T-Mobile na včerejší tiskové konferenci oznámil svůj plán spustit novou datovou mobilní síť třetí generace: Fast-UMTS. Zajímá vás, jak technologie TDD-UMTS, na které bude síť postavena, pracuje a jaké jsou její technické parametry? Víte, že to je vlastně CDMA?
Sítě 3G u nás byly a prozatím ještě stále jsou doménou Eurotelu. Jeho CDMA 450 je u nás i přes mnohé protesty uživatelů jedinou sítí tohoto typu. Časy se ale změní co nevidět. Nejasné zprávy ohledně UMTS pustil do světa před časem T-Mobile, což způsobilo nemalý rozruch. Zvíření 3G vod způsobil operátor také tím, že na konci dubna vyhrál výběrové řízení a získal tak desetiletou licenci na pásmo 872 MHz. Mezi odborníky a lidmi z branže se tak rozběhla přestřelka více či méně přesných odhadů a spekulací o tom, co s tímto pásmem T-Mobile zamýšlí. Bylo jasné, že půjde datovou o síť třetí generace, ale o kterou?
Technologií se nabízelo více. Spekulovalo se o Flexibandu neboli Flarion/Flash-OFDM a jednou z teoretických možností bylo i CDMA-EVDO, které v pásmu 450 MHz provozuje Eurotel. Jasno v této oblasti udělal T-Mobile až na včerejší tiskové konferenci, kde se potvrdila technologie TDD-CDMA firmy IPWireless. Operátor ji nabídne pod komerčním označením Fast-UMTS. Jak funguje technologie TDD-CDMA si řekněme dále.
Ještě malou poznámku k označování: T-Mobile uvádí jako označení technologie TDD UMTS. Z technického hlediska se ale ve skutečnosti jedná o technologii TDD-CDMA, která je jedním ze dvou standardů pro systém UMTS. Podle mého názoru je bližší označovat tuto technologii jako TDD-CDMA, což budu také používat v článku.
Každý chvilku tahá pilku
Technologie TDD-CDMA (zkratka anglického Time Division Duplex-Code Division Multiple Access) je jedním ze standardů pro UMTS. Kompletní specifikace systému byla dokončena organizací ETSI v roce 1999. Zkratka TDD znamená, že systém využívá časově dělený duplex. To jest že kanály pro uplink – směr od mobilního přístroje k základně – a opačně orientovaný downlink jsou rozlišeny v časové rovině. Laicky řečeno: střídavě se opakuje vysílání v jednom a ve druhém směru. V tom tkví jedna z podstatných odlišností od systému GSM, kde jsou kanály uplink a downlink rozděleny kmitočtově. To ale jen pro ilustraci, odlišností mezi GSM a TDD-CDMA je tolik, že porovnávat tyto systémy je nesmyslné. Časové průběhy komunikace TDD ilustrují následující obrázky.
Systém časového dělení se někdy výstižně označuje jako Ping-Pong. Jak je vidět na předchozím obrázku, časový rámec 10 ms je rozdělen do patnácti bloků (timeslotů). Dva timesloty z každého rámce, vždy první a poslední, jsou přiděleny řízení a signalizaci. První timeslot je označen jako FACH (Forward Access Channel), poslední timeslot rámce je pak označen jako RACH (Random Access Channel). Oba se mohou týkat jak uplinku, tak i downlinku. Zbylých 13 timeslotů rámce může být teoreticky libovolně, avšak prakticky samozřejmě systematicky rozděleno dle potřeby mezi uplink a downlink. Oba směry jsou pak odděleny bezpečnostní dobou, která se v angličtině označuje jako guard period.
Ve stejném pásmu pracuje více mobilních zařízení. Aby tento systém mohl vůbec pracovat a aby jednotlivé mobilní účastníky bylo možné vzájemně odlišit, je použita ještě metoda kódového dělení CDMA. Ta spočívá zjednodušeně v tom, že každý účastnický kanál používá jinou pseudonáhodnou posloupnost, pomocí které před vysíláním kóduje svůj datový tok. Stejnou posloupností je pak na straně příjemce datový tok dekódován. Na jednom kmitočtu se v témže timeslotu může vyskytovat současně až osm kódových posloupností. V systému je kvůli interferencím mezi sousedními buňkami velmi důležitá přesná regulace výkonu, a to jak základnových stanic, tak i mobilů. Také je důležitá synchronizace v rámci jedné buňky.
Pokud jde o konkrétní frekvence, standard TDD-CDMA je navržen pro práci na kmitočtech 1 900–1 920 MHz, což je právě případ T-Mobilu, a dále pak v pásmu 2 010–2 025 MHz. Systém používá kanály o šířce 5 MHz, které jsou odděleny intervalem 200 kHz. Zbývá dodat snad jen to, že modulační metodou je zde QPSK (Quadrature Phase Shift Keying).
Proč a nač?
Jednou z nejvýhodnějších vlastností časového multiplexu TDD je to, že lze snadno dynamicky měnit asymetrii kanálů pro uplink a downlink, a to jednoduše zvětšením či zmenšením celkového časového intervalu pro jednotlivé kanály. Také proto je systém TDD-CDMA vhodný pro přenos dat, protože umožňuje toto flexibilní přidělení šířky pásma.
Další výhodou technologie, která je zajímavá spíše pro mobilní operátory, je vysoká efektivita využití kmitočtových pásem. Systém totiž dovoluje opakování jedné frekvence v sousedních buňkách. Pro pokrytí území tedy čistě teoreticky stačí jedno pásmo 5 MHz, které bude díky síti základen pokrývat dané území. Pro operátory je také neméně lákavá možnost snadného a rychlého spuštění v porovnání s ostatními technologiemi.
A teď to podstatné. T-Mobile ve své zprávě uvádí, že maximální sektorová rychlost přenosu v síti v plném stádiu bude až 4,75 Mb/s. To je sice teoreticky vzato pravda, ale maximum je jako obvykle prakticky nedosažitelné. A s opatrností je třeba také brát údaj operátora o průměrné rychlosti 512 kb/s. Reálná rychlost v zatížené síti bude dle předpokladů podstatně nižší a bude se podle odhadů pohybovat někde těsně nad 200 kb/s.
Koncová zařízení, která v naších končinách připadají v úvahu, vidíte na obrázcích. Jedná se o kartu do slotu PCMCIA typu II, která dovoluje download až do 3 Mb/s. Pak je tu od firmy IPWireless k dispozici externí modem pro stejnou maximální rychlost.
Z praxe se ale podle zkušeností uživatelů z jiných zemí lze obávat podobných problémů, jako tomu bylo u nasazení CDMA. Tedy hlavně kompatibility a spolehlivosti koncových zařízení. Kvůli použité frekvenci ale u této sítě bude mnohem více problémů se signálem v budovách, kam vlnění o frekvenci zhruba 2 GHz velmi špatně proniká. Lze tedy očekávat nutnost použití externí antény, kterou lze naštěstí připojit i k PC kartě, i když to je poněkud krkolomné řešení.
Technologie TDD-CDMA je v provozu např. v Austrálii a na Novém Zélandu, v USA, ale i v Evropě, a to dokonce v sousedním Německu, dále pak ve Švédsku a Velké Británii. Ale za zmínku skutečně stojí jen německá síť Airdata a síť Woosh na Novém Zélandu, které jsou v ostrém provozu a mají dostatek zákazníků na to, aby se dala síť brát v úvahu jako plnohodnotná. Naše země bude tedy na mapě sítí třetí generace díky provozu této nepříliš rozvinuté odnože UMTS každopádně nepřehlédnutelným bodem.
