Mobilní komunikace 2004: Technologie v kostce

V současnosti se lze setkat s informacemi o řadě různých technologií schopných zajistit mobilní bezdrátovou komunikac...


V současnosti se lze setkat s informacemi o řadě různých technologií schopných
zajistit mobilní bezdrátovou komunikaci. Hojně jsou frekventovány zkratky jako
HSCSD, GPRS, EDGE, CDMA, UMTS nebo Wi-Fi, některé z nich jsou pak ještě různě
doplňovány podle jednotlivých variant technologií, které označují. Jakou
perspektivu mají uvedené technologie? Kdy a k čemu je vhodné je využívat?
Řada uživatelů se při posuzování rozdílů omezuje jen na přenosové rychlosti,
případně na licencování. To je však opravdu značné zúžení. Stejně důležité jako
rychlost nebo možnost volného použití jsou i další vlastnosti přenosových
technologií způsob sdílení přenosového pásma více uživateli, podpora
pohyblivých terminálů nebo rozsah nabídky terminálů a jejich cena.

HSCSD
HSCSD zde zmiňujeme pouze pro úplnost. Tato technologie, kdysi u nás tolik
propagovaná Eurotelem, pomalu ustupuje ze slávy. Rychlost 43,2 Kb/s je sice
stále ještě slušná, ale datové přenosy realizované přes HSCSD jsou pro
uživatele poměrně drahé. Navíc tuto technologii podporují jen telefony Nokia a
v omezené míře některé produkty Ericssonu. HSCSD nezískalo ani příliš velkou
podporu mezi provozovateli GSM sítí v globálním měřítku (u nás ji podporuje
pouze Eurotel).

GPRS
GPRS je v současnosti považováno za standard pro datové přenosy v sítích GSM a
podporují ho všichni renomovaní operátoři (u nás všichni tři). Dosud ale panují
značné rozdíly v kvalitě implementace GPRS na různých mobilních telefonech a v
různých sítích. Proto se značně liší přenosová rychlost, které je možno s
různými telefony v různých sítích s GPRS dosáhnout.
Například s telefonem Siemens S55 lze v síti T-Mobile komunikovat až
dvojnásobnou přenosovou rychlostí než s telefonem Nokia 6310i v síti Eurotel.
To proto, že prvně jmenovaný produkt podporuje oproti svému soupeři více
timeslotů pro download (4 místo 3) a zároveň podporuje vyšší kódovací schémata,
která umožňují přenést více dat v jeden okamžik na jeden timeslot.
Díky četnému využívání neomezeného připojení k internetu mnoha uživateli se
přístupová rychlost během dne značně mění. Uspokojivě není vyřešena ani otázka
GPRS roamingu. Roamingových partnerů, kteří si vzájemně poskytují i GPRS
roaming, je poměrně málo. Oskar tuto službu nenabízí vůbec, Eurotel a T-Mobile
mají na seznamu několik desítek partnerů. Seznamy obou operátorů nejsou totožné
pakliže například ve Francii funguje Eurotelu GPRS roaming se sítí SFR, pro
T-Mobile musíte naladit na Orange. T-Mobile se sice snaží využít partnerských
sítí v rámci skupiny T-Mobile, ale třeba právě ve Francii se mu to nedaří. V
Evropě platí, že v každé zemi má Eurotel i T-Mobile svého GPRS roamingového
partnera. Nepřehledné jsou ale ceny třeba u Eurotelu jsou v každé síti jiné.
S čím naopak uživatel problémy mít nebude, jsou terminály. Těch je pro GPRS k
dispozici dostatek. Kromě mobilních telefonů jako takových jsou nabízeny i
speciální datové terminály, které nejsou určeny pro telefonování, ale o to lépe
spolupracují s počítači. Příkladem je datová PCMCIA karta Nokia D211, sériový
modem Nokia 30 nebo Siemens MC39i.
Eurotel a T-Mobile nabídly v loňském roce přístup na internet přes GPRS za
paušální poplatek. Tato služba se stala velice populární a současný počet
uživatelů je přibližně 50 000 v případě Eurotelu a cca 10 000 u T-Mobilu (ten
začal nabízet službu s poměrně velkým časovým odstupem). Kromě těchto uživatelů
je zde obrovské množství dalších zákazníků, kteří GPRS používají méně, jen
příležitostně anebo jen pro připojení k WAPu.
Oba operátoři používají pro zrychlení připojení k internetu speciální nástroje,
které optimalizují obsah stránek, rekomprimují obsah JPEGů (pro zmenšení jejich
velikosti), případně přímo komprimují celé stránky a optimalizují TCP spojení.
Jde o Eurotel Akcelerator a T-Mobile GPRSpeed. V základní variantě není třeba
na klientské straně instalovat žádný klientský software, takže je použití
těchto doplňků možné i na různých druzích kapesních počítačů. Pro plné využití
je ovšem klientský software nezbytný.

EDGE
EDGE nepředstavuje samostatnou síť jde o rozšíření stávajících GSM sítí o
možnost rychlejších datových přenosů. To spočívá ve změně modulace, která se
používá pro přenos signálu namísto standardní modulace GMSK zde jde o 8PSK. Ze
změny modulace oproti standardním GSM sítím vyplývá, že je nutno síť upgradovat
nejen po softwarové stránce, ale i po stránce hardwaru. Modulace 8PSK je ovšem
daleko citlivější na sílu a kvalitu pokrytí, proto EDGE nemusí dobře fungovat
na místech se slabým nebo hodně zarušeným signálem.
Skutečně dosahovaná rychlost bude u EDGE opět záviset na variantě použitého
kódovacího schématu a na počtu současně využívaných timeslotů bude tedy opět v
různých podmínkách různá. Obecně se ale předpokládá, že EDGE uživatelům nabídne
asi 3x vyšší propustnost dat než standardní GPRS tedy reálně cca 80-150 Kb/s.
Standardy EDGE předpokládají také EDGE variantu HSCSD, kdy se vylepšená
modulace použije pro klasický kanálový přenos. O realizaci této varianty v
praxi se ale zatím mlčí.
Technologie EDGE přišla na trh v nevhodnou dobu, právě když vrcholila horečka
kolem licencí na sítě třetí generace UMTS. Po rozdělení licencí se přední
evropští operátoři investičně vyčerpali a vypadalo to, že o pořizování EDGE
nebudou mít zájem. Později ale řada z nich zjistila, že zájem zákazníků o
vysokorychlostní mobilní datové přenosy není až tak vážný a že kromě peněz za
licence na UMTS by je čekaly ještě další obrovské investice do jejich výstavby.
Proto se zájem o EDGE zase oživil.
Všichni významní evropští operátoři kromě T-Mobilu svůj zájem o EDGE oznámili
(a ani slovo T-Mobilu nemusí být definitivní). V Česku se o tuto technologii
oficiálně zajímá pouze Eurotel, Oskar ale již dříve svůj zájem o ni naznačil v
obecné rovině.
Terminály s podporou EDGE jsou v tuto chvíli již v prodeji. Jmenovat můžeme
například modely Nokia 6220, 6230, 3200, 6820, 7200 a budoucí 7700. Podporu
ohlásily i firmy Sony Ericsson, Samsung; někteří další s oznámením terminálů
vyčkávají. Jelikož EDGE zatím není v sítích běžně dostupné, je otázkou, nakolik
jsou současné terminály schopné spolehlivého provozu. Podle oficiálních údajů
by některé z nich měly podporovat i nejvyšší kódovací schéma MC9 s rychlostí
59,2 Kb/s na timeslot (maximálně tedy 236,8 Kb/s pro download celkem).

Wi-Fi
Poměrně známou a často jmenovanou technologií je Wi-Fi. Primárně byla navržena
pro přenos dat dnes se však na ní již experimentuje i s hlasovými přenosy.
Technologie Wi-Fi měla původně sloužit jako náhrada běžných sítí Ethernet.
Odtud také pramení všechny její základní nevýhody a nedostatky. Především jde o
to, že byla vyvinuta pro použití menším počtem uživatelů na relativně malé
ploše. Na druhou stranu se ale již v samém počátku plánovalo použití poměrně
vysoké rychlosti 2 Mb/s. Podobně jako u kabelového Ethernetu není ani u Wi-Fi
nijak řešena alokace přenosového pásma mezi uživatele používá se stejný systém
řízení kolizí. Proto se může při větší kumulaci přenosových požadavků od
uživatelů snadno stát, že díky velkému množství kolizí nepřenese prakticky
nikdo nic.
V dnešní době jsou nejrozšířenější zařízení, která dosahují přenosové rychlosti
11 Mb/s, a relativně nový standard IEEE 802.11g tuto rychlost navyšuje až na 54
Mb/s. Další vývoj na sebe jistě nenechá dlouho čekat a rychlost Wi-Fi se bude
nadále zvyšovat.
Pro přenos se u Wi-Fi používají přenosová pásma 2,4 GHz, 5 GHz, časem přibudou
pravděpodobně i další. Je spíše otázkou, nakolik pružně budou tato pásma
povolena také v České republice. Typická vzdálenost, do které se signál Wi-Fi
šíří, činí cca 400 metrů při venkovním pokrytí s všesměrovou anténou, při
použití uvnitř budovy je obvykle dosah omezen jen na příslušnou halu nebo
atrium, kde je umístěna anténa.
Je vhodné upozornit na to, že Wi-Fi realizuje datové spojení v nelicencované
části frekvenčního spektra. Z toho vyplývají zejména dva závěry: Je značně
omezen vysílací výkon jednotlivých zařízení (a z toho plyne i značné omezení
použitelné vzdálenosti vysílače od přijímače) a lze jen velmi těžko garantovat
jakoukoliv přenosovou rychlost. S nemožností garance se setkáváme i u jiných
technologií v tomto přehledu, ale zde jde fundamentálně o jinou úroveň
"negarantovatelnosti".
U CDMA-450 nebo GPRS má operátor vyhrazeno určité přenosové pásmo, ve kterém
nikdo jiný nesmí vysílat a toto pásmo dělí mezi své uživatele. U Wi-Fi však
není přenosové pásmo vyhrazeno žádnému operátorovi, a může zde tudíž vysílat
mnoho rozdílných subjektů s použitím i jiných technologií, než je Wi-Fi.
Některé analýzy také poukazují na to, že pásmo 2,4 GHz je v centrech
západoevropských a amerických měst již natolik zarušeno provozem Wi-Fi
(případně i jiných technologií), že se v brzké době stane pro Wi-Fi
nepoužitelným.
Základní výhodou Wi-Fi je cena vybavení. Klientské zařízení Wi-Fi s
integrovanou anténou stojí cca 1 000-2 000 Kč. Zařízení s externí směrovou
anténou jsou pochopitelně dražší. I vysílací část sítě je řádově levnější než
pro jiné technologie přijde na cca 30 000 Kč podle náročnosti anténního
systému; cena základnových stanic GSM/EDGE nebo UMTS přitom může dosáhnout ceny
i stokrát vyšší.
Technologie Wi-Fi je také celosvětově akceptovaná a může se stát de facto
globálním standardem. To se o ostatních zde zmiňovaných technologiích nedá ani
zdaleka říci na jednotlivých kontinentech se používají jejich různé varianty a
přenosy se posouvají mezi různými frekvenčními pásmy, což činí mobilní
terminály globálně nepoužitelnými. Jen Wi-Fi používá stejné základní přenosové
pásmo 2,4 GHz všude na světě (některé novější revize standardu, které používají
jiná frekvenční pásma, nejsou všude podporovány).
Z mobilních operátorů podporují v ČR Wi-Fi Eurotel a T-Mobile. Jejich pokrytí
se ale omezuje především na hotely a značkové prodejny. Z dalších
telekomunikačních operátorů můžeme jmenovat Český Telecom, který hodně pokrývá
stravovací zařízení a benzinové pumpy, ale i mnohé z poskytovatelů připojení k
internetu. Podobně je tomu i ve světě.
Terminálů pro Wi-Fi je k dispozici celá řada od různých výrobců a s možností
různého připojení k počítači. Zajímavou komoditou jsou také speciální směrové
antény, které se dají použít pro připojení i na poměrně velkou vzdálenost (cca
2 km).

CDMA-450
Když se začalo hovořit o náhradě starých analogových sítí NMT, pracujících v
pásmu 450 MHz, sítěmi dle standardu CDMA, nic nenasvědčovalo tomu, že by někdo
podobný projekt v tuzemsku realizoval. A ačkoliv to díky vztahům se současným
jediným akcionářem Eurotelu Českým Telecomem vypadalo s komerčním spuštěním
sítě CDMA v pásmu 450 MHz ještě nedávno nedobře, dnes je pravděpodobné, že tato
síť opravdu v ČR bude.
Eurotel implementuje síť dle standardu CDMA2000 1x EV-DO. Jeho generálním
dodavatelem je společnost Nortel Networks. Nasazená technologie je určena pouze
pro přenos dat (a nikoliv hlasu).
Stávající síť NMT má s novou sítí CDMA-450 velmi málo společného. Rozhodně
neplatí, že síť CDMA-450 bude všude, kde je dnes k dispozici NMT. Omezená je
také koexistence těchto sítí, neboť obě sdílejí frekvenční pásmo a potažmo i
přenosovou kapacitu. Jelikož je dnes v síti NMT již velmi málo aktivních
zákazníků, lze očekávat, že pokud se bude provoz v síti CDMA-450 rozvíjet, NMT
se brzy dočká odstavení z provozu a zákazníci budou převedeni do sítě GSM.
Nová síť má díky frekvenčnímu pásmu 450 MHz poměrně dobré podmínky pro šíření
signálu, a tedy i pro dobré pokrytí. Díky větším nárokům na signál však nelze
očekávat stejné pokrytí, jaké má dnes existující síť NMT. Maximální vzdálenost
od základnové stanice bude patrně činit cca 8 km.
Ačkoliv sítě UMTS používají podobné kódování signálu, jsou zde dva zásadní
rozdíly. První rozdíl je ve frekvenci, neboť UMTS pracuje v pásmu 2 GHz. Jeho
pokrytí je tak výrazně omezenější, avšak celková kapacita sítě je mnohem větší.
Druhý rozdíl se nachází v oblasti hlasových služeb ty v síti CDMA2000 1x EV-DO
nejsou přímo podporovány.
Licenci k provozování sítí v pásmu 450 MHz má od roku 1991 Eurotel. Platí do
roku 2011, ale Eurotel může požádat o její prodloužení. Licence není vázána na
použití konkrétní technologie, takže operátor může dle libosti NMT za CDMA
vyměnit. Zájem o licenci na sítě CDMA-450 deklaroval i T-Mobile, který by rád
získal část pásma pro svoje využití. Přidělení části frekvenčního pásma
T-Mobilu však nemá žádnou legislativní oporu.
Proslýchají se rovněž první obchodní informace o nabídce služeb v síti
CDMA-450. Původně mělo ke komerčnímu startu sítě CDMA-450 dojít 5. května 2004,
z důvodu pozdržení povolení ze strany ČTÚ však k němu zřejmě nedojde dříve než
v létě letošního roku. Neomezené připojení k internetu by mělo stát měsíčně cca
1 200 Kč bez DPH, což je cena srovnatelná s ADSL (ale u cen ADSL se nyní
očekává významný pokles). Za ni bude dočasně nabídnuta linka 1 024 Mb/s.
Vzhledem k technologickým vlastnostem nejde však o rychlost garantovanou, ale o
rychlost maximální.
Přípojných bodů má být zpočátku jen asi 100. Zatím nelze odhadnout, jak velké
území je Eurotel z tolika bodů schopen pokrýt a jaké rychlosti budou reálné
přenosy dosahovat. Rovněž není úplně jasné, jak bude Eurotel podporovat
mobilitu terminálů (bude-li tedy síť optimalizovat na použití pro stacionární
terminály nebo mobilní terminály).
Nabídka terminálů bude zpočátku značně omezená, ale obyčejný USB terminál by
měl asi vyhovovat každému.

UMTS
UMTS sítě byly před několika lety velmi žhavým tématem mluvilo se o nich v
superlativech a všichni se tvářili, jako by se měly rozeběhnout v horizontu
několika týdnů. Od té doby uplynula spousta času, sítě UMTS běží až na výjimky
pouze v testovacím provozu a bude ještě nějakou dobu trvat, než je operátoři
začnou masivněji nasazovat.
Dnes už vzal za své také koncept UMTS jako samostatné nezávislé sítě. Podle
současných zkušeností bude tato technologie nasazována jen tam, kde o ni bude
zájem a kde bude dost zákazníků schopných a ochotných rychlé datové služby
opravdu využít. Všude jinde se budou používat stávající sítě GSM. Proto také
nevznikají samostatné terminály jen pro UMTS (jako je tomu v případě CDMA-450
nebo Wi-Fi), ale přístroje společné pro GSM a UMTS, které jsou schopny se mezi
sítěmi přelaďovat podle potřeby. V zahraničí je zkoušeno také sdílení
hardwarové infrastruktury více operátory.
Dlouhotrvajícím problémem UMTS jsou terminály. Málo vydrží, nenabízejí dostatek
multimediálních funkcí, nemají dostatečnou výdrž baterie, jsou nepřiměřeně
drahé a hlavně je jich zoufale málo. Příkladem telefonu, který funguje v sítích
UMTS, může být Nokia 7600.
U nás získali licenci k provozování UMTS sítí Eurotel a T-Mobile. Dle
aktualizovaných podmínek musejí pokrýt nejméně 90 % Prahy do 1. ledna 2006.
Podle současných předpokladů nebudou mít žádnou motivaci k výraznějšímu
překročení této kvóty kvantitativně ani termínově. Věci by ale mohly získat
nový spád v případě, že by Eurotel zaznamenal významný obchodní úspěch se sítí
CDMA-450 a T-Mobile by cítil potřebu nabídku svých současných datových služeb
významněji rozšířit.

Pod pokličkou CDMA
Technologie CDMA je v současnosti používána velice často v bezdrátových
datových sítích, neboť si velmi dobře poradí s vysokorychlostními bezdrátovými
přenosy. Zkratka CDMA znamená Code Division Multiple Access a vztahuje se
primárně ke kódování signálu nikoliv k síti jako takové. CDMA tedy řeší
společné vysílání několika mobilních stanic současně a to, jak se jednotlivé
signály od sebe rozpoznají, nikoli tedy, zda se přenáší data nebo hlas, jak se
hovory spojují, jak se řeší předávání hovorů mezi základnovými stanicemi apod.
Tyto záležitosti řeší vlastní síť.
Existuje několik variant CDMA starší verze CDMAOne, novější CDMA2000 a WCDMA
(které používá UMTS). Aby bylo vše ještě o něco komplikovanější, název CDMA se
často používá i pro sítě, které jsou na těchto technologiích postavené. Nejvíce
je to v současnosti vidět na síti CDMA-450 u Eurotelu, o které se mluví prostě
jako o síti CDMA.
A jak tedy technologie CDMA řídí přístup ke sdílenému přenosovému spektru?
CDMA odděluje jednotlivé datové přenosy pomocí ortogonálních kódů, které jsou
přiděleny jednotlivým terminálům. Díky speciálním vlastnostem těchto kódů je
později zajištěno, že od sebe lze jednotlivé přenosy oddělit. Někdy se
oddělování pomocí kódů doplňuje navíc časovým multiplexingem. Celková přenosová
kapacita sítě CDMA je tak daleko více závislá na dokonalé regulaci vysílacích
výkonů jednotlivých zařízení, na minimalizaci veškerého dalšího rušení a na
kvalitě všech aktivních prvků sítě obecně.









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.