K pochopení všech souvislostí je třeba připomenout si vývoj bezdrátových telekomunikací, důležité milníky v historii a rozumět pak zejména GSM, tedy druhé generaci mobilních sítí.
Revoluce v mobilních komunikacích
Celosvětový vývoj bezdrátových telekomunikačních systémů je obecně rozdělen do třetí generací.
Hlavním charakteristickým znakem analogových systémů je jejich orientace na hlasové služby. Jako přístupovou techniku využívají tyto sítě FDMA. Každému uživateli je zde přiřazena určitá část RF spektra. FDMA povoluje jen jednoho uživatele na jeden kanál, a protože tento uživatel má kanál přiřazen pouze pro sebe, na 100 procent času.
Jako přístupovou metodu tyto systémy využívají techniku TDMA a digitální modulační techniky. V TDMA je každému uživateli taktéž přiřazena určitá část RF spektra, ale tentokrát mnohonásobní uživatelé sdílejí RF nosič na bázi timeslotů. Každý z uživatelů obměňuje jejich použití v RF kanálu. Frekvenční dělení je sice použito, ale tyto nosiče jsou dále rozděleny do několika timeslotů pro jeden nosič (3 pro TDMA-AMPS, 8 pro GSM Full Rate, 16 pro GSM Half Rate). V této generaci jsou systémy již digitální, ale ještě stále se orientují především na hlasové služby. S dalším rozvojem GSM se začínají objevovat i další doplňující služby pro koncové uživatele.
O této generaci se mluví jako o mostu mezi sítěmi 2. generace, jež se orientují na hlasové služby, a sítěmi třetí generace, které se orientují především na služby datové. Nejedná se tedy o žádné nové systémy, ale o modulační techniky a technická zdokonalení, která se implementují do stávajících sítí. Tyto techniky umožní operátorům nabídnout vysokorychlostní přenos dat pro koncové uživatele.
GPRS (General Packet Radio Services) je technika pro paketově orientovaný přenos dat, což znamená, že nepotřebuje souvislý kanál pro přenos a přijímání dat, ale vysílá a přijímá data v paketech. Tím dochází k účelnému využití volného rádiového spektra a uživatelé mohou platit pouze za objem odeslaných a přijatých dat. S tímto komponentem se počítá jako se základem pro sítě GSM i UMTS.
EDGE (Enhanced Data For GSM Evolution) je modulační technika, která umožní operátorům GSM poskytnout svým zákazníkům vysokorychlostní přenos dat a některé služby s ním spojené. HSCSD – Vysokorychlostní okruhově spojená data (ECSD – Zdokonalená verze HSCSD, kombinace s EDGE)
V této generaci je hlavní důraz kladen na vysokorychlostní přenos dat a sítě jsou tedy vyvíjeny pro tento způsob využití. V Evropě se třetí generace sítí nazývá UMTS – Universal Mobile Telephony System. V Americe se používá také název CDMA 2000. Rádiový přenos je opět digitální s tím, že systém je navržen pro daleko vyšší kapacitu.
Koncept UMTS
Sítě třetí generace budou implementovány do existujících sítí druhé generace. Kromě Japonska by nikde jinde na světě neměla existovat pouze síť 3G bez druhé generace. Koncept využití mobilních sítí třetí generace předpokládá ideu jakéhosi oceánu GSM s malými UMTS ostrůvky uvnitř. Pro hlasové služby se tedy alespoň v blízké budoucnosti bude stále používat sítí GSM.Pro sítě třetí generace byla zvolena technologie CDMA (Code Division Multiple Access), což je přístupová metoda kódového dělení. Pro UMTS je použita její varianta WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), širokopásmová přístupová metoda. V CDMA neexistuje žádné časové dělení a všichni uživatelé používají celý nosič po celou dobu. CDMA je širokopásmový komunikační systém, ve kterém mají mnohonásobní uživatelé přístup do stejného frekvenčního pásma. Segment přiřazené frekvence pro tento jeden nosič je větší než ten, který je použitý v FDMA a TDMA, což právě umožňuje vyšší rychlost přenosu dat. K rozeznání různých uživatelů, kteří používají jedno frekvenční pásmo simultánně, se používá uživateli přidělený binární kód.
Spektrum se skládá z jednoho párového pásma (1920 – 1980 MHz + 2110 – 2170 MHz) a jednoho nepárového pásma (1910 – 1920 MHz + 2010 – 2025 MHz).
Rádiové koncepty pro WCDMA jsou dva: FDD (Frequency Division Duplex) pro párové pásmo a TDD (Time Division Duplex) pro pásmo nepárové.
Jako kandidát na technologie rádiového přenosu byl vybrán UMTSA, UMTS Terrestrial Radio Access a jako přístupová síť byl vybrán UTRAN, UMTS Radio Access Network. UTRAN architekturu sítě UMTS a její srování s GSM vám přineseme v dalším článku.
Kdo žene pokrok
Na vývoji bezdrátových telekomunikací a zejména globálních systémů třetí generace se podílí tolik organizací, že by o tom mohl být napsán samostný článek. Nejdůležitějšími milníky na cestě k UMTS jsou pravděpodobně Projekt 3GPP a skupina SMG.Projekt 3GPP (Third Generation Partnership Project ) - V listopadu 1998 se organizace ARIB, ETSI, T1, TTA a TTC dohodly na spolupráci při produkci technických specifikací pro mobilní systém třetí generace založený na vyvinutých jádrech sítí GSM a technologiích rádiového přístupu, které podporují techniky FDD a TDD. V roce 1999 se do projektu přidala také CWTS z Číny. Jednání 3GPP v červnu 1999 přineslo dohodu o specifikacích pro FDD a TDD, které představují část globálního CDMA standardu třetí generace.
SMG – Posláním SMG, Special Mobile Group, je vyvíjet standardy pro rodinu GSM veřejných digitálních bezdrátových komunikačních systémů s vestavěnou schopností pro neomezený celosvětový roaming pro uživatele a terminály mezi jakýmikoli sítěmi, jež do této rodiny patří. Jejím úkolem je rozvoj a správa specifikací digitálních telekomunikačních systémů, jež operují v pásmu 900 MHz – GSM900 a 1800 MHz – DCS1800. Je také zodpovědná za udržování integrity s platformou GSM v pásmu 1900 MHz, známou pod názvem PCS1900. Dále je zodpovědná za studium a definování všech aspektů mobilních systémů třetí generace založené na konceptu UMTS.
UMTS: datové šílenství
V roce 1980 byl kapesní telefon pouhou vizí, dnes se jedná o samozřejmost. Během této doby došlo k mnoha zajímavým změnám: z internetu se stal velký fenomén v životě lidí a všichni si začínáme zvykat na multimediální komunikaci. Počet uživatelů internetu, stejně jako uživatelů mobilního telefonu, narůstá vysokým tempem a oba tyto fenomény fungují jako hlavní katalyzátor změn v budoucích telekomunikacích. Na jedné straně informační technologie, na druhé telekomunikace.Z bezdrátových technologií se stane hlavní forma přístupu ke globálním telekomunikacím a společné síťové komponenty by měly sloužit k tomu, aby poskytly virtuálně jakoukoli možnou kombinaci služeb mezi pevnými a bezdrátovými přístupovými linkami.
V dalších článcích z této série o UMTS se budeme podrobně zabývat přístupovou technikou CDMA, architekturou sítě UMTS, jejími aplikacemi, srovnáním s GSM, rádiovým přenosem a rádiovou teorií, UTRAN sítí, Core Network a plánováním sítí a buněk.
