Rychlá, ale přesto mobilní data - část II.
EDGE (Enhanced Data Rate for GSM Evolution)
Snaha dále zvýšit rychlost datových přenos v mobilních sítích GSM vedla ke vzniku dalšího řešení, které je označováno příznačně jako EDGE (doslova: zvýšená rychlost přenosu dat pro další vývojové stádium GSM). Týká se jak HSCSD, tak i GPRS, ale v praxi se využívá jen u GPRS, kde by se měla správně poznačovat jako EGPRS (Enhanced GPRS). Přesto se i zde používá stejné označení EDGE.
Způsob, jakým EDGE dosahuje svého cíle, lze zjednodušeně popsat následovně: stále má k dispozici stejné timesloty jako CSD, HSCSD i GPRS, ale snaží se je využít efektivněji. Používá jiné (dokonalejší) způsoby modulace v rámci rádiových přenosů, díky kterým dokáže zvýšit přenosovou kapacitu pro přenos dat, připadající na jeden timeslot. Pokud bychom si to srovnali s obrázkem č. 2, místo rychlosti 22,8 kbit/s bychom zde dostali trojnásobek (68,4 kbit/s). Pak ale znovu nastupuje potřeba vyhradit část dat jako režijní, pro zajištění spolehlivosti rádiového přenosu. Výsledkem je znovu existence kódovacích schémat, kterých má EDGE (EGPRS) celkem 9, viz následující tabulka a graf.
 |
Stále přitom platí, že výsledná přenosová rychlost je dána jako součin počtu využitých timeslotů a rychlosti na jeden timeslot, s omezením počtu timeslotů dle možností sítě a schopnosti zařízení.
Samotná volba kódovacího schématu je přitom úkolem mobilního terminálu a základnové stanice, se kterou terminál právě komunikuje. Obě strany přitom berou v úvahu aktuální podmínky příjmu, zatímco koncový uživatel nemusí vůbec o ničem vědět. Jemu se případná změna právě používaného kódovacího schématu projeví jen změnou dosahované přenosové rychlosti.
UMTS
Možnosti dalšího zvyšování přenosových rychlostí se v mobilních sítích 2. generace (a tedy i v sítích GSM) technologií EDGE prakticky vyčerpaly. Nadějí na další výraznější zrychlení slibovaly až technologie, určené pro sítě 3. generace. Z nich se pro Evropu počítalo především s těmi, které byly založeny na variantě W-CDMA (od: Wideband CDMA). Práce na nich začaly již v orce 1985, pod křídly Mezinárodní telekomunikační Unie (ITU) a na půdě standardizačního orgánu ETSI (European Telecommunications Standards Institute). Jenže práce zde nespěly ke svému cíli, a tak je nakonec (v roce 1998) musel převzít jiný orgán: globální iniciativa 3GPP (3G Partnership Project), sdružující spíše subjekty z privátního sektoru. Výsledkem jeho práce je systém UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), používaný dnes i v ČR.
Původním příslibem UMTS přitom bylo dosažení přenosové rychlosti 2 Mbit/s při stacionárním (nepohybujícím se) terminálu, 384 kbit/s v případě pomalu se pohybujícího terminálu, a 114 kbit/s u rychleji se pohybujícího terminálu. Jenže první verze standardů UMTS, vydaná ještě v roce 1999 (jako „Release 99“) nakonec poskytla podstatně méně: pro stacionární (nepohybující se terminál) jen 384 kbit/s. Právě s touto rychlostí u nás spustil svou 3G/UMTS síť i bývalý Eurotel (dnes Telefónica O2 Czech Republic), zatímco T-Mobile vsadil na jinou technologii (UMTS TDD), a Vodafone ještě žádnou 3G síť nespustil.
HSDPA + HSUPA = HSPA
Vyšší rychlosti se do UMTS dostávají až postupně, a to formou jakýchsi „dodatků“, resp. dodatečných vylepšení. Ty mají podobu dvou různých a relativně samostatných technologií, označovaných jako HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) a HSUPA (High Speed Uplink Packet Access).
První z nich je součástí verze UMTS z roku 2002, označované jako Release 5, a slouží potřebám zrychlení na tzv. downlinku (směrem ze sítě k uživateli). Opět zde existuje několik variant, resp. kategorií HSDPA, které ukazuje následující tabulka.
V ČR nasadil technologii HSDPA ve své 3G sítí bývalý Eurotel, a to v dubnu 2006. Díky ní nabízí maximální rychlost na downlinku 1 Mbit/s, což se zdá být spíše umělým (komerčním) omezením než technologickým limitem použitého HSDPA.
Ani HSDPA však nijak nemění rychlost na uplinku, neboli směrem od uživatele do sítě. To je ponecháno až na technologii HSUPA, standardizovanou v rámci UMTS Release 6 (z roku 2004), kterou ale v ČR zatím ještě nikdo nenasadil. Její principiální možnosti (zrychlení uplinku) ukazuje následující tabulka.
HSPA+ a LTE
Technologie HSDPA a HSUPA lze považovat za vzájemně komplementární (vzájemně se doplňující). Proto se někdy označují souhrnně také jako HSPA (High Speed Packet Access). Ani jimi však není další vylepšování UMTS vyčerpáno. Práce probíhají i na ještě novější verzi HSPA+, která by měla dosahovat až 42 Mbit/s na downlinku, a až 11 Mbit/s na uplinku. Zatím ale HSPA+ není standardizováno (mělo by být jako UMTS Release 7), a existují jen první pracovní prototypy.
Cílovým řešením pro mobilní datové komunikace, navazující na UMTS a HSPA, pak je zcela nová technologie, označovaná prozatím jako LTE (od: Long Term Evolution). Je plánována pro nasazení někdy po roce 2010, jako „Release 8“, a měla by dosahovat až 100 Mbit/s na downlinku, až 50 Mbit/s na uplinku, a latence nejvýše kolem 10ms. Ale zatím je to skutečně jen hudba budoucnosti.
UMTS TDD
V říjnu 2005, ještě o něco dříve než tehdejší Eurotel, spustil svou mobilní síť 3., generace český T-Mobile. Vsadil však na poněkud jinou variantu než posléze Eurotel (viz výše), a to na variantu UMTS TDD. Ve srovnání s ní je variantu, vužitou Eurotelem, možné označit jako UMTS FDD. Přitom obě zkratky (TDD. Od Time Division Duplexing a FDD, od Frequency Division Duplexing) se týkají toho, jak jsou přidělené frekvence využity pro přenos v obou směrech. V případě varianty FDD je pro každý směr využívána jiná sada frekvencí. Má to výhodu v tom, že přenosová kapacita je pak sejná v obou směrech. Pro hlasové služby je to důležité a potřebné, ale pro datové přenosy už nikoli. Ty velmi často preferují asymetričnost, s větší rychlostí v jednom směru (k uživateli), a nižší v opačném směru.
Tomuto požadavku datových přenosů pak vychází vstříc lépe princip TDD, který používá jen jednu sadu frekvencí, a sám si je (dle vlastní potřeby, na principu tzv. časového multiplexu) rozděluje mezi oba směry přenosu. Český T-Mobile dal přednost této variantě možná i proto, že se rozhodl ve své 3G síti nabízet pouze datové služby, a už nikoli služby hlasové. Navíc tyto datové služby inzeruje pod značkou 4G, což je dosti matoucí marketingový tah – s mobilními technologiemi ani sítěmi 4. generace to nemá nic společného.
Konkrétní technické řešení (UMTS TDD), které použil český T-Mobile, může dosahovat rychlosti až 2,2 Mbit/s na downlinku (na uživatele), a 1,1 Mbit/s na uplinku. Skutečně dosahované rychlosti pak jsou ale opět limitovány podmínkami rádiových přenosů v místě využití, stejně jako případným umělým omezením ze strany samotného poskytovatele. Sám T-Mobile inzeruje své služby 4G takto:
Nejrychlejší mobilní datová technologie - v současnosti až 1 Mb/s