Vyznáte se v 3G technologiích?

V poslední době se v tuzemsku o mobilních sítích 3G hovoří stále častěji. Postaral se o to minulý měsíc T-Mobile tím, že ohlásil spuštění své sítě UMTS. Před necelým rokem se o podobný rozruch zasloužil Eurotel spuštěním CDMA. V souvislosti se sítěmi třetí generace se pro označování jednotlivých technologií často používá zkratek anglických názvů, které se občas mísí s komerčními označeními výrobců. Tím vzniká ve značení nepřehledný chaos. Cílem tohoto článku je pokusit se alespoň trochu rozptýlit mlhu, která kolem označování technologií 3G vzniká.

Hned v úvodu se musím omluvit za zvýšenou koncentraci zkratek a jejich anglických přepisů v textu článku. Tentokrát však jde právě o ně, a tak se jim bohužel nelze vyhnout. 

Něco málo o vzniku

Na úvod jen velmi stručně k prapočátku sítí 3G. Vývoj mobilního systému třetí generace započal už v roce 1988 a na svědomí ho má Mezinárodní telekomunikační unie ITU (zkratka anglických slov International Telecommunication Union). Původně se pro tyto systémy používala poněkud krkolomná zkratka FPLMTS (Future Public Land Mobile Telecommunication System). Postupem času a za vydatné podpory Evropské unie se z nich vyprofiloval celosvětový standard IMT-2000 (zkratka anglického International Mobile Telecommunication for the time after year 2000). Standard IMT-2000 je v podstatě skupina požadavků a doporučení pro budoucí mobilní radiokomunikační systémy.

Požadavky se mimo jiné týkají přenosových rychlostí. Ty jsou tříděny podle rychlosti pohybu mobilního účastníka. Uvnitř budov a při rychlosti pohybu do 6 km/h se předpokládá přenosová rychlost až 2 048 kbit/s. V městské zástavbě při rychlosti do 120 km/h má být síť schopna přenosu rychlostí nejméně 384 kbit/s a mimo města a při rychlém pohybu pak jde o přenosovou rychlost nejméně 144 kbit/s. K dalším kritériím patří možnost mobility v rámci celého pokrytého světa, nezávislost služeb na konkrétním typu rádiového systému, multimediální služby v reálném čase nebo podpora virtuálního domácího prostředí.

V roce 1998 byl zformován projekt 3GPP (3rd Generation Partnership Project), který měl za úkol pokračovat a koordinovat další standardizační práci. Právě kvůli nezávislosti služeb na konkrétní technologii rádiového přístupu jsou zde přísně odděleny segmenty rádiové přístupové sítě a páteřní přenosové sítě. Rádiových přístupových systémů je vícero typů, proto se na ně podíváme blíže.

Základní principy a metody

Pro čtenáře, kteří nejsou v mobilních sítích příliš kovaní, si dovolím nejprve stručný technický úvod. Jednou ze základních vlastností přístupové sítě je metoda, kterou je jednotlivým účastníkům přidělován přenosový kanál. V principu se jedná o tři základní způsoby:

• TDMA, u něhož jsou kanály přidělovány účastníkům v časových blocích;
• FDMA, kde je účastníkům přidělována samostatná frekvence;
• CDMA, u něhož jsou účastníci rozlišeni podle individuálních kódů.

Další důležitou vlastností rádiových sítí je způsob, kterým je řešen duplexní přenos, tedy současná obousměrná komunikace mezi dvěma účastníky. Způsoby jsou v principu dva. Prvním je časový duplex TDD (Time Division Duplex), kdy jsou oba směry přenosu odděleny v časové rovině. Komunikace tedy probíhá v jednom rádiovém kanálu společném pro oba směry a v pravidelných intervalech se ve vysílání střídají obě strany. Jednoduše nejdříve jeden, pak druhý. Výhodná je úspora energie, nevýhodou je pak dopravní zpoždění. Proto se TDD používá pro systémy s malým dosahem.

Druhým řešením duplexního přenosu je FDD (Frequency Division Duplex). Zde probíhá přenos oběma směry současně a pro každý ze směrů přenosu je přidělen samostatný rádiový kanál. U těchto systémů se hovoří o tzv. duálním pásmu. Příkladem může být např. GSM. Nevýhodou je kromě jiného nutnost obsluhy dvou kmitočtů a také nižší úspora kmitočtového pásma.