Moderní mobilní datové sítě (2)

nĘUMTS Sítě UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) v praxi tvoří pouze novou část sítě připojenou ke st


nĘUMTS
Sítě UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) v praxi tvoří pouze
novou část sítě připojenou ke stávající GPRS, případně GSM/GPRS síti. V praxi
je UMTS reprezentováno jako takzvaný UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access
Network), což je nové rádiové rozhraní pro jádro původní GSM/GPRS sítě. UTRAN
se skládá ze základnových stanic Node B a jejich kontrolérů RNC (Radio Network
Controller). Ty jsou pak připojeny k SGSN z původní GPRS, potažmo EDGE sítě a
případně také k MSC (Mobile Switching Centre), což je obdoba telefonní ústředny
v GSM sítích.
UMTS používá CDMA a kanály široké 5 MHz. Existují však dvě varianty UMTS lišící
se podle použitého duplexního režimu. Nejčastější varianta je UMTS FDD, což je
právě to UMTS, které podporují běžné mobilní telefony a které v Česku nabízí
firma O2. UMTS FDD nabízí paketové datové přenosy a hlasové služby a
videotelefonii na bázi přepojování okruhů.
Druhá varianta TDD poskytuje pouze paketové datové přenosy a v ČR se s ní
setkáte v nabídce společnosti T-Mobile pod názvem Internet 4G. O přenosových
rychlostech v sítích UMTS si povíme dále.
Přenosové rychlosti a latence se u UMTS poměrně výrazně liší v závislosti na
variantě standardu. První varianta UMTS R99 v praxi dosahovala rychlostí 120/50
Kb/s (z teoretických 384/64 Kb/s) s latencemi podobnými jako u EDGE. UMTS R4,
které třeba u nás nabízí firma O2, pak zvýšilo reálné rychlosti na 350/350 Kb/s
(z teoretických 384/384 Kb/s), přičemž hodnota latence činí přibližně 200 až
300 ms. Není UMTS jako UMTS. V současné době jsou jen v České republice v
provozu u firmy O2 hned dvě varianty UMTS UMTS R4 a UMTS R5, T-Mobile pak
provozuje UMTS R5 ve variantě TDD. Pro UMTS R5 se přitom často, zejména z
marketingových důvodů, používá spíše název podle jedné z technologií, které
tento standard obsahuje HSDPA (High Speed Downlink Packet Access). HSDPA je
technologie, jež mírnou úpravou rádiového rozhraní (jedná se o softwarový
upgrade sítě) umožňuje dosahovat rychlosti oproti existující 384 Kb/s až 14,4
Mb/s.
HSDPA v současné době existuje celkem ve 4 standardizovaných variantách. V
rámci UMTS R5 je počítáno s HSDPA Phase I ve verzích SoC I (rychlost do 1,8
Mb/s nabízí O2 u nás) a SoC II (rychlost do 3,6 Mb/s, nabízejí oba slovenští
operátoři). V novějším standardu UMTS R6, který se do živého provozu dostane na
přelomu let 2007/2008, je pak standardizováno i HSDPA Phase II ve verzích SoC I
(7,2 Mb/s) a SoC II (14,4 Mb/s).
UMTS R6 navíc přichází i se zrychlením uplinku (směru od uživatele), a to z
dosavadních 384 Kb/s na 1,8 Mb/s u HSUPA Phase I SoC I. Také toto zrychlení je
dosaženo úpravou rádiového rozhraní a nese název HSUPA (High Speed Uplink
Packet Access). U HSUPA je také již jasno o rychlosti u SoC II, která bude opět
dvojnásobná tedy 3,6 Mb/s a má být definitivně standardizována v rámci UMTS R7.
Velkým přínosem UMTS R6 má být také snížení latencí pod hranici 50 ms.
nĘCDMA2000 1xEV-DO
Tyto sítě, jak vyplývá již z názvu, využívají technologii CDMA, a to na kanále
1,25 MHz. Použitých modulací signálu je v případě první varianty Rev. 0 hned
několik QPSK, 8PSK, 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Přenosová rychlost
se pak odvíjí podle zvolené modulace, velikosti paketu (1 024, 2 048, 3 072
nebo 4 096 bitů) a počtu slotů na paket (1, 2, 4, 8 nebo 16). Maximální
přenosová rychlost na tzv. forward linku (směru k uživateli) činí 2,457 Mb/s.
Na reverzním linku (směru od uživatele) je to 153,6 Kb/s. Forward link je
sdílený mezi více uživateli, a to ve formě TDMA tedy vyhrazených časových úseků
pro jednotlivé uživatele. Latence se pohybuje v rozmezí 120 až 200 ms. Síť
CDMA2000 1xEV-DO Rev. 0 u nás provozuje firma O2.
CDMA2000 1xEV-DO (1x EVolution Data Only) sítě, pokud jsou stavěny na zelené
louce, na rozdíl od těch výše uvedených nevyžadují žádnou složitou
architekturu. Jednotlivé základnové stanice jsou připojeny přímo k centrálnímu
serveru, který obstarává přihlašování uživatelů a konektivitu k internetu.
Jedná se tedy de facto o čistě IP síť s rádiovým rozhraním.
CDMA2000 1xEV-DO je však původně 3G nadstavba pro starší sítě CDMA2000 1X,
které poskytují klasické hlasové služby a paketové přenosy o rychlosti 144
Kb/s. V takových sítích funguje CDMA2000 1xEV-DO jako nové rádiové rozhraní,
podobně jako UMTS pro sítě GSM/GPRS.
Kromě Rev. 0 existuje také novější varianta Rev. A, která se v současné době
začíná nasazovat, a Rev. B. Rev. A nabízí rychlost až 3,1/1,8 Mb/s při latenci
pod 50 ms. Rev. B má přinést vedle kanálů o šířce 1,25 MHz také možnost
využívat jejich násobky. Na jeden kanál má nabídnout při modulaci 64QAM až 4,9
Mb/s. V maximální konfiguraci 15 x 1,25 MHz (20 MHz) to má být 73,5 Mb/s. Rev.
B má být k dispozici na přelomu let 2007/2008.
nĘFLASH-OFDM Sítě FLASH-OFDM (Fast Low-latency Access with Seamless Handoff
OFDM) patrně již nebudou nově nasazovány. Společnost, která tyto sítě vyráběla
Flarion byla totiž odkoupena společností Qualcomm, která dodává čipsety pro
CDMA2000 1xEV-DO a drží klíčové patenty na UMTS alias W-CDMA (Wideband CDMA).
FLASH-OFDM nabízí přenosovou kapacitu 3,2 Mb/s směrem k uživateli a 900 Kb/s
směrem od uživatele, a to při latenci zhruba 25 ms. Jednu z mála sítí
FLASH-OFDM na světě zprovoznila T-Mobile Slovensko. FLASH-OFDM používá 1,25 MHz
kanály a dosahuje reálně latencí okolo 25 ms. Flarion vyvinul také inovovanou
variantu FlexBand, která pracovala s kanály o šířce 1,25 MHz nebo 5 MHz a jež
nabízela při 5 MHz rychlost přenosu dat až 15,9/1,8 Mb/s. Tato technologie ale
asi již nikdy nebude uvedena na trh. Struktura sítě je totožná s CDMA2000
1xEV-DO s tím rozdílem, že základnové stanice standardně přímo podporují i
rozhraní Ethernet.
nĘMobilní WiMax
Wireless Broadband (WiBro) byl původně vyvíjen jako samostatný standard výlučně
pro Jižní Koreu pro pásmo 2,3 GHz, které zde bylo lokálně uvolněno pro obecné
využití. WiBro však byl upraven do té formy, že odpovídá požadavkům rodiny
standardů IEEE 802.16, a tudíž jej lze začlenit pod mobilní WiMax tedy standard
IEEE 802.16e, který by měl být letos finalizován. IEEE 802.16e počítá s
přenosovými rychlostmi až 70 Mb/s na 20MHz kanál a kanály bude možné kombinovat
v násobcích 1,25 MHz nebo 5 MHz. IEEE 802.16x používá jako metodu rozdělení
pásma OFDMA, přičemž nejvyšší rychlosti má být dosahováno s modulací 64QAM.
Latence se má pohybovat pod 25 ms a první sítě mají spatřit světlo světa na
přelomu let 2007/2008. Struktura sítě má být přitom obdobná jako u CDMA2000
1xEV-DO Rev. 0 a FLASH-OFDM tedy IP síť, kde mobilní WiMax bude zabezpečovat
čistě pouze rádiové rozhraní.
IP telefonie
Snižování latencí samozřejmě přináší poměrně zajímavou otázku jak to bude s IP
telefonií v mobilních sítích. IP telefonii otevřeně podporuje zatím pouze
FLASH-OFDM a CDMA2000 1xEV-DO Rev. A, případně i UMTS TDD. Tyto technologie
nabízejí nástroje k tomu, aby bylo možné upřednostňovat na rádiovém rozhraní
VoIP před ostatními daty a nabízejí i dostatečné přenosové rychlosti, a tudíž
lze zajistit i přijatelně kvalitní telefonní službu. IPWireless (UMTS TDD) i
Flarion (FLASH-OFDM) mají k dispozici dokonce i mobilní IP telefony. Obě
zmíněné technologie totiž nic jiného než paketové přenosy neumí, a tak pro ně
výrobci představili i IP telefony využívající protokol SIP. T-Mobile CZ i
T-Mobile SK, které tyto technologie nasadily, však uvedené telefony nenabízejí
a nabízet ani nebudou, neboť hlasové služby jim zajišťuje GSM síť (potažmo u
slovenského T-Mobilu UMTS FDD síť).
Otázka IP telefonie je však mnohem širší na její zprovoznění totiž není potřeba
nezbytně nutně IP telefon. Postačí notebook, PDA či chytrý telefon s příslušnou
aplikací. Zatímco fixní operátoři se s IP telefonií již víceméně smířili a sami
ji i aktivně nabízejí, tak mobilní operátoři, kteří na hlasové telefonii dnes
vydělávají nesrovnatelně více, se s tím příliš smířit nehodlají. Už se tak
ozývají i výhrůžky, že VoIP bude v mobilních sítích blokováno apod. Nicméně
například Hutchinson operátor 3G sítí Three však již podepsal exkluzivní
smlouvu s firmou Skype a chystá se po příchodu UMTS R6 začít nabízet (patrně
placenou) IP telefonii. Důvod je přitom prostý u UMTS FDD je poměrně finančně
náročné a neefektivní nabízet hlasové služby prostřednictvím přepojování
okruhů. IP telefonie s moderními hlasovými kodeky je totiž mnohem méně náročná
jak na potřebné přenosové pásmo, tak na řízení provozu.
Blízká budoucnost
V následujících třech letech mobilní sítě přestanou kralovat českému internetu
jak v rychlostech, tak v pokrytí, či dokonce v poměru cena/výkon. Fixní sítě v
čele s ADSL2+ a internetem přes kabelovou TV si své prvenství (především v
rychlosti) udrží poměrně dlouho a nadále budou vylepšovat i poměr cena/výkon.
Mobilní datové sítě se tak v České republice pozvolna začnou používat zejména
pro mobilní účely, přičemž nový boom jejich využití můžeme čekat až po roce
2008, kdy přijdou nové, výše zmiňované technologie.
(pal) 6 1489









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