Standardoinnin rooli matkapuhelinviestinnän kehityksessä

 

31.10.1999

Tuomas Pippola

Tuotantotalous

Teknillinen korkeakoulu

 

Tuomas.Pippola@hut.fi

 

 

Tiivistelmä

Esseessä käsitellään standardointia ja sen vaikutuksia matkapuhelinviestinnän kehitykseen. Esseessä keskitytään radiosignaloinnin standardointiin, mutta huomioidaan teollisuusstandardointi yhden esimerkin valossa. Essee käy läpi ensimmäisten, analogisten, matkapuhelinjärjestelmien ja digitaalisten matkapuhelinten kehityksen sekä luo lyhyen silmäyksen kolmannen sukupolven matkapuhelinten kehitykseen. Essee osoittaa standardoinnin hyötyjen olleen haittoja suurempia matkapuhelinten kehityksessä.

1 Johdanto

2 Standardit ja standardointi

2.1 Standardi

2.2 Standardointi

2.3 De-jure vs. de facto -standardit

2.4 Standardit telekommunikaatiossa

2.5 Standardoinnin hyödyt ja haitat

3 Standardien kehitys

3.1 Analogiset matkapuhelimet

3.2 Digitaaliset matkapuhelimet

3.3 Satelliittipuhelin

3.4 Kolmannen sukupolven matkapuhelimet

4 Teollisuusstandardit - esimerkki

5 Yhteenveto ja loppupäätelmät

Lähdeluettelo

Lisätietoja

 

1. Johdanto

 Tämän esseen tarkoituksena on luoda katsaus standardoinnin rooliin matkapuhelinten kehityksessä. Esseessä käsitellään lyhyesti mitä ovat standardit ja miten standardointia harjoitetaan. Tämän jälkeen tarkastellaan hieman matkapuhelinjärjestelmien ja -standardien kehitystä. Lopuksi luodaan yhteenveto asiasta ja pyritään esittämään näkemykset siitä, kuinka standardointia tulisi harjoittaa ja miten se on muovannut matkapuhelintoimintaa.

Esseen pääasiallinen sisältö käsittelee matkapuhelimien ilma-rajapinnan standardointia. Kyseessä on siis radiotekniikan standardointi, eikä niinkään esimerkiksi palveluiden tai käyttöliittymän standardointi. Toisaalta esseessä luodaan lyhyt katsaus myös palveluiden standardointiin, koska kyseisen alueen merkitys on tänä päivänä kasvamassa.

2. Standardit ja standardointi

2.1 Standardi
Standardia kutsutaan usein normiksi. Se on yhteinen sopimus siitä, kuinka jokin asia pitäisi tehdä. Laajemmassa merkityksessä standardin voitaisiin sanoa olevan jonkin tahon tekemä suositus siitä miten jotain pitäisi tehdä. <2>

Suomen standardoimisliiton (SFS) mukaan standardi on "toistuvaan tapaukseen tarkoitettu yhdenmukainen ratkaisu. Standardeja käytetään yhteensopivuuden, turvallisuuden ja laadun takaamiseen ja säästöjen aikaansaamiseen. Standardit helpottavat kotimaista ja kansainvälistä kauppaa. SFS-standardi on Standardisoimisliiton vahvistama standardi." <4>

2.2 Standardointi
Standardointi on luonnollisesti standardien tekemistä, luomista tai sopimista. Yleisesti ottaen standardi ei ole laki, mutta niiden mukaisesti olisi syytä kuitenkin toimia. Standardit helpottavat käytettävyyttä, kun kuluttaja voi varmistua, että jokin ostettu laite sopii yhteen toisen laitteen kanssa. <2> Esimerkiksi on varsin miellyttävää, että radionauhurin sähköjohdon tietää sopivan kotona olevaan pistorasiaan - luultavasti.

2.3 De-jure vs. de facto -standardit
Standardeja on sekä virallisia että standardeiksi muodostuneita. Viralliset - de jure - standardit ovat joko kansallisen tai kansainvälisten standardointielimien tekemiä suosituksia. Lisäksi on teollisuusstandardeja - de facto standardit - jotka perustuvat siihen, että jonkin yrityksen tai yhteisön luoma tuote, toiminto, tekninen ratkaisu tms. on muuttunut käytännöksi <5>. Hyvän esimerkin teollisuusstandardeista voi löytää vaikkapa ohjelmistoteollisuudesta, jossa standardiksi näyttää muotoutuneet useat Microsoftin ohjelmat, huolimatta niiden ristiriitaa herättävästä laadusta.

2.4 Standardit telekommunikaatiossa
Telekommunikaation alalla standardoinnissa keskeinen taho on International Telecommunications Union (ITU), jonka sektori ITU-T toimii foorumina, jossa tietoliikenteen radioteknologioista sovitaan. <3>. Lisäksi telekommunikaatioalalle on syntynyt ja syntymässä erilaisia yhteisöjä, kuten WAP-forum, joiden tarkoituksena on edistää myös muun kuin matkapuhelimen ilmayhteyden teollisuusstandardointia. <6>

2.5 Standardoinnin hyödyt ja haitat
Matkapuhelinalalla on luonnollisena selkeänä etuna standardoinnissa se, että samaa matkapuhelinta voi käyttää usean eri teleyrityksen verkossa ja jopa useammassa maassa. Siten asiakkaat pääsevät selkeästi nauttimaan liikkumisen vapaudesta.

Yleisesti standardointi varmistaa eri laitteiden yhteensopivuuden <2> sekä mahdollistaa riittävän käyttäjämäärän löytymisen jollekin suurta T&K-panosta tai massatuotantoa vaativalle tuotteelle. <5> Hyötynä on, että kyseisen standardin rajoissa kuluttajalla on käytössään joko paras teknologinen ratkaisu, halvin ratkaisu, räätälöidyin ratkaisu tai näiden yhdistelmä.

Standardin haittapuolena on, että niillä rajataan yritykset toimimaan vain standardin mukaisesti. Vaikka tarjolla olisi teknologisesti parempi ratkaisu ei tätä voida toteuttaa standardista johtuen. Standardit ovat myös yksittäisten yritysten kilpailukeino, jonka avulla ne voivat pahimmillaan pystyä määräävään markkina-asemaan, mikä voi johtaa teknologialtaan ja/tai laadultaan ja kustannuksiltaan huonoon tuotteeseen, jolloin yritys hyötyy asiakkaista.

Ehkä tärkeimpiä hyötyjä standardeista on yhteensopivuuden varmistaminen, joka varsinkin tietoliikennealalla on äärettömän tärkeää. Kun matkapuhelinta tullaan tulevaisuudessa käyttämään entistä enemmän tiedon siirtämiseen ja viihdepalveluihin tulee yhteensopivuuden varmistaminen entistä tärkeämmäksi.

3. Standardien kehitys

3.1 Analogiset matkapuhelimet
Ensimmäiset matkapuhelimet heti toisen maailmansodan jälkeen. Tätä ennen oli tosin ollut jo erityyppisiä radiopuhelimia. 1970-luvulla alettiin jo sekä Yhdysvalloissa että Euroopassa jakamaan taajuuskaistoja matkapuhelimille. Samalla vuosikymmenellä mikroprosessoreiden kehitys oli tärkeä mahdollistaja soluihin perustuvien matkapuhelinten kehityksessä.<1>

Ensimmäinen pohjoismaiden laajuinen matkapuhelinverkko, NMT, aloitti toiminnan 1981 ja ensimmäinen todellinen AMPS-verkko Yhdysvalloissa 1983.<1>

Analogisten matkapuhelinten osalta kaikissa maissa oli omat järjestelmät, mikä johti siihen että puhelimen käyttäjä ei voinut käyttää laitettaan kuin omassa maassaan. <1> Tämä luonnollisesti johti siihen, että puhelinten houkuttelevuus ei ollut suuri ja toisaalta yritykset eivät päässeet hyödyntämään mittakaavaetuja T&K:ssa tai tuotannossa, mikä hidasti alan kehitystä. Analogiset matkapuhelimet ovat vasta viime vuosina väistyneet digitaalisten matkapuhelinten tieltä ja esimerkiksi Yhdysvalloissa vasta viimeisten kahden vuoden aikana.

3.2 Digitaaliset matkapuhelimet
Jo 80-luvulla Euroopassa huomattiin ongelmat siinä, että eri maiden matkapuhelinjärjestelmät olivat yhteensopimattomia. Tästä syystä perustettiin ryhmä luomaan Euroopan laajuista matkapuhelinjärjestelmää. Tältä pohjalta syntyi GSM l. Global System for Mobile communications. <1>

Kuluvan vuosikymmenen alussa laajemman matkapuhelinsysteemin puute nähtiin vakavana ongelmana maailmanlaajuisesti, mistä johtuen GSM:n piiriin on käyttäjiksi tullut niin Itä-Euroopan maat kuin useat Aasian alueen maat. Näiden maiden valinta GSM-järjestelmään johtui varmasti myös GSM:n hyvistä teknologisista ratkaisuista (puheen taso, taajuuksien tehokas käyttö, suojattu puhe, jne.) kuin GSM:n skaalan ja ratkaisujen avulla saavutetuista kaupallisista hyödyistä. <1>

Japanissa käytössä on PDC-järjestelmä (Pacific Digital Cellular), <1> joka ei teknologian kannalta ole järin onnistunut. Järjestelmä eroaa GSM:stä huomattavasti ja esimerkiksi sen äänen taso on hyvin huono, joten PDC:n käyttö Metrossa on mahdotonta.

Yhdysvalloissa on matkapuhelintaajuudet aiemmin ratkottu arpomalla ja myöhemmin huutokaupoilla. Koska näin taajuuksista on tullut hyvin kalliita, on kustannukset jouduttu vyöryttämään käyttäjille. Siten digitaalisten puhelimien leviäminen on ollut yhdysvalloissa erittäin hidasta. <5>

Yhdysvalloissa on käytössä useampia digitaalisia järjestelmiä, mm TDMA, CDMA ja GSM-1900. Yhdysvaltain tapa hoitaa standardointia on osasyynä siihen, miksi Yhdysvaltain matkapuhelinpenetraatio on hyvin vähäinen. Kun tietty matkapuhelin ei välttämättä kuulu edes kaikissa paikoissa yhden maan sisällä, on se käyttäjän kannalta suuri ongelma.

3.3 Satelliittipuhelin
Satelliittipuhelimen oletettiin ainakin amerikkalaisten toimesta olevan erinomainen investointi ja tulevaisuutta matkapuhelinten alalla. <5> Todellisuudessa kuitenkin GSM:n voittokulku on ollut niin laajaa ja maailmaan on syntynyt vain kolme kilpailevaa systeemiä. Siten Satelliittipuhelimen potentiaalinen käyttäjäkunta on luultavimmin liian pieni, mistä indikoi Iridiumin suuret tappiot. Satelliittipuhelin on - ainakin toistaiseksi - hävinnyt standardoinnin onnistumisen takia.

3.4 Kolmannen sukupolven matkapuhelimet
Tällä hetkellä kolmannen sukupolven matkapuhelimia luodaan kiivaasti. Kolmannen sukupolven matkapuhelimet ovat esimerkiksi myös kuvaa lähettäviä matkapuhelimia. Näiden osalta standardointi näyttää johtaneen siihen, että Yhdysvaltain ulkopuolelle syntyy yksi systeemi, joka perustuu laajakaista-CDMA teknologiaan.

Ensimmäisenä kolmas sukupolvi otetaan käyttöön tällä tietoa Japanissa. Japani on ollut erittäin innokas saamaan yhteisen standardin, että he eivät jäisi yksin oman järjestelmänsä kanssa.

Kolmannen sukupolven matkapuhelinten standardien kehitystyössä näyttää pääosin olleen taustalla yhteinen näkemys siitä, kuinka suuren hyödyn eurooppalaiset saivat onnistuneesta GSM-standardista. Vain aika näyttää miten tämän kehityskulun käy.

4. Teollisuusstandardit - esimerkki

 Aiemmin standardointi matkapuhelinviestinnässä kohdistui ainoastaan siirtoteknologian, eli ilmatien standardointiin. Nämä standardoinnit olivat joko kansallisten tai ylikansallisten elimien hoitamia ns. virallisia standardeja. Tällä hetkellä näemme myös kehitystä teollisuusstandardien puolella.

Näkyvin esimerkki de-facto-standardeista lienee WAP - Wireless Application Protocol. Tämä "Internetin jokaiseen taskuun" tuova ratkaisu mahdollistaa matkapuhelinten käytön www:n tapaan. Kyseistä teollisuusstandardia on luomassa foorumi, jonka perustajia ovat Ericsson, Motorola, Nokia ja Phone.com. <6> Tällä alan teollisuuden yhteisellä yrityksellä yritetään varmistaa, että langaton ja liikkuva Internet tarjotaan nykyisten matkapuhelinvalmistajien toimesta.

WAPin avulla voidaan tuottaa lisäarvopalveluita esimerkiksi pankkien, matkustusalan ja viihdeteollisuuden tarpeisiin. <6>Varsinkin viihdeteollisuuden osuus kaikessa viestinnässä näyttää jatkuvasti kasvavan, joten Wap-Forumin jäsenet yrittävät auttaa kyseisten alojen yrityksiä ja saada vastaavasti näiltä apua itselleen.

5. Yhteenveto ja loppupäätelmät

 Ensimmäisten, analogisten, matkapuhelinten osalta ei ylikansallista standardointia ollut käytännössä lainkaan. Sen aikana kehitys ei näytä olleen likimainkaan yhtä nopeaa kuin kansainvälisten standardien voimaantulon myötä. Standardointi näyttää parhaimmillaan luovan selkeästi toimivia ratkaisuja, kuten GSM. Standardoinnissa on kuitenkin omat vaaransa, varsinkin jos siitä tulee yhden tahon etua ajava toiminto. Standardit ovat vaikuttaneet huomattavissa määrin Euroopan menestykseen matkapuhelinalalla ja aika näyttää jatkuuko voittokulku tulevaisuudessa - vai onko nousevan auringon Japani voittaja, yhteisen standardin avulla.

Lähdeluettelo

[1] Ahtiainen Ari, Televerkon signalointiprotokollat ja -ohjelmistot, Teknillinen korkeakoulu Opetusmonisteet, 1999

[2] Korpela J., Standardi, mikä se on?, 22.9.1999

<http://www.hut.fi/home/jkorpela/standardit.html>

[3] Lindqvist Vesa ja Kesäniemi Sami: Standardit - essee standardeista ja niitä säätävistä elimistä, 11.3.1998

<http://www.niksula.cs.hut.fi/~vlindqvi/s38/standardit.html>

[4] Suomen Standardoimisliitto SFS ry, Usein esitetyt kysymykset (FAQ), 21.9.1999

http://www.sfs.fi/standard/index.html

[5] Tanebaum Andrew S., Computer Networks, 3Rd edition, Prentice-Hall International, Inc. 1996, ss. 813.

[6] Wap-forum, WAP White Paper, Wireless Internet Today, viitattu 31.10.1999

http://www.wapforum.org




Lisätietoja

http://www.nokia.com/news/news_htmls/ntc_980202.html

http://ccnga.uwaterloo.ca/~jscouria/GSM/gsmreport.html

http://www.tieke.fi/standard/index.htm

http://www.nokia.com/press/magazines/discovery/vol45/wap.html

http://www.nokia.com/press/magazines/discovery/vol47/page6.html

http://www.nokia.com/corporate/ipmobility/prod_interoperability.html

http://www.fvit-eurobit.de/pages/eurobit/news/en-0012.htm

http://www.umts-forum.org/article015.html

http://www.gsmworld.com/history/page17.htm

http://www.gsmworld.com/history/page11.htm

http://www.itu.int/stratpol/plan/1999-03/plan9903.htm

http://www.vtt.fi/tte/tte25/hansen/papers/mobile-ip-access/umts.html