CSD - Circuit Switched Data

Zaměřme se nyní na to, jaké jsou možnosti využití mobilních sítí GSM k datovým přenosům. Vyjdeme-li z toho, co jsme si již řekli o rámcích, slotech a kanálech, lze celkem snadno odvodit, že v rámci každého slotu (hovorového kanálu) je k principiálně k dispozici jen oněch 22,8 kbps (protože s režií 11 kbps, na obrázku č. 5 vyznačenou červeně a připadající na samotné fungování GSM sítě) není možné nic dělat, alespoň ne bez zásadnějších změn ve fungování této sítě. Současně s tím je ale třeba si uvědomit, že ani oněch 22,8 kbps nelze zdaleka plně využít k samotnému přenosu uživatelských dat, protože podobně jako u přenosu hlasových hovorů ve zdigitalizované podobě je i zde nutná určitá režie na zajištění přenosů, na opravy chyb, na navazování spojení atd.

Nejjednodušší cestou, kterou se provozovatelé GSM sítí vydali nejdříve, bylo použití velmi podobných (a to dosti robustních) technik a mechanismů pro zajištění spolehlivosti datových přenosů jako u hlasových hovorů. To vedlo na realizování datových přenosů nejbližší nižší "normovanou" rychlostí (vztaženo k "hrubému" datovému toku který vzniká digitalizací hlasu a odpovídá rychlosti 13 kbps) - zvolena tedy byla rychlost 9,6 kbps. Zbývajících cca 13,2 kbps (do výsledných 22,8 kbps) pak šlo na vrub režii na zajištění spolehlivosti, ošetřování chyb a výpadků, navazování spojení atd. Takto pak fungují (ve své základní podobě) datové přenosy po GSM sítích, označované jako CSD (Circuit Switched Data). Význam přívlastku "Circuit-switched", neboli "na principu přepojování okruhů", přitom souvisí s tím že mezi příjemcem a odesilatelem vzniká souvislá přenosová cesta s vyhrazenou přenosovou kapacitou (podrobněji viz další článek).

Závislost efektivní propustnosti na umístění terminálu

Po určité době se ale ukázalo, že datové přenosy nejsou až tak citlivé na bezchybovost jako vysoce komprimovaný hlas, a že tudíž je možné určitým způsobem oslabit původně velmi robustní mechanismy ošetřující chyby (v rámci zajištění spolehlivosti) a naopak zvýšit rychlost "čistého" datového toku. Konkrétní hodnotou, na kterou se původních 9,6 kbps podařilo zvýšit, je 14,4 kbps - ovšem za cenu toho, že takovéto přenosy obecně vyžadují kvalitnější (silnější) signál. Jak ukazuje graf na obrázku č. 6, se zhoršujícím se signálem (ve větších vzdálenostech od základnové stanice ve středu buňky) se efektivní využitelnost obou rychlostních variant zmenšuje, a to rychleji právě u nominální rychlosti 14,4 kbps. Ta se v okrajových částech buňky stává efektivně podstatně menší rychlostí (fakticky to znamená, že díky většímu počtu chyb se přenese méně "užitečných" dat).

Zdůrazněme si znovu, jak se vlastně v sítích dosáhlo přenosů rychlostí 14,4 kbps: nedošlo zde k žádné změně v časování, resp. ve formátu jednotlivých slotů a rámců či multirámců - na jeden slot stále připadá oněch 33,8 kbps, ke kterým jsme se dopočítali výše. Stejně tak nedošlo ke změně ani u mechanismů které zajišťují samotné fungování GSM sítě (komunikaci s BTS, handover atd.) - tyto mechanismy si z oněch 33,8 kbps stále ukrajují svých cca 11 kbps, a na každý slot tak připadá "využitelných" 22,8 kbps. Co se změnilo je rozdělení oněch 22,8 kbps mezi "užitečná data" a mechanismy zajišťující fungování vlastních datových přenosů. Tyto mechanismy byly poněkud oslabeny, zejména v jejich robustnosti, neboli schopnosti vyrovnat se s případnými chybami, viz křivka na obrázku č. 6. Zeštíhlením těchto mechanismů bylo dosaženo toho, že mají menší režii, resp. "ukrajují" méně z dostupné přenosové kapacity - z celkových 22,8 kbps nyní spotřebovávají jen asi 8,4 kbps, takže na vlastní přenosy (při dostatečně silném signálu) zbývá oněch 14,4 kbps. Stále přitom jde o variantu, označovanou jako CSD (Circuit Switched Data). V ČR ji v době psaní článku nabízel ve své síti pouze EuroTel.

Datové přenosy CSD v GSM sítích rychlostí 9,6 a 14,4 kbps

Další "zeštíhlování" mechanismů zajišťujících datové přenosy je sice možné, ale za cenu ještě většího zhoršení podmínek příjmu. Nebo, řečeno jinak: většího zeštíhlení režijních mechanismů, a tudíž k vyšších přenosových rychlostí, lze dosáhnout jen v podmínkách dobrého příjmu. Jak uvidíme později, právě o to se budou snažit technologie GPRS, které v podmínkách optimálního příjmu chtějí z jednoho slotu doslova "vyždímat" až 21,4 kbps (podrobněji viz článek . Ještě další možnost pak připravují mobilní sítě třetí generace, které počítají s různými přenosovými rychlostmi pro různé stupně mobility - nejmenší rychjlosti budou moci dosahovat velmi mobilní terminály (používané například v jedoucích vozidlech), a největší naopak stacionární (nepohybující se) terminály. Podrobněji viz článek "Co přinese třetí generace mobilních sítí?"

Přesto ale existuje ještě jedna další cesta ke zvyšování efektivních přenosových rychlostí - sdružování jednotlivých slotů, a díky tomu i sčítání jejich přenosových schopností. Touto cestou se vydávají dnes tolik diskutované technologie HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) a GPRS (General Packet Radio System). Podrobněji se jimi zabývají následující články.

---