TÉMA: 3G sieť ako nástupca GSM?

Zákazníci začali mobilný internet využívať na vybavovanie osobnej agendy alebo pre zábavu. S rozširovaním smartfónov začali prudko narastať aj požiadavky na dátovú kapacitu mobilných sietí. Hoci GSM sieť pôvodne s takýmto vývojom nepočítala, pomocou technických úprav dokázala ešte dlhú dobu požiadavkám zákazníkov vyhovieť. Dnes už ale požadované prenosové kapacity zabezpečiť nedokáže, čo prinútilo telekomunikačných operátorov k postupnému nasadzovaniu a prevádzkovaniu siete tretej generácie, marketingovo označovanej ako 3G sieť.

Technické parametre 3G siete (UMTS)

Pod názvom 3G sa v Európe skrýva štandard Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), ktorý na rozdiel od GSM využíva vyššie frekvenčné pásmo, a to približne od 1 900 MHz do 2 200 MHz, pričom šírka jedného rádiového kanálu je 5 MHz. Ten sa delí na jednotlivé používateľské kanály, ktoré sa rozlišujú jedinečnou kódovou sekvenciou. Používatelia síce komunikujú na rovnakej frekvencii, ale každý má na rozlíšenie komunikácie svoju kódovú sekvenciu.

Pre zaistenie obojsmernej komunikácie (uplink / downlink), označovanej aj ako plne duplexná komunikácia, sa používajú dve rôzne metódy:

- FDD (Frequency Division Duplex) - pre vysielanie a prijímanie sa používajú dva rôzne frekvenčné kanály (Orange, Telekom, O2)

- TDD (Time Division Duplex) - využíva sa iba jeden kanál a proces vysielania a prijímania sa strieda v čase

FDD používa frekvencie 1 920 až 1 980 MHz a 2 110 až 2 170 MHz, TDD má vyhradené frekvencie 1 900 až 1 920 MHz a 2 010 až 2 025 MHz.

Architektúra UMTS

Siete UMTS majú veľmi podobnú architektúru ako siete GSM. Základňové stanice sa namiesto anglickej skratky BTS (Base Transceiver Station) označujú ako Node B (uzol). Každý takýto uzol je pripojený k RNC (Radio Network Controller). Niekoľko uzlov a jedno RNC tvoria rádiovú časť systému nazvanú RNS (Radio Network System). Celá rádiová časť systému sa nazýva UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network).

RNS je cez rozhranie Iu pripojené k jadru siete, anglicky Core Network (CN). V nej sa nachádza dôležitý prvok rozhrania MGW (Media Gateway), ktorý je schopný prepojiť UMTS s MSC (Media Switching Centre), čo je obdoba telefónnej ústredne v GSM sieti. Zabezpečí tak prekrývanie GSM siete s jej nasledovníkom bez nutnosti obnovovať prvky siete GSM.

TÉMA: 3G sieť ako nástupca GSM? Zdroj: www.fony.sk

Čo prináša UMTS?

Hlavným marketingovým lákadlom 3G sietí sa stali video hovory, ktoré sa nakoniec v praxi príliš nepresadili. Pri pohľade na prenosové rýchlosti sa 3G nejaví ani ako zásadná zmena k lepšiemu. Prvé dva štandardy R3 a R4 poskytujú teoretickú rýchlosť 384 kb/s (uplink 64 kb/s). Pre objekty pohybujúce sa rýchlosťou viac než 120 km/h (cestovanie vlakom, autom a podobne) sú dosahované hodnoty menšie než polovičné, konkrétne 144 kb/s. Výhodou z pohľadu zákazníka môže byť prepínanie (handover) medzi GSM a UTMS sieťou. V praxi je pri vysokej vyťaženosti GSM siete možné prepojenie hovoru do UMTS, ak sa pochopiteľne nachádzate v jej pokrytí. Rovnako funguje aj dátové pripojenie. V prípade dostupnosti UTMS bude mobil využívať túto sieť, inak automaticky "preskočí" na staršie GPRS/EDGE pripojenie.

Z pohľadu mobilných operátorov bolo potrebné vysúťažiť si a zaplatiť za frekvenčné pásmo, ale aj vybudovať oveľa širšiu sieť základňových staníc (tá musí byť oveľa hustejšia než pri GSM 900/1800, keďže vyššia frekvencia spôsobuje menší dosah a výraznejší vplyv prekážok na intenzitu signálu). Tomu zodpovedala aj percentuálna miera pokrytia nášho územia. Operátori sa najprv zamerali na osídlené oblasti a menšie obce museli čakať.

TÉMA: Ako fungujú GSM sieteS týmito troma písmenkami sa používatelia mobilných telefónov stretávajú viac než dve desaťročia. Niekto však možno stále nevie, ako presne GSM technológia funguje.

HSDPA – záchranca UMTS?

Približne v roku 2006 prišla na scénu technológia HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access), označovaná aj ako 3,5G. Táto technológia predstavuje zdokonalenie siete UMTS a podstatne zvyšuje jej prenosové rýchlosti. Zameriava sa hlavne na prenos dát smerom k užívateľovi. Zmeny sa uskutočnili hlavne na programovej úrovni, čo ale zvýšilo nároky na výpočtový výkon základňových staníc (Node B), RNC a samozrejme aj na samotné mobilné telefóny.

Najprv bol použitý iný typ modulácie, ktorý ale vyžaduje lepšiu kvalitu signálu - lepší parameter SNR (Signal to Noise Ratio), teda odstup signálu od šumu. Ďalším vylepšením je procedúra HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest), ktorá sa stará o zabezpečenie dát voči chybám. Táto metóda dokáže časť poškodených dát určeným algoritmom "dopočítať", závažnejšie chyby detekovať a požiadať o ich opätovné zaslanie. Zaslanie poškodených dát sa potvrdzuje po určitom bloku dát sumárne. Práve tam je rozdiel oproti UMTS, ktoré potvrdzuje každú dátovú jednotku samostatne, čo razantne znižuje rýchlosť komunikácie. Nakoniec sa plánovanie prenosu dát presunulo z RNC na Node B, čo skrátilo čas potrebný na modulovanie a kódovanie signálu.

Všetky tieto zmeny umožnili navýšenie rýchlosti prvého HSDPA štandardu z 14,4 Mbit/s až na 42 Mbit/s. Vylepšenia nielenže zvýšili rýchlosť sťahovania, ale aj odosielania dát. Na tie nadväzovala technológia HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access). Vychádza z efektívnejšieho využívania fyzických kanálov a zo zníženia oneskorenia, vďaka čomu priniesla neporovnateľne lepšie výsledky rýchlosti odosielania dát. Teoretické maximum veľmi rozšírenej kategórie 6 je 5,76 Mbit/s.

Zdroj: Access server ČVUT, Wikipedia