisanih prioriteta) koje ONU jedinica podržava. Slika 5. ilustruje interakciju između algoritama za raspoređivanje: algoritam za Inter-ONU raspoređivanje definiše količinu propusnog opsega koji za prenos podataka dobija svaka ONU jedinica u sistemu dok algoritam za Intra-ONU raspoređivanje definiše na koji način se paketi koji imaju različit prioritet i nalaze se u različitim redovima čekanja raspore-

• E F (Expedite Forwarding) – najveći prioritet za servise koji su osetljivi na kašnjenje (prenos glasa) i koje tipično karakteriše konstantna bitska brzina, CBR (Constant Bit Rate); • AF (Assured Forwarding) – srednji nivo prioriteta za saobraćaj koji nije osetljiv na kašnjenje (video aplikacije) i koji ima promenljivu bitsku brzinu, VBR (Variable Bit Rate); • BE (Best Effort) – najniži prioritet za servise koji nisu osetljivi na kašnjenje, kao što je pretraživanje Interneta, transfer fajlova i aplikacije elektronske pošte (e-mail). Da bi EPON arhitektura mogla da podrži model diferenciranih servisa neop28

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

Slika 5. Intra- i Inter-ONU raspoređivanje paketa

Kvalitet servisa u Eternet pasivnim optičkim mrežama sledeće generacije

đuju za slanje u okviru odobrene količine propusnog opsega. Do sada je predložen veliki broj algoritama za raspodelu propusnog opsega u EPON mreži [1]. Za raspoređivanje paketa za prenos potreban je centralni planer ili raspoređivač koji uzima u obzir prioritete dodeljene paketima. U najvećem broju do sada predloženih modela EPON sistema, donošenje odluka i upravljanje procesima u sistemu se prebacuje sa ONU jedinica na OLT jedinicu čime se sistem centralizuje a procesiranje pojednostavljuje. Poruke koje se koriste za realizaciju Inter-ONU raspoređivanja, tj. DBA algoritma, zasnivaju se na MPCP protokolu. Mehanizam za raspoređivanje paketa isključivo po prioritetima SPS(Strict Priority Scheduling) je definisan 802.1D standardom i

Slika 6. Intra-ONU raspoređivanje paketa

Slika 7. Raspoređivanje paketa za prenos

predstavlja podrazumevanu tehniku za obradu redova čekanja u EPON mrežama [10]. Korišćenjem SPS mehanizma, raspoređivanje za prenos paketa nižih prioriteta vrši se od početka reda čekanja ali samo u slučaju da su svi prioritetni redovi čekanja prazni. Na Slici 6. prikazan je menadžment reda čekanja (queue) u ONU jedinicama. U svakoj ONU jedinici se definišu tri prioritetna reda čekanja koja dele isti bafer [1]. Paketi se prvo razvrstavaju i klasifikuju a zatim smeštaju u odgovarajući red čekanja. Klasifikacija paketa se vrši na osnovu ToS (Type of Service) polja svakog IP paketa enkapsuliranog u Eternet frejm. Pored standardnog SPS mehanizma u EPON mreži, moguće je

implementirati i druge algoritme za uređivanje redova čekanja [1, 9] koji podržavaju Diffserv model ali optimalnije koriste resurse sistema. Naime, u slučaju korišćenja SPS mehanizma, paketi koji stignu u ONU jedinicu u tzv. intervalu čekanja (vreme koje protekne između slanja GATE poruke koja nosi informaciju o potrebnom propusnom opsegu i stizanja REPORT poruke koja nosi informaciju o alociranom propusnom opsegu) raspoređuju se tako da saobraćaj višeg prioriteta bude raspoređen za prenos pre saobraćaja nižeg prioriteta koji je stigao pre trenutka t1 (Slika 7.). Na ovaj način se prenos saobraćaja nižeg prioriteta neograničeno prolongira na nekoliko ciklusa za prenos podataka. Kašnjenje u redu čekanja se povećava, a saobraćaj nižeg prioriteta se ne prenosi u prozoru koji mu je dodeljen od strane algoritma za raspodelu propusnog opsega. PBS (Priority Based Scheduling) mehanizam prilikom prenosa paketa dodeljuje visok prioritet samo onim paketima koji su stigli pre trenutka t1, a u skladu sa dodeljenom veličinom prozora za slanje podataka [1, 8, 9]. Redosled prenosa podataka je određen njihovim prioritetima, a u slučaju istih prioriteta koristi se ciklično opsluživanje (roundrobin). PBS mehanizam je implementiran kao Intra-ONU mehanizam u HG protokolu [1, 6, 9]. Ovaj protokol koristi činjenicu da je količina EF saobraćaja koju generiše krajnji korisnik predvidljiva (fully deterministic), što omogućava OLT jedinici da za EF servise koristi GBR (Grant Before Report) mehanizam [1, 5, 9]. U GBR tehnici, GATE poruka prenosi informacije o „očekivanom“ EF saobraćaju tj. o EF saobraćaju koji će stići pre starta sledećeg ciklusa za prenos podataka date ONU jedinice. Ovakav mehanizam može da definiše maksimalno TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

čekanje EF paketa u redu čekanja date ONU jedinice. Za razliku od servisa EF tipa, saobraćaj AF i BE tipa je potpuno nepredvidljiv (non-deterministic), pa se za njega koristi standardno procesiranje odnosno GAR mehanizam. HG protokol definiše dva ciklusa za prenos podataka, jedan za EF saobraćaj na koji se primenjuje GBR tehnika i jedan ciklus za AF i BE servise pri čemu se propusni opseg za prenos EF saobraćaja uvek alocira pre AF/BE podciklusa. Za uređivanje redova čekanja koristi se PBS mehanizam čime se istovremeno optimizuje prenos EF saobraćaja i izbegava situacija u kojoj bi taj prenos ugrozio prenos saobraćaja nižeg prioriteta. Međutim, EPON mreža i dalje ostaje jednokanalni (single-channel) sistem u kome potencijal optičkog vlakna nije u potpunosti iskorišćen. Sa pojavom novih servisa, propusni opseg koji može da pruži EPON mreža više nije dovoljan da bi se ispunili svi zahtevi krajnjih korisnika. Uvođenje multipleksiranja po talasnim dužinama, odnosno WDM tehnologije u EPON mrežu, predstavlja logičan korak u razvoju pristupnih optičkih mreža.

4. Arhitektura NG EPON Mreže Prvi korak u razvoju NG EPON, odnosno WDM EPON mreže, jeste definisanje arhitekture sistema tj. strukture OLT i ONU jedinica. Do sada je predloženo više arhitektura ali nijedna od njih se nije nametnula kao dominantno rešenje [11]. EPON mreža buduće generacije može da se zasniva na uvođenju potpuno nove arhitekture u sistem ili na postepenom uvođenju WDM tehnologije u postojeći TDM EPON sistem odnosno na hibridnoj WDM/TDM EPON 30

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

mreži. S obzirom na cene potrebne opreme, kao i na kompleksnost sistema, u ovom radu razmatramo implementaciju hibridnog TDM/WDM sistema. Poslednja istraživanja na ovu temu potvrđuju da će najveći broj WDM EPON sistema pre svega nastati kao nadogradnja klasičnih EPON sistema, dok će slučaj izgradnje nove WDM EPON infrastrukture u praksi ipak biti ređi [12]. U hibridnoj TDM/WDM arhitekturi prvo treba definisati tip primopredajnika koji će biti implementiran u ovim jedinicama. U OLT i ONU jedinicama moguće je implementirati podesive lasere ili niz fiksnih lasera [13]. S obzirom da je povećanje raspoloživog propusnog opsega glavni cilj implementacije WDM tehnologije u EPON mrežu, implementacija podesivog lasera u OLT jedinicu ne bi donela nikakvo poboljšanje. Naime, u slučaju implementacije podesivog lasera, u jednom trenutku OLT jedinica bi mogla da funkcioniše samo na jednoj talasnoj dužini. Sa druge strane, situacija sa arhitekturom ONU jedinice je sasvim drugačija. Sposobnost jedne ONU jedinice da podrži implementaciju WDM tehnologije ne utiče na sposobnost celog sistema da podrži WDM tehnologiju kao što je to slučaj sa OLT jedinicom. Ova činjenica značajno pojednostavljuje uvođenje WDM tehnologije u TDM EPON sistem jer omogućava inkrementalno poboljšanje (upgrade) ONU jedinica u zavisnosti od potreba krajnjih korisnika i mogućnosti servis provajdera. Iz ovih razloga se u ONU jedinici, u zavisnosti od plana razvoja celog sistema, mogu implementirati ili podesivi ili fiksno podešeni laseri. I jedan i drugi tip lasera omogućavaju OLT jedinici da definiše upstream komunikaciju sa datom ONU jedinicom po bilo kojoj talasnoj dužini koju ONU jedinica podržava. U downstream sme-

ru, OLT jedinica može da šalje podatke ka ONU jedinici po bilo kojoj talasnoj dužini koju ta ONU jedinica podržava. Na ovaj način OLT jedinica može efikasno da upravlja propusnim opsegom i iskoristi sve prednosti uvođenja podrške za različite talasne dužine u sistemu. Istovremeno, arhitektura ONU jedinice nije ’fiksirana’ tako da se u periodu tranzicije sa klasičnog EPON sistema na WDM EPON sistem može pojedinačno vršiti promena arhitekture ONU jedinica bilo uvođenjem podesivih ili fiksno podešenih lasera. Na ovaj način, servis provajderi koji su već implementirali EPON mrežu moći će po potrebi da vrše zamenu ONU jedinica i migriraju na WDM EPON sistem bez potrebe da implementiraju potpuno novu specifičnu WDM EPON arhitekturu, što će smanjiti troškove implementacije i ubrzati proboj nove tehnologije na tržište komunikacija.

4.1. Razmena podataka u WDM EPON mreži Da bi migracija sa EPON na WDM EPON mrežu bila što jednostavnija, a samim tim i isplativija za implementaciju servis provajderima, potrebno je definisati na koj način će se vršiti komunikacija u sistemu. Kao što je prethodno objašnjeno, razmena podataka između OLT i ONU jedinica u klasičnim EPON mrežama odvija se kroz razmenu kontrolnih poruka MPCP protokola. S obzirom da je cilj nove hibridne arhitekture da pojednostavi uvođenje WDM tehnologije u postojeće sisteme, kao optimalno rešenje nametnulo se proširenje postojećeg MPCP protokola. Proširenje protokola obuhvata detekciju novih ONU jedinica u sistemu od strane OLT jedinice kao i detekciju talasnih dužina koje podržava data ONU jedinica. Dodatne funkcionalnosti su postignute proširenjem postojećih kon-

Kvalitet servisa u Eternet pasivnim optičkim mrežama sledeće generacije

trolnih poruka sa novim poljima koje između ostalog prenose i informacije o podržanim talasnim dužinama u sistemu. Sada OLT jedinica kroz proces otkrivanja i registracije ONU jedinica saznaje da li postoji podrška za WDM i koje su talasne dužine podržane, pa proces otkrivanja i registracije treba da bude podržan na svim talasnim dužinama koje se koriste u sistemu [13]. S obzirom da ovo rešenje unosi još jedan vid kompleksnosti u arhitekturu i funkcionisanje sistema, alternativno rešenje je da se za ova dva procesa definiše jedna talasna dužina odnosno jedan kanal. Kao rezervisanu talasnu dužinu u tom slučaju moguće je koristiti orginalnu talasnu dužinu po kojoj se odvijala komunikacija u EPON mreži, što bi pojednostavilo proces migracije, ili se može unapred odrediti jedna od podržanih talasnih dužina u sistemu. U svakom slučaju proces otkrivanja i registracije je moguće realizovati ili na jednoj rezervisanoj talasnoj dužini ili na svim talasnim dužinama koje podržavaju ONU i OLT jedinice, a konačna odluka ostavljena je proizvođačima opreme. Pored ovoga, OLT jedinica prilikom alokacije talasnih dužina mora da poseduje informaciju koji opseg talasnih dužina za prijem i slanje podataka podržava svaka ONU jedinica. Kontrola pristupa mediju za prenos se sada definiše ne samo u vremenskom domenu, kao što je to bio slučaj sa EPON mrežom, već i po talasnim dužinama.

4.2. Alokacija resursa U WDM EPON mreži, za razliku od klasičnih EPON sistema u kojima se vrši samo alokacija propusnog opsega, potrebno je izvršiti i alokaciju talasnih dužina koje se koriste za prenos. U idealnoj situaciji u svakom ciklusu bi se izvršavao kompleksan algoritam koji bi vršio optimalnu alokaciju propusnog

opsega sa minimalnim brojem promena talasnih dužina. Međutim, izvršenje tako složenog algoritma u svakom ciklusu za prenos bi unosilo veliko kašnjenje u sistem. Danas su aktuelna dva pristupa koja se bave pitanjem alokacije propusnog opsega i talasnih dužina u WDM EPON mrežama [14]: • R azdvajanje TDM pristupa, odnosno alokacije propusnog opsega od alokacije talasnih dužina; • Kombinovan TDM pristup, odnosno alokacija propusnog opsega sa alokacijom talasnih dužina. U prvom slučaju za alokaciju propusnog opsega može se koristiti bilo koji od do sada predloženih algoritama [15], koji bi se onda izvršavao nezavisno za svaku od podržanih talasnih dužina. Alokacija talasnih dužina se izvršava nezavisno i može da se realizuje statički ili dinamički. U slučaju statičke alokacije talasna dužina se dodeljuje za upstream ili downstream prenos (ili oba) i ne menja se. Na ovaj način alokacija talasnih dužina se maksimalno pojednostavljuje ali ne postoji mogućnost promene i adekvatnog odgovora na promene vezane za raspodelu propusnog opsega. U slučaju dinamičke alokacija talasnih dužina OLT jedinica bi pratila opterećenje svake talasne dužine i u skladu sa trenutnim opterećenjem vršila njihovu preraspodelu i eventualne preraspodele u slučaju promene opterećenja. Dinamička metoda je ograničena činjenicom da dinamička promena talasne dužine nije trenutna već ima određeno trajanje. Samim tim realokacija talasnih dužina ne može u potpunosti da se uskladi sa alokacijom propusnog opsega posebno ako se uzme u obzir činjenica da najveći procenat saobraćaja u pristupnoj mreži spada u grupu iznenadno

promenljivog saobraćaja većeg i manjeg intenziteta (bursty saobraćaj) pa je i broj očekivanih promena veliki. Na ovaj način sveukupne performanse dinamičke šeme nisu značajno bolje od performansi statičke šeme a unose dodatnu kompleksnost u sistem. Kombinovan pristup se u literaturi naziva i višedimenzionalno raspoređivanje (multidimensional scheduling). Ovaj pristup nastoji da integriše neke od postojećih algoritama za alokaciju propusnog opsega sa mehanizmima za alokaciju talasnih dužina. U klasičnim TDM EPON sistemima alokacija propusnog opsega je isključivo vezana za upstream prenos na jednoj talasnoj dužini. U WDM EPON sistemima potrebno je izvršiti preraspodelu propusnog opsega na više različitih talasnih dužina koje podržava data ONU jedinica. Upravljanje propusnim opsegom u ovim sistemima se iz tih razloga definiše kao alokacija propusnog opsega (grant sizing) i alokacija talasnih dužina (grant scheduling) [14]. Naime, kao što je prethodno objašnjeno, kroz razmenu REPORT (zahtev za propusnim opsegom i podržane talasne dužine) i GRANT (odobren propusni opseg, izabrana talasna dužina za prenos) kontrolnih poruka MPCP protokola, definiše se komunikacija u okviru WDM EPON mreže. U skladu sa tim, problem upstream prenosa, odnosno alokacija propusnog opsega i talasne dužine DWBA (Dynamic Wavelength and Bandwidth Allocation), se definiše kao [12]: • •

Offline raspoređivanje (offline scheduling) Online raspoređivanje (online scheduling)

U offline mehanizmu OLT jedinica mora da primi REPORT poruke od svih ONU jedinica u sistemu da bi onda na TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

osnovu zahtevanog propusnog opsega i talasnih dužina koje podržava svaka od njih izvršila alokaciju propusnog opsega i talasnih dužina za prenos, za sledeći ciklus za prenos [16]. Osnovna mana ove metode jeste činjenica da su svi WDM kanali u suštini neiskorišćeni dok OLT jedinica ne primi sve REPORT poruka. U ovoj metodi OLT jedinica u potpunosti kontroliše pristupnu ravan ali se gubi određeni deo kapaciteta dobijen uvođenjem višekanalnog sistema. Prilikom online raspoređivanja OLT jedinica procesira REPORT poruke koje dobija od ONU jedinica potpuno nezavisno i čim primi jednu REPORT poruku ona za datu ONU jedinicu odmah alocira odgovarajuće resurse odnosno propusni opseg i talasnu dužinu. Na ovaj način se izbegava neiskorišćenost kanala koja postoji u offline metodi ali OLT jedinica suštinski nema pregled dešavanja u pristupnoj ravni. Pri tom se uvodi nova kompleksnost u sistem koja zahteva implementaciju matematički složenijih algoritama, čime se automatski povećava kompleksnost modula u OLT jedinici a samim tim i cena sistema. S obzirom da ni offline ni online raspoređivanje ne nude optimalno iskorišćenje resursa određen broj autora predlaže i rešenja koja predstavljaju kombinaciju ova dva pristupa [17]. Pored definisanja mehanizma raspoređivanja u mreži se, kao i u EPON mreži prethodno, mora definisati algoritam za alokaciju propusnog opsega. Implementacija algoritama za alokaciju propusnog opsega i talasnih dužina zavisi od činjenice da li se vrši migracija sa EPON na hibridni WDM/TDM EPON sistem ili se kreira potpuno nova arhitektura sistema. U prvom slučaju se DBA algoritmi (InterONU raspoređivanje) oslanjaju na algo32

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

ritme definisane u EPON mrežama [18] dok se u drugom slučaju definišu novi algoritmi [19]. Što se tiče algoritama za Intra-ONU raspoređivanje za sada se razmatra podrazumevani SPS mehanizam. Naime, implementacija ovih mehanizama u WDM EPON mrežama za sada nije detaljnije razmatrana jer je uvođenjem talasnih dužina u sistem propusni opseg dovoljno povećan tako da trenutno omogućava realizaciju 3-play mreže, bez implementacije dodatnih mehanizama koji bi dodatno povećali cenu sistemu. U nastavku rada predstavljamo hibridni TDM/WDM EPON model za dinamičku alokaciju talasnih dužina i propusnog opsega - FWPBA (Fixed Wavelength Priority Bandwidth Allocation) model. Model je baziran na višedimenzionalnom raspoređivanju odnosno offline raspoređivnju talasnih dužina i propusnog opsega. S obzirom da se radi o hibridnom modelu, dinamička alokacija propusnog opsega je bazirana na IPACT algoritmu koji je inicijalno definisan za EPON mrežu [20]. Pored analize modela biće predstavljeni i objašnjeni rezultati simulacija kako bi se potvrdila efikasnost predloženog modela.

5. Arhitektura Sistema i FWPBA Model WDM EPON arhitektura koju predlažemo u ovom radu (Slika 8.) je identična arhitekturi jednokanalnog EPON sistema tj. sistem se i dalje realizuje u topologiji zvezde u kojoj su sve ONU jedinice povezane sa centralnom OLT jedinicom. Da bi bio podržan istovremeni prenos podataka na više različitih talasnih dužina u OLT i ONU jedinicama je neophodno implementirati primopredajnike fiksnih talasnih dužina (fixed-tuned). Predloženi FWPBA model podržava prenos

podataka na četiri talasne dužine: λ0, λ1, λ2 i λ3. Samim tim se u OLT i ONU jedinicama implementiraju četiri primopredajnika fiksnih talasnih dužina, po jedan za svaku talasnu dužinu (Slika 8.). Da bi se funkcionisanje sistema optimizovalo jedna talasna dužina (λ0) se rezerviše za prenos kontrolnih poruka i sinhronizaciju i može biti ili orginalna talasna dužina korišćena u EPON mreži ili neka druga talasna dužina [9]. Predlažemo da se ova talasna dužina definiše iz C-opsega s obzirom da oprema različitih proizvođača podržava ovaj opseg. Druge tri talasne dužine se koriste za prenos podataka. Sinhronizacija u sistemu se, kao i u klasičnoj EPON mreži, definiše kroz razmenu kontrolnih poruka između OLT i ONU jedinica odnosno kroz implementaciju proširenog MPCP protokola [13]. MPCP GATE poruka sada je proširena sa poljem od jednog bajta u koje se upisuje identifikator talasne dužine koju OLT jedinica dodeljuje datoj ONU jedinici za prenos podataka. Kao što je prethodno objašnjeno, raspodela resursa u WDM EPON mreži se više ne sastoji samo od alokacije propusnog opsega već i od alokacije talasnih dužina, pa je u sistemu potrebno definisati i njihovu raspodelu. Da bi sistem mogao da podrži prenos multimedijalnih aplikacija u FWPBA modelu uvodimo direktnu podršku za QoS tako što pravimo vezu između talasne dužine koja se koristi za prenos podataka i klase saobraćaja kojoj taj podatak pripada. Talasne dužine koje su rezervisane za prenos podataka sada će se koristiti na sledeći način: • λ1 za prenos EF saobraćaja najvišeg prioriteta, • λ2 za prenos AF saobraćaja srednjeg prioriteta, • λ3 za prenos BE saobraćaja najnižeg prioriteta.

Kvalitet servisa u Eternet pasivnim optičkim mrežama sledeće generacije

Slika 8. WDM EPON arhitektura

Klase saobraćaja se, kao što je prethodno objašnjeno, definišu u skladu sa modelom diferenciranih servisa. S obzirom da je u FWPBA modelu na ovaj način napravljena fiksna veza između tipa saobraćaja i talasne dužine koja se koristi za njen prenos, a koja je poznata i OLT jedinici, alokacija talasne dužine nije potrebna čime je sam algoritam efikasniji. U downstream smeru, OLT jedinica korišćenjem emisionog mehanizma šalje podatke ka ONU jedinicama istovremeno na više različitih talasnih dužina koje one primaju na osnovu odredišne MAC adrese (kao i u klasičnoj EPON mreži [1]). Sada, svaka ONU jedinica generisanjem REPORT MPCP kontrolne poruke šalje ka OLT jedinici zahtev za određenom količinom propusnom opsega, nezavisno po svakoj talasnoj dužini. Kada primi REPORT poruke od svih ONU jedinica, DBA modul za alokaciju propusnog opsega u OLT jedinici, vrši preraspodelu propusnog opsega za svaku klasu saobraćaja u svakoj ONU jedinici. U svakom ciklusu za prenos podataka jedna ONU jedinica vrši upstream prenos na sve tri talasne dužine istovremeno i zadržava

sve tri dok se na svakoj od njih ne završi prenos pojedinih klasa saobraćaja. Kada se na svim talasnih dužinama završi prenos

ONU jedinica oslabađa sve tri talasne dužine za prenos podataka i OLT jedinica ih dodeljuje sledećoj ONU jedinici (Slika 9.).

Slika 9. Upstream ONU prenos

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

U ovom algoritmu talasne dužine koje prenose manju količinu saobraćaja moraju da čekaju da najopterećenija talasna dužina završi prenos čime se u sistem uvodi novo vreme čekanja WT (Waiting Time). Radi analize, u nastavku rada pretpostavljamo da je AF klasa najzastupljenija u sistemu s obzirom na nagli razvoj multimedijalnih aplikacija [22]. Očigledno je da u ovom slučaju za AF klasu neće postojati vreme čekanja jer je ona najzastupljenija i diktiraće trajanje ciklusa za prenos. S obzirom da jedna ONU jedinica zadržava sve talasne dužine sve dok se po najopterećenijoj ne završi prenos, modul za alokaciju propusnog opsega svakoj ONU jedinici dodeljuje istu količinu raspoloživog upstream propusnog opsega na osnovu maksimalno zahtevanog propusnog opsega, tj. generiše jednu GRANT MPCP poruku sa odobrenom količinom propusnog opsega za sve tri klase saobraćaja (Slika 10.). Ovakav algoritam pojednostavljuje i skraćuje vreme procesiranja u OLT jedinici, ali uvodi novu neefi kasnost u sistem – neiskorišćen propusni opseg na dve manje opterećene talasne dužine.

gde je R brzina prenosa podataka unutar svakog kanala, Tg (guard) interval koji razdvaja prenos različitih ONU jedix maksimalna veličina ciklusa za prenos podataka nica, T mcyacle u kome svaka ONU jedinica treba da dobije šansu za prenos podataka i određena je MTCT (Maximum Transmission Cycle Time) parametrom. Alocirani propusni opseg se sada računa kao:

Algoritam za alokaciju propusnog opsega korišćen u modelu baziran je na modifikovanom gated IPACT algoritmu [20]. U ovom algoritmu svakoj ONU jedinici se odobrava zahtevana količina propusnog opsega koja ne može biti veća od veličine reda čekanja. S obzirom da u sistemu ne pretpostavljamo da su sve ONU jedinice podjednako opterećene, model modifukujemo sa uvođenjem težinskih faktora za svaku ONU jedinicu koji definiše njen udeo u raspodeli propusnog opsega.

(5)

Ukupan raspoloživ upstream propusni opseg može da se izračuna kao : (1)

Slika 10. OLT – ONU komunikacija

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

(2)

(3)

(4)

(6)

pri čemu je: Ukupan broj ONU jedinica; Težinski faktor dodeljen ONUi, pri čemu je ∑Ni=1wi=1; Zahtevani propusni opseg u ONUi; Ukupan zahtevani propusni opseg svih ONU jedinica u sistemu; Zahtevani propusni opseg za EF klasu saobraćaja u ONUi; Zahtevani propusni opseg za AF klasu saobraćaja u ONUi; Zahtevani propusni opseg za BE klasu saobraćaja u ONUi; Alociran propusni opseg za ONUi; Alociran propusni opseg za EF klasu saobraćaja u ONUi; Alociran propusni opseg za AF klasu saobraćaja u ONUi; Alociran propusni opseg za BE klasu saobraćaja u ONUi.

Kvalitet servisa u Eternet pasivnim optičkim mrežama sledeće generacije

Na osnovu prethodnih jednačina zaključuje se da najopterećnija talasna dužina, odnosno najviše zastupljena klasa saobraćaja, neće imati vreme čekanja. Kao što smo prethodno pretpostavili, u skladu sa razvojem servisa i aplikacija AF klasa saobraćaja je danas najzastupljenija u pristupnim mrežama, dok se količina BE sabraćaja smanjuje [22]. Iz ovoga zaključujemo da će vreme čekanja biti dominantno za EF klasu saobraćaja, a u manjoj meri za BE klasu. S obzirom da algoritam za alokaciju propusnog opsega alocira isti propusni opseg svim klasama saobraćaja na osnovu maksimalnog zahteva, jedan deo alociranog propusnog opsega neće biti u potpunosti iskorišćen. Sa druge strane, OLT jedinica je rasterećenija i procesiranje je brže, ali će propusni opseg biti u potpunosti iskorišćen samo na maksimalno opterećenoj talasnoj dužini. U našem slučaju to je AF klasa pa za ovu klasu neće postojati neiskorišćen propusni opseg za razliku od EF i BE klase. Prethodno izvedeni teorijski zaključci su u nastavku rada provereni kroz simulaciju rada FWPBA modela, odnosno kroz merenje i analizu ključnih parametara sitema: prosečno kašnjenje, vreme čekanja, jitter, iskorišćenost propusnog opsega, procenat izgubljenih paketa i propusna moć.

parametar se generiše u skladu sa uniformnom raspodelom iz opsega [50 μs, 200 μs], što odgovara rastojanju između OLT i ONU jedinica od 15 do 30 km. Za generisanje AF i BE saobraćaja koristi se model predstavljen u [23], dok se EF saobraćaj modeluje korišćenjem Poisson-ove raspodele sa fiksnom veličinom paketa od 70 bajta [7].

U radu analiziramo ponašanje sistema u slučaju da su implementirana dva profila koja opisuju zastupljenost pojedinih klasa saobraćaja:

• Profi l 1 (P1): EF(20%), AF(40%), BE(40%), • Profi l 2 (P2): EF(15%), AF(50%), BE(35%).

Slika 11. Prosečno kašnjenje paketa i vreme čekanja u FWPBA_P1 modelu

6. SIMULACIJA Simulacija rada FWPBA modela realizovana je korišćenjem programa MATLAB i programskog paketa Simulink. Parametri korišćeni u simulaciji su sledeći: broj ONU jedinica je N = 16; brzina prenosa podataka na svakoj talasnoj dužini je 1 Gbps; MTCT interval je 2 ms; guard interval je 1 μs; opterećenje ONU jedinica varira između 0.1 i 1 tj. 10 i 100 Mb/s; veličina bafera je 1 Mb. RTT (Round Trip Time)

Slika 12. Prosečno kašnjenje paketa i vreme čekanja (WT) u FWPBA_P2 modelu

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

Profil P1 opisuje raspodelu saobraćaja koja se implementira u klasičnim EPON sistemima prilikom analize kvaliteta servisa [1, 2, 8]. Drugi profil opisuje raspodelu saobraćaja u mrežama nove generacije u kojima je multimedijalni saobraćaj dominantan [22]. Na Slikama 11. i 12. prikazana su poređenja srednjeg vremena kašnjenja i komponente čekanja za svaku podržanu klasu saobraćaja u slučaju implementacije oba profila. Rezultati potvrđuju zaključke dobijene teorijskom analizom modela iz prethodnog poglavlja. S obzirom da je EF saobraćaj najmanje zastupljen u sistemu, komponenta čekanja ove klase saobraćaja je dominantna i on će imati najveće prosečno kašnjenje u sistemu u slučaju implementacije oba profila. BE saobraćaj koji je više zastupljen ima nešto bolju karakteristiku kašnjenja, dok AF saobraćaj, koji je u sistemu najviše zastupljen, ima najbolju karakteristiku kašnjenja i nema komponentu čekanja u oba profila. Kao što je očekivano, kašnjenje EF i BE saobraćaja u FWPBA_P2 modelu je za 6.9% odnosno za 13% manje od kašnjenja u FWPBA_P1 modelu jer je količina ovog saobraćaja u drugom profilu manja. Međutim, samim tim komponente čekanja EF i BE klase saobraćaja su u P2 profilu veće, jer se prenos ovih klasa saobraćaja brže završi. Komponenta čekanja AF saobraćaja je u oba profi la praktično anulirana dok je kašnjenje u FWPBA_P1 modelu, u kome je ovaj saobraćaj manje zastupljen, manje za 8.5% od kašnjenja AF saobraćaja u FWPBA_P2 modelu. Na Slici 13. prikazana je funkcija verovatnoće pdf (probability density function) kašnjenja EF paketa na maksimalnom opterećenju mreže koja se koristi 36

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

Slika 13. Džiter

za modelovanje džitera (jitter) u mreži. Džiter je predstavljen kao varijacija kašnjenja dva susedna EF paketa iste ONU jedinice u istom ciklusu za prenos [1, 8, 24]. Funkcija opada na nulu na vrednosti od oko 2 ms i 1.8 ms u slučaju implementacije P1 odnosno P2 profila čime se, i pored komponente čekanja, potvrđuje da model može da obezbedi odgovarajući kvalitet servisa za klasu saobraćaja najvišeg prioriteta.

Slika 14. Neiskorišćen propusni opseg

Na Slici 14. prikazana je količina neiskorišćenog propusnog opsega koji se u skladu sa matematičkim modelom dodeljuje svakoj klasi saobraćaja. Kao što je zaključeno teorijskom analizom, komponenta neiskorišćenog propusnog opsega je dominantna za EF saobraćaj koji je najmanje zastupljen u sistemu, dok je za AF saobraćaj praktično anulirana bez obzira na implementirani profil. U slučaju imple-

Kvalitet servisa u Eternet pasivnim optičkim mrežama sledeće generacije

pusni opseg, uglavnom dolazi zbog nemogućnosti fragmentacije velikih AF paketa čiji se prenos prolongira na više ciklusa što eventualno može dovesti do njihovog odbacivanja. Ovo je dalje potvrđeno sa karakteristikom propusne moći sistema koja u slučaju najvećeg opterećenja sistema dostiže 89% u slučaju implementacije prvog profila, a 87% u slučaju implementacije drugog profila (Slika 16.).

Slika 15. Procenat izgubljenih paketa

mentacije P2 profila, u kome su EF i BE klase saobraćaja manje zastupljene nego u P1 profilu, neiskorišćen propusni opseg na rezervisanim talasnim dužinama je u drugom profilu za 5% odnosno 7% veći od neiskorišćenog propusnog opsega u prvom profilu. Procenat izgubljenih paketa u sistemu je veoma mali, kao što je za oba profila

Slika 16. Propusna moć

prikazano na Slici 15, što se objašnjava povećanom efikasnošću OLT jedinice usled korišćenja efikasnog matematičkog modela i fiksne alokacije talasnih dužina. U slučaju implementacije prvog profila, procenat izgubljenih paketa je manji jer je količina velikih AF paketa manja. Naime, do gubljenja paketa, s obzirom na raspoloživi pro-

Na Slikama 17. i 18. prikazano je poređenje FWPBA_P1 modela sa jednokanalnim EPON sistemom, odnosno HG(PBS) modelom [9], pri čemu treba imati u vidu da parametri simulacija nisu identični pa ni prezentovano poređenje nije potpuno precizno. Poređenje karakteristika prosečnog kašnjenja pokazuje da je kašnjenje AF i BE saobraćaja u FWPBA_P1 modelu smanjeno za 21.7% odnosno 13.6% u poređenju sa HG(PBS) modelom. Kašnjenje EF saobraćaja je veće u FWPBA_P1 modelu što se može objasniti činjenicom da prilikom simulacije HG(PBS) modela nije uzet u obzir RTT interval koji u oblasti tako malih kašnjenja značajno utiče na ukupno kašnjenje saobraćaja. Na Slici 18. prikazano je poređenje procenta izgubljenih paketa koje je za 32.8% manje u FWPBA_P1 modelu u poređenju sa HG(PBS) modelom, čime se dodatno potvrđuje superiornost višekanalnog sistema. Sva procentualna poređenja se odnose na maksimalno opterećenje sistema. Predloženi FWPBA model optimizuje gubitak paketa i propusnu moć WDM EPON sistema, kao i kašnjenje AF saobraćaja koje je trenutno dominantno u pristupnoj mreži. Rezultati teorijske analize kao i simulacije pokazuju da je kašnjenje EF saobraćaja najveće zbog postojanja vremena čekanja; međutim TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

to kašnjenje je manje od 1 ms što omogućava garantovanje kvaliteta servisa i za ovu klasu saobraćaja.

7. ZAKLJUČAK TDM EPON mreža, iako predstavlja idealnu kombinaciju optike i sveprisutnih Eternet komponenti, takođe predstavlja i jednokanalni sistem u kome potencijali optike kao medija za prenos nisu u potpunosti iskorišćeni.

Slika 17. Poređenje prosečnog kašnjenja paketa u slučaju implementacije FWPBA_P1 i HG(PBS) modela.

Slika 18. Poređenje procenta izgubljenih paketa u slučaju implementacije FWPBA_P1 i HG(PBS) modela.

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

Konstantno povećanje Internet korisnika kao i pojava novih servisa, zahteva proširenje propusnog opsega u pristupnoj mreži jer se ni sa uvođenjem kvaliteta servisa korisnicima ne može pružiti odgovarajuća usluga. Hibridna TDM/WDM mreža predstavlja optimalno rešenje za realizaciju 3-play mreže jer omogućava postepeni prelazak sa postojeće arhitekture na WDM EPON sistem u skladu sa potrebama servis provajdera i njihovim mogućnostima. FWPBA model predstavljen u ovom radu omogućava efikasniji rad i poboljšava sveukupne performanse sistema po svim merenim parametrima jer se dinamička alokacija propusnog opsega definiše za različite klase servisa po različitim talasnim dužinama. Na ovaj način, istovremeno sa prelaskom na hibridni WDM/TDM sistem automatski se implementira podrška za kvalitet servisa i realizuje NG EPON mreža sa podrškom za različite 3-play servise.

Kvalitet servisa u Eternet pasivnim optičkim mrežama sledeće generacije

Literatura [1] [2] [3] [4] [5] [6]

M. Radivojević: „Analiza i modelovanje protokola u EPON mreži”, Magistarska teza, Elektrotehnički fakultet, Univerzitet u Beogradu, 2007. . Kramer, G. Pesavento: “Ethernet PON: Building a next-generation optical access network”, IEEE Communication Magazine, vol. 40, no. 2, 2002, pp. 66–73. G IEEE 802.3 task force home page [Online]. Avalable: http://www.ieee802.org/3/efm. IEEE 802.3ah task force home page [Online]. Avalable: http://www.ieee802.org/3/ah. IEEE 802.3av task force home page [Online]. Avalable: http://www.ieee802.org/3/av. M.Radivojević, P.Matavulj : “Dinamička alokacija propusnog opsega u EPON mreži korišćenjem HG protokola“, Zbornik radova TELFOR 2007, Beograd, 2007, str. 425-428. [7] S. Blake, D. Black, M. Carlson, E. Davies, Z. Wang, W. Weiss: An Architecture for Diff erentiated Services, IETF, RFC 2475, 1998. [8] M.Radivojević, P.Matavulj: “Podrška za kvalitet servisa u EPON”, Zbornik radova LII konferencije ETRAN, Palić, ТЕ4.6-1-4, 08.-12.06.2008. [9] M. Radivojevic and P. Matavulj: “Implementation of Intra-ONU Scheduling for Quality of Service Support in Ethernet Passive Optical Networks”, Journal of Lightwave Technology, vol.27, no.18, 2009, pp. 4055-4062. [10] G. Kramer: Ethernet Passive Optical Network (EPON), McGraw-Hill Professional Engineering, 2005. [11] Banerjee, Y. Park, F. Clarke, H. Song, S. Yang, G. Kramer, K. Kim, B. Mukherjee: “Wavelength-division-multiplexed passive optical network (WDM-PON) technologies for broadband access: A review”, OSA Journal of Optical Networking, vol. 4, no. 11, 2005, pp. 737–758 [12] M. P. McGarry, M. Maier, and M. Reisslein, “WDM Ethernet passive optical networks (EPONs)”, IEEE Commun. Mag., vol. 44, no. 2, 2006, pp. 15–22. [13] M. McGarry, M. Maier, and M. Reisslein: “An Evolutionary WDM Upgrade for EPONs”, Technical Report (Arizona State University), 2005. [14] M. McGarry, M. Maier, M. Reisslein, and A. Keha: “Bandwidth management for WDM EPONs”, Journal of Optical Networking, vol.5, no.9, 2006, pp. 637-654. [15] M.McGarry, M. Maier, and M. Reisslein: “Ethernet PONs: A survey of dynamic bandwidth allocation (DBA) algorithms”, IEEE Communications Magazine, 42(8):S8–S15, 2004. [16] F.Aurzada, M. Scheutzow, M. Reisslein, and M. Maier: “Towards a Fundamental Understanding of the Stability and Delay of Offl ine WDM EPONs”, Journal of Optical Communications and Networking, vol.2, no.1, 2010, pp. 51-66. [17] M. McGarry, M. Reisslein, C. J. Colbourn, M. Maier, F. Aurzada, M. Scheutzow: “Just-in-Time Scheduling for Multichannel EPONs”, Journal of Lightwave Technology, vol.26, no.10, 2008, pp. 1204-1216. [18] R. Dhaini, C. M. Assi, M.Maier, A. Shami, “Dynamic Wavelength and Bandwidth Allocation in Hybrid TDM/WDM EPON Networks”, Journal of Lightwave Technology, vol. 25, no. 1, 2007, pp. 277–286. [19] M. Maier, M. Herzog, M. Reisslein: ”STARGATE: Th e Next Evolutionary Step toward Unleashing the Potential of WDM EPONs”, IEEE Communications Magazine, 2007, pp. 50-56. [20] G. Kramer, B. Mukherjee, and G. Pesavento: ”IPACT: A Dynamic Protocol for an Ethernet PON (EPON)”, IEEE Communications Magazine, vol. 40, no. 2, 2002. [21] M. Radivojević, P. Matavulj: „Algoritam za implementaciju multipleksiranja po talasnim dužinama u EPON mreži”, TELFOR 2009, Beograd, 2009., str. 724-727. [22] F.J.Hens, J.M. Caballero: Triple Play: Building the converged network for IP, VoIP and IPTV, Valley, 2008. [23] W. Willinger, M. S. Taqqu, A. Erramilli: “A bibliographical guide to self-similar traffi c and performance modeling for modern high-speed networks”, in Stochastic Networks. Oxford, U.K.: Oxford Univ. Press, 1996, pp. 339–366. [24] M. Radivojević, P.Matavulj: „Analiza kašnjenja u EPON mreži“, Zbornik radova TELFOR 2008, Beograd, 2008, str. 464-467.

Autori Mirjana Radivojević diplomirala je 2001. i magistrirala 2008. godine na Elektrotehničkom fakultetu u Beogradu, gde trenutno radi na izradi doktorske disertacije. Radila je na različitim projektima koji uključuju implementaciju mrežne opreme kao i dizajn pristupnih i multiservisnih mreža. Trenutno je zaposlena na Računarskom fakultetu. Autor je i koautor više naučnih i stručnih radova i aktivno učestvuje u recenzijama radova za Journal of Communications and Networks. Petar Matavulj je diplomirao 1994, magistrirao 1997. i doktorirao 2002. godine na Elektrotehničkom fakultetu u Beogradu, gde je i zaposlen u zvanju vanrednog profesora. Dr. Matavulj je u toku dosadašnjeg naučnog i istraživačkog rada radio na nizu problema koji se odnose na modelovanje, simulaciju i karakterizaciju različitih optičkih uređaja, integrisanu optiku kao i optičke komunikacije i mreže. Autor je niza radova publikovanih u zemlji i u inostranstvu. Član je IEEE Photonic Society, Electron Device Society (EDS), Communications Society (ComSoc), kao i OSA (Optical Society of America).

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

Slobodan J. Petričević

NOBELOVA NAGRADA ZA FIZIKU 2009. GODINE CCD SENZOR – PRIMER INDUSTRIJSKE PRIMENE APSTRAKT Čarls Kuen Kao, Viljard S. Bojl i Džordž E. Smit dobili su Nobelovu nagradu za fiziku za 2009. godinu za revolucionarna otkrića prenosa svetlosti kroz optička vlakna i interakciju sa poluprovodnicima. Prema saopštenju Nobelovog komiteta za fiziku Švedske kraljevske akademije nauka, priznanje je dodeljeno za dve revolucionarne optičke tehnologije koje su odigrale, svaka za sebe, ključnu ulogu u informatičkoj revoluciji. Doprinos koji je Kao dao tehnologiji proizvodnje ultračistih optičkih vlakana omogućio je realizaciju globalne optičke telekomunikacione mreže. Otkriće do koga su došli Bojl i Smit, CCD senzor, osnovna je komponenta praktično svakog digitalnog fotoaparata i kamere. Njegova masovna primena unela je vizuelnu komponentu multimedijalnog sveta u svaki dom i pomerila granice performansi naučne instrumentacije. Članak razmatra tehnološke osnove na kojima su budući nobelovci konstruisali prvi CCD i prikazuje jednu praktičnu primenu CCD tehnologije u industriji, u čast velikom priznanju koje su doneli u okrilje optoelektronike.

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

Nobelova nagrada za fiziku 2009. godine CCd senzor – primer industrijske primene

1. UVOd Detektori sa prelivanjem naelektrisanja (Charge-Coupled Devices - CCD) su danas dominantno rešenje za elektronsku akviziciju slike, pokrivajući praktično sve aplikacije, od komercijalnih preko naučno-istraživačkih do vojnih i aplikacija posebne namene. Prošle su četiri decenije od daleke 1969. godine kada su dva američka fizičara, Viljard S. Bojl i Džordž E. Smit, radeći u Belovim laboratorijama (Bell Laboratories), osmislili i napravili prvi prototip CCD-a. Treba napomenuti da motiv za istraživanje nije bio povezan sa današnjom primenom CCD-a. Rukovodstvo firme tražilo je da Bojl, tadašnji direktor Laboratorije za razvoj poluprovodničkih naprava, razvije poluprovodnički ekvivalent magnetskim memorijama koje su tada bile anticipirane kao tehnologija budućnosti [1]. Suočeni sa potencijalnim uskraćivanjem razvojnog fonda, Bojl i Smit su prihvatili izazov i krenuli u istraživanje tehnološkim pravcem koji je tih godina bio velika nada poluprovodničke industrije – pravcem integrisanih kola na bazi MOS tranzistora. Poluprovodnički ekvivalent nosiocu informacije u magnetskim memorijama je naelektrisanje, koje se može zadržati u MOS strukturi u režimu osiromašenja. MOS tranzistor je i danas jedna od najmanjih struktura u integrisanoj tehnici, što znači da bi ovakva memorija imala potencijalno veliki kapacitet uz malo zauzeće površine integrisanog kola. Kada je problem kapaciteta razrešen, preostalo je još da se razreši drugi od dva velika problema u svakom memorijskom uređaju – adresiranje. Iščitavanje količine naelektrisanja u MOS kondenzatoru merenjem napona na elektrodi zahtevalo bi puno veza unutar kola što bi ograničilo potencijalno

veliki kapacitet. Naučni radovi i patenti iz konstruisanja analognih šift registara koji prenose naelektrisanje između MOS tranzistora dali su im ideju kako da razreše ovaj problem [2]. Umesto kontinualnog prelivanja elektrona preko MOS struktura, tvorci CCD-a su se opredelili da naelektrisanja prebacuju diskretno, po fazama, čime se postižu zanemarljivi gubici u prenosu. Prvi prototip konstruisan na bazi ovog koncepta demonstrirao je ispravnost ideje i njenu primenljivost u proizvodnji memorijskih uređaja. Paralelno sa ovim istraživanjima tekao je i razvoj poluprovodničkog senzora slike za potrebe video telefona, kao novog korisničkog servisa fi rme AT&T, velikog provajdera telefonskih usluga i vlasnika laboratorije gde su radili Bojl i Smit. Prvi koncept video telefona zasnivao se na tada dostupnoj vidikon kameri koja je bila lako lomljiva i imala je kratak vek eksploatacije. U drugoj fazi, fotoaktivna površina antimon sulfida u vidikon cevi zamenjena je nizom fotodioda kod kojih se u zoni osiromašenja pn spoja javlja unutrašnji fotoefekat. Shvativši da CCD struktura može obaviti i ovaj zadatak, dva

naučnika su objedinila prednosti CCD tehnologije kao memorijskog elementa i njene sposobnosti da posedovanjem zone osiromašenja detektuje fotone isto kao i fotodioda. Konstruisan je prvi prototip kamere kod koje je aktivna detektorska površina realizovana kao CCD struktura (Slika 1.). Dalji razvoj CCD uređaja preselio se prvo u kompaniju Ferčajld (Fairchild) gde su 1974. godine konstruisani linearni CCD senzori sa 500 elemenata i 2D senzor rezolucije 100 x 100 tačaka. Dodatna velika finansijska ulaganja, ogroman istraživački trud koji je uložen u razvoj tehnologije kao i popravljanje performansi i integraciju CCD senzora sa elektronskim sistemima za akviziciju i snimanje slike, na svojim plećima je iznela kompanija Sony. Investicija je urodila plodom, jer je 1980. godine Sony na tržište plasirao prvu komercijalnu kolor CCD video kameru posle koje su usledili i CCD fotoaparati. Implementacija fleš tehnologije i optičkih medija kao masovne memorije, zaokružila je ciklus razvoja omogućivši eksploziju ponude digitalnih kamera i fotoaparata na savremenom tržištu.

Slika 1. Prototip prve CCD kamere za videotelefonski sistem

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

2. PRINCIP RAdA Osnovni gradivni element CCD matrice je MOS kondenzator, poluprovodnička struktura (Slika 2.) konstruisana epitaksijalnim narastanjem ili jonskom implantacijom tankog (0,1 μm do 0,3 μm) kanala n tipa na podlogu p tipa debljine oko 700 μm [3]. Izolovanje ovog poluprovodničkog spoja od kontrolne elektrode (gejt) obavlja sloj silicijum dioksida koji sa gornje strane ograničava protok elektrona. Kontrolne elektrode prave se depozicijom polikristalnog silicijuma koji je transparentan u većem delu vidljivog spektra, pošto kroz njega moraju proći incidentni fotoni do zone osiromašenja. Pozitivna polarizacija gejta odbija šupljine ka supstratu, formirajući zonu osiromašenja između n kanala i p supstrata (nije prikazano na Slici 2.). Unutrašnji fotoefekat se odvija u zoni osiromašenja gde incidentni fotoni generišu parove elektron-šupljina koji se razdvajaju pod dejstvom prisutnog električnog polja. Između prostora ispod elektroda koje nisu polarizovane i polarizovanog gejta javlja se potencijalna barijera koja sprečava elektrone da napuste potencijalnu jamu. Na taj način, elektroni nastali fotoefektom ostaju zarobljeni unutar potencijalne jame, slično naelektrisanju unutar polarizovanog kondenzatora. Broj elektrona u jami direktno je proporcionalan iradijansi optičkog zračenja kojem je površina polarizovanog gejta bila izložena. CCD struktura je kontinualna, samo geometrija gejta određuje zone u kojima dolazi do unutrašnjeg fotoefekta, što znači da je dimenzija piksela određena gejtom. Kako se poluprovodničke komponente proizvode standardno u planarnom procesu na velikoj površini, lako je 42

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

Slika 2. Struktura CCD senzora

SMER PRENOSA

t1 e t2

t3 e P1 P2 t1

Slika 3. Tehnika prenosa fotogenerisanog naelektrisanja

Nobelova nagrada za fiziku 2009. godine CCd senzor – primer industrijske primene

moguće konstruisati 2D CCD senzor slike ređanjem gejtova u matrice. Na taj način se vrši prostorna diskretizacija optičkog zračenja na piksele čija je dimenzija, kod savremenih senzora, ušla u zonu ispod 10 μm. Pogodnosti koje CCD struktura pruža kao elektronski detektor optičkog zračenja beskorisne su ako se ukupna količina naelektrisanja u jami ne može „prebrojati“ kako bi se ustanovio nivo radijanse na svakom pikselu. Ispostavlja se da CCD struktura poseduje ugrađeni mehanizam koji omogućava iščitavanje sadržaja jame serijskim postupkom [4]. Elektroni (simbol e-) koji su nastali unutrašnjim fotoefektom u trenutku t1 zadržani su u jami ispod gejta P1, kako je prikazano na Slici 3. Elektroni se mogu prebaciti iz potencijalne jame ispod polarizovanog gejta u prostor ispod susednog gejta formiranjem njegove potencijalne jame. Izjednačavanjem potencijala polarizacije dva gejta (trenutak t2), a potom pozitivnom polarizacijom gejta P2 (trenutak t3), elektroni se mogu prebaciti iz jame ispod P1 u jamu ispod P2. Proces formiranja jame ispod susedne elektrode, i prebacivanja elektrona iz jame u jamu u potpunosti se kontroliše elektronskim putem, naponima na elektrodama. Elektronska kontrola procesa adresiranja digitalnim logičkim kolima omogućava kontrolu vremena toka prenosa čime se otvara nova mogućnost – elektronska ekspozicija. Svakom fotoosetljivom elementu pridružen je još jedan čiji gejt nije optički transparentan. Vreme ekspozicije se kontroliše prelivanjem optički generisanih elektrona ispod transparentnog gejta u jamu ispod njegovog neprovidnog parnjaka. Dok se sadržaj ispod neprovidnog gejta iščita-

va serijskim postupkom, providan gejt može ponovo biti eksponiran i vršiti akviziciju slike. Na ovaj način se veoma precizno može kontrolisati vreme ekspozicije bez gubitka vremena za prenos, čime se održava maksimalna brzina akvizicije slike. Elektronska ekspozicija superiorna je u odnosu na mehaničke metode i tipično omogućava mikrosekundne vrednosti vremena ekspozicije slike, dok posebno konstruisane kamere dosežu i nanosekundne vrednosti. Sa druge strane skale ekspozicije, u zoni trajanja od nekoliko sati, hlađenje CCD kamere omogućava snimanje objekata vrlo niskog nivoa svetljenja. Ovakvi objekti sporo generišu fotoelektrone u jami. Spuštanjem radne temperature smanjuje se inherentni termički šum detektora a time i broj termički generisanih elektrona, a eksponiranje u velikom vremenskom intervalu omogućava veliki broj fotogenerisanih elektrona. Na taj način se dobijaju izuzetne slike astronomskih objekata, kao na primer na Slici 4, iz koje se jasno vide prednosti CCD senzora u odnosu na fotografski film. Dodatno, pre svakog snimanja može se eksponirati tzv. „prazan“ ili „mračni“ snimak, kada je CCD prekriven blendom. Tako dobijena slika sadr-

ži informaciju o termički generisanim elektronima u jami koji se razlikuju od piksela do piksela. Ovaj nivo elektrona zapravo predstavlja crnu boju, i digitalno se oduzima od predmetne slike, pa se na taj način poništava efekat neuniformnosti piksela. CCD senzor se može eksponirati i uniformnim belim svetlom i tako dobijena slika može se koristiti za eliminaciju različite detektivnosti svakog pojedinog piksela kroz digitalnu obradu slike. Ovakve digitalne tehnike obrade slike koje su moguće akvizicijom slike preko CCD senzora, otvaraju potpuno novu dimenziju u primeni slike i fotografije kao instrumentacione metode. Za naučna istraživanja je važna činjenica da detektor ispoljava i dobra spektralna svojstva. CCD senzor ima sličnu spektralnu karakteristiku kao i poluprovodničke diode, dobru detektivnost u vidljivom delu spektra, ali i u infracrvenoj i ultraljubičastoj zoni (Slika 5, preuzeto iz [5]). Popravljanje spektralne karakteristike kod CCD senzora postiže se primenom posebnih tehnika osvetljavanja aktivnih elemenata. Kod CCD senzora sa pozadinskim osvetljenjem (back-illumina-

Slika 4. Snimak dela svemira dobijen klasičnim fotografskim postupkom (levo) i CCD senzorom (desno)

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

Slika 5. Spektralna karakteristika CCD senzora

ted), moguće je proširiti IC i UV zone nanošenjem antirefleksivnog sloja [5]. Primenom individualnih optičkih filtera za svaki piksel pojedinačno, može se izjednačiti odzivnost u zoni talasnih dužina, čime se dobija odličan radiometrijski detektor, ili pak postići dobra aproksimacija ljudskog oka. Sa ovakvim spektralnim karakteristikama, CCD senzor daleko nadmašuje fotografski film i omogućava čitav niz novih istraživanja, pre svega u oblasti medicine i biologije, ali i nove vojne primene.

3. PRAKTIČNA PRIMENA CCd TEhNOLOGIJE SISTEM ZA dETEKCIJU dEfEKATA U PROCESU PROIZVOdNJE KARTONA Industrijski sistemi za vizuelnu inspekciju procesa proizvodnje predstavljaju jednu od vitalnih karika proizvodnog procesa, koja je po značaju u istoj ravni sa tehnologijom proizvodnje. Zahvaljujući visokoj rezoluciji i malim dimenzijama CCD sen44

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

zora, kao i lakoj integraciji sa elektronskim sistemima, praktično svi industrijski sistemi za vizuelnu inspekciju koriste ovaj tip detektora. Razvoj elektronskih sistema za digitalizaciju video signala za potrebe TV produkcije obezbedio je drugu značajnu kariku u lancu – komercijalno dostupnu tehnologiju za digitalizaciju slike u kameri. Ovako digitalizovana slika se ili obrađuje u samoj kameri pomoću digitalnih procesora signala (DSP) ili se preko nekog od komercijalnih digitalnih interfejsa za prenos video signala (IEEE 1394 Firewire, USB, Camera link) prenosi do namenskog računara za obradu slike, bez gubitaka u kvalitetu slike tipičnih za analognu distribuciju video signala. Savremeni komercijalni mikroprocesori opremljeni su integrisanom keš memorijom čija je veličina dovoljna za procesiranje slike iz keša (tipično nekoliko megabajta), što zajedno sa velikom procesorskom snagom istih, otvara vrata za procesiranje slike visoke rezolucije u realnom vremenu. Značaj otkrića ilustrovaćemo kroz realizaciju industrijskog sistema namenski konstruisanog za potrebe fabrike kartona „Umka“ iz Beograda [6].

Proizvodnja kartona je tehnološki složen proces kojim se stari papir mehanički i hemijski razgrađuje do nivoa vlakana od kojih je sastavljen, a koja se koriste kao osnova za proizvodnju kartona. Izlazni proizvod automatizovanog procesa proizvodnje je karton sa premazom, osnovna sirovina za industriju ambalaže. Od ovog kartona se očekuje visok mehanički kvalitet, ispravan kolorit premaza i potpuno odsustvo defekata, kako na premazu tako i u vlaknima kartona – jednom rečju, savršen proizvod. Velika brzina proizvodnog procesa koja je neophodna radi postizanja tržišno prihvatljive niske cene čini manuelnu inspekciju neadekvatnom, a potencijalni propusti u istoj povlače plaćanje skupih nadoknada kupcima kartona zbog neispravnosti isporučenog materijala. Sistem za automatsku vizuelnu inspekciju proizvedenog kartona se nameće kao prirodno i optimalno rešenje problema kontrole kvaliteta proizvedenog kartona, a realizovan je uz pomoć tri CCD kamere, namenskog osvetljenja i PC računara, prema postavci prikazanoj na Slici 6. Karton je poprečno, u odnosu na smer kretanja, podeljen u tri zone (pogonska, srednja i radna) koje se nezavisno prate radi uočavanja potencijalnih nedostataka na površini premaza kartona. Geometrija sistema, prikazana na Slici 7, projektovana je tako da obezbedi da svaki piksel na aktivnoj površini CCD senzora odgovara kvadratu dimenzija 1 mm x 1 mm na površini kartona. Podesnim izborom optičkog podsistema i pozicije reflektora koji osvetljavaju površinu kartona, omogućeno je da se komponente sistema nalaze visoko iznad kartona u pokretu, pa instalacija sistema ne ometa proces proizvodnje. Slike sa kamera su u rezoluciji 800 x 1024 piksela, pa je ukupna pokrivena širina slike 2,4

Nobelova nagrada za fiziku 2009. godine CCd senzor – primer industrijske primene

m, što je veće od maksimalne moguće širine kartona. Karton se osvetljava belim svetlosnim izvorom čijim se zračenjem preko reflektora ravnomerno pokriva površina kartona od interesa. Slike sa kamera se prenose preko IEE1394 interfejsa do PC računara gde počinje proces obrade slike, prikazan na Slici 8.

Slika 6. Postavka sistema za detekciju defekata

Slika 7. Geometrija sistema za inspekciju kartona

Slika 8. Faze algoritma za obradu slike

Segment slike kartona koji sadrži defekt filtrira se prostornim filtrom niskopropusnikom opsega radi smanjivanja šuma CCD senzora. U sledećem koraku se primenom tehnike detektora ivice izdvajaju geometrijske forme u slici koje bi mogle odgovarati ivicama defekta. Dobijena slika u nijansama sive se zatim konvertuje u crno belu sliku na kojoj se može uočiti oblik defekta, ali uz prisutne lažne ivice u vidu malih objekata. U narednom koraku se morfološkim operacijama erozije i dilatacije slika „čisti“ od malih objekata i proračunavaju se geometrijski parametri defekta koji se koriste za njegovu klasifikaciju radi procene kvaliteta kartona. Defekt se na originalnoj slici jasno prikazuje oivičen crvenim pravougaonikom minimalnih dimenzija. Ovakav univerzalan algoritam detekcije defekata dozvoljava i klasifikaciju istih po geometrijskim svojstvima (Slika 9.) na osnovu kojih se statističkom obradom dolazi do zaključka o uzrocima defekata i vrši korekcija proizvodnog procesa u realnom vremenu radi njihovog uklanjanja. Efekti primene ovakvog sistema vizuelne inspekcije uključuju smanjivanje škarta na zanemarljiv nivo, objektivnu analizu kvaliteta kartona na osnovu numeričkih parametara radi klasifikacije i otkrivanja, u realnom vremenu, mesta u tehnološkom procesu gde se javlja problem i formiranja statističke slike procesa proizvodnje. TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

Slika 9. Primeri uočenih i klasifikovanih defekata

4. ZAKLJUČAK CCD senzor koji su otkrili Bojl i Smit nastao je kao izvanredan spoj rešenja dva nezavisna problema u poluprovodničkoj tehnologiji. Njegova masovna komercijalna primena čiji smo svedoci, iako nesumnjivo značajna, nije ništa atraktivnija od prednosti koje

CCD nudi industriji i naučnoj instrumentaciji. Daljim razvojem tehnologije izrade ovih naprava, performanse CCD senzora dostigle su vrhunski nivo. Dobijanje rezultata u realnom vremenu koje pruža digitalna obrada slike u sprezi sa CCD senzorom, omogućilo je nove industrijske aplikacije u oblasti automatskih sistema za vizuelnu inspekciju, ali i mnoge nove naučne primene.

Literatura [1] G. E. Smith: “Th e Invention and early history of the CCD’’, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, Volume 607, 2009. [2] Royal Swedish Academy of Sciences, Two revolutionary optical technologies, Scientifi c Background on the Nobel Prize in Physics 2009, October 2009, available at: http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2009/phyadv09.pdf [3] B. Burke, P. Jorden, P.Vu: „CCD Technology“, Experimental Astronomy, Volume 19, 2005. [4] D. Malacara, B. J. Th ompson: Handbook of Optical Engineering, Marcel Dekker Inc., New York, 2001. [5] http://www.microscopyu.com/articles/digitalimaging/ccdintro.html [6] M. Barjaktarović, S. Petričević, J. Radunović: “High performance coated board inspection system based on commercial components”, Journal of Instrumentation, Volume 2, July 2007, T07001.

Autor Slobodan J. Petričević je diplomirao, magistrirao i doktorirao na Elektrotehničkom fakultetu Univerziteta u Beogradu gde je trenutno zaposlen kao docent. Oblast interesovanja dr. Petričevića su optoelektronski merni sistemi iz kojih je objavio više od 20 stručnih radova i podneo 2 patenta. Dobitnik je Tesline nagrade i Nagrade za najbolju tehnološku inovaciju. Član je IEEE i recenzent u nekoliko međunarodnih stručnih časopisa iz oblasti interesovanja.

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

Vladica Tintor

Nobelova nagrada za fiziku 2009 – prenos signala kroz optičko vlakno ABSTRAKT Optičke telekomunikacije i savremeni bežični sistemi predstavljaju infrastrukturu informacionog društva i osnovu za novouspostavljeni termin - digitalno društvo. Optički sistemi omogućavaju fantastične protoke, a bežični sistemi mobilnost. Upravo zbog toga je doprinos dr Čarlsa Kaoa u razvoju optičkih telekomunikacija izuzetan. U ovom radu se posebno ističe značaj njegovog naučnog rada iz 1966. godine, koji se smatra prekretnicom daljeg razvoja primenjene optike u telekomunikacijama. U nastavku ovog rada su istaknuti doprinosi rada ovog nobelovca i hronološki prikaz različitih generacija optičkih sistema. TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

1. UVOD Dobitnici Nobelove nagrade za fiziku u 2009. godini su Čarls K. Kao, za revolucionarne doprinose koji se odnose na prenos svetlosnih signala u vlaknima (polovina nagrade), Viljard S. Bojl i Džordž E. Smit, za pronalazak CCD senzora (po četvrtina nagrade). Ovo je 103. dodela Nobelove nagrade za fiziku koja je ustanovljena još 1901. godine. Odluka Nobelovog komiteta da Nobelovu nagradu za fiziku dodeli dr Kaou je omogućila da se i formalno istakne njegov doprinos u razvoju jedne od najsavremenijih tehnologija. Značaj optičkih komunikacija u savremenom svetu je nemerljiv. Telekomunikaciona infrastruktura po svojoj važnosti postala je podjednako značajna kao putna ili energetska infrastruktura. Protok svih informacija u 21. veku svakako će se realizovati, delom ili u celini, optičkim vlaknima. Dr Čarls Kao se smatra ocem optičkih telekomunikacija. On je pionir u toj oblasti koji je uvideo mogućnosti propusnog opsega koji ima optičko vlakno i ceo svoj radni vek posvetio je razvoju optičkih komunikacija. Dr Kao spada u red retkih naučnika koji mogu da se pohvale svojom internacionalnošću, on je u pravom smislu reči „svetski“ naučnik. Rođen u Kini, odrastao u Hong Kongu, školovao se u Londonu, radio u Velikoj Britaniji, Hong Kongu, Tajvanu, Nemačkoj i SAD. Osnovne studije elektrotehnike završio je na univerzitetu u Londonu, a doktorirao na Univerzitetskom koledžu (University College) u Londonu. Od 1960. godine je radio u STL laboratoriji (Standard Telecommunication Laboratories, Velika Britanija), gde je veći deo vremena posvetio unapređenju postojeće komunikacione 48

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

infrastrukture sa fokusom na upotrebi prenosnih sistema sa milimetarskim talasima. Dr Kao je i jedan od začetnika terabitne tehnologije, prvenstveno u obradi signala i analizi ograničavajućih faktora u ovim sistemima. Tokom svoje karijere imao je preko 30 patenata, objavio je preko 100 naučnih radova u najviše rangiranim naučnim časopisima i autor je dve knjige o optičkim vlaknima.

2. TRŽIŠTE OPTIČKIH TELEKOMUNIKACIJA Glavne prednosti optičkog vlakna u odnosu na druge tehnologije su veća razdaljina do koje može da se prenese signal i veći propusni opseg. Tražnja za kvalitetom servisa naglo je porasla poslednjih godina, prvenstveno sa razvojem Interneta i servisa koji se pružaju krajnjim korisnicima preko Interneta. U istom periodu, broj tzv. dot-com kompanija se višestruko povećao. U vreme ekspanzije Interneta, stav inženjera je bio da kapaciteta neće biti dovoljno u bliskoj budućnosti. Rukovodstvo kompanija je verovalo svojim inženjerima, tako da su prilikom polaganja optičkih kablova uvek postavljani i dodatni koji se u prvo vreme nisu ni koristili sa idejom da se naknadno aktiviraju kada potreba za protokom toliko naraste da postojeći kapaciteti ne budu dovoljni da opsluže sve korisnike. Takođe, inženjeri su neprekidno pokušavali da dodatno poboljšaju karakteristike optičkog vlakna kako bi dodatno povećali propusni opseg. Ali, tek sa pojavom tehnike gustog pakovanja talasnih dužina (DWDM – Dense Wavelength Division Multiplexing) omogućeno je da propusni opseg jednog optičkog vlakna bude nekoliko terabita u sekundi. Sa pojavom tzv. optičkih rutera, koji u čvorištima mreže ne bi vršili konverziju u električ-

ni signal već bi celokupno procesiranje i rutiranje signala bilo obavljeno u originalnom zapisu optičkog domena, dodatno se ubrzava prenos signala. Dakle, sve ove tendencije govore da jedino optički kablovi i tehnike prenosa optičkog signala mogu da odgovore na trenutne i buduće izazove koji se postavljaju pred telekomunikacione kompanije. Telekomunikacione mreže u celom svetu pružaju servise za 1,25 milijardi telekomunikacionih korisnika, od kojih 75% čine fizička lica. Jedva 1% ovih korisnika ima pristup do mreže javnog operatora u potpunosti preko optičkog vlakna. Takođe, postoji još oko 10 miliona FTTH (fiber-to-the-home) korisnika širom sveta, od kojih je 2,5 miliona korisnika u Evropi. Glavni ponuđači ovih usluga su energetske kompanije, lokalne samouprave i alternativni operatori, a tek na kraju dominantni telekomunikacioni operatori. Postoji i jedna druga, malo veća grupa korisnika fizičkih i pravnih lica, koja koriste vlakno koje doseže do stambenih i poslovnih zgrada ili do parkova u okviru poslovnih prostora. Smatra se da je broj korisnika koji koriste FTTH ili FTTB (fiber-to the-building) uslugu oko 30 miliona i oni čine oko 2,5% korisnika u celom svetu koji koriste žični prenos. Očekuje se da će do 2012. godine u celom svetu biti preko 100 miliona FTTH+FTTB korisnika, od kojih će 15 miliona biti na teritoriji Evrope [1]. Broj korisnika pored kojih samo prolazi vlakno unutar mreže za pristup je dva do tri puta veći od broja korisnika koji ga koriste. Ovakav podatak ukazuje na činjenicu da manje od 30% domaćinstava, koji bi mogli koristiti optičku mrežu kao mrežu za pristup, zaista i poseduje priključak za takvu mrežu. Jedan od razloga jeste taj da su pored nekih do-

Nobelova nagrada za fiziku 2009 – prenos signala kroz optičko vlakno

maćinstava kablovi postavljeni u skorije vreme, tako da operatori još nisu ni imali mogućnost da im ponude servis. Drugi razlog je taj da neka domaćinstva već koriste širokopojasne servise, kao što su servis digitalne pretplatničke linije (DSL) ili servis preko kablovskog modema, te je stoga potrebno vreme da se prebace na savremenije tehnologije. Razvoj FTTH tehnologije će nastaviti da utiče na pad cena usled obimnije proizvodnje, jače sprege između elektronike i optoelektronike, poboljšanja proizvodnih procesa i novih tehnologija u konstrukcijama, testiranju i operacionim funkcijama. Ali, u kom pravcu će se dalje razvijati FTTH najviše zavisi od regulatorne politike, konkurencije između operatora u pogledu želje za što većim brojem korisnika, a takođe i od prihoda od tih servisa. Vlakna koja su instalirana u okviru FTTx sistema čine 15% od ukupnih vlakana instaliranih u telekomunikacionim mrežama. To čini 12% od svih uopšte instaliranih vlakana (za bilo kakve namene) [1]. To znači da je preostali deo vlakana instaliran u mrežama za transport, nadzemno, podzemno ili podvodno. Današnji podvodni optički sistemi imaju kanale kapaciteta od 10 Gb/s, dok se u kopnenim sistemima već uvode optički kanali sa protocima od 40 Gb/s. Kilometar vlakna predstavlja dobar indikator trendova u izgradnji optičke mreže, a ta mera može biti korisna pri upoređivanju tržišta, regiona, mreža javnih operatora ili grupe zemalja, koje se vrši između razvijenih ekonomija i ekonomija u razvoju. Međutim, ovaj parametar nije dobro merilo pri računanju kapaciteta mreže ili iskorišćenosti iste. Glavni razlog je taj da su mnoga vlakna instalirana u nameri da se ne ko-

riste u početku, a možda i duži vremenski period (tzv. dark fiber). Operatori telekomunikacionih mreža su sasvim svesni činjenice da su cene radne snage i izgradnje skoro uvek mnogo veće od cene samih kablova. Dodatno, vlakna unutar kabla imaju vek trajanja od 30 godina. Ove dve činjenice dovode do toga da inženjeri telekomunikacija postavljaju daleko više vlakana nego što je potrebno da bi izbegli ponovnu izgradnju. Drugi važan razlog zbog kojeg dužina položenog vlakna u kilometrima kao jedinicama mere nije pogodan pri računanju kapaciteta mreže jeste upravo i ogroman opseg protoka koji može da se koristi unutar jednog para vlakana. Jedan par vlakana (koji se koristi za prenos u oba smera) može biti povezan na opremu sa kanalom kojim se prenosi samo jedna talasna dužina, zbog čega je brzina mala tako da se protok računa u megabitima po sekundi. Ili, može biti povezan na sistem sa multipleksom po talasnim dužinama koji sadrži veliki broj kanala, pri čemu je protok svakog od njih 10 Gb/s što čini ukupno oko 640 Gb/s po jednom paru vlakana. U poslednjih petnaest godina, kapacitet telekomunikacionih kanala povećan je preko 1000 puta, od prvih Internet linkova brzine 14 kb/s, pa sve do xDSL i FTTx konekcija koje iznose nekoliko desetina Mb/s. U tabeli je prikazan tipičan protok koji je neophodan jednom domaćinstvu ukoliko želi da ima na raspolaganju sve savremene telekomunikacione servise, koji pritom uključuju asimetričan pristup i MPEG-2 kompresiju video signala. Rezultat jeste da bi svako domaćinstvo trebalo da ima minimalno 30 Mb/s da bi moglo da ima 3-play servise visokog kvaliteta u svom domu. Treba samo napomenuti da operatori u Japanu i Južnoj Koreji već nude krajnjim rezidencijalnim korisnicima protoke od čak 100 Mb/s.

Tabela 1. Potrebe domaćinstava za protokom (Mb/s)

Internet

Telefon

0,1

2 SdTV kanala

1 hdTV kanal

Ukupno

32,1

Iskustva iz prakse ukazuju na to da, iako su investicije u FTTH mreže i optičke telekomunikacione sisteme dobro osmišljene i vešto rukovođene, one su neretko vrlo profitabilne na duži vremenski rok. Razlog tome jeste paket usluga koji se može ponuditi krajnjem korisniku. Paket sa multimedijalnim sadržajem, koji uz lokalnu bežičnu pristupnu tačku omogućava i mobilnost unutar domaćinstva, predstavlja obećavajući portfolio za svakog pružaoca telekomunikacionih usluga. Međutim, osnova savremenih telekomunikacionih sistema jesu fotonski komunikacioni sistemi, a upotreba optike u telekomunikacijama počela je kao rezultat jednog naučnog rada koji će u nastavku biti detaljnije obrađen.

3. POČECI ISTRAŽIVANJA Pronalazak lasera 1958. godine u Belovim laboratorijama omogućio je početak razvoja optičkih komunikacija. Korišćenje koherentne svetlosti kao nosioca omogućilo je nekoliko stotina hiljada puta veći kapacitet u odnosu na tačka-tačka mikrotalasni prenosni sistem. Tako je otpočela borba između mikrotalasnih talasovoda i optičkih vlakana, kao potencijalnog budućeg sistema prenosa u telekomunikacijama. U tom trenutku, istraživanja su uglavnom bila usmerena na mikrotalasni talasovod i dr Kao je bio jedan od retkih TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

naučnika tog vremena koji je prepoznao potencijal optičkog vlakna i verovao u njegov uspeh, jer je granična frekvencija za optičko vlakno oko 300 THz, a za mikrotalase oko 3 GHz. Tim stručnjaka u STL laboratoriji sa dr Kaom na čelu, među prvima je počeo rad na eksperimentima prenosa signala optičkim vlaknom. Prvo je korišćen helijum-neonski laser da bi se posmatralo kako se svetlost ponaša u bežičnom sistemu na određenoj razdaljini. Ubrzo je utvrđeno da svetlost „treperi“ i da nema stalni fokus usled fl uktuacija u atmosferi. Čak i eksperiment sa serijom konveksnih sočiva, poređanih po pravoj liniji na rastojanjima koja su jednaka dužini fokusa, nije dao zadovoljavajuće rezultate. Usled neuspeha pri ovim eksperimentima, počelo je razmatranje korišćenja dielektričnih talasovoda. Drugim rečima, kako se slobodan prostor pokazao kao nestabilan za prenos optičkih signala, testirane su mogućnosti da se koriste vođeni talasi. Tu je trebalo da se reše dva osnovna problema. Naime, prvi se ticao upumpavanja signala u talasovod, a drugi problem predstavljalo je veliko slabljenje koje se javljalo pri prenosu. Prvo se krenulo sa talasovodima sa tankim filmovima, ali njihova geometrija nije mogla da zadrži kompletnu svetlost unutar talasovoda. Takođe, laseri nisu bili kompatibilni sa ulaznim prečnikom talasovoda. Tada su otpočela proučavanja na temu fabrikacije odgovarajućeg lasera koji bi trebalo da ima duži vek rada na sobnoj temperaturi i radnu frekvenciju blisku infracrvenom delu spektra, potom fabrikacije odgovarajućeg dielektrika i slabljenja ovog materijala. Ali ono što je bilo suštinski u tim istraživanjima jeste da je sve vreme posmatran sistem prenosa kao celina, dok su proučavanja pojedinačnih elemenata bila u funkciji celokupnog sistema. U 50

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

fokusu istraživanja nije bilo pronalaženje idealnog lasera ili optičkog vlakna, već kompatibilnih elemenata i materijala koji bi zajedno povezani omogućili prenos signala na dovoljnoj razdaljini i sa zadovoljavajućim kvalitetom. Nakon niza eksperimenata urađenih na osnovu teorijskih modela i upotrebe novih materijala, rezultati su publikovani u radu koji će obeležiti dalji rad dr Kaoa i koji se smatra prekretnicom u daljem razvoju optičkih komunikacija i telekomunikacija u celini. Rad pod nazivom „Dielectric-fibre surface waveguides for optical frequencies“ pojavio se u julu 1966. godine u časopisu IEE Proceedings. Gubici koji se javljaju u transparentnom delu optičkog vlakna, a koji najviše utiču na slabljenje, dešavaju se iz tri razloga: apsorpcija u infracrvenom delu spektra, apsorpcija usled nečistoća materijala i Rejlijevo rasejanje. Apsorpcija u infracrvenom delu spektra se javlja kada se deo energije prostirućeg optičkog talasa u vlaknu prenosi na strukturu materijala usled nesavršenosti te iste strukture.

Slika 1. Dr Kao u laboratoriji

Apsorpcija usled nečistoća materijala uglavnom potiče od sledeće grupe metala: gvožđe, bakar, nikl, kobalt, hrom i mangan. To su metali koji nemaju popunjene unutrašnje ljuske i tada se dešavaju tranzicije između energetskih nivoa elektrona u ovim ljuskama. U staklima koja se koriste za izradu optičkih vlakana u fazi očvršćavanja javljaju se strukturalne nehomogenosti gustine i kompozicije materijala. Ove nehomogenosti dovode do rasejanja elektromagnetskih talasa koji se prostiru kroz vlakno i izazivaju dopunska slabljenja. Upotreba silicijumskog stakla koje se pravi na visokim temperaturama, kao unutrašnjeg transparentnog dela optičkog vlakna, pokazuje manje slabljenje usled rasejanja. Pre ovog rada slabljenja u vlaknu su bila 200 dB/km što skraćuje prenos signala na svega nekoliko metara. U radu se ističe da slabljenje usled apsorpcije u infracrvenom delu spektra može da se spusti na 1 dB/km. Međutim, glavni problem ostaju nečistoće u materijalu. U radu se predviđa da je moguće postići slabljenja od 20 dB/km

Nobelova nagrada za fiziku 2009 – prenos signala kroz optičko vlakno

na talasnim dužinama oko 0,6 μm ako se nečistoće, uglavnom izazvane jonima metala gvožđa, smanje na milioniti deo. U radu se ističe i niz drugih rezultata od interesa za dalji razvoj optičkih telekomunikacija [2]. Pre svega se ističe značaj monomodnog vlakna koje značajno smanjuje slabljenje. Eksperimentalno je rađeno sa E0, H0 i HE11 modom. Ističe se potom činjenica da omotač oko stakla treba da ima manji indeks prelamanja od jezgra. Utvrđeno je da je slabljenje usled savijanja vlakna malo zanemarljivo ukoliko je radijus mikrosavijanja veći od 1 mm. U radu su urađene procene slabljenja usled neuniformnog spajanja i analizirano je kako disperzija koja izaziva grupno kašnjenje može da utiče na informacioni kapacitet. U zaključku rada istaknuto je da teorijska i eksperimentalna analiza pokazuju da optičko vlakno u formi oklopljenog silicijumskog stakla prečnika 100λ0, gde je λ0 noseća frekvencija lasera, predstavlja praktični talasovod koji potencijalno može da se koristi kao telekomunikacioni medijum. Indeks prelamanja omotača treba da bude za oko 1% manji od indeksa prelamanja stakla. Ova forma talasovoda radi sa jednim modom E0, H0 ili HE11 i informacionim kapacitetom koji može da ide do 1 GHz, što je daleko veće od kapaciteta koji koaksijalni kabl ili radio-sistemi iz tog vremena mogu da ponude. Ali ključno što treba da se uradi da bi se stvarno videle sve prednosti korišćenja optičkih vlakana jeste smanjenje slabljenja na 20 dB/km [2]. Istorija je kasnije pokazala da su predviđanja dr Kaoa, u koja je stručna javnost malo verovala u to vreme, daleko prevaziđena i da je trenutno slabljenje u sistemu 100 puta manje, a propusni opseg 10000 puta veći od onog koji je predviđen.

4. hRONOLOGIJA RAZVOJA OPTIČKIh SISTEMA Na osnovama ovog rada i drugih eksperimenata, firma Corning je početkom sedamdesetih godina prva uspela da napravi vlakno sa slabljenjem od 4 dB/km. Već sredinom sedamdesetih, u NTT laboratorijama, napravljeno je optičko vlakno sa slabljenjem od svega 0,47 dB/ km na 1,2 μm. U isto vreme, u Belovim laboratorijama, napravljen je laser koji je imao radni vek na sobnoj temperaturi od 100.000 sati (10 godina). AT&T je pustio prvi komercijalni optički sistem u svetu krajem 1977. godine sa protokom od 45 Mb/s, pri čemu je laser radio na 850 nm. Već sledeće godine NTT pustio je u rad sistem na 1,3 μm, dužine 53 kilometra sa protokom od 32 Mb/s. Te iste godine, napravljeno je vlakno sa slabljenjem od 0,2 dB/km na 1,55 μm [3]. Prvi erbijum dopirani pojačavač na 1,55 μm razvijen je 1987. godine, a prvi optički kabl koji je položen u Atlantskom okeanu, posle perioda instaliranja od 8 godina, pušten je u rad 1988. godine. Ovaj sistem pruža kapacitet od 7680 kanala sa brzinom od 64 kb/s po kanalu koji je povezao SAD sa Velikom Britanijom i Francuskom [4]. Prva generacija optičkih komunikacionih sistema, koja je puštena u komercijalnu upotrebu krajem sedamdesetih godina, radila je na 0,8 μm talasne dužine sa protokom od 45 Mb/s i imala domet od 10 km. Druga generacija optičkih komunikacionih sistema postaje dostupna tokom osamdesetih godina. S’ obzirom na činjenicu da je protok bio ograničen na 100 Mb/s zbog disperzije u multimodnim vlaknima, usledili su eksperimenti na monomodnim vlaknima. Rezultat toga jeste druga generacija sistema koja

radi na 1,3 μm talasne dužine, protokom do 1,7 Gb/s i dometom oko 50 km. Ova generacija je prvi put puštena u komercijalnu upotrebu 1987. godine. Domet kod druge generacije bio je ograničen gubicima u vlaknu na radnoj talasnoj dužini 1,3 μm (tipično oko 0,5 dB/km). Sa druge strane, pokazalo se da silicijumska vlakna na 1,55 μm imaju gubitke od 0,2 dB/km i sva istraživanja bila su usmerena u tu stranu. Međutim, dolazak treće generacije sistema na 1,55 μm značajno je usporen zbog velike disperzije u vlaknu. Konvencionalni InGaAsP poluprovodnički laser nije mogao da se koristi usled širenja impulsa korisnog signala pri propagaciji. Ovo se javlja usled generisanja nekoliko longitudinalnih modova. Problem disperzije se može prevazići ili korišćenjem vlakna sa pomerenom disperzijom, tako da imaju minimum na 1,55 μm, ili ograničavanjem spektra signala iz lasera na samo jedan longitudinalni mod. Ove metode se koriste u praksi i njihova realizacija omogućila je 1999. godine pojavu treće generacije sistema na 1,55 μm, protoka 2,5 Gb/s i dometa preko 100 km. Mana treće generacije jeste da je signal obnavljan periodično svakih 60 - 70 km uz pomoć pojačavača koji su ograničavali brzinu celog sistema. Četvrta generacija optičkih sistema koristi optičke pojačavače i tehniku multipleksiranja po talasnim dužinama (WDM – Wavelength Division Multiplexing) čime se protok značajno povećao. Takođe, iskorišćena su erbijum dopirana vlakna čime su smanjeni gubici pri propagaciji signala. Godine 1991., jedan eksperiment pokazao je mogućnost prenosa podataka preko 21 000 km brzinom od 2,5 Gb/s, odnosno 14 300 km brzinom od 5 Gb/s korišćenjem prstenaste konTELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

figuracije. Naglasak četvrte generacije bio je na povećanju kapaciteta sistema prenosom više kanala pomoću WDM tehnike. Optički pojačavači su idealni za višekanalne sisteme jer se svi kanali mogu istovremeno pojačati bez prethodnog demultipleksiranja. Jedan od eksperimenata je demonstrirao prenos 20 kanala od po 5 Gb/s preko 9100 km što ukupno daje protok od 100 Gb/s i proizvod protoka i rastojanja B×L od 910 (Tb/s)•km. U drugom eksperimentu, ukupan protok od 1,1 Tb/s dostignut je multipleksiranjem 55 kanala, svaki po 20 Gb/s. Uprkos korišćenju kompenzacionih šema za disperziju, ova pojava utiče na domet signala i ograničava ga na 150 km. Komercijalni WDM sistemi, koji obezbeđuju protok do 40 Gb/s, pojavljuju se krajem 1996. godine. Sistem TPC – 6 pušten je u rad 2000. godine sa brzinama do 100 Gb/s i proizvodom B×L od 900 (Tb/s)•km [1]. Peta generacija optičkih komunikacionih sistema se najviše bavila problemom disperzije u vlaknu. Sa jedne strane, optički pojačavači su rešili problem gubitaka, ali sa druge strane, sada postoji akumulacija disperzionih efekata posle svake deonice pojačavača. Otpornost na disperziju se postiže balansom između linearnih i nelinearnih efekata koji se

javljaju u vlaknu pri propagaciji elektromagnetnog talasa. Prva generacija WDM podvodnih sistema GEMINI, koja je povezivala Ameriku sa Velikom Britanijom, i SEA-MeWe-3, koja je povezivala Evropu preko Mediterana i Azije sa Japanom i Australijom, imala je bitski protok od 2,5 Gb/s po kanalu, a broj kanala je prvobitno bio 4, potom 8 i na kraju 16, čime je postignut kapacitet od 10 Gb/s, što ujedno predstavlja i najveći protok u nekoj mreži sa komercijalnom upotrebom tokom 2007. godine [1]. Tehnika optičkog multipleksiranja u vremenskom domenu omogućava prenos TDM (Time Division Multiplexing) podataka na brzinama od 160 Gb/s na razdaljinu od 4320 km [5], a najnoviji laboratorijski eksperimenti koji su rađeni u Heinrich-Hertz Institutu u Berlinu imaju za rezultat činjenicu da je moguć prenos od čak 2,4 Tb/s na rastojanju od 160 km preko jedne talasne dužine [6]. U poslednjih trideset godina, javni mrežni operatori su ukupno instalirali više od 600 miliona kilometara vlakana smeštenih unutar kablova u telekomunikacionim mrežama širom sveta [1]. Srednji

broj vlakana unutar jednog kabla je u porastu od prvih instalacija, ali kod većine mreža javnih operatora, taj broj se kreće između 30 i 50. Iako je deo ovih kablova položen na dno mora, veliku većinu i dalje čine nadzemni i podzemni sistemi. U poslednje vreme, optička vlakna se razvlače i do svakog domaćinstva čime se omogućava povezanost velikih brzina i visokog kvaliteta. Na ovaj način, svet se kroz virtualizaciju smanjio, a ljudi postali međusobno bliži.

5. ZAKLJUČAK Iako su doprinos koji je dr Kao ostavio za sobom naučnici uvideli još pre nekoliko decenija, korist njegovog rada postao je značajan za telekomunikacione operatore pre svega dvadesetak godina. Pojedinci, s’ druge strane, tek u skorije vreme postaju svesni koliki je doprinos povezanosti. Međutim, razvoj telekomunikacija pruža garanciju da će zastupljenost optičkih komunikacionih sistema vremenom još više da raste i da njihov zenit ne može još uvek da se sagleda. Nobelov komitet razumeo je potrebu da istakne ovaj doprinos i ime dr Čarlsa Kaoa upiše među odabrane laureate.

Literatura [1] Ivan Kaminow: Optical Fiber Telecommunications, Elsevier, 2008. [2] Kao and Hockham: ’’Dielectric-fibre surface waveguides for optical frequences“, PROC. IEE, Vol. 133, No. 7, July 1966. [3] Nobel Lecture: ’’Sand from Centuries Past Send Future Voices Fast“, December 2009. [4] José Chesnoy, Govind Agrawal, Ivan P. Kaminow, Paul Kell: ’’Undersea Fiber Communication Systems“, Academic Press, 2002. [5] S. Weisser, S. Ferber, L. Raddatz et al.: “Single and alternating polarization 170 Gbit/s transmission up to 4000 km using dispersion-managed fiber and allRaman amplification”, Photon. Technol. Lett., 18(6), 2006, 1320–1322. [6] H. G. Weber, S. Ferber, M. Kroh et al.: “Single channel 1.28 Tbit/s and 2.56 Tbit/s DQPSK transmission”, Electron. Lett., 42, 2006, 178–179.

Autor Vladica N. Tintor je diplomirao (2004), magistrirao (2006) i doktorirao (2009) na Elektrotehničkom fakultetu Univerziteta u Beogradu na smeru Telekomunikacije. Završio je MBA kurs u organizaciji HEC poslovne škole iz Pariza, a 2008. godine je magistrirao na Ekonomskom fakultetu. Od 2006. godine radi u Republičkoj agenciji za telekomunikacije. Autor je više od deset publikacija u međunarodnim časopisima kao i zbornicima domaćih konferencija. Dr Tintor je član IEEE.

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

Mirjana Simić

LOCIRANJE KORISNIKA U ĆELIJSKIM RADIO MREŽAMA Sadržaj Radio mreže pružaju korisnicima jednu vrlo osobenu prednost koju ostale mreže ne mogu da pruže, a to je da budu mobilni. Sa funkcijom mobilnosti, ključni atribut postaje lokacija, pa određivanje lokacije korisnika u radio mrežama postaje glavno oruđe koje mobilnim korisnicima omogućava pravi servis, u pravo vreme i na pravom mestu. Problem lociranja korisnika u radio mrežama je vrlo aktuelan u svetu u poslednjih desetak godina. Ipak, razvoj metoda za određivanje lokacije korisnika u okviru tih mreža je sporiji nego što se očekivalo. Najveći problem predstavljaju dva oprečna zahteva: ostvarivanje zadovoljavajuće tačnosti određivanja lokacije i korišćenje postojeće mrežne infrastrukture i terminala, bez dodatnih modifikacija. U ovom preglednom radu izložen je razvoj servisa lociranja u ćelijskim radio mrežama. Opisane su neophodne modifikacije u okviru postojećih ćelijskih radio mreža kako bi iste mogle podržati novi servis i prikazane osnovne karakteristike i principi rada standardizovanih metoda lociranja korisnika u GSM i UMTS. TELEKOMUNIKACIJE TELEKOMUNIKACIJE || JUN JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

1. UVOd Ideja o lociranju (pozicioniranju) korisnika u radio mrežama počinje u okviru ćelijskih radio mreža. Nastala je u Sjedinjenim Američkim Državama za potrebe servisa 911, tj. servisa za hitne pozive. Razvojem ćelijskih radio sistema, porastao je i broj korisnika ovih sistema, pa samim tim i broj hitnih poziva upućenih sa mobilnih stanica. Problem je bilo pravovremeno reagovanje na ovakve pozive, s obzirom na to da korisnik često nije znao svoju lokaciju. Zbog toga je američka Federalna komisija za komunikacije, FCC (Federal Communication Commission), još 1996. godine napravila program u nekoliko faza kojim je obavezala operatore mobilne telefonije da u predviđenom vremenskom intervalu u okviru svojih ćelijskih radio mreža obez-

bede automatsku identifikaciju lokacije korisnika koji sa mobilnih stanica koriste usluge servisa za hitne pozive. Novi servis bezbednosti u okviru ćelijskih radio mreža nazvan je Enhanced 911 (E-911). Osim bezbednosti, poznavanje lokacije korisnika u ćelijskim radio mrežama otvorilo je operatorima mobilne telefonije i velike komercijalne mogućnosti. Prema definiciji međunarodne organizacije za standardizaciju, 3GPP (The Third Generation Partnership Project), servisi koji se baziraju na poznavanju lokacije korisnika, LBS (Location Based Services), su servisi u okviru ćelijskih radio mreža koji koriste dostupne informacije o lokaciji korisnika (mobilne stanice, terminala). Ista organizacija standardizovala je osam kategorija LBS servisa [1], što je prikazano u Tabeli 1.

Tabela 1. LBS kategorije i standardizovani tipovi servisa

LBS kategorija

Tip servisa

Servisi javne bezbednosti

Servisi za hitne pozive

Tarifiranje na osnovu informacija o lokaciji korisnika Servisi praćenja Nadgledanje saobraćaja Napredno rutiranje poziva

Praćenje ljudi Praćenje vozila Izveštaj o zastojima u saobraćaju Pomoć na putu Upućivanje na najbliži servisni centar Turističke informacije

Informacioni servisi u zavisnosti od lokacije korisnika

Reklame Mobilne Žute strane Vremenska prognoza Pronalaženje prijatelja

Servisi zabave i grupni servisi

Zabavne igre Vodiči Gde sam?

Posebni servisi

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

dodatni servisi koje uvodi operator

U skladu sa 3GPP, podservis koji je neophodan za realizaciju LBS i koji obezbeđuje podatke o lokaciji korisnika u ćelijskim radio mrežama (GSM, UMTS) naziva se servis lociranja, LCS (Location Services). LCS specificira sve neophodne elemente u mreži, njihove funkcije, interfejse i protokole, kako bi u okviru ćelijskih radio mreža bilo moguće locirati mobilne korisnike.

2. fAZE RAZVOJA SERVISA LOCIRANJA Kao što je već rečeno, ideja o pozicioniranju korisnika u ćelijskim radio mrežama nastala je u Sjedinjenim Američkim Državama za potrebe servisa za hitne pozive - 911. 1996. godine FCC je napravio program u nekoliko faza kojim se operatori mobilne telefonije obavezuju da u predviđenom vremenskom intervalu omoguće lociranje mobilnih korisnika u okviru svojih ćelijskih radio mreža. Ova naprednija verzija servisa za hitne pozive u kojoj je obezbeđena automatska identifikacija lokacije korisnika nazvana je Enhanced 911 (E-911). Servis za hitne pozive u Evropi nastao je tek 1998. godine. Evropska komisija, EC (European Commission), ustanovila je jedinstveni broj 112 kao podršku hitnim servisima, kako za fiksnu tako i za mobilnu telefoniju. Ovaj broj je ekvivalent američkom 911. Jula 2000. godine, Кomisija Evropske zajednice, CEC (Commission of European Communities), izdala je zahtev po kojem se operatori mobilne telefonije u zemljama unutar Evropske Unije obavezuju da u okviru svojih ćelijskih radio mreža omoguće automatsku identifikaciju lokacije mobilnih korisnika. Ovaj servis je nazvan Enhanced 112 (E-112).

Lociranje korisnika u ćelijskim radio mrežama

2.1. E-911 FCC pravila za E-911 ustanovljena su u cilju povećanja bezbednosti ljudi, preciznije, da bi korisnicima servisa za hitne pozive upućene preko mobilnih stanica pomoć mogla biti pružena u što kraćem vremenskom periodu. Takođe, propisani su i vremenski intervali u okviru kojih operatori mobilne telefonije moraju ispuniti ove zahteve. Prva faza razvoja servisa E-911 počela je aprila 1998. godine zahtevom da, u slučaju kada se 911 poziv generiše u okviru mobilne mreže, operatori mobilne telefonije moraju obezbediti informaciju o broju mobilne stanice sa koje je upućen hitni poziv, identifikovati baznu stanicu koja u tom trenutku opslužuje mobilnu stanicu sa koje je poziv upućen i ove informacije dostaviti agenciji za reagovanje na hitne pozive. Ovakva informacija omogućila bi grubo određivanje lokacije sa koje je poziv upućen, kao i mogućnost ponovnog uspostavljanja veze sa korisnikom kome je pomoć potrebna, a ukoliko je u međuvremenu došlo do prekida veze. Druga faza razvoja servisa E-911 počela je oktobra 2001. godine dodatnim zahtevom, a to je obezbeđivanje automatske identifi kacije lokacije, ALI (Automatic Location Identification). Ovaj zahtev pokrenuo je razvoj tzv. network based metoda, kod kojih se proračun lokacije korisnika vrši na nivou mreže. Narednih godina, FCC je, u cilju realizacije druge faze, dozvolila i razvoj handset-based metoda, kod kojih se proračun lokacije

strane svih zemalja unutar EU. Radna grupa CGALIES završila je konačan izveštaj o svim zahtevima koje treba ispuniti u tom cilju februara 2002. godine.

korisnika vrši na nivou mobilne stanice. Istovremeno, ustanovljeni su i zahtevi po pitanju tačnosti određivanja lokacije i to u zavisnosti od toga da li je reč o networkbased ili handset-based tehnologiji. Zahtevi FCC-a vezani za drugu fazu razvoja servisa E-911 prikazani su u Tabeli 2.

U Тabeli 3. prikazani su zahtevi vezani za tačnost određivanja lokacije korisnika, uz pretpostavku da informacije o lokaciji korisnika moraju biti dostupne najkasnije 30s od trenutka poziva. Dodatno, zahtev je i da gruba lokacija korisnika, tačnosti od oko 300m za sve tipove okruženja, bude dostupna već 7s od trenutka poziva. Takođe, razdvojeni su slučajevi za razne tipove okruženja kao i slučajevi kada korisnik može dati bar neku informaciju o lokaciji na kojoj se nalazi, kao i kada to ne može. Statistika je pokazala da ovi drugi predstavljaju svega 6% od ukupnog broja hitnih poziva.

2.2. E-112 Iako se činilo da će evropski servis E-112 biti vrlo sličan američkom E-911, ispostavilo se da će razvoj servisa E-112 ipak zahtevati rešavanje dodatnih problema, pa samim tim i duže vreme implementacije. Razlog su razlike u servisima za hitne pozive u zemljama članicama Evropske Unije. Jula 2000. godine, CEC je napravila program u nekoliko faza kojim je najpre zahtevana jedinstvena organizacija servisa za hitne pozive u zemljama članicama EU, a zatim i mogućnost lociranja mobilnih korisnika koji su u okviru mobilnih mreža koristili servis za hitne pozive. U tom cilju, iste godine CEC je pokrenula projekat pod nazivom LOCUS (Location of Cellular Users for Emergency Services project). Takođe, formirana je i radna grupa pod nazivom CGALIES (Coordination Group on Access to Location Information by Emergency Services). Osnovni zadatak ove grupe bio je implementacija servisa E-112 u propisanom vremenskom periodu, koji bi bio finansijski prihvatljiv i usvojen od

3. STANdARdIZACIJA ZA LCS Od nastanka ideje o pozicioniranju korisnika u radio mrežama do danas, razvijeno je više različitih metoda. Neke od njih se oslanjaju na sisteme i infrastrukture koje su isključivo namenjene u svrhe lociranja (GPS, Galileo). Druge se oslanjaju na sisteme i infrastrukture čiji primarni cilj nije navigacija, već komunikacija. Zbog toga je, u slučaju ovih drugih, bilo neophodno razviti posebne standarde

Tabela 2. Zahtevane tačnosti određivanja lokacije korisnika u ćelijskim radio mrežama, E-911 [2]

Rešenje

67% slučajeva

95% slučajeva

Handset-based

50 m

150 m

Network-based

100 m

300 m

Tabela 3. Zahtevane tačnosti određivanja lokacije korisnika u ćelijskim radio mrežama, E-112 [3]

Indoor (m)

Urbano (m)

Suburbano (m)

Ruralno (m)

Auto-put (m)

Sa grubom procenom lokacije

10 - 50

25 - 150

50 - 500

100 - 500

Bez ikakve procene lokacije

10 - 50

10 - 150

10 - 500

10 -500

10 - 500

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

kako bi se obezbedila implementacija servisa koji se baziraju na poznavanju lokacije korisnika u ćelijskim radio mrežama. Ti standardi se zovu LCS standardi. Proces standardizacije počeo je razvojem LCS standarda za GSM mreže i pokrenut je od strane FCC. Standardizaciju vrši globalna organizacija za razvoj standarda, 3GPP.

3.1. GERAN LCS U okviru pristupne mreže sistema GSM/EDGE, GERAN (GSM/EDGE Radio Access Network), razvijen je veći broj metoda pozicioniranja koje se razlikuju kako po tačnosti, tako i po kompleksnosti kontrolnih mehanizama u pristupnim mrežama i terminalima koji su neophodni za potrebe pozicioniranja.

3.1.1. Standardizacija metoda pozicioniranja za GERAN LCS Prema [4], za GERAN su standardizovane četiri metode pozicioniranja: • C ell-ID+TA (Cell Identification + Timing Advance), • E-OTD (Enhanced Observed Time Difference), • U-TDOA (Uplink Time Difference of Arrival), i • A-GNSS (Assisted Global Navigation Satellite System). Implementacija Cell-ID+TA i A-GNSS u postojeće GSM mreže je relativno jednostavna, dok implementacija E-OTD i U-TDOA zahteva suštinske modifikacije i uvođenje novih komponenata.

3.1.2. Arhitektura LCS u mreži GERAN U skladu sa [4], za potrebe implementacije LCS u mreži GERAN, neophodne su dve dodatne komponente: SMLC (Serving Mobile Location Center) centar i LMU (Location Measurement Unit) jedinica. 56

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

LMU jedinica je dodatni hardver koji zahtevaju neke od metoda pozicioniranja (E-OTD, U-TDOA). Koristi se za precizna merenja vremena prenosa signala i na downlink-u i na uplink-u. Na downlink-u, LMU jedinica se koristi za merenje vremenskog ofseta između vremenskih slotova sa različitih baznih stanica, čime se obezbeđuje a posteriori sinhronizacija koju zahteva metoda pozicioniranja E-OTD. Na uplink-u, LMU jedinica služi za vremenska merenja prenosa signala od mobilne stanice, što zahteva metoda pozicioniranja U-TDOA. Najzad, da bi se podatak o vremenu izmeren od strane LMU jedinice mogao iskoristiti za potrebe pozicioniranja, moraju biti poznate i geografske koordinate LMU jedinica. LMU jedinice mogu se instalirati kao samostalne komponente ili mogu biti integrisane u okviru bazne stanice BTS (Base Transceiver Station). SMLC je komponenta koja upravlja kompletnim procesom pozicioniranja, uključujući alokaciju resursa, izbor odgovarajuće metode pozicioniranja, organizaciju potrebnih merenja, kao i sam proračun nepoznate lokacije mobilne stanice. SMLC komponente moraju imati i mogućnost međusobne komunikacije u slučaju da pripadaju različitim pristupnim mrežama, a u cilju podrške pozicioniranju za korisnike koji se kreću između tih pristupnih mreža. Takođe, SMLC može biti instaliran kao samostalna komponenta u pristupnoj mreži ili može biti integrisan u okviru BSC (Base Station Controller). U zavisnosti od metoda pozicioniranja koje podržava, pristupna mreža obično sadrži jednu SMLC komponentu i nekoliko LMU jedinica.

3.2. UTRAN LCS Kao i u slučaju GERAN-a, u okviru pristupne mreže sistema UMTS,

UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) razvijen je veći broj metoda pozicioniranja, od koji su neke i standardizovane.

3.2.1. Standardizacija metoda pozicioniranja za UTRAN LCS Prema specifikaciji [5], za UTRAN su standardizovane četiri metode pozicioniranja: • Cell-ID (Cell Identification), • OTDOA-IPDL (Observed Time Difference Of Arrival-Idle Period Downlink), • A-GNSS (Assisted Global Navigation Satellite System), i • U-TDOA (Uplink Time Difference of Arrival).

3.2.2. Arhitektura LCS u mreži UTRAN Kao i u slučaju GSM, implementacija servisa LCS u UMTS zahteva dodatne komponente, SMLC centar i LMU jedinicu. Ipak, za razliku od GSM mreža, LCS komponente u UMTS mrežama su uglavnom integrisane u okviru baznih stanica (Node B) ili RNC (Radio Network Controller). U slučaju UTRAN-FDD (UTRAN Frequency Division Duplex), LMU jedinice su obično integrisane u okviru baznih stanica i služe za postizanje sinhronizacije između baznih stanica. Ipak, u uslovima kada između baznih stanica od interesa postoje loši ili uslovi prostiranja bez optičke vidljivosti, NLOS (Non-Line of Sight), što najčešće i jeste slučaj, LMU jedinice se mogu koristiti i kao samostalne komponente postavljene na mesta koja obezbeđuju bolje uslove prostiranja signala, a time i tačnija merenja. U tim slučajevima, LMU jedinice su u vezi sa pristupnom mrežom preko radio-interfejsa. U slučaju UTRAN-TDD (UTRAN - Time

Lociranje korisnika u ćelijskim radio mrežama

Slika 1. 3GPP LCS arhitektura

Division Duplex), bazne stanice su a priori sinhronizovane pa ne postoji potreba za instalacijom LMU jedinica u okviru takvih baznih stanica. Druga LCS komponenta, SMLC, najčešće je integrisana u okviru RNC, ali se, kao i u slučaju pristupne mreže GERAN, može instalirati samostalno, tj. kao SAS (Stand-Alone SMLC).

3.3. LCS arhitektura mreže Osim pomenutih komponenata koje se za potrebe pozicioniranja moraju instalirati u pristupnim mrežama GERAN i UTRAN, čitav postupak pozicioniranja zahteva dodatnu komponentu i na nivou core mreže. Sa druge strane, s obzirom na postepenu migraciju od 2G ka 3G mrežama, pristupne mreže UTRAN i GERAN funkcionišu u okviru integrisane arhitekture core mreže, što omogućava zajedničke komponente infrastrukture, protokole i mehanizme upravljanja. Isti koncept prihvaćen je i za LCS, što podrazumeva različite metode pozicioniranja razvijene u okviru oba tipa pristupnih mreža, sa jedne strane, i zajednički element smešten u okviru core mreže, sa druge strane, koji kontroliše proces pozicioniranja nezavisno od tipa pristupne mreže.

Nova komponenta na nivou core mreže koja upravlja postupkom pozicioniranja je GMLC (Gateway Mobile Location Center), i predstavlja interfejs između LCS klijenta od koga i potiče zahtev za pozicioniranjem, i SMLC komponenata u raznim pristupnim mrežama. U zavisnosti od veličine, mreža može imati jedan ili više GMLC-ova. Takođe, za podršku servisu pozicioniranja za korisnike u romingu, GMLC komponente različitih operatora su međusobno povezane. GMLC prima zahtev za pozicioniranjem koji upućuje LCS klijent, koordiniše ceo proces pozicioniranja i najzad dostavlja LCS klijentu proračunate koordinate ciljane mobilne stanice. Treba naglasiti da LCS klijent može biti i sama mobilna stanica koja u tom slučaju upućuje zahtev LCS mreži u cilju dobijanja sopstvenih koordinata. Na Slici 1. prikazana je arhitektura 3GPP LCS sa svojim najvažnijim elementima [6].

4. STANdARdIZOVANE METOdE POZICIONIRANJA Kao što je rečeno, metode pozicioniranja koje su do sada standardizovane su Cell-ID, Cell-ID+TA, E-OTD, U- TDOA, OTDOA i A GNSS.

4.1. Cell-Id Metoda pozicioniranja Cell-ID [6, 7, 8] zasniva se na principu proximity sensing, odnosno, na identifikaciji najbližeg predajnika poznatih koordinata. Ovo je najjednostavnija i najrasprostranjenija metoda pozicioniranja. Alternativni nazivi ove metode su i COO (Cell Of Origin) i CGI (Cell Global Identity). Po metodi Cell-ID, procenjene koordinate mobilne stanice su geografske koordinate bazne stanice koja trenutno opslužuje tu mobilnu stanicu, odnosno, geografske koordinate servisne bazne stanice iz baza podataka. Oblast u kojoj se korisnik nalazi je krug koji odgovara zoni pokrivanja servisne ćelije u slučaju omnidirekcionih ćelija, odnosno, kružni isečak koji odgovara zoni pokrivanja servisne ćelije u slučaju sektorskih ćelija. Metoda pozicioniranja Cell-ID se može primeniti bilo da je mobilna stanica u dedicated ili u idle režimu rada. Tačnost metode pozicioniranja Cell-ID zavisi od tačnosti geografskih koordinata baznih stanica u bazi podataka operatora, veličine servisne ćelije i tipa ćelije (omnidirekciona/sektorska) i kreće se od par desetina metara za slučaj pikoTELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

ćelija pa do nekoliko desetina kilometara za slučaj makro ćelija u ruralnim zonama. Dakle, metoda Cell-ID daje rezultate loše (u ruralnim oblastima) do umerene tačnosti (u urbanim oblastima). Dodatno, ionako skromna tačnost može biti dalje smanjena zato što, usled prirode propagacije, servisna ćelija ne mora uvek biti ona ćelija koja je najbliža mobilnoj stanici čija se lokacija određuje [9]. Metoda pozicioniranja Cell-ID se može primeniti u svim mobilnim mrežama (GSM, UMTS). Ipak, primena metode Cell-ID u UMTS mrežama [6, 7] je nešto komplikovanija u odnosu na GSM mreže. Razlog je taj što mobilna stanica, odnosno UE (User Equipment) u UMTS mreži, može istovremeno biti povezana sa više ćelija ili baznih stanica koje čine aktivni set. U tom slučaju, od svih ćelija iz aktivnog seta potrebno je izabrati jednu koja najbolje odgovara trenutnoj lokaciji mobilne stanice. Izbor referentne bazne stanice može biti na osnovu parametara kvaliteta signala na ulazu u prijemnik bazne stanice. Takođe, referentna bazna stanica može biti poslednja servisna bazna stanica, bazna stanica koja je najčešće bila u aktivnom setu, bazna stanica koja je poslednja primljena u aktivni set ili bazna stanica koja je najbliža mobilnoj stanici od svih ostalih iz aktivnog seta. Tačan kriterijum na osnovu kojeg će biti izabrana referentna bazna stanica za metodu pozicioniranja Cell-ID u UMTS mreži nije predmet 3GPP specifikacija, pa je to ostavljeno pojedinačnim operatorima da odluče [6]. Nezavisno od tipa mobilne mreže, metoda pozicioniranja Cell-ID ima vrlo visoku dostupnost unutar mreže, s obzirom da je za rad ove metode potrebna radio veza samo 58

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

sa jednom baznom stanicom. Pored dostupnosti, metoda Cell-ID pokazuje dobre karakteristike i po pitanju kašnjenja, jer vreme potrebno da se dobije podatak o lokaciji mobilne stanice iznosi oko 1s. Metoda Cell-ID se najčešće koristi kao alternativna metoda pozicioniranja kada neka od preciznijih metoda pod nekim okolnostima nije primenljiva.

4.2. Cell-Id+TA Da bi se sačuvale prednosti, a ublažile mane koje karakterišu metodu CellID, razvijeno je nekoliko modifikacija ove metode, koje se uglavnom baziraju na merenju dodatnih radio parametara koji bi trebalo da redukuju oblast u kojoj se predviđa lokacija mobilne stanice. Jedan od najčešće korišćenih parametara u primeni metode Cell-ID u GSM mrežama je parametar timing advance (TA) [4, 10, 11, 12]. Parametar ТА odnosi se na povratno vreme propagacije signala emitovanog od bazne stanice ka mobilnoj stanici, što je proporcionalno dvostrukom rastojanju između bazne i mobilne stanice, pa se na taj način zona u kojoj se nalazi mobilna stanica ograničava na prsten u čijem se centru nalazi bazna stanica. U GSM standardu [13], parametar ТА se defi niše као celobrojni umnožak vremenskog trajanja jednog bita, što omogućava rezoluciju određivanja rastojanja u kvantima od 553,46 m. U praksi se za kvant rastojanja parametra TA obično uzima vrednost od 550 m. S obzirom da je vrednost parametra TA proporcionalna rastojanju iz-

među mobilne i bazne stanice, parametar TA u kombinaciji sa Cell-ID formira varijantu naprednije verzije metode pozicioniranja Cell-ID. Štaviše, metoda pozicioniranja Cell-ID nikada i nije standardizovana za GSM, dok je njena naprednija verzija, Cell-ID+TA ušla u standard GSM LCS od Verzije 98. Poboljšanje Cell-ID+TA u odnosu na metodu pozicioniranja Cell-ID, ogleda se u povećanju tačnosti određivanja lokacije mobilne stanice. Primena parametra TA značajno smanjuje oblast u kojoj se nalazi mobilna stanica, s obzirom da je sužava na kružni prsten (u slučaju omnidirekcionih antena) širine 550 m, odnosno na isečak kružnog prstena (u slučaju sektorskih antena) širine 550 m, Slika 2. Raspoloživost podatka o procenjenoj lokaciji mobilne stanice i vreme potrebno da se on dobije isti su kao i za osnovnu metodu Cell-ID. Ipak, ograničenja Cell-ID+TA su uglavnom nasleđena, pa čak i proširena iz osnovne metode CellID. Naime, parametar TA je dostupan samo kada se mobilna stanica nalazi u dedicated režimu rada. Najozbiljniji problem ipak predstavljaju NLOS uslovi prostiranja između bazne i mobilne stanice, kada izmerena vrednost parametra TA može biti veća od one koja odgovara stvarnoj udaljenosti između bazne i mobilne stanice. Ovaj problem može uzrokovati velike greške pozicioniranja, ili metodu svesti na običnu Cell-ID.

Slika 2. Metoda pozicioniranja Cell-ID+TA sa omnidirekcionim i sektorskim antenama

Lociranje korisnika u ćelijskim radio mrežama

4.3. E-OTd E-OTD je metoda standardizovana za pozicioniranje u GSM mrežama. Metoda pozicioniranja E-OTD zasniva se na merenju vremena i primenjuje princip cirkularne ili hiperboličke lateracije. U slučaju cirkularne lateracije, mobilna stanica meri vreme prispeća signala, TOA (Time of Arrival) od obližnjih baznih stanica, dok u slučaju hiperboličke lateracije, mobilna stanica meri vremenske razlike prispeća signala, TDOA (Time Difference of Arrival) od obližnjih baznih stanica. U skladu sa tim, cirkularna lateracija zahteva sinhronizaciju između mobilne stanice i baznih stanica koje učestvuju u postupku lateracije, dok hiperbolička lateracija zahteva međusobnu sinhronizaciju između baznih stanica. S obzirom da u GSM mrežama nijedan od ovih uslova nije ispunjen, za ostvarivanje a posteriori sinhronizacije mora se koristiti dodatna komponenta u pristupnoj mreži GERAN, LMU jedinica. Princip rada E-OTD prikazan je na Slici 3. Bilo da je u pitanju hiperbolička ili cirkularna metoda E-OTD, merenja vremena na strani LMU jedinica uvek se vrše u odnosu na referentnu baznu

stanicu. Referentna bazna stanica postaje ona bazna stanica koja sa LMU jedinicom ostvaruje propagaciju na bazi optičke vidljivosti, LOS (Line of Sight). Takođe, sva merenja vremena LMU jedinica vrše se na kanalu BCCH (Broadcast Control Channel), i s obzirom da je u pitanju kontrolni kanal, obezbeđen je kontinualni prenos, što je preduslov za bilo kakva merenja.

LMU jedinicu, s obzirom da jedna LMU jedinica obezbeđuje funkcionalnost za nekoliko obližnjih baznih stanica (obično do pet). Neophodne modifikacije na strani mobilne stanice uglavnom su softverske prirode, što ipak znači da metodu E-OTD ne podržavaju standardni terminali.

Metoda pozicioniranja E-OTD se može realizovati i kao handset-based i kao handset-assisted rešenje. U prvom slučaju, proračun lokacije vrši sama mobilna stanica, dok se u drugom slučaju proračun vrši na nivou mreže, ali uz pomoć podataka koje je mobilna stanica izmerila i dostavila mreži.

Metoda U-TDOA standardizovana za pozicioniranje u GSM mrežama zasniva se na merenju vremena i primenjuje princip hiperboličke lateracije, kao i E-OTD. Za razliku od E-OTD, ovo je network-based rešenje. U okviru metode pozicioniranja U-TDOA meri se vreme prispeća (TOA) poznatog signala sa mobilne stanice do tri ili više LMU jedinica, Slika 4. Od izmerenih vrednosti TOA, SMLC računa TDOA, a zatim primenjuje hiperboličku trilateraciju u cilju dobijanja nepoznatih koordinata mobilne stanice. Prvi bitan preduslov koji zahteva metoda U-TDOA je da mobilna stanica mora biti u dedicated režimu rada, s obzirom da LMU jedinice mogu meriti neophodna vremena samo ako mobilna stanica emituje signal. U slučaju kada se mobilna stanica nalazi u idle režimu, a javi se zahtev za pozicioniranjem, mreža mora stimulisati emisiju signala sa mobilne stanice (asinhroni handover) kako bi se obavila neophodna merenja.

Novije studije [8] pokazuju da se tačnost metode pozicioniranja E-OTD procenjuje od 50 m do 500 m, sa kašnjenjem do 10 s. Metoda pozicioniranja E-OTD zahteva modifikacije i na strani mobilne stanice i na strani mreže. Na strani mreže to su standardne komponente neophodne za podršku servisu pozicioniranja, sa napomenom da se ne zahteva da svaka bazna stanica ima instaliranu

4.4. U-TdOA 4.4.1 U-TdOA u GSM mrežama

Sledeći bitan preduslov koji zahteva metoda U-TDOA je dovoljan broj LMU jedinica u okruženju mobilne stanice čija se pozicija određuje. Prema uslovu trilateracije, u bliskom okruženju mobilne stanice čija se pozicija određuje moraju se nalaziti barem tri LMU jedinice, ali je za veće tačnosti poželjno da ih bude i više od tri.

Slika 3. E-OTD metoda pozicioniranja

Tačnost određivanja lokacije mobilne stanice primenom metode pozicioniranja U-TDOA veća je u ruralnim i suburbanim TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

Za razliku od OTDOA, U-TDOA ne zahteva implementaciju idle perioda na downlinku, što značajno utiče na stabilnost čitavog sistema. Testiranja metode U-TDOA pokazala su njenu superiornost i u odnosu na A-GPS po pitanju dostupnosti, naročito u okruženju smanjene optičke vidljivosti sa GPS satelitima (zatvoreni prostor i gusta urbana okruženja).

Slika 4. Metoda pozicioniranja U-TDOA

područjima u poređenju sa urbanim, i to prvenstveno zbog problema višestruke propagacije koji je izraženiji u urbanim zonama. Isti argument za manju tačnost važi i za zatvoren prostor. Brojne simulacije su pokazale da se tačnost metode U-TDOA može značajno poboljšati povećanjem broja LMU jedinica u sistemu. Vreme potrebno da se ovom metodom dobije podatak o procenjenoj lokaciji je oko 10s. Osnovna prednost u odnosu na metodu E-OTD je što je U-TDOA network based metoda, što znači da se sva merenja i proračuni vrše na strani mreže, pa nisu potrebne nikakve promene na postojećim terminalima (mobilnim stanicama). Veliki nedostatak je cena, s obzirom da je, za razliku od E-OTD, neophodno instalirati znatno veći broj LMU jedinica. Nedostatak predstavlja i to što metoda U-TDOA doprinosi dodatnoj signalizaciji na radio-interfejsu.

4.4.2. U-TdOA u UMTS mrežama U-TDOA je metoda standardizovana i za pozicioniranje u UMTS mrežama. Ovo je metoda koja je od svih pomenutih metoda pozicioniranja u UMTS mrežama poslednja uključena u standard, tačnije, tek od Verzije 7 u okviru 3GPP TS 25.305, 2005. godine. Uopšte, princip U-TDOA, bilo da je u UMTS ili 60

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

GSM mrežama, nastao je kao rezultat devetogodišnjeg istraživanja od strane TruePosition, vodećeg provajdera u oblasti lokalizacije korisnika u bežičnim mrežama za potrebe javne i nacionalne bezbednosti. Metoda U-TDOA se zasniva na merenju vremena i primenjuje princip hiperboličke lateracije. U pitanju je network-based rešenje u okviru kojeg se meri vreme prispeća (TOA) poznatog signala sa mobilne stanice do tri ili više LMU jedinica. Od izmerenih vrednosti TOA, RNC/SAS računa TDOA, a zatim primenjuje hiperboličku lateraciju u cilju dobijanja nepoznatih koordinata mobilne stanice. Dakle, princip rada je isti kao i kod istoimene metode standardizovane u GSM. Osim standardnih uslova koje zahteva trilateracija, preduslov rada metode pozicioniranja U-TDOA je i da mobilna stanica bude povezana, u connected režimu rada, tačnije u CELL_DCH ili CELL_FACH režimu. Metoda UTDOA ne zahteva izmene ni na nivou postojećih baznih stanica, ni na nivou postojećih mobilnih stanica, i može se primeniti i u FDD i u TDD režimu. Takođe, dalja unapređenja metode bilo bi lako implementirati jer bi sve modifikacije bile softverske, i to na nivou RNC i LMU jedinica.

Greška pozicioniranja i kašnjenje u najboljem slučaju iznose 40 m i 5 s, respektivno [14]. Treba naglasiti da je U-TDOA metoda za koju se predviđa da će obezbediti najbolje performanse u najrazličitijim tipovima okruženja i pod različitim uslovima za pozicioniranje, a pod pretpostavkom minimalne kompleksnosti i uticaja na postojeću mrežnu infrastrukturu.

4.5. OTdOA OTDOA je metoda standardizovana za pozicioniranje u UMTS mrežama i predstavlja ekvivalent metode E-OTD u GSM mrežama. To znači da su princip rada i uslovi koje zahteva ova metoda isti kao i u E-OTD, a to su cirkularna ili hiperbolička lateracija, dostupnost i u dedicated i u idle režimu rada, i najzad, mogućnost implementacije kao handsetbased ili handset-assisted rešenje. Ključna razlika proističe iz merenja vremena, što je posledica drugačije strukture radiointerfejsa u UMTS mrežama. Kao što je već rečeno u okviru E-OTD metode pozicioniranja, za merenje neophodnih vremena koja će se koristiti u svrhe pozicioniranja, zahteva se sinhronizacija između mobilne i baznih stanica, ili baznih stanica međusobno. Ako ovaj zahtev nije ispunjen, mora se ostvariti a posteriori sinhronizacija, primenom dodatne komponente u sistemu, LMU jedinice. Za potrebe pozicioniranja u UMTS

Lociranje korisnika u ćelijskim radio mrežama

mrežama, LMU jedinice je neophodno instalirati samo za bazne stanice koje rade u UTRAN FDD režimu, s obzirom da su bazne stanice u UTRAN-TDD režimu već međusobno sinhronizovane. Kao i u slučaju metode E-OTD, LMU jedinice vrše neophodna merenja vremena prispeća signala sa referentne i susednih baznih stanica, samo što se merenja u ovom slučaju vrše na pilot signalima, CPICH (Common Pilot Channel). Nedostaci metode OTDOA su nepostojanje a priori sinhronizacije baznih stanica u UTRAN-FDD režimu, osetljivost na geometrijski raspored baznih stanica u prostoru, smanjenje kapaciteta, kao i neophodne modifikacije mobilne stanice. Ozbiljan problem metode pozicioniranja OTDOA predstavlja i nedovoljan broj pilot signala neophodnih u postupku proračuna lokacije mobilne stanice. Naime, da bi imala zadovoljavajuću tačnost, metoda pozicioniranja OTDOA zahteva merenja vremena prispeća signala sa što više predajnika, što često nije zadovoljeno [15]. Praktično, da bi ova metoda imala prihvatljivu tačnost, potrebno je da mobilna stanica čija se lokacija određuje „vidi“ bar šest baznih stanica [16]. Ipak, najveći nedostatak metode pozicioniranja OTDOA ipak predstavlja tzv. problem čujnosti (hearability). Ovaj problem je inače karakterističan za sisteme bazirane na tehnologiji CDMA, a dešava se kada se mobilna stanica nalazi blizu servisne bazne stanice koja u tom slučaju može blokirati prijem signala sa ostalih baznih stanica koje rade na istoj učestanosti. Konkretno, s obzirom da OTDOA zahteva više baznih stanica u cilju procene lokacije mobilne stanice, može se desiti da, kao posledica problema čujnosti, ova metoda bude dostupna praktično samo na ivici servisne ćelije, što je nedopustivo. Kako bi se pre-

vazišao ovaj problem, svaka bazna stanica mora u nekom kratkom vremenskom periodu stopirati svoj prenos kako bi mobilna stanica mogla detektovati pilot signale (CPICH) sa susednih baznih stanica i izvršiti neophodna merenja. Ovi vremenski periodi se zovu prazni (idle) periodi, dok se mehanizam koji upravlja povremenim prekidima emisije signala sa baznih stanica zove IPDL (Idle Period Downlink). Varijanta metode pozicioniranja OTDOA koja koristi IPDL se shodno tome naziva OTDOA-IPDL. Greška pozicioniranja koju treba očekivati od OTDOA-IPDL metode iznosi 125 m (u 67% merenja), odnosno, 400 m (u 90% merenja), pod pretpostavkom da mobilna stanica „vidi“ šest pilot signala. Osim standardne OTDOA-IPDL, postoje i drugi brojni pokušaji da se na račun cene i kompleksnosti terminala poveća čujnost pilot signala. Najuspešnije varijante ovoga tipa su: TA-IPDL (Time Aligned IPDL) [17, 18], PE-IPDL (Positioning Elements IPDL) [19], IC-IPDL (Interference Cancelation IPDL) [20] i CVB (Cumulative Virtual Blanking) [21]. Procena je da bi CVB tehnika ostvarila najznačajnija poboljšanja, kako po pitanju tačnosti pozicioniranja, s obzirom da je očekivana greška pozicioniranja oko 20 m u 67% slučajeva procene pozicije, tako i po pitanju implementacije, s obzirom da zahteva samo sitne softverske izmene na nivou mobilne i baznih stanica.

4.6. A-GNSS A-GNSS je metoda pozicioniranja standardizovana i u GERAN i u UTRAN mrežama. Za razliku od prethodnih metoda pozicioniranja koje su čisto ćelijske, A-GNSS se oslanja na satelitsku infrastrukturu, tj. postojeće sisteme za globalno pozicioniranje. Najpopularniji od postojećih satelitskih sistema za globalno pozicioniranje je GPS, pa se pod pojmom A GNSS zapravo podrazumeva metoda pozicioniranja A-GPS (Assisted Global Positioning System). Imajući u vidu činjenicu da GPS ima globalno pokrivanje i visoku tačnost, logično je da se nametnula ideja o mogućoj primeni GPS za potrebe pozicioniranja korisnika u ćelijskim mrežama, odnosno, za potrebe LCS. Ipak, imajući u vidu zahteve FCC-a vezane za LCS, GPS pokazuje vrlo ozbiljne nedostatke, kao što su loša energetska efikasnost, odnosno, velika potrošnja baterije GPS prijemnika, moguće veliko kašnjenje usled visoke vrednosti TTFF (Time To First Fix), kao i loša dostupnost, naročito u zatvorenom prostoru. Sa druge strane, GPS je samostalan sistem za pozicioniranje i ne poseduje nikakvu mogućnost korišćenja za potrebe komunikacije. U cilju korišćenja dobre tačnosti GPS sistema u pogledu pozicioniranja, uz istovremeno izbegavanje prethodno pomenutih problema, nastala je ideja o integraciji GPS sistema i ćelijskih mre-

Slika 5. Metoda pozicioniranja A-GNSS (A-GPS)

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

ža, koja je proizvela novu, satelitsko-ćelijsku metodu pozicioniranja, A-GPS. Osnovna ideja metode pozicioniranja A-GPS je formiranje tzv. referentne GPS mreže. Alternativni naziv ove mreže je wide-area DGPS (Differential GPS) mreža. Lokacija referentne GPS mreže unutar postojeće ćelijske mreže birana je tako da uvek bude obezbeđena optička vidljivost prijemnika referentne mreže i satelita koji se u tom trenutku nalaze iznad tog dela zemljine kugle. Ova mreža je povezana sa ćelijskom mrežom, a zadatak joj je da kontinualno nadgleda konstelaciju i obezbeđuje pomoćne podatke za potrebe pozicioniranja, kao što su gruba lokacija mobilne stanice (najčešće je to lokacija servisne bazne stanice), vidljivost satelita, efemeris korekcije, korekcije vremena kao i Doplerov pomeraj. Za potrebe metode pozicioniranja A-GPS nije neophodno da se svaka ćelija opremi sopstvenom referentnom mrežom. Umesto toga, jedna referentna mreža dovoljna je za pokrivanje područja poluprečnika od oko 200 km [22]. Osim izmena na nivou mreže, metoda A-GPS zahteva i izmene na nivou mobilne stanice, koja mora biti opremljena GPS prijemnikom (handset-based rešenje) ili GPS senzorom (handset-assisted rešenje). Princip rada metode pozicioniranja A-GPS prikazan je na slici 5 [6].

Metoda A-GPS pokazuje najbolju tačnost u odnosu na ostale metode pozicioniranja. Greška pozicioniranja je najmanja u ruralnim oblastima, i iznosi oko 10 m, dok u urbanim zonama dolazi do izražaja problem senki, naročito između visokih zgrada, pa raste i greška pozicioniranja. Kašnjenje metode AGPS se procenjuje na do 10 s. Priraštaj opterećenja metode A-GPS zavisi od toga da li je primenjena handset-based ili handset-assisted varijanta. Generalno, handset-based rešenje zahteva manje signalizaciono, ali veće računarsko opterećenje (na strani mobilne stanice). Ozbiljan nedostatak ove metode predstavljaju neophodne izmene, i softverske i hardverske, u okviru mobilne stanice, pa ovu metodu zato ne podržavaju standardni terminali.

5. ZAKLJUČAK Počev od 1996. godine, kada se prvi put javila potreba za određivanjem lokacije korisnika u ćelijskim radio mrežama, pa do danas, razvijen je veliki broj metoda, od kojih su u okviru ovog rada prikazane one standardizovane u GSM i UMTS mrežama. Ipak, ključni problemi koji usporavaju implementaciju servisa koji se zasnivaju na poznavanju lokacije korisnika u ćelijskim radio mrežama još uvek nisu rešeni. Rešenja koja obez-

beđuju zadovoljavajuću tačnost u značajnoj meri povećavaju kompleksnost, kako na nivou mreže, tako i na nivou samih terminala, a time i cenu. Istovremeno, popularne tehnike pozicioniranja koje se zasnivaju na identifikaciji najbliže ćelije u ćelijskim radio mrežama, jednostavne su za implementaciju, ali nemaju zadovoljavajuću tačnost. Dakle, i pored brojnih tehnika pozicioniranja u ćelijskim radio mrežama, univerzalno rešenje ovog problema još uvek ne postoji. To znači da se operatorima mobilne telefonije ostavlja sloboda da sami izaberu odgovarajuću tehniku pozicioniranja u cilju implementacije mnoštva servisa koji se baziraju na poznavanju lokacije korisnika. 2005. godina je bila krajnji rok za operatore u zemljama Evropske unije da u okviru svojih mreža implementiraju najjednostavniju tehniku pozicioniranja, CellID. Za implementaciju tačnijih tehnika ostavljeni su duži vremenski rokovi i sloboda kompromisa između tačnosti i cene uz pretpostavku da su zadovoljene minimalne tačnosti koje zahtevaju servisi za hitne pozive. Bez obzira za koje se rešenje odluče, operatori mobilne telefonije gotovo uvek ostavljaju bar jednu network-based metodu kao alternativno rešenje pozicioniranja u sopstvenoj mreži, kako ne bi izgubili korisnike koji nisu raspoloženi da zbog dodatnog servisa kupuju nove mobilne terminale.

Zahvalnica Zahvaljujem se prof. dr Miroslavu L. Dukiću, sa Elektrotehničkog fakulteta Univerziteta u Beogradu, na predloženoj temi i korisnim sugestijama tokom pisanja rada.

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

Lociranje korisnika u ćelijskim radio mrežama

Literatura [1] 3GPP TS 22.071, release 8 (v8.0.0), Location Services (LCS) Service description; Stage 1, 2007. [2] Th e FCC, ”Fact Sheet - FCC Wireless 911 Requirements”, FCC, January 2001. [3] Coordination Group on Access to Location Information for Emergency Services (CGALIES), ”Report on implementation issues related to access to location information by emergency services (E112) in the European Union”,2002, available at: http://ec.europa.eu/echo/civil_protection/civil/pdfdocs/ cgaliesfinalreportv1_0.pdf [4] 3GPP TS 43.059, release 8 (v8.0.0), GSM/EDGE Radio Access Network, Functional stage 2 description of Location Services (LCS) in GERAN, 2007. [5] 3GPP TS 25.305, release 8 (v8.0.0), Stage 2 Functional specification of UE positioning in UTRAN, 2007. [6] A. Küpper: “Fundamentals of Positioning in Location-based Services: fundamentals and operation,” Wiley, Chichester, England, 2005. [7] Y. Zhao: “Standardization of mobile phone positioning for 3G systems,” IEEE Communication Magazine, vol. 40, no. 7, pp. 108–116, July 2002. [8] G. Sun, J. Chen, W. Guo, K.J.R. Liu: “Signal processing techniques in network aided positioning—A survey of state of the art positioning designs,” IEEE Signal Processing Magazine, vol. 22, No 4, pp. 12–23, July 2005. [9] E. Trevisani, A. Vitaletti: “Cell ID location technique, limits and benefi ts: an experimental study,” Proceedings of 6th IEEE Workshop on WMCSA, 2-3 December 2004, pp. 51–60. [10] C. Drane, M. Macnaughtan, G. Scott: “Positioning GSM Telephones,” IEEE Communication Magazine, vol. 36, No 4, pp. 46–54, 59, April 1998. [11] J. H Reed, K. J. Krizman, B. D. Woerner, T. S. Rappaport: “An overview of the challenges and progress in meeting the E 911 requirement for location service,” IEEE Communications Magazine, vol. 36, no. 4, pp. 30–37, 59, April 1998. [12] M. A. Spirito: “On the accuracy of cellular mobile station location estimation,” IEEE Transactions Vehicular Technology, vol. 50, no. 3, pp. 674–685, May 2001. [13] 3GPP TS 05.10, release 1999 (v8.8.0), GSM/EDGE Radio Access Network, Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Radio subsystem synchronization, 2001. [14] 3GPP TSG-RAN WG1 doc. no RP-040164: ”Inclusion of Uplink TDOA UE positioning method in the UTRAN specifi cations” (2004). [15] C. Johnson, H. Joshi, J. Khaleb: ”WCDMA radio network planning for location services and system capacity”, Proceedings of International Conference on 3G Mobile Communications Technologies, May 2002, pp. 340-344. [16] 3GPP TSG-RAN WG1 doc. no R1-040567: ”Expected performance of OTDOA-IPDL positioning - initial indications based on live measurements”, 2004. [17] 3GPP TSG-RAN WG1 doc. no R1-99b79: ”Time Aligned IP-DL positioning technique”, 1999. [18] B. Ludden, L. Lopes: ”Cellular based location technologies for UMTS: a comparison between IPDL and TA-IPDL”, Proceedings of IEEE Vehicular Technology Conference, vol. 2, May 2000, pp. 1348-1353. [19] 3GPP TSG-RAN WG1 doc. no R1-00-1186: ”Initial Simulation Results of the OTDOA-PE positioning method”, 2000. [20] S. Kim, Y. Jeong, C. Lee: ”Interference-cancelation based IPDL method for position location in WCDMA systems”, Transactions on Vehicular Technology, vol. 54, issue 1, January 2005, pp. 117-126. [21] P. J. Duﬀett-Smith, M. D. Macnaughtan: ”Precise UE positioning in UMTS using cumulative virtual blanking”, Proceedings of International Conference on 3G Mobile Communication Technologies, May 2002, pp. 355-359. [22] 3GPP TR 25.850, release 4 (v4.3.0), UE positioning in UTRAN Iub/Iur protocol aspects, 2001.

Autor Mirjana Simić diplomirala je 1998. godine na smeru za Telekomunikacije Elektrotehničkog fakulteta u Beogradu. Magistrirala je 2006. godine, a doktorirala januara 2010. godine na Elektrotehničkom fakultetu u Beogradu radom na temu „Određivanje lokacije korisnika u radio mrežama postupkom segmentacije prostora“. Od decembra 1998. godine zaposlena je na Elektrotehničkom fakultetu u Beogradu najpre kao saradnik, a trenutno se nalazi u zvanju asistenta na Katedri za telekomunikacije. Učestvuje u izvođenju nastave iz većeg broja predmeta iz oblasti radio komunikacija na osnovnim i master studijama. Dr Mirjana Simić je u svom dosadašnjem radu bila angažovana u velikom broju stručnih projekata iz oblasti telekomunikacionih sistema i mreža. Recenzent je časopisa IEEE Communication Letters, i član udruženja IEEE i Društva za telekomunikacije. Objavila je više radova na domaćim i međunarodnim konferencijama kao i u međunarodnim časopisima.

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

Mladen Mijatović

TELFOR 2009: Prvo eksperimentalno DVB-T2 emitovanje u Srbiji SADRŽAJ Tokom telekomunikacionog foruma TELFOR 2009 u Beogradu realizovano je prvo eksperimentalno DVB-T2 emitovanje u Srbiji. Značaj eksperimenta je u tome što je ovo bilo prvo digitalno TV emitovanje zasnovano upravo na onim tehnologijama (DVB-T2 i MPEG-4 AVC) za koje se naša zemlja opredelila usvajanjem Strategije za prelazak sa analognog na digitalno emitovanje radio i televizijskog programa u Republici Srbiji koju je donelo Ministarstvo za telekomunikacije i informaciono društvo. U projektu čiji su nosioci bili Telekom Srbija i TV Fox, realizovan je celokupni lanac digitalne terestričke televizijske radio-difuzije, a posetiocima i učesnicima TELFOR-a su prikazani kako tehnički detalji rada sistema, tako i korisnički aspekt blizak gledaocima buduće digitalne televizije. U ovom radu su predstavljene funkcionalne celine koje čine moderan lanac terestričke televizijske radio-difuzije, objašnjeni su osnovni pojmovi i izneti tehnički detalji reali-

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

TELfOR 2009: Prvo eksperimentalno dVB-T2 emitovanje u Srbiji

zacije konkretnog digitalnog radiodifuznog lanca, uz poseban osvrt na značaj korišćenja modernih IP mreža u realizaciji digitalnih TV sistema i potencijal koji sa sobom nosi postojanje nacionalne mreže za kontribuciju TV sadržaja. Pobrojani su relevantni tehnički podaci o karakteristikama korišćene video kompresije, DVB multipleksa i parametrima DVB-T2 emitovanja i izneta neka osnovna pravila o određivanju kapaciteta DVB multipleksa u smislu broja TV programa. Poseban akcenat je stavljen na značaj emitovanja HDTV sadržaja u DVB-T2 sistemima. Rezultati eksperimenta su sumirani poređenjem sa sličnim eksperimentom koji je realizovan tokom konferencije TELSIKS 2009 u Nišu, a u kome je korišćena starija generacija tehničkih standarda (DVB-T, MPEG2), uz konstataciju da je za sprovođenje svih relevantnih merenja ipak neophodna upotreba merne opreme koja se tek sada pojavljuje na svetskom tržištu, te da u ovoj oblasti još uvek ima prostora za eksperimentisanje, posebno u oblasti primene SFN mreža.

1. UVOd Digitalna terestrička radio-difuzija TV signala ubrzano zamenjuje postojeću analognu tehnologiju TV emitovanja koja se suštinski nije mnogo promenila još od uvođenja televizije u boji pre više od pola veka. Prelaz na digitalno emitovanje TV signala donosi velike izmene, kako u subjektivnom doživljaju televizije kao servisa kod gledalaca, tako i u tehničkom smislu kod operatera koji se bave emitovanjem. U Americi i Zapadnoj Evropi proces digitalizacije TV mreže je započet još

pre više od deset godina i danas većina razvijenih zemalja operativno koristi sisteme digitalne TV radio-difuzije. Evolucijom tehnologije tokom proteklog vremenskog perioda izdvojili su se različiti tehnički standardi za digitalnu zemaljsku televiziju (DTT – Digital Terrestrial Television). Zbog izuzetno velike količine informacija koju sa sobom nosi digitalizovani TV signal, u prenosu se pribegava kompresiji signala, pa su se tako u DTT sistemima izdvojila dva kompresiona standarda (kodeka): stariji MPEG-2 (ISO/IEC 13818) i noviji, znatno efi kasniji MPEG-4 (ISO/IEC 14496), konkretno, njegov deo 10 (ISO/ IEC 14496-10), poznat još pod nazivom MPEG-4 AVC (Advanced Video Codec), koji je tehnički identičan ITU-T H.264 standardu, zbog čega se u literaturi za ovaj kodek često sreće i naziv H.264. Prvi DTT sistemi su koristili MPEG-2 video kompresiju, pa je ovaj kompresioni standard prisutan u digitalnim TV mrežama onih država koje su prve započele proces tranzicije sa analognog na digitalno TV emitovanje, ali je i kod njih uočljiva tendencija postepene migracije ka efi kasnijem MPEG-4 AVC standardu. Za radio prenos digitalnog signala u DTT sistemima na evropskom području usvojen je DVB-T (Digital Video Broadcasting - Terrestrial) standard koji je do decembra 2009. godine bio de facto jedini standard u upotrebi u svim operativnim DTT mrežama u Evropi. Prateći razvoj DVB familije u kome svaki od standarda dobija naslednika druge generacije, za DVB-T standard je 2008. godine usvojena ekstenzija pod nazivom DVB-T2 (Digital Video Broadcasting – Second Generation Terrestrial). Ovaj novi standard poseduje niz poboljšanih osobina u odnosu na DVB-T, a zahvaljujći većem kapacitetu, odnosno bitskoj

brzini unutar radio kanala, pogodniji je za prenos HD (High Definition) TV sadržaja. U decembru 2009. godine u Velikoj Britaniji je, pod komercijalnim nazivom „Freeview HD“ puštena u rad prva DTT mreža sa DVB-T2 prenosom posredstvom koje se distribuiraju HDTV sadržaji, a nekoliko zemalja u Evropi trenutno ima DTT mreže za testiranje zasnovane na DVB-T2. Vlada Republike Srbije usvojila je sredinom 2009. godine Strategiju za prelazak sa analognog na digitalno emitovanje radio i televizijskog programa u Republici Srbiji. Ovom strategijom je usvojen MPEG-4 AVC standard za kompresiju i DVB-T2 standard za emitovanje digitalnih TV signala i određen 4. april 2012. godine kao datum potpunog prelaska na DTT emitovanje i gašenje analognih TV predajnika u Republici Srbiji (ASO – Analogue Switch-Off). Odabirom najsavremenijih standarda u predstojećoj tranziciji ka DTT, naša zemlja se svrstala u elitno društvo u ovoj oblasti telekomunikacija i istovremeno sebi postavila težak zadatak da u predviđenom roku završi ovaj obiman poduhvat. Prelazak na DTT zahteva fundamentalne promene u celokupnom lancu televizijske radio-difuzije koji čine domaće TV kuće kao provajderi TV sadržaja, operateri mreža za prenos TV sadržaja i operateri emisione tehnike i na kraju gledaoci, kao krajnji konzumenti čitavog sistema. Prvo eksperimentalno emitovanje DVBT2 signala u Srbiji realizovano je u vidu trodnevne tehničke demonstracije na telekomunikacionom forumu TELFOR 2009, a nosioci projekta su bili Telekom Srbija i Fox TV. Za ove potrebe realizovan je celokupni eksperimentalni DTT radiodifuzni lanac, od studija domaćih TV TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

kuća do TV prijemnika koji su za ove potrebe instalirani na izložbenom pultu Telekoma Srbija u Sava centru u Beogradu. Digitalizacija i prenos TV sadržaja kao i formiranje i prenos DVB multipleksa ostvareni su posredstvom mrežnih kapaciteta i opreme Telekoma Srbija, dok je DVB-T2 emitovanje realizovano posredstvom emisione tehnike TV Fox.

2. LANAC dTT RAdIO-dIfUZIJE Za razliku od analogne TV radio-difuzije u kojoj se difuzija određenog TV sadržaja obavlja zauzimanjem odgovarajućih resursa u radiofrekvencijskom spektru, te tako svaka TV stanica na određenom geografskom području ekskluzivno koristi sopstveni VHF/UHF

Slika 1. Lanac DTT radio-difuzije

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

radio kanal, u DTT sistemima se emituje digitalni multipleks većeg broja TV kanala u okviru istog VHF/UHF radio kanala. Tehničke karakteristike DTT sistema diktiraju dodelu radiofrekvencijskih resursa multipleksima koji zajednički koriste različite TV kuće. Ovo pretpostavlja postojanje operatera multipleksa, kao entiteta koji prikuplja TV sadržaje svih kontent provajdera i od njih formira multipleks koji se transportuje do emisione tehnike, odnosno DTT predajnika. Poslednji u lancu DTT radiodifuzije je gledalac koji digitalni TV program prati pomoću klasične VHF/ UHF antene i TV prijemnika sa integrisanim DTT prijemnikom ili pomoću STB (Set Top Box) uređaja koji služi kao interfejs ka TV aparatima koji nemaju integrisan DTT prijemnik.

U tehničkom smislu, u DTT lancu se izdvajaju sledeće četiri celine: 1. Kontribuciona TV mreža, kojom se prikupljaju TV sadržaji iz različitih produkcijskih kuća 2. DVB multiplekseri, oprema kojom se od prikupljenih TV sadržaja formira jedan ili više DVB multipleksa 3. Mreža za primarnu TV distribuciju, kojom se oformljeni multipleksi transportuju do geografski udaljenih lokacija sa digitalnim TV predajnicima 4. Mreža za sekundarnu TV distribuciju, sistem digitalnih TV predajnika posredstvom kojih se TV sadržaji emituju ka gledaocima, radiodifuznim putem, po nekom od DTT standarda.

TELfOR 2009: Prvo eksperimentalno dVB-T2 emitovanje u Srbiji

Za potrebe tehničke demonstracije DTT sistema na TELFOR-u 2009 iskorišćeni su mrežni kapaciteti Telekoma Srbija zasnovani na optičkoj pristupnoj mreži i IP/ MPLS mreži kao transportnom medijumu, kao i oprema za formiranje multipleksa. Telekom Srbija poseduje višestruko redundantnu optičku pristupnu mrežu do svih značajnijih TV kuća u Srbiji. U ovim TV kućama je instalirana koderska oprema koja obavlja digitalizaciju i kompresiju TV sadržaja u realnom vremenu, kao i enkapsulaciju kompresovanog materijala u IP, za transport po IP/MPLS mreži. Iako je ova infrastruktura prvenstveno izgrađena za potrebe Telekomovog IPTV servisa, mrežni saobraćaj je realizovan u vidu IP multikasta, što ovu mrežu čini pogodnom za kontribuciju TV sadržaja u opštem

slučaju. Izvor IP multikast TV strima je koderska oprema u TV kući dok odredišta u mreži može biti proizvoljno mnogo. Zbog ovoga se TV sadržaji relativno lako distribuiraju kroz mrežu i koriste za razne druge namene. Prilikom realizacije DTT emitovanja, IP multikast sa digitalnim TV sadržajima kompresovanim u MPEG-4 AVC formatu multipliciran je u IP/MPLS mreži i usmeren do opreme za multipleksiranje. Multipleks je formiran centralno, pri čemu su DVB multiplekseri fizički smešteni u TK centru Telekoma Srbija u Beogradu. Oformljeni multipleks je enkapsuliran u IP i u vidu novog multikast strima ponovo usmeravan u IP/MPLS mrežu radi transporta do lokacija sa DVBT2 predajnicima. Telekom Srbija poseduje pristupnu mrežu velikog kapaciteta do

najvažnijih lokacija sa TV predajnicima u Republici Srbiji, zasnovanu na optičkim privodima i digitalnim radio relejnim linkovima. Eksperimentalni DTT sistem je isplaniran tako da korišćenjem resursa ove pristupne mreže DVB multipleks bude dostavljen do svih predajničkih lokacija, ali samo DVB-T2 emitovanje nije vršeno sa pravih predajničkih lokacija, već je za potrebe tehničke demonstracije izgrađena privremena predajnička lokacija u zgradi Sava centra u Beogradu i sa ove lokacije je emitovan DVB-T2 signal male snage. Na štandu Telekoma Srbija na TELFORu je instalirana agregaciona oprema (eternet svič) do koga je izgrađen optički privod, povezan sa MAN ruterom IP/ MPLS mreže. Multipleks koji generišu

Slika 2. Formiranje DVB multipleksa i realizacija DVB-T2 emitovanja

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

DVB multiplekseri je usmeren ka ovoj privremenoj lokaciji na identičan način na koji se IP multikast usmerava i ka realnim predajničkim lokacijama (multipliciranjem saobraćaja u IP/MPLS mreži), gde ga prihvata IRD (Integrated Receiver Decoder) uređaj i prosleđuje ka DVB-T2 modulatoru i TV predajniku. Uloga IRD uređaja u primenjenom tehničkom rešenju je bila jedino konverzija interfejsa, jer u trenutku sprovođenja eksperimenta na tržištu još uvek nisu bili dostupni DVB-T2 modulatori sa IP/eternet ulaznim interfejsima: IRD uređaj se slanjem IGMP (Internet Group Management Protocol) zahteva za pridruživanjem ka mreži učlanjivao u odgovarajuću multikast grupu i prosleđivao DVB multipleks ka DVB-T2 modulatoru posredstvom ASI (Asynchronous Serial Interface) interfejsa. U eksperimentu je korišćen DVB-T2 modulator proizvođača Teamcast, model Power4-T2 povezan sa predajnikom TV Fox koji je privremeno instaliran u Sava centru zajedno sa antenskim sistemom koji je takođe privremeno instaliran od strane TV Fox. Emitovanje je realizovano sa efektivnom izračenom snagom (ERP – Effective Radiated Power) od 10W, što je bilo dovoljno za lokalni prijem signala u zgradi Sava centra i demonstraciju rada celokupnog sistema pomoću STB uređaja proizvođača Pace i komercijalnih TV ekrana postavljenih na štandu Telekoma Srbija i u sali u kojoj je održana prateća prezentacija.

3. TEhNIČKE KARAKTERISTIKE MULTIPLEKSA I dVB-T2 RAdIO KANALA DVB multipleks je oformljen po ad hoc principu, korišćenjem istih TV sadržaja koje koristi i Telekomov IPTV servis, pri čemu je raspored i odabir TV sadržaja više puta menjan da bi se demonstrirala fleksibilnost kontribucione TV mreže i DVB multipleksera. Ovakvo tehničko rešenje je sa jedne strane pojednostavilo izvođenje eksperimenta, jer se oslanjalo na postojeću kodersku opremu, stavljajući na raspolaganje veliki broj TV programa bez potrebe za manuelnom intervencijom u studijima TV kuća, dok je sa druge strane ograničavalo tehničke parametre video kompresije na okvire koje koristi Telekomov IPTV servis. TV slika sadrži određenu količinu psiho-vizuelne redundanse koja nije konstantna u vremenu, već se menja u zavisnosti od sadržaja TV signala, pa je minimalna količina kompresovanih video podataka koju je neophodno preneti da bi se kod gledaoca ostvario isti subjektivni doživljaj promenljiva u toku

vremena. Neki DTT sistemi koriste video strimove promenljive bitske brzine (VBR – Variable BitRate), pri čemu se od njih formira tzv. statistički DVB multipleks koji je zasnovan na osobini da je, statistički posmatrano, zbir bitskih brzina većeg broja VBR strimova približno konstantan u vremenu. Korišćenje VBR kompresije i statističkih multipleksera poboljšava efikasnost DTT sistema, povećavajući broj TV programa koji se, bez gubitka na kvalitetu, mogu smestiti unutar maksimalne ukupne bitske brzine multipleksa koja je na raspolaganju. Budući da IPTV po svojoj prirodi koristi video strim konstantne bitske brzine (CBR – Constant BitRate), TV sadržaji standardne definicije (SDTV) su kompresovani kao CBR strimovi u MPEG4 AVC video formatu bitske brzine 2,5 Mbit/s i MPEG-1 Layer 2 stereo audio formatu bitske brzine 192 kbit/s. Parametri rezultujućeg TV strima dati su u Tabeli 1. Interesantno je primetiti da MPEG4 AVC koderi koje koristi Telekomov IPTV servis i koji su korišćeni i za ek-

Tabela 1. Parametri kompresije i TV strima

Parametri video kompresije format signala

SdTV PAL (720×576 @ 25fps)

Kodek

MPEG-4 AVC

Bitska brzina

2,5 Mbit/s Parametri audio kompresije

format signala

2.0 Stereo

Kodek

MPEG-1 Layer 2

Bitska brzina

192 kbit/s Ukupni parametri kompresovanog TV strima

Slika 3. Izgled DVB-T2 modulatora (Teamcast) i STB uređaja (Pace)

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

Bitska brzina

cca 2,7 Mbit/s (CBR)

Enkapsulacija

MPEG Transport Stream / IP multicast

TELfOR 2009: Prvo eksperimentalno dVB-T2 emitovanje u Srbiji

sperimentalno DTT emitovanje (Harmonic, model DiviCom Electra 5411), podržavaju i VBR kodovanje uz mogućnost formiranja statističkog multipleksa, ali ova osobina nije korišćena jer bi to narušilo rad IPTV servisa. Ovo je posebno zanimljivo kada se ima u vidu da je za formiranje statističkog multipleksa neophodna komunikacija između multipleksera i svih kodera koji učestvuju u multipleksu da bi se osiguralo da parametri multipleksa ostanu u željenim granicama, zbog čega tradicionalni sistemi za statističko multipleksiranje obično zahtevaju da koderi i multiplekser budu fizički bliski, odnosno da budu instalirani na istoj lokaciji. Zahvaljujući IP infrastrukturi, moguće je poveziva-

nje fizički udaljenih kodera u studijima različitih TV kuća sa multiplekserom na centralnoj lokaciji i formiranje statističkog multipleksa bez potrebe za uvođenjem dodatnog transkodovanja.

polaganju, određeni su i kapaciteti multipleksa, pri čemu je usvojena vrednost od ukupno 13 SDTV kanala u MPEG-4 AVC formatu, uz zadovoljavanje sledećeg uslova:

Broj TV programa unutar DVB multipleksa diktiran je ukupnom raspoloživom bitskom brzinom u DTT radio kanalu. Parametri DVB-T2 radio kanala su proizvoljno odabrani tako da je ukupna bitska brzina unutar UHF kanala iznosila 38,4 Mbit/s. Detaljni parametri DVB-T2 emitovanja dati su u Tabeli 2.

13∙2,7 Mbit/s<38,4 Mbit/s

Prema ukupnoj raspoloživoj bitskoj brzini unutar DVB-T2 kanala i bitskim brzinama TV kanala koji su bili na ras-

Tabela 2. Parametri DVB-T2 emitovanja

frekvencijski parametri radio kanala frekvencijski opseg

Uhf

širina radio kanala

8 Mhz

Centralna frekvencija

474 Mhz (21. Uhf kanal)

Efektivna snaga zračenja (ERP)

10 W

Generalni parametri dVB-T2 emitovanja L1 modulacija

64-QAM

ffT mod rada

32K

Vremenski zaštitni interval

PP7

LdPC

16K PLP (Physical Layer Pipe) parametri

Modulaciona konstelacija

256-QAM

Kodni količnik

2/3

fEC

LdPC 64K

hEM (high-Efficiency Mode)

Uključeno

Time Interleaver

Type 0 / Length = 3

Rotirana konstelacija

Uključeno Parametri dVB multipleksa

Ukupna raspoloživa bitska brzina

38,4 Mbit/s

Iako je, strogo matematički gledano, unutar ukupnog raspoloživog kapaciteta DVB-T2 kanala bilo moguće smestiti još jedan TV kanal, usvojen je nešto stroži uslov, jer je u realnim okolnostima bitska brzina jednog TV strima nešto veća zbog dodavanja neophodnih DVB tabela. Jedna od najvažnijih stvari koje DTT sistemi zasnovani na DVB-T2 prenosu i MPEG-4 AVC video kompresiji treba da donesu je praktičniji prenos HDTV sadržaja. Ako bi se paušalno usvojila CBR vrednost od 9 Mbit/s za bitsku brzinu jednog HDTV kanala u rezoluciji 1080p (1920×1080 tačaka), lako se dolazi do zaključka da je unutar DVBT2 kanala kakav je demonstriran na TELFOR-u moguće preneti četiri HD kanala istovremeno. Ovaj zaključak se donekle poklapa sa tehničkim parametrima trenutno jedinog komercijalnog DTT servisa zasnovanog na DVB-T2 u svetu: britanski Freeview HD emituje četiri HDTV kanala unutar statističkog multipleksa u kome se pojedinačni VBR kanali koduju bitskom brzinom od 3 do 17 Mbit/s. S obzirom na pojavu sve kvalitetnijih MPEG-4 AVC HD kodera na tržištu, može se očekivati da se u bliskoj budućnosti neophodna bitska brzina za kompresiju HDTV kanala dodatno smanji, uz očuvanje nepromenjenog kvaliteta vizuelnog utiska kod gledalaca. Budući da u Srbiji još uvek nema provajdera HDTV sadržaja i da Telekomov IPTV servis u vreme izvođenja DVB-T2 TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

emitovanja na TELFOR-u nije sadržao HDTV programe, nije bilo moguće demonstrirati emitovanja multipleksa koji bi se sastojao isključivo od HD sadržaja. Zbog ovoga je realizovano emitovanje mešovitog multipleksa koji je sadržao i SDTV i HDTV programe. HDTV sadržaji su pribavljeni satelitskim putem - prihvatanje je obavljeno u Telekomovoj zemaljskoj satelitskoj stanici u mestu Prilike kraj Ivanjice, nakon čega su putem optičke IP infrastrukture sprovedeni do TK centra u Beogradu gde su multipleksirani zajedno sa ostalim TV sadržajima. Na ovaj način je formiran multipleks koji su činili jedan HDTV program i osam SDTV programa.

nalu u tačkama prostora koje su bile od značaja (izložbeni deo u kome su instalirani STB uređaji sa TV prijemnicima). Jedini uređaj sa DVB-T2 prijemnikom koji je bio na raspolaganju, bio je STB proizvođača Pace (prototip koji je prvobitno prikazan na sajmu IBC 2009). Budući da je STB korisnički, a ne profesionalni uređaj, on nudi veoma ograničene mogućnosti za nadzor signala koji prima. Zbog toga je pomoću STB uređaja vršeno samo kvantitativno potvrđivanje DVB-T2 signala dovoljnog za nesmetani prijem i dekodovanje, i to u tačkama prostora u kojima je prethodno potvrđeno postojanje signala dovoljne snage na 21. UHF kanalu.

Budući da satelitski HDTV program nije transkodovan, nije bilo načina da se utiče na njegovu bitsku brzinu, pa ukupan broj SDTV programa u multipleksu nije optimizovan, već je usvojena vrednost od osam.

DVB-T sistemi su u višegodišnjoj operativnoj upotrebi, te su za njih jasno utvrđeni relevantni merni parametri. Neki od najvažnijih parametara koji se mere u DVB-T sistemima su izlazni nivo signala na predajniku, MER (Modulation Error Ratio), BER (Bit Error Rate), oslabljivanje šuma koji potiče od nelinearnosti predajnika na obodu radio kanala (Shoulder Attenuation), itd. Za razliku od ovoga, merenja u DVBT2 sistemima predstavljaju pionirsko područje u kojem još uvek nije precizno definisano šta tačno treba meriti i kojim metodama. Rotirane konstelacije su karakteristična novina u DVB-T2 sistemima: njihova primena omogućava rekonstruisanje primljenog simbola čak i u slučaju potpunog gubitka podatka o jednoj koordinati, jer svaku tačku konstelacionog dijagrama odlikuje jedinstvena vrednost za svaku od koordinata. Kod nerotirane n-QAM konstelacije, jedan od relevantnih parametara je MER koji se dobija kao kvantitativna mera odstupanja tačaka u konstelacionom dijagramu primljenog signala od idealne centralne pozicije zbog uticaja šuma i faznog džitera.

4. REZULTATI EKSPERIMENTALNOG EMITOVANJA S obzirom na to da je eksperimentalno DVB-T2 emitovanje na konferenciji TELFOR 2009 organizovano sa vrlo tesnim vremenskim rokovima, da je emitovano sa vrednostima snage koje su neuobičajeno male u televizijskoj radiodifuziji (svega 10 W ERP) i da tokom eksperimenta na raspolaganju nije bilo DVB-T2 merne opreme koja je u tom trenutku na tržištu bila veoma retka, merenja koja bi na relevantan način opisala prostiranje i parametre primljenog DVB-T2 signala nisu ni vršena. Tokom instalacije predajnika i antenskog sistema u Sava centru u Beogradu korišćen je prijemnik sa spektralnim analizatorom kojim je verifikovano postojanje signala dovoljne snage na 21. UHF ka70

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

Kod rotirane konstelacije se nameće pitanje kako ispravno definisati MER, jer vrednost samo jedne koordinate jednoznačno određuje tačku u konstelacionom dijagramu. Budući da DVB-T2 sistem dozvoljava istovremeno korišćenje različitih konstelacionih dijagrama za različite PLP parametre unutar istog kanala, postavlja se i pitanje za koji PLP treba određivati MER u sistemima sa višestrukim PLP. Nedoumice se javljaju i pri merenju BER u DVB-T2 prenosu. Dok kod DVB-T sistema, razlika između zadovoljavajuće niskog BER kakav vlada u QEF (Quasi Error-Free) kanalu i neprihvatljivo visokog BER kada dolazi do potpunog gubitka servisa, predstavlja razliku od oko 3dB za odnos nosilac/šum (C/N) u ova dva slučaja, u DVB-T2 sistemu odnos ove dve vrednosti C/N je svega oko 0,2dB. Ovako strma karakteristika prelaza između oblasti odličnog prijema i oblasti potpunog prestanka prijema otežava kvalitativno vrednovanje signala i određivanje zona pokrivanja u realnim uslovima. U nedostatku relevantnih mernih podataka, prvo eksperimentalno DVBT2 emitovanje u Srbiji se može opisati poređenjem sa sličnim eksperimentalnim DVB-T emitovanjem koje je organizovano u Nišu tokom konferencije TELSIKS 2009 od strane Elektronskog fakulteta u Nišu, Telekoma Srbija, TV Fox i regionalne TV5 iz Niša. Poređenje parametara jednog i drugog emitovanja dato je u Tabeli 3. Broj TV sadržaja koji su na raspolaganju pri istom zauzeću resursa radiofrekvencijskog spektra u jednom i drugom slučaju jasno govori o superiornosti DVB-T2 DTT standarda i MPEG-4 AVC video kodeka.

TELfOR 2009: Prvo eksperimentalno dVB-T2 emitovanje u Srbiji

Tabela 3. Poređenje eksperimentalnog DVB-T emitovanja (Niš, TELSIKS 2009) i DVB-T2 emitovanja (Beograd, TELFOR 2009)

Eksperimentalno emitovanje

Niš (TELSIKS 2009)

Beograd (TELfOR 2009)

dVB-T

dVB-T2

8 Mhz (Uhf)

MPEG-2

MPEG-4 AVC

16,7 Mbit/s

38,4 Mbit/s

SdTV

SdTV i hdTV (1080p)

dTT standard širina radio kanala Kompresioni standard Ukupan bitski protok dVB multipleksa format digitalnog TV signala Broj TV programa u multipleksu

5. ZAKLJUČAK Prvo eksperimentalno DVB-T2 emitovanje u Srbiji demonstriralo je superiornost ovog novog DTT standarda i MPEG-4 AVC kompresije nad starijim tehnologijama (DVB-T, MPEG-2), čime je data svojevrsna potvrda ispravnosti izbora ovih standarda u predstojećoj digitalizaciji terestričke TV mreže u našoj zemlji. Eksperiment je takođe demonstrirao princip realizacije modernog lanca digitalne terestričke televizije, koji obuhvata četiri celine: kontribucionu TV mrežu, centralizovano formiranje multipleksa, mrežu za primarnu TV distribuciju i mrežu za sekundarnu TV distribuciju. Prva tri segmenta su realizovana na identičan način kao što bi to bilo učinjeno u konačnom tehničkom rešenju jedne funkcionalne DTT mreže, dok je mreža za sekundarnu TV distribuciju izvedena u umanjenoj formi, sa samo jednim DVB-T2 predajnikom i malom zonom pokrivanja, što je bilo dovoljno za pozitivnu potvrdu koncepta tehničkog rešenja. Oslanjanje na IP infrastrukturu kao medijum za prenos kompresovanih video strimova i DVB multipleksa kako u pristupnom, tako i u transportnom delu

4 SDTV

13 SDTV 1 HDTV + 8 SDTV

mreže, obezbeđuje veliku fleksibilnost u izgradnji i održavanju mreže i generalno daje bolje rezultate u odnosu na rešenja zasnovana na starijim ASI i serijskim interfejsima i ATM/SDH transportu. Eksperiment na konferenciji TELFOR 2009 demonstrirao je kako se, uz pravilnu upotrebu IP multikasta ista koderska oprema može paralelno iskoristiti i za IPTV i za DTT. Na sličan način je moguće realizovati druge moderne digitalne TV sisteme uz delimično iskorišćenje postojeće opreme, pa je ovim demonstriran i značaj postojanja nacionalne mreže za TV kontribuciju kojom bi se prikupljali programi od svih domaćih proizvođača TV sadržaja i na odgovarajući način činili dostupnima svim zainteresovanima. Fleksibilnost rešenja se ogleda u činjenici da se konfigurisanje i menjanje svih relevantnih parametara kompresije, DVB multipleksa i rada predajnika može vršiti sa bilo koje lokacije u mreži, daljinskim putem, bez potrebe za manuelnim intervencijama. Pored daljinskog nadzora i upravljanja svim uređajima u DTT mreži, IP infrastruktura omogućava relativno jednostavnu implementaciju pomoćnih servisa, kao što su tehničko obezbeđenje udaljenih

predajničkih lokacija (video-nadzor, sistemi za zaštitu od požara i sl.) Prikazano tehničko rešenje je zasnovano na centralizovanom multipleksiranju. Ovakva konfiguracija je optimalna po pitanju angažovanja opreme za multipleksiranje jer teoretski omogućava zadovoljavanje potreba cele DTT mreže samo jednim DVB multiplekserom, pošto jedan isti multiplekser može simultano da formira veliki broj DVB multipleksa koji se po različitim IP multikast grupama usmeravaju kroz IP/MPLS mrežu do proizvoljno velikog broja predajničkih lokacija, u skladu sa željenim rasporedom. Zbog potrebe za visokom pouzdanošću sistema, u praksi se pribegava redundansi DVB multipleksera – u eksperimentalnom DVB-T2 emitovanju korišćena je aktivna 1+1 redundansa, pri čemu su dva uređaja formirala svaki svoj multipleks, dok je odabir aktivnog strima vršen na IP nivou. U zavisnosti od potreba za pouzdanošću i raspoloživim kapacitetima u mreži, redundansu je moguće realizovati i na druge načine. Geografska neuslovljenost rešenja zasnovanih na IP infrastrukturi omogućava da uređaji u mreži u fizičkom smislu budu proizvoljno raspoređeni, pa se multipleksiranje može vršiti na bilo kom mestu u mreži. Ukoliko bi se ukazala potreba za statističkim multipleksiranjem, ovakvo rešenje omogućava formiranje statističkog DVB multipleksa od originalnih TV strimova, bez potrebe za transkodovanjem koje tipično degradira TV signal za 3-5 dB. Eksperiment na konferenciji TELFOR 2009 potvrdio je efikasnost DVB-T2 sistema u iskorišćenju radiofrekvencijskog spektra, a buduća eksperimentalna emitovanja sa nivoima snage primerenim televizijskoj radio-difuziji trebalo TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010

STRUČNO - NAUČNI ČASOPIS REPUBLIČKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE | 05 |

bi da omoguće i merenje svih relevantnih parametara signala u realnim uslovima, što bi donelo potvrdu dobrih karakteristika DVB-T2 sistema po pitanju robustnosti i zona pokrivanja. S obzirom da je emitovanje sprovedeno preko samo jednog predajnika, ova DTT mreža nije definisana ni kao SFN (Single Frequency Network) ni kao MFN (Multi Frequency Network), pa bi buduća eksperimentalna emitovanja sa većim brojem predajnika trebalo da pruže mogućnost definisanja neophodnih uslova za realizaciju SFN mreže uz korišćenje odgovarajuće dodatne opreme kojom se obezbeđuje sinhronizacija većeg broja DVB-T2 predajnika. Literatura 1. S trategija za prelazak na digitalno emitovanje radio i televizijskog programa u Republici Srbiji, Ministarstvo za telekomunikacije i informaciono društvo, http://www.mtid.gov.rs/upload/documents/propisi/strategije/Strategija%20i%20akcioni%20plan%20za%20digitalizaciju.pdf, 2009. 2. Generic coding of moving pictures and associated audio information: Systems, ISO/IEC International Standard 13818, 2nd Edition, 2000. 3. Coding of audio-visual objects – Part 10: Advanced Video Coding, ISO/IEC International Standard 14496-10, 2nd Edition 2004. 4. Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2), ETSI standard EN 302 755, 2009. 5. www.freview.co.uk 6. http://www.reghardware.co.uk/2009/12/03/freeview_hd_launch_report/ 7. DVB Modulator Interface (T2-MI) for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2), DVB document A136 8. NMX Digital Service Manager Manual, Harmonic Inc., 2009. 9. DVB-T2 Modulator – Power4-T2 User Manual, Teamcast Inc., 2009.

Autor Mladen Mijatović diplomirao je 2006. godine na odseku ETA, smer Telekomunikacije, na Elektrotehničkom fakultetu u Beogradu. Od februara 2007. godine zaposlen je u Telekomu Srbija, najpre na poslovima vezanim za izgradnju i održavanje, a zatim i na poslovima projektovanja digitalnih TV i drugih multimedijalnih servisa i servisnih platformi Telekoma Srbija. Učestvovao je u projektovanju i izgradnji Telekomove IPTV platforme i platforme za primarnu distribuciju TV signala nacionalnih TV emitera. Za sobom ima i iskustvo u radu u domaćim TV kućama. U decembru 2009. godine upisao je postdiplomske doktorske studije na Elektrotehničkom fakultetu u Beogradu, odsek Telekomunikacije, pod mentorstvom prof. dr Irini Reljin.

TELEKOMUNIKACIJE | JUL 2010