Teknillinen Korkeakoulu
Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto
Teletekniikan laboratorio
S-38.116 Teletietotekniikka
Kevät 1997
40511D Jaakko Kontiainen S N
Sisällysluettelo
1. Johdanto 1
2. Palvelut 2
3. Rakenteelliset edut 3
4. Järjestelmärakenne 4
4.1. Satelliittisegmentti 4
4.2. Käyttäjäsegmentti 6
4.3. Maasegmentti 7
4.4. Julkiset televerkot 8
5. Markkinat ja Potentiaali 10
6. MSS:ien liiketoiminta 11
6.1. Liiketoimintastrategiat 11
6.2. Yhteenliittymät 12
7. Pohdinnat 14
8. Käytetyt lyhenteet ja termistö 15
9. Lähdeviitteet 17
Maailman tele- ja tietoliikennemarkkinat tulevat kokemaan muuroksen vuosituhannen viimeisinä vuosina uusien satelliittimatkapuhelinjärjestelmien (Mobile Satellite Systems, MSS) myötä. Suunnitelmia käynnistää MSS-palveluita on useita, joista tunnetuimmat ovat Motorolan käynnistämä Iridium, Graig McCawn ja Bill Gatesin käynnistämä Teledesic, Inmarsatin ICO sekä tässä työssä tarkemmin käsiteltävä Qualcommin ja Space Systems/ Loralin käynnistämä Globalstar. Järjestelmistä ensimmäiset ehtivät aloittamaan toimintansa jo 1998, useimmat kuitenkin vasta vuosituhannen vaihteessa.
Satelliittimatkapuhelinjärjestelmien suurimpia etuja ovat todellinen liikkuvuus sekä palvelun globaali tarjoaminen ilman suuria paikallisia investointeja. Käyttäjille edut näkyvät parhaiten yhden puhelimen toimivuutena miltei millä maailman kolkalla tahansa.
Tämän selvityksen tarkoitus on antaa taustatietoa MSSista ja käydä läpi järjestelmiin liittyvät teknologiset ja kaupalliset peruskysymykset. MSSia käsiteltäessä on haluttu tuoda esille Globalstarin toteutettava järjestelmä esimerkkinä joka konkretisoi esitettyjä yleisiä asioita. Globalstar-järjestelmä sisältää myös joitakin erityispiirteitä, jotka on hyvä huomioida.
Dokumentissa käsitellään yleisesti MSSien palveluita ja järjestelmärakennetta. Seuraavaksi paneudutaan erityisesti Globalstar-järjestelmän järjestelmätason toteutukseen. Kohdassa tarkastellaan erikseen satelliitti-, maa- ja käyttäjäsegmenttejä, jonka jälkeen käsitellään lyhyesti järjestelmän liittyminen julkisiin verkkoihin. Huomattavia investointeja vaativien MSS:ien toteutumiseen vaikuttavia kaupallisia ja strategisia seikkoja tarkastellaan vielä ennen pohdintoja.
Tämä dokumentti ei pyri tarkastelemaan järjestelmien tarkkaa teknistä toteutusta, vaan antamaan yleiskuvan tulevaisuuden telemarkkinoita muovaavasta kehityksestä. Järjestelmien kriittisestä vaiheesta johtuen tarjolla oleva tarkka tekninen tieto on vähäistä.
Dokumentti on syntynyt Teknillisen korkeakoulun teletekniikan laboratorion keväällä 1997 järjestämän seminaarikurssin S-38.116 Teletietotekniikka seminaariesityksen alustukseksi.
MSSien tarjoamat telepalvelut ovat alussa lähinnä kiinteän verkon palveluihin rinnastettavia palveluita. Suurin osa valmisteilla olevista järjestelmistä tulee tarjoamaan normaalin puhepalvelun lisäksi kaukohaku-, paikannus-, telefax-, lyhytviesti- sekä tiedonsiirtopalveluita. Tarjottavien tiedonsiirtopalveluiden nopeus on järjestelmästä riippuen 2.4 - 9.6 kbits/s, joskin kunnianhimoisimman järjestelmän, Teledesicin tavoitteena on tarjota vähintään 2.048 Mbits/s tiedonsiirtopalvelua. Teledesic haluaa myös laajentaa palveluntarjontaa videotasoisen kuvan välittämiseen.
Globalstar on jakanut tarjottavat palvelut puhe- ja tietoliikennepalveluihin sekä erityisiin Globalstar-palveluihin. Puhe- ja tietoliikennepalveluissa tavoiteltava palvelutaso vastaa pääsääntöisesti GSM:n toisen vaiheen palveluita ja joiltakin osin myös vaiheen 2+ palveluita. Toinen vertailukohta on IS-41-standardin mukaiset palvelut, joita Globalstar toteuttaa lisäyksellisesti toiminnan alkamisen jälkeen. Erityiset Globalstar-palvelut liittyvät lähinnä järjestelmärakenteen ja -luonteen hyödyntämiseen. Esimerkkinä voidaan mainita paikannuspalvelu, jota maanpäälliset solukkoverkkoihin perustuvat verkot eivät tarjoa.
GSM-sidonnaisten palveluiden toteuttaminen on siirretty osittain paikallisen palveluntarjoajan vastuulle johtuen palveluiden riippuvuudesta GSM-MSCn tuesta. Lisäksi palveluiden hyödyntäminen vaatii, että käyttäjän päätelaite tukee ja ymmärtää GSM-sidonnaisia palveluita. Globalstar ja sen yhdyskäytävät yleisiin verkkoihin ovat järjestelmänä täysin läpinäkyviä GSM-palveluissa käytettäville sanomille.
IS-41-standardin määrittelemistä palveluista toteutetaan käyttöönotettaessa ainoastaan niinkutsutut 'baseline'-palvelut. Baseline-palvelut käsittävät esimerkiksi puhepalvelun ja puhelun käsittelelyyn (erilaiset siirtotapaukset sekä odotus), tiedonsiirtoon (piirikytkentäinen 2.4 - 9.6 kbits/s) ja lyhytviesteihin (lähetys ja vastaanotto) liittyvät palvelut. Myöhemmin toteutettaviin palveluihin jäävät lähinnä palveluiden laajennukset, kuten esimerkiksi pakettikytkentäinen asynkroninen tiedonsiirto, ryhmän 4 telekopio-palvelut sekä IS-41 vaiheen 2+ palveluista valikoiva puhelun käsittely.
Suurin MSSien tuoma etu on palveluiden maailmanlaajuinen tarjonta. Nykyisten solukkoverkkojen käyttävät ovat usein tilanteessa, jossa heidän käyttämänsä teknologia ei sovellu paikalliseen verkkoteknologiaan tai vastaavasti, joskin harvemmin, omalla palveluntarjoajalla ei ole voimassa olevaa ns. 'roaming'-sopimusta. MSSien satelliittisegmentti mahdollistaa kattavan verkon koko maapallolla ja useimmat järjestelmät tarjoavat liikennettä jopa useamman kuin yhden satelliitin kautta, jolloin verkon kattavuudesta on paremmat takuut. Käyttäjä voi globaalissa matkapuhelinverkossa käyttää samaa matkapuhelinta ja pääsääntöisesti myös palvelutarjontaa sijainnistaan huolimatta.
Toinen MSSien tarjoama merkittävä etu on palveluiden nopea tuominen markkinoille infrastruktuurin rakentamisen jälkeen. Palveluiden käyttöönottaminen vaatii järjestelmän ollessa käyttövalmiudessa ainoastaan soveltuvan päätelaitteen hankkimista, eikä raskaita investointeja jouduta tekemään esimerkiksi kattavan tukiasemaverkon tai kiinteiden johdinten rakentamiseen. Useimmat järjestelmät tarjoavat nykyisten matkapuhelinten kaltaisten päätelaitteiden lisäksi erilaisia ajoneuvokohtaisia sekä kiinteästi asennettavia päätelaitteita. Yhtenä argumenttina MSSien puolesta onkin ollut palveluiden tarjonta esimerkiksi Aasiaan ja Afrikkaa, jossa lähin puhelin on yleensä usean päivämatkan päässä.
Globalstar-järjestelmä tulee tarjoamaan palveluita koko maapallolle napa-alueita lukuunottamatta. Globalstar-järjestelmä ulottuu aina 70 Pohjoiselle ja Eteläiselle pituuspiirille saakka, joskin äärialueilla käyttäjälle saattaa näkyä vain yksi satelliitti. Palveluiden piiriin saadaan näinollen lähes kaikki asutetut alueet ja ainoa potentiaalinen käyttäjäkunta, jota palvelu ei kata ovat napa-alueiden tutkimusretkikunnat.
MSSien järjestelmärakenne voidaan jakaa toiminnallisesti neljään osaan, joista kolme kuuluu erityisesti järjestelmään ja neljäs on huomioitava rajapintoja määriteltäessä. Erityisesti järjestelmään kuuluvat osat ovat satelliitti-, käyttäjä- ja maasegmentit ja rajapintana on määriteltävä liittyminen julkisiin televerkkoihin. Kuvassa 1 on esitetty yleisellä tasolla Globalstar-järjestelmän rakenne.
Kuva 1. Globalstar-järjestelmän järjestelmärakenne
Satelliittisegmenttiin käsittää järjestelmän satelliitit, niiden kiertoradat sekä satelliitteihin liittyvän signaloinnin ja viestinnän.
Satelliittisegmentissä määräävänä tekijänä on kiertoradan korkeus ja muoto. Tällä hetkellä suunnitteilla tai toteutusvaiheessa olevien järjestelmien radat eroavat toisistaan huomattavasti. Mainituista järjestelmistä Teledesic, Iridium ja Globastar ovat matalan kiertoradan (Low Earth Orbit, LEO) järjestelmiä, ICO on keskikorkean kiertoradan (Medium Earth Orbit, MEO). Myös voimakkaasti elliptisen kiertoradan (Highly Elleptical Orbit, HEO) järjestelmiä ollaan toteuttamassa.
Kuva 2. GEO-, MEO- ja LEO-kiertoratojen vertailu
Kiertoradan korkeus ja muoto vaikuttavat voimakkaasti tarjottavaan palveluun. Korkeammilla kiertoradoilla, kuten geosynkronisella radalla (Geosynchronous Earth Orbit, GEO), signaalin kulkuaikaviive muodostuu puhelua häiritseväksi tekijäksi. MEO- ja LEO-järjestelmillä kulkuaikaviive on pienempi, mutta vastaavasti yhden satelliittin peittokuvio on suppeampi. Toinen MEO- ja LEO-järjestelmien ongelma on kunkin satelliitin erittäin rajoitettu palveluaika tiettyyn pisteeseen, jolloin joudutaan suorittamaan järjestelmässä 'hand-over':eita. Solukkoverkkoon verrattuna tilanne on MSSissa täysin päinvastainen, verkko liikkuu ja käyttäjä pysyy käytännöllisesti katsottuna paikallaan. Käyttäjän kannalta etuna on huomioitava LEO-järjestelmien suhteellisen lyhyt matka vastaanottavaan satelliittiin, joka pienentää huomattavasti päätelaitteiden tarvitsemaa lähetystehoa.
HEO-järjestelmät hyödyntävät radan elliptisyyttä, jolloin nopeampi puolikierros tehdään asumattomien alueiden päältä ja korkeampaa rataa käytetään alueilla, joilla puhelintiheys on suuri.
Globalstar-järjestelmän satelliittisegmentti koostuu 48 satelliitista ja kahdeksasta varasatelliitista, jotka kiertävät kahdeksalla eri LEO-radalla. Satelliittien radan korkeus on noin 1400 kilometriä ja yhteen kierrokseen kuluva aika on 113 minuuttia. On laskettu, että yksi satelliitti voi palvella yhtä puhelua noin 16 minuuttia, jonka jälkeen on tehtävä hand-over.
Globalstar-järjestelmän satelliittien huomattava etu on niiden yksinkertaisuus. Globalstar-järjestelmän satelliitit toimivat signaalien suhteen peilinä. Satelliitti toistaa yhdyskäytävältä saamansa signaalit päätelaitteelle, ja päinvastoin, ilman mitään reititystä tai signaalien sisällön prosessointia. Yksinkertaisuudella saavutetaan helpommin rakennettava, kevyempi ja epätodennäköisemmin vioittuva satelliittiratkaisu. Yhden satelliitin eliniäksi Globalstar on laskenut 7.5 vuotta yli 85% todennäköisyydellä. Edellämainituilla seikoilla on luonnollisesti myös vaikutuksensa koko järjestelmän toteutuksen taloudellisuuteen ja kannattavuuteen.
Globalstar-järjestelmän satelliitin toiminnot sisältävät signaalin välittämisen lisäksi oman sijainnin seurannan ja korjauksen sekä telemetrian, joka välitetään maa-asemille säännöllisin väliajoin.
Käyttäjäsegmenttiin kuuluvat olennaisesti päätelaitteet, kommunikaatioon käytetyt taajuudet sekä mahdolliset muut teknologiat, joilla pyritään vaikuttamaan mahdollisimman hyvään palveluun loppukäyttäjille.
Päätelaitteiden soveltuvuus käyttäjien tarpeisiin ratkaisee suuressa määrin myös järjestelmien selviytymismahdollisuudet. Useimmat järjestelmät tulevat tarjoamaan käyttäjille nykyisten solukkoverkkojen puhelimien kaltaisia päätelaitteita, jolloin odotukset puhelimen koosta ja painosta voidaan hyvinkin täyttää. Lisäksi on tavoitteena tuoda markkinoille ns. 'dual-mode'-puhelimia, jotka toimivat sekä maanpäällisessä solukkoverkossa että MSS:ssa. Dual-mode-puhelimien toimintaperiaatteeseen kuuluu, että oletusarvoisesti päätelaite etsii maanpäällistä verkkoa ja vasta epäonnistuessaan ottaa yhteyden MSS:iin. Tällä toiminnallisuudella mahdollistetaan käyttäjän pääsy ensisijaisesti halvempaan palveluun ja vasta palvelun epäonnistuessa turvaudutaan 'järeisiin' ratkaisuihin.
Taajuusalueiden allokointi erilaisille MSSille ei ole ollut ongelmatonta järjestelmien globaalisuuden takia. Kansallisella tasolla järjestelmien tarvitsemat taajuudet ovat olleet varattuna muuhun käyttöön ja maailmanlaajuiselle allokoinnille ei ennen MSSia ole ollut tarvetta. Useimat järjestelmät käyttävät päätelaitteiden kanssa kommunikointiin tajuuksia, jotka ovat 1.6 GHz ja 2.5 GHz ympäristössä. Yhdyskäytävän ja satelliitin väliseen kommunikointiin käytetään pääsääntöisesti taajuuksia, jotka ovat 5-7 GHz tai jopa 20-30 GHz luokkaa.
Globalstar tarjoaa käyttäjille solukkoverkoissa käytettävien matkapuhelimien kaltaisia päätelaitteita, jotka toimivat dual-mode- tai tri-mode-periaatteella. Samaa puhelinta voidaan käyttää esimerkiksi AMPS-, GSM, ja IS-95-verkoissa Globalstar-järjestelmän lisäksi. Käyttäjille tarjotaan myös erilaisiin ajoneuvoihin, laivoihin ja lentokoneisiin asennettavia päätelaitteita sekä kiinteitä asemia, jotka palvelevat alueilla, joilla yleisten verkkojen infrastruktuuria ei ole.
Globalstar-järjestelmä käyttää hyväkseen signaalin monitie-etenemistä oman patentoidun menetelmän kautta. Pääperiaattena toiminnassa on useiden eritehoisten signaalien yhdistäminen koherentiksi signaaliksi. Tämä mahdollistaa usean satelliittin käyttämisen kommunikaatioon ja kiinteän esteen tuleminen suoran linjan eteen ei häiritse liikennettä. Järjestelmän päätelaitteet tunnistavat varjostuksesta tai interferenssistä johtuvan signaalin heikentymisen ja osaavat säätää lähetystehoaan tarpeen mukaan 100-400 mW välillä. Tämä päätelaitteen ominaisuus parantaa omalta osaltaan yhteyden laatua.
Globalstar eroaa muista MSSista käytettävän radiotien jakotekniikan osalta. Globalstar on ainoa MSS, joka käyttää koodijakomultipleksointia (Code Division Multiple Access, CDMA) muiden järjestrelmien käyttäessä joko puhdasta taajuusjakomultipleksointia (Frequency Division Multiple Access, FDMA) tai edellistä yhdistettynä aikajakomultipleksointiin (Time Division Multiple Access, TDMA). Parhaimmillaan CDMA tuo TDMA/FDMA-tekniikkaa 10-20 kertaa paremman hyötysuhteen taajuuskaistan käytössä. CDMA perustuu koko taajuusspektrille lähetettävän signaalin koodaamiseen tietyllä avaimella ja signaalin dekoodaamiseen vastaavalla avaimella vastaanottimessa. Muut signaalit ilmenevät vastaanottajalle lähinnä taustakohinana, koska käytetty koodiavaruus käsittää 4.4 triljoonaa eri koodia. Näin myös erillinen salaus on järjestelmässä tarpeetonta.
Maasegmentti koostuu yhdyskäytävistä julkisiin televerkkoihin sekä erilaisista hallita-asemista, joilla valvotaan ja ohjataan järjestelmän toimivuutta ja resurssien jakoa.
Yhdyskäytävän tehtävänä on lähinnä reitittää järjestelmästä lähtevä liikenne julkisiin verkkoihin, ohjata saapuva liikenne satelliiteille sekä hallita päätelaitteiden ja järjestelmän liikkuvuutta. Käytännössä yhdyskäytävä käsittää lautasantennit, niihin liittyvän hallintajärjestelmän ja RF-järjestelmän, signaalinkäsittelylaitteiston sekä liikenteen reitittämiseen vaadittavan keskustekniikan.
Suunniteilla olevilla MSSillä on hyvin erilaisia lähestymistapoja yhdyskäytävien toteuttamiseen. ICO-järjestelmän yhdyskäytävät perustuvat pääosin GSM-tekniikan hyödyntämiseen tilaajatietorekistereitä (Home Location Register, HLR) ja vierailiatietorekistereitä (visitor Location Register, VLR) myöden. ICO:lla tulee olemaan yhteensä 12 yhdyskäytävänä toimivaa maa-asemaa ympäri maailmaa. Iridium-järjestelmän ominaispiirteenä on kyky välittää liikennettä ja hoitaa reititystä satelliittien välillä. Tällöin maa-asemien ja yhdyskäytävien sijoittaminen on huomattavasti vapaampaa, eikä asemien tarvitse olla satelliittin peittoalueella.
Globalstar-järjestelmässä tulee olemaan 100-210 yhdyskäytävää eri puolilla maapalloa. Järjestelmä pystynee toimimaan sadalla yhdyskäytävällä, mutta 210:lla yhdyskäytävällä voidaan minimoida maanpäällisiä tiedonsiirtokustannuksia sekä kunnioittaa kansallisia rajoja ja valtioiden oikeuksia valvoa liikennettä rajojensa sisäpuolella.
Globalstar-järjestelmä koostuu viidestä
hallinollisesta alijärjestelmästä, jotka on esitetty
tehtävineen taulukossa 1.
| Yksikkö | Tehtävä |
| Telemetry and Control Unit (TCU) | Telemetria ja kontrolliyksikkö huolehtii satelliitilta saatavan telemetriainformaation välittämisestä GMS:n kautta satelliittien lennonvalvontakeskukseen (ks. jäljempänä) |
| Gateway RF Subsystem (GRS) | GRS hoitaa radioyhteyden järjestelmän ja käyttäjien välillä käyttäen satellitteja. GRS käsittää käytännössä lautasantennit ja niiden ohjaamiseen tarvittavan laitteiston. |
| Gateway Management Subsystem (GMS) | GMS on vastuussa yhdyskäytävän linkittämisestä hallintayksikköihin. GMS:n toiminta on erittäin oleellista, koska yhdyskäytävä on suunniteltu toimimaan miehittämättömänä. |
| CDMA Subsystem (CS) | CDMA alijärjestelmä hoitaa yksittäsiten yhteyksien reaaliaikaisen prosessoinnin, huolehtii kunkin fyysisen linkin jatkuvasta toiminnasta ja suorittaa fyysisen tason muunnoksen julkisten verkkojen signaloinnin ja CDMA-signaloinnin välillä. |
| Gateway Switching Subsystem (GSS) | GSS toimii yhdyskäytävän ja julkisten verkkojen rajapintana sekä kontrolloi kunkin puhelun tilaa. |
Globalstar-järjestelmässä on kahdenlaisia hallintakeskuksia, kaksi järjestelmävalvonta-keskusta (Ground Operations Control Centre, GOCC) ja kaksi lennonvalvontakeskusta (Satellite Operations Control Centre, SOCC). GOCCt ovat vastuussa järjestelmän resurssien suunnittelusta, allokoinnista yhdyskäytäville ja käytön valvonnasta. SOCCt hallitsevat kommunikaatiosatellitteja, niiden kiertoratoja ja kuntoa. SOCCt myös keräävät telemetriainformaatiota satelliteista. SOCCt ja GOCCt ovat jatkuvassa yhteydessä toisiinsa erillisen tietoliikenneverkon välityksellä.
MSSien välittämä liikenne on useimmissa järjestelmissä voitava välittää julkisiin televerkkoihin. Useinmiten tämä tehtävä on hoidettu edellä kuvattujen yhdyskäytävien avulla. Ratkaisujen tarkempi luonne vaihtelee hyvin paljon eri MSSien välillä, joten tässä tarkastellaan vain Globalstar-järjestelmän käyttämää ratkaisua.
Globalstarin periaatteena on, että kaikki välitettävä liikenne on reititettävä olemassaolevan kiinteän tai solukkoverkon kautta. Tästä syystä rajapinta ja kytkeytyminen julkisiin televerkkoihin nojautuu hyvin pitkälle palvelun tarjoajan tekniikan ja infrastruktuurin hyödyntämiseen. Käytännössä yhdyskäytävä sijaitsee joko GSM- tai IS-41-ympäristössä, mahdollista on myös ettei yhdyskäytävän ympäristö tue kumpaakaan järjestelmää.
Yhdyskäytävän ollessa GSM-ympäristössä on yhdyskäytävään sijoitettava GSM-MSC. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää GSM-MSC:tä, joka on jaettu olemassaolevan verkon kanssa. Konvertterit vaaditaan tukemaan IS-41 roamingia sekä konvertoimaan IS-41:n SS-7-versio kansainvälisen signaloinnin SS-7-versioon.
GSM-ympäristössä yhdyskäytävässä on HLR- ja VLR-tietokannat, joilla hoidetaan käyttäjien liikkuvuuden hallinta. Käyttäjän rekisteröinti ja roaming tapahtuvat kuten normaalissa GSM-järjestelmässä. GSM-MSC tarjoaa suoran rajapinnan julkiseen kytkentäiseen televerkkoon käyttäen standardeja signalointiprosesseja, kuten esimerkiksi ISUPia.
IS-41-ympäristössä GSM-MSC tulee olla käytettävissä tukemaan GSM:n roamingia. GSM-MSC:n tulee olla keskuksessa tai SS-7-signalointi voidaan välittää toiseen paikkaan, jolloin MSC voi olla jaettu resurssi. Konvertterit vaaditaan tukemaan GSM roamingia sekä kuten edelle, konvertoimaan IS-41:n SS-7-versio kansainvälisen signaloinnin SS-7-versioon.
Puheluiden hallinta ja prosessointi sekä käyttäjien liikkuvuuden hallinta IS-41-ympäristössä hoidetaan yhden suuren kokonaisuuden, IS-41 CCP/VLR/SSA:n, avulla. Yksikössä on oma VLR ja yksikkö hyödyntää olemassa olevan verkon HLR:ia omaan toimintaansa vähentäen päällekkäisyyttä. SSA on vastuussa puhelun reitittämisestä julkiseen kytkentäiseen televerkkoon normaaleja signalointiprosesseja käyttäen. SSA vastaa älyverkoista tutumpaa 'Service Switching Point'-käsitettä ja CCP on puheluiden prosessointiyksikkö (Call Control Processor).
Alueilla, joilla ei ole rakennettua solukkoverkkoinfrastruktuuria, voidaan yhdyskäytävä liittää suoraan julkiseen kytkentäiseen televerkkoon. Yhdyskäytävä sisältää sisäänrakennetun puhelinkeskuksen, joka voidaan liittää useisiin erilaisiin julkisiin verkkoihin kohtuullisella maakohtaisella sovituksella.
Yleisesti yhdyskäytävä tarjoaa ISDN-rajapinnan ja kytkeytyy julkiseen kytkentäiseen televerkkoon käyttäen ISDN järjestelmäliittymää.
MSSien palveluille kaavailluista käyttäjistä suurimmat ryhmät ovat maailmanlaajuiset liikematkaajat sekä kehittymättömien alueiden väestö. Useat MSS-toimittajat ovat arvioineet kriittiseksi pisteeksi noin miljoona tilaajaa. Tällöin toiminta muuttuu kannattavaksi. Tämän tavoitteen realistisuutta voidaan peilata erilaisten potentiaalisten käyttäjien osalta.
Järjestelmien suunnittelua aloitettaessa 90-luvun alussa tarve globaaleille järjestelmille oli varmasti aito. Kattavaa yhteistä teknologiaa ei ollut käytössä riittävän laajalti ja käyttäjä ei voinut hyödyntää puhelintaan oman verkon ulkopuolella. GSMn yleistyminen ja leviäminen myös Euroopan ulkopuolelle on kuitenkin palvellut tätä tarvetta varsin kattavasti. Käyttäjät eivät välttämättä ole valmiita maksamaan lisäkattavuudesta uuden päätelaitteen ja palveluntarjoajan vaatimaa hintaa. Kun käyttäjille tuodaan mahdollisuus hankkia kaksitoiminen GSM-DCS-päätelaite, joka varmistaa siis kapasiteettia myös omassa verkossa, ja Pohjois-Amerikka saa omat DCS-verkkonsa toimimaan, on tämäkin potentiaali pienenemässä.
Kehittymättömien alueiden väestö on tärkeää saattaa osaksi yleistä telepalvelua. Kaupallisesta näkökulmasta katsottuna voidaan kyseenalaistaa riittääkö tämän väestön ostovoima hankkimaan päätelaitteita ja soittamaan halvimmillaankin monta markkaa minuutilta maksavia puheluita. Lisäksi voidaan todeta, että kyseisillä alueilla televerkoilla ei ole valmista viestinnällistä arvoa, vaan viestintätottumuksia tulee voida muuttaa ennen liiketoiminnan saattamista riittävän suureksi. Väestön kommunikaatiotottumuksien muuttaminen on todennäköisesti huomattavan pitkäaikainen prosessi.
Kolmas mainoslauseissa esiintyvä potentiaalinen käyttö MSS:ille on paikat, joihin ei koskaan tulla rakentamaan maanpäällistä mobiiliverkkoa. Käyttäjäryhmiä näiltä alueilta löytyy merenkulun ja lentoliikenteen sekä äärialueiden satunnaiset matkailijat. Liikennettä lukuunottamatta voidaan perustellusti todeta äärialueilla liikkuvat extreme-harrastajat ja tutkimusretkikunnat varsin marginaaliseksi käyttäjäryhmäksi.
Vaikka järjestelmiin saataisiin yli miljoona tilaajaa, jolloin liiketoiminta olisi jo kannattavaa, rasittaa järjestelmien toteuttajia huomattavat taloudelliset investoinnit. Yksistään Globalstar-järjestelmän toteuttamisen on arvioitu maksavan 2.2 mijardia US dollaria. Vaikka pääoman tuottovaatimus olisi vain 10% ja tuottamattomat vuodet jätettäisiin huomioitta, tulisi järjestelmän tuottaa vuosittain puhdasta voittoa 220 miljoonaa US dollaria. Todellisen tuottotavoitteen saavuttaminen tuntuu hankalalta varsinkin kun muuhun telekommunikaatioalaan sijoitettu pääoma tuottaa huomattavasti esimerkissä käytettyä 10%:a enemmän.
MSSien liiketoiminnan neljä kulmakiveä ovat liikenteen välitys, kumppanien järjestelmämaksut sekä laitevalmistus ja lisensointi, joista kaksi viimeistä koskevat merkittävästi ainoastaan joitakin hankkeeseen osallistuvia yrityksiä.
Globalstarin liiketoiminta järjestelmätasolla perustuu palveluntarjoajille myytävään kapasiteettiin, jota operaattori ostaa tukkuhinnalla. Tämän lisäksi operaattori tai maailmanlaajuinen palveluntarjoaja saa itselleen yksinoikeuden tiettyyn alueeseen järjestelmämaksua vastaan. Lisäksi operaattori osallistuu vuosittain järjestelmän rahoittamiseen voidakseen jatkaa palveluiden tarjoamista. Tähän hetkeen mennessä hankkeeseen osallistuneet partnerit ovat maksaneet järjestelmämaksuina 294 miljoonaa US dollaria.
Globalstarin liiketoiminta liikenteenvälityksessä perustuu liikennekapasiteetin 'massatuottamiseen' ja tukkukauppaan. Globalstar pyrkii tarjoamaan halvan ja teknologisesti hyvin toimivan kapasiteetin palvelun tarjoajille, jotka myyvät ja markkinoivat palvelua loppukäyttäjille. Tällä lähestymistavalla Globalstar pyrkii ottamaan kiinni Iridiumin saavuttaman, noin vuoden mittaisen etumatkan. Samalla Globalstar hyödyntää palvelun tarjoajien paikallisen tuntemuksen markkinoista ja käyttäjistä sekä luonnollisesti palveluiden jakeluverkon. Kaikessa viestinnässään Globalstar korostaa kaiken liikenteen välittymistä julkisten televerkkojen kautta, joskin tämä luonnollisesti tarkoittaa vain operaattoreita, joilla on globalstarin edustus.
Palvelun tarjoajalle merkittävin etu Globalstarista on laajennettu palvelutarjonta, jolloin myymällä sekä dual-mode puhelinta, että globaalin kattavuuden omaavaa liityntää, operaattori voi laajentaa oman verkon kattavuutta. Lisäksi Globalstarin käyttö lisää liikennettä kuten edellä todettiin, joskin on todettava ettei liikenteen lisääntyminen esimerkiksi Suomessa ole kovin todennäköistä.
Palvelun tarjoamisen aloittamishetki on tärkeä
parametri järjestelmien menestymiselle. Iridium tullee saamaan
vajaan vuoden etumatkan Globalstariin bähden, jolloin Iridium
voi hetkellisen monopolinsa ansiosta hinnoitella palvelunsa varsin
korkeaksi. Globalstarin menestyksen tulee määräämään
myös kyky saada houkuteltua tilaajia halvemmilla hinnoilla
ja mahdollisesti laajemmalla palveluntarjoajaverkostollaan. Arvioidut
liikenteen aloitusajankohdat sekä puhelujen ja päätelaitteiden
hinnat toiminnan alkaessa on esitetty taulukossa 2.
| Globalstar | ICO | Iridium | |
| Toiminnan aloitus | 1999 | 2000 | 1998 |
| Puhelujen hinnta toiminnan alkaessa (US$) | 0,35 - 0,53 $/min (hinta operaattorille) | 1 - 2 $/ min | 3 $/ min |
| Päätelaitteen hinta toiminnan alkaessa
(US$) | 750 $ | "useita satoja US-dollreita" | 2500 - 3000 $ |
Taulukko 2. Arvioidut liikenteen aloitusajankohdat sekä puhelujen ja päätelaitteiden hinnat
Toimittajilta vaaditaan huomattavan suuria investointeja MSSien toimintaan saattamiseksi. Näitä investointeja jakamaan on perustettu suuria yhteenliittymiä, joihin on kerätty sekä teknologisia että taloudellisia resursseja hankkeiden toteuttamiseksi.
Yhteenliittymää käytetään toimittajien sitouttamiseksi järjestelmään ja jakaamaan suurta riskiä. Yhteenliittymien jäsenet ovat tahoja, joille hankkeen onniustuminen merkitsee sijoituksen lisäksi myös operatiivisesti merkittävää liiketoimintaa. Globalstarin takana olevat tahot erikoisosaamisineen ja vastuineen on esitetty taulukossa 3.
Globalstar on ottanut etupiiriinsä myös joukon kansainvälisiä palveluntarjoajia, joilla on yksinoikeus tietyllä alueella tarjottavaan liikenteeseen. Joukkoon kuuluu erittäin merkittäviä operaattoreita, kuten esimerkiksi Air Touch, France Telecom sekä Vodafone. Alueet, joiden yksinoikeus on annettu ovat varsin kunnioitettavan kokoisia. Esimerkiksi Air Touch:lla on yksinoikeus tarjota Globalstarin liikennettä USA:ssa, Japanissa, Malesiassa, Portugalissa, Australiassa, Alankomaissa, Sveitsissä ja Belgiassa. Lisäksi Air Touch on mukana yhteisyrityksessä, joka tarjoaa palveluita Kanadassa ja Meksikossa.
Käytännössä globaalit palveluntarjoajat
hoitavat alueensa lisensoimalla oikeuden eteenpäin pienemmille
markkinoille. Suomessa palvelua tulee tarjoamaan Globalstar Finland
Oy, joka on Hyundain ja Radiolinjan muodostama yhteisyritys.
| Yritys | Erikoisosaaminen ja vastuu järjestelmässä |
| Alcatel | Alcatel on maailman suurin telekommunikaatiolaitteistojen valmistaja. Alcatelilla on vastuulla satelliittien lastin ja satelliittien kommunikaatiojärjestelmien suunnittelu ja toteutus. |
| Alenia Spazio | Alenia Spazio on Italian suurin avaruustekniikan toimittaja. Alenian vastuulla on satelliittien integrointi ja testaus. |
| Daimler-Bentz Aerospace | DASA on maailman johtavia avaruustekniikan kehittäjiä ja valmistajia. DASAn vastuulla on toimittaa satelliittien työntöjärjestelmät sekä aurinkopaneelit. |
| Hyundai | Hyundai on Etelä Korean suurin monialayritys, jolla on toimintaa autoteollisuudesta telekommunikaatioon. Hyundain vastuulla on tarkemmin määrittelemättömien komponenttien ja seuraavan generaation satelliittien valmistus. |
| Loral Space & Communications | Loral on vastuussa Globalstar järjestelmän suunnittelusta, rakentamisesta ja operoinnista. |
| Qualcomm | Qualcomm on johtava CDMA-tekniikan hyödyntäjä maanpäällisissä solukkoverkoissa. Qualcomm on vastuussa yhdyskäytävien ja päätelaitteiden suunnittelusta ja valmistuksesta. Lisäksi qualcomm on vastuussa GOCC:ien suunnittelusta ja valmistuksesta. |
| Loral/ Space Systems | Loral/ SS on maailman johtavia kommunikaatiosatelliittien valmistaja. Loral on vastuussa satelliittijärjestelmän toimintakuntoon saattamisesta |
Taulukko 3. Globalstarin strategiset partnerit
Satelliittimatkapuhelinjärjestelmät ovat erittäin mielenkiintoisia teknisesti ja liiketoiminnallisesti. Ajatus globaalista palvelusta ja taivaalla kulkevista kymmenistä satelliiteista on houkutteleva ja kiehtova, ehkä jopa yliromantisoitu. Ajatellessa nykyistä solukkoverkkojen tilannetta ja käyttäjien liikkuvuutta, on helppo yhtyä Pekka Tarjanteen näkemykseen, että MSS:t tulevat olemaan vain pienen erikoismarkkinan palvelu.
Teknologiset haasteet tulevat olemaan Iridiumilla ja Globalstarille johtuen ennen kokeilemattomasta tekniikasta. Iridiumin haasteena on kytkevien ja liikennettä välittävien satelliittien rakentaminen, Globlastarin haasteena on CDMA-tekniikan menestyksellinen toteuttaminen satelliittikommunikaatiossa. CDMA-järjestelmien kykyä tarjota luvattu 10-20 kertainen kapasiteetti voi jäädä harhaksi, kuten maanpäälisissä solukkoverkoissa on tapahtunut. Vastaavasti IS-41-järjestelmään perustuvien VLR- ja HLR-rekisterien luominen saattaa osoittautua hankalaksi.
Globalstarin mahdollisuudet ovat kuitenkin kohtuulliset, järjestelmän 'myöhästymisestä' huolimatta. globalstarin konsepti viedä palvelun tarjoaja lähelle loppukäyttäjää ja huomattavasti Iridiumia halvemmat hinnat ovat omiaan viemään osan käyttäjiestä. Voidaan myös epäillä, että MSS:t eivät tee todellista läpimurtoaan Iridiumin ensimmäisen toimintavuoden aikana.
Kaiken kaikkiaan MSS:t tulevat olemaan mielenkiintoinen kuriositeetti matkapuhelinjärjestelmien joukossa ja ainoastaan aika näyttää miten paljon käyttäjät ovat valmiita maksamaan mahdollisuudesta käyttää satelliittipuhelinta. Järjestelmillä tulee olemaan tilaajia ja käyttäjiä, mutta massojen saaminen liikkeelle edellyttää huomattavaa muutosta esimerkiksi solukkoverkkojen kapasiteetin riittävyydessä, käyttäjien kommunikaatiotottumuksissa ja palveluvaatimuksissa.
MSS, Mobile Satellite System. Satelliittimatkapuhelinjärjestelmä, joka tukeutuu satelliitteihin ja maa-asemiin tilaajien liittämiseksi verkkoon.
GEO, Geosynchronous Earth Orbit. Geosynkroninen kiertorata n. 36 000 km:n korkeudessa. Puhutaan myös geostationäärisestä radasta.
HEO, Highly Elliptical Orbit, Voimakkaasti Elliptinen Kiertorata, elliptinen rata, jossa radan ääripäät huomattavasti eri korkesuksilla.
MEO, Medium Earth Orbit. . Keskikorkeuden kiertorata, n. 8 000 - 20 000 km:a maan pinnasta.
LEO, Low Earth Orbit. Matala kiertorata, alle 10 000 km:a maan pinnasta sijaitsevat radat. Tässä LEO:lla viitataan alle 2 000 km:n kiertoratoihin
ITU-R, International Telecommunications Union - Radiocommunication. Kansainvälinen telealan standardointiorgansiaatio, radiosektori.
IS-41, EIA/TIAn määrittelemä satelliitteihin perustuvan CDMA-verkon standardi
IS-96, Maanpäällisen CDMA-verkon päätelaitestandardi
SS-7, Signaling System #7
FDMA, Frequency Division Multiple Access. Taajuusjakoon perustuvat kanavointimenetelmä.
TDMA, Time Division Multiple Access. Aikajakoon perustuva kanavointimenetelmä.
CDMA, Code Division Multiple Access. Hajaspektriperusteinen kanavointimenetelmä, tullut sotilaskäytöstä.
AMPS, American Mobile Phone Standard. Analoginen matkapuhelinjärjestelmä, joka toimii Amerikassa.
GSM, Global System for Mobile communications. Digitaalinen matkapuhelinjärjestelmä ja -standardi, joka on yleisessä käytössä.
DCS, Digital Cellular System. Toisen sukupolven digitaalinen matkapuhelinjärjestelmä, joka pohjautuu GSM:n tekniikkaan
PSTN, Public Switched Telephony Network. Yleinen puhelinverkko.
SOCC, Satellite Operations Control Centre. Lennonvalvontakeskus Globalstarin järjestelmässä.
GOCC, Ground Operations Control Centre. Järjestelmänvalvontakeskus Globalstarin järjestelmässä.
VLR, Vistor Location Register. GSM-järjestelmän käyttäjän alueellisia käyttäjätietoja sisältävä tietokanta.
HLR, Home Location Register. GSM-järjestelmän käyttäjän tilaajatiodot sisältävä kotitietokanta.
MSC, Mobile Switching Centre. Matkapuhelinkeskus, eli matkapuhelintoimintoja sisältävä puhelinkeskus.
TCU, Tlemetry And Control Unit, Telemetria ja kontrolliyksikkö Globalstarin yhdyskäytävässä
GRS, Gateway RF Subsystem, Globalstarin RF-järjestelmä, joka vastaa satelliitin ja yhdyskäytävän välisestä radiotiestä
GMS, Gateway Management Subsystem, Yhdyskäytävän hallitntayksikkö Globalstar-järjestelmässä.
CS, CDMA Subsystem, Globalstarin yhdyskäytävän CDMA-yksikkö, joka vastaa mm. muunnoksesta julkisen verkon signaalin ja CDMA-signaalin välillä
GSS, Gateway Switching Subsystem, Globalstarin yhdyskäytävässä oleva kytkentäyksikkö, joka toimii julkisen verkon ja yhdyskäytävän rajapintana.
SSA, Service Switching Adjunct, Globalstarin kytkentäpiste julkiseen televerkkoon
CCP, Call Control Processor, on Globalstarin puheluiden prosessointiyksikkö
PSMN, Public Switched Mobile Network. Yleinen matkapuhelinverkko.