Matkaviestinverkkojen kehitys : sukupolvien tuomat muutokset

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia, minkälaisia teknologioita matkaviestinverkoissa on vuosikymmenien aikana käytetty ja kuinka kehityksessä on päästy nykyiseen tilanteeseen. Tarkoituksena oli koota tämä tieto ymmärrettäväksi kokonaisuudeksi, jolloin asiaan perehtymätön voisi saada kattavan yleiskäsityksen aiheesta.

Matkaviestinverkot koostuvat runkoverkosta, tukiasemista ja päätelaitteista. Runkoverkko yhdistää maanpäälliset tukiasemat, jotka muodostavat toiminta-alueita eli soluja. Tukiasemat ottavat solunsa sisällä yhteyksiä päätelaitteisiin muodostaakseen mm. puheluita. Päätelaitteet voivat liikkua solujen välillä yhteyden katkeamatta, mikä on yksi olennaisimmista matkaviestinverkkojen ominaisuuksista.

Tärkeä osa matkaviestinverkkojen kehitystä on standardisointi. Standardit mahdollistavat teknologioiden yhteensopivuuden, helpottavat uusien tuotteiden tuomista markkinoille ja tarjoavat yhteisiä tapoja mitata tehokkuutta ja suorituskykyä. Standardisointiorganisaatio 3GPP on suurimpia vaikuttajia matkaviestinverkkojen kehityksessä.

Matkaviestinverkkojen kehitys alkoi jo 70-luvulta, jonka jälkeen uusi sukupolvi syntyi aina noin 10 vuoden välein. Yksi sukupolvi ei koostu pelkästään yhdestä teknologiasta, vaan on kokoelma erilaisia tekniikoita, kuten modulaatiomenetelmiä, antenneja, taajuusalueita ym. Uusi sukupolvi toi mukanaan aina uusia ominaisuuksia ja parannuksia edelliseen. Esim. 1G mahdollisti langattomat äänipuhelut, 2G tekstiviestien lähettämisen, 3G langattoman internetyhteyden, 4G HD-videoiden suoratoiston ja viimeisimpänä 5G jopa itseajavat autot. Jokaisen uuden sukupolven myötä latausnopeudet moninkertaistuivat edelliseen verrattuna.

Matkaviestinverkkojen historia on valtava kokonaisuus, joka käsiteltiin työssä hyvin tiiviisti. Jos aiheeseen haluaisi perehtyä vielä syvällisemmin, olisi suositeltavaa käsitellä yhtä aihealuetta, esim. sukupolvea, kerrallaan.

The purpose of this thesis was to study the technologies used in cell networks over the decades and understand how the evolution has gotten so far. The intent was to gather all the information and present it in format so that a person uneducated in this area could get a grasp of the subject.

Cell networks consist of core network, base stations, and end devices. Base stations are connected by the underground core network. Base stations form a network coverage area called a cell, hence the name cell network. End devices and base stations form connections with each other within the cell. End devices can move without connection loss from one cell to another which is the main feature of a cell network.

Standardization is one of the most important parts of cell network evolution. Standards enable technologies to be backwards compatible, make bringing new products to the market easier, and provide shared practices to measuring performance. Standardization organization 3GPP is one of the biggest influencers in this area.

Evolution of cell networks began in the seventies and after that, a new generation was born approximately every ten years. One generation of cell networks consists of multiple different technologies, such as modulation techniques, antennas, frequency ranges, etc. A new generation brought a ray of enhancements and new features. For example, 1G enabled wireless connections for the first time, 2G brought text messaging along with it, 3G allowed wireless internet connections, while 4G allowed HD video streaming, and lastly 5G is making self-driving cars a reality. The download speeds were multiplied with each new generation of cell networks.

The history of cell networks is vastly large but was covered in this thesis concisely. To explore the topic more profoundly, it is recommended to cover one area at a time.