V minulém dílu jsem si slíbili, že se na 3G sítě podíváme poněkud podrobněji. Nuže směle do toho.
Evoluční vztahy mezi technologiemi GSM, EDGE, WCDMA, HSPA a LTE.
Na začátek si můžeme zopakovat, že 3G sítě představují takovou malou džungli různých standardů.
Nejčastěji se můžeme setkat se sítěmi typu UMTS (Universal Mobile Telecommunication System), který do mobilních sítí přinesl prvek podpory kvality služeb (QoS) se čtyřmi třídami (konverzace, jednosměrné vysílání, obousměrná interakce a základní přenos) a mladšími HSDPA/HSUPA sítěmi, ty přinášejí z pohledu uživatele slušné navýšení rychlosti a výrazné poklesy latencí, z technického pohledu pak adaptivní metody modulace a kódování.
Adaptivní modulace zajišťuje uživatelům optimální zacházení ze strany sítě. Pokud jsme například blízko základnové stanice, sníží se automaticky ochrana proti chybám přenosu a naroste nám rychlost přenosu, když se vzdalujeme od stanice, situace se obrací. Završením 3G technologií (poslední release) je pak standard LTE (Long Term Evolution), k němuž se dostaneme příště.
Rozdělení jednotlivých sítí
V rámci UMTS standardu můžeme dále sítě (jednotlivé technologie) rozdělit na ty, které využívají kmitočtového duplexu (FDD) a na ty, které pracují s duplexem časovým (TDD), kdy uplink i downlink probíhá na stejné frekvenci a střídání na základě různých časových slotů (tzv. „Ping-Pong“). Do této kategorie patří například dnes napůl zapomenutá TD-SCDMA. O světově unikátní experiment s UMTS-TDD, ze kterého se ve finále stala mezinárodní ostuda (možná i kvůli nešťastnému marketingovému označení 4G), se v České republice pokoušel T-Mobile. Dlužno ale také podotknout, že šlo vedle CDMA2000 EV-DO v pásmu 450 MHz, o vůbec druhý náznak 3G sítě u nás. Bohužel ani jedna ze sítí nebyla standardní 3G sítí (minimálně je nepodporovali výrobci koncových zařízení), ale zejména CDMA2000 v pásmu 450 MHz byla ve své době pro mobilní přenos dat docela výhra.
UMTS sítě s kmitočtovým duplexem (FDD) si můžeme dále rozdělit na dva přímé konkurenty: pomalejší (384 kb/s) síť W-CDMA (Wideband CDMA), kterou si tak oblíbili provozovatelé GSM sítí kvůli zpětné kompatibilitě a rychlejší, nicméně méně standardní CDMA2000. W-CDMA má nejvíce zastánců na starém kontinentu, kdežto s CDMA2000 se častěji setkáme v progresivnější Severní Americe.
CDMA se dále dělí na 1xRTT (1x Radio Transmission Technology) s limitem 144 kb/s směrem k uživateli, 1xEV-DO (Data Optimised), která je určena výhradně pro přenos dat a před první revizí umožňovala max. 2,45 Mb/s. CDMA EV-DO 2000 1x Rev a pak přišla s navýšením rychlosti na 3.8 Mb/s pro downlink a 1.8 Mb/s pro uplink. Vzhledem k tomu, že to byl prakticky nepatrný skok, CDMA2000 1x EV-DO Rev B, která přinesla navýšení rychlosti na 9.3 Mb/s pro stahování a 5.4 Mb/s pro download na sebe nenechala dlouho čekat. Poslední varianta CDMA2000 nese označení 1xEV-DV (Data Voice), která kombinuje podporu hlasu i dat.
HSDPA (Evolved High-Speed Downlink Packet Access) přinesl do 3G sítí inovaci v tom, že zavedl nový přenosový kanál pro uživatelská data – jde o tzv. rychlý kanál sdílení (HS-DSCH) umožňující efektivnější práci se spektrem. Jakmile základnová stanice rozhodne, který z uživatelů má dostat před HSDPA datový packet, nejprve o tom uživatele prostřednictvím signalizačního kanálu informuje a sdělí mu způsob modulace a verzi kódu vybranou základnovou stanicí. Plánovač svá rozhodnutí podřizuje požadavkům dané služby, prioritě datového toku či dostupnosti síťových prostředků.
HSUPA (Evolved High-Speed Uplink Packet Access) přináší k výhodám HSDPA ještě posílení zpětného směru komunikace. Technologie je proto také někdy nazývána jako vylepšený zpětný kanál EUL (Enhanced UpLink). Tato technologie sebou nese vedle větší rychlosti i různá nová omezení. Prostorový multiplex s více datovými toky si totiž vyžádal použití více antén (u vysílače i na přijímači), pracujících o nižší rychlosti, než je u původního toku, přičemž výsledná rychlost lineárně roste s počtem použitých antén u vysílače. To pro operátory znamená nepříjemný fakt výměny hardwaru základnových stanic a tak se jim nelze divit, že se do HSUPA sítí příliš nehrnou.
Jak začala 3G revoluce u nás a ve světě
Revoluce 3G sítí odstartovala v roce 2001, kdy japonský operátor NTT DoCoMo spustil první FOMA/W-CDMA síť. První CDMA2000 1X EV-DO síť pak odstartoval SK Telecom v Jižní Koreji přibližně o rok později (na začátku roku 2002), ale ještě dva roky poté nebylo jasné, na kterou stranu se většina operátorů definitivně přikloní. Vzhledem k tradici GSM nakonec zvítězila W-CDMA.
U nás se začalo s provozem první opravdové 3G sítě kupodivu brzy, první síť byla spuštěna v roce 2004. Šlo o CDMA 2000 EV-DO, která využívala pásmo 450 MHz po zastaralé NMT. Přeci jenom dvacetiletou licenci na provoz mobilní telekomunikační sítě v pásmu 450 MHz, kterou získal Eurotel v roce 1990 bylo potřeba nějak efektivně využít. Její výhodou bylo zejména vysoké pokrytí (poměrně brzy dokázala dosáhnout na téměř 80 % populace). O rok později spustil tehdy ještě Český Telecom (bývalý SPT Telecom) první standardní UMTS sít, kterou po něm zdědila Telefónica O2. V roce 2006 začal s výstavbou vlastní 3G sítě Vodafone, ale projekt šel poměrně brzy zase k ledu, takže šla síť do provozu až v březnu 2009, aby byla ani ne za rok nahrazena sítí úplně novou.
Zásadní nevýhodou původní sítě Telefóniky byla vedle malého pokrytí (větší část Prahy a Brna) přenosová rychlost pouze do 384 kb/s. V zhledem k totální apatii konkurence, trvala u nás tato doba 3G temna až téměř do konce roku 2008, kdy O2 změnila původního dodavatele technologie (Nokii) za levnější společnost (Huawei) a začala síť aktivně rozšiřovat. Dnes se pohybuje někde kolem 39 až 40 % pokryté populace a to s přenosovou rychlostí, kolísající od 1,8 Mb/s do 3,6 Mbit/s.
T-Mobile Czech Republic, který zdědil 3G licenci po českém Radiomobilu, se v roce 2005
pustil do světově ojedinělého technologického experimentu, když se rozhodl vybudovat u nás UMTS síť na principu časového duplexu (TDD), která využívá jediné frekvenční pásmo pro oba směry (tedy tzv. nepárové spektrum) a zároveň prohlásil, že UMTS FDD stavět nikdy nebude, protože mu technologie vystačí až do příchodu LTE. Ne náhodou změnil názor v okamžiku, kdy Telefónica s pomocí Huawei začala rozšiřovat a modernizovat vlastní 3G síť. T-Mobile spustil v ČR svoji 3G síť jako poslední, stalo se tak v lednu 2010.
Náš přehled by nebyl kompletní, pokud bychom se alespoň slovem nezmínili ještě o sítí, kterou u nás pod značkou U:fon provozuje společnost MobilKom. Ten u nás svoji technologii CDMA2000 EVDO Revize A provozuje od května 2007 a nabízí na ní zejména mobilní Internet v pro konkurenty hůře dostupných oblastech. Vybudovat v České republice celoplošnou CDMA mobilní síť umožnila MobilKomu licence na celoplošné vysílání v pásmu 410-430 MHz, kterou společnost získala v roce 2006. Od července 2010 se MobilKom rozhodl přesunout svoji snahu z předimenzovaného koncového trhu na velkoobchodní způsob prodeje, jeho infrastrukturu využívá například Vodafone.
Příště seriál zakončíme pohledem na budoucí standard 4G a přechodové technologie, které k němu vedou (LTE, WiMax).