Hlavní navigace

Budoucnost rychlých mobilních dat: HSPA+ a LTE

 Autor: 29
Jiří Peterka 23. 2. 2007

Možnosti přenosu dat v mobilních sítích třetí generace, na bázi WCDMA, musí být vylepšovány technologiemi HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) a HSUPA (High Speed Uplink Packet Access). Jejich budoucí verze by mohly zvládnout až 40 či dokonce 80 Mbit/s. Cílem pro konec desetiletí je pak 100 Mbit/s. To už ale půjde o jinou technologii, s názvem LTE (Long Term Evolution).

Letošní světový kongres 3GSM, který proběhl minulý týden v Barceloně, nepřinesl zdaleka jen nové mobily a nejrůznější mobilní obsah. Byl současně i příležitostí k představení širokého spektra technologií, které se dají v mobilním světě využít – a to v různém stádiu svého životního cyklu. K vidění tak byly již dobře zavedené technologie, které spolehlivě fungují, a jen se všelijak vylepšují. Vedle nich ovšem byly k vidění i věci, které se teprve rodí, zkouší, či pro které se teprve hledá vhodné uplatnění a/nebo vhodný obchodní model.

Pojďme se nyní seznámit s některými z nich.

HSPA = HSDPA + HSUPA

Jednou technologií, která na letošním 3GM kongresu vystupovala již jako poměrně vyzrálá, je technologie označovaná jako HSPA (High Speed Packet Access). Pokud jste o ní ještě neslyšeli, pak vězte, že je to spíše souhrnné označení pro celou rodinu technologií, jejíž členové jsou možná známější jako jednotlivci než jako příslušníci této rodiny.

Tak třeba HSDPA, aneb High Speed Downlink Packet Access, už reálně funguje i v ČR, kde tuto technologii nasadil v dubnu 2006 ve své síti tehdejší Eurotel. Zatím je ale jediný, protože český T-Mobile nasadil ve své síti 3G/UMTS zcela jiné technologické řešení (UMTS TDD) a v něm už dosáhl stejného efektu, kvůli kterému ostatní operátoři do svých sítí (na bázi WCDMA) musí instalovat právě HSDPA. A český Vodafone nedávno přehodnotil své plány ohledně sítě třetí generace a HSDPA zatím ani nemá kde nasadit.

Ale proč Eurotel (dnes O2), stejně jako další operátoři v zahraničí, vůbec potřebují nasadit ve své 3G síti nějakou další technologii? Co je vlastně HSDPA a co umožňuje?

K vysvětlení se musíme vrátit trochu do minulosti, k jednomu nesplněnému slibu světa spojů. Ten, když všem kolem sebe (včetně akcionářů) maloval světlé zítřky v mobilních sítích třetí generace, sliboval přenosy dat na rychlostech až 2 Mbit/s (pokud se mobilní terminál nehýbe), případně 384 kbit/s (pokud se hýbe pomalu) a 112 kbit/s, pokud se hýbe rychleji. Jenže až po vynaložení opravdu astronomických částek za 3G licence, po zprovoznění prvních mobilních 3G sítí na bázi technologie WCDMA, se ukázalo, že prvotní sliby splněny nebudou. Maximem se stala rychlost 384 kbit/s, a to i pro (či spíše pouze pro) stacionární mobilní terminály – zatímco o slibovaných dvou megabitech si uživatelé mohli nechat jen zdát.

Řešení, jak poskytnout uživatelům původně slibované rychlosti, se pochopitelně našlo, ale již ve formě jakéhosi „přídavku“, či dodatečné „forsáže“, a to samostatně pro směr přenosu k uživateli jeho mobilnímu terminálu a samostatně pro opačný směr přenosu. Ano – právě o tom jsou technologie HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), kde písmenko D v názvu zdůrazňuje jeden ze dvou směrů (Downlink), a HSUPA (High Speed Uplink Packet Access), kde písmenko U naopak zdůrazňuje směr od uživatele a jeho terminálu do sítě.

HSDPA a HSUPA jsou skutečně dvě samostatné technologie, které mobilní operátoři mohou nasazovat nezávisle na sobě. To ostatně dokazuje i případ českého Eurotelu (dnes O2), který zatím nasadil pouze HSDPA. A není sám, protože podle studie společnosti Informa Telecoms&Media bylo k polovině ledna 2007 na celém světě v řádném komerčním provozu na 71 takovýchto sítí.

HSDPA

Použití HSDPA a/nebo 1×EV-DO v různých částech světa, zdroj

Naproti tomu nasazení technologie HSUPA má oproti HSDPA přibližně dvouleté zpoždění. Dnes již existují první pilotní nasazení, ale s komerčním nástupem se počítá v letošním až příštím roce. Podle stejné studie společnosti Informa Telecoms&Media by se stejný náskok HSDPA oproti HSUPA měl udržet i v dlouhodobějším časovém horizontu. Například v roce 2011 by 65 procent uživatelů všech sítí 3G (resp. již 3,5G) mohlo využívat vyšších rychlostí na downlinku díky technologii HSDPA, zatímco vyšší rychlosti na uplinku (skrze HSUPA) budou dostupné jen 19 procentům uživatelů.

Není HSPA jako HSPA

Zpět ale k 3GSM kongresu v Barceloně: k vidění zde bylo snad všechno, co je s technologiemi HSDPA a HSUPA (souhrnně označovanými jako HSPA) spojeno. Od mobilních terminálů s podporou HSDPA a event. HSUPA, v provedení skutečných telefonů či jen datových karet, až po prvky mobilní sítě, které tyto technologie implementují. Vše skutečně nasvědčuje tomu, že celé HSPA (HSDPA i HSUPA) je už skutečně „tady“.

To, v čem se různí výrobci snažili odlišit, a také se odlišovali, však byla „rychlostní laťka“ HSPA, kterou ve svých produktech podporují. Zde si musíme uvědomit, že není HSPA jako HSPA (resp. HSDPA jako HSDPA a HSUPA jako HSUPA), ale že jejich maximální rychlosti se mohou i dosti významně odlišovat. Tak například český Eurotel (dnes O2) při spouštění svého HSDPA v dubnu loňského roku použil „základní“ verzi technologie HSDPA, jejíž možnosti sahají až do rychlosti 1,8 Mbit/s. Eurotel sám se však rozhodl poskytovat, v rámci svých komerčních nabídek, rychlost do 1 Mbit/s.

Tip: srovnání parametrů mobilního připojení českých operátorů si můžete provést v databázi připojení na Lupě. Na stejném místě pak najdete i přehledy tarifů ADSL či kabelového Internetu.

V současné době již existují také dokonalejší a rychlejší varianty HSDPA. Konkrétně HSDPA 1, která nabízí až 3,6 Mbit/s, a HSDPA 2, s maximem 14,4 Mbit/s. Vedle toho pak HSUPA, která ve svém základním provedení nabízí na uplinku rychlosti až 1,4 Mbit/s.

3GPP Release 7: HSPA+

Na obzoru však jsou ještě další vývojová stádia technologií HSPA, jdoucí ještě za rychlosti 14,4 Mbit/s. Jednou z možností, jak dosáhnout vyšších rychlostí, je použití jiného (dokonalejšího, efektivnějšího) kódování, konkrétně 64 QAM. To umožňuje zrychlit HSDPA ze 14,4 Mbit/s na 21 Mbit/s a HSUPA perspektivně až na 12 Mbit/s. Druhou možností pak je využití techniky MIMO (viz dále), díky které se HSDPA může dostat až na 28 Mbit/s. Pokud se obě tato vylepšení zkombinují, může HSDPA dosáhnout až 42 Mbit/s. A pokud se technika MIMO využije ještě intenzivnější, a to místo MIMO 2×2 v provedení 4×4, pak se prý může HSDPA dostat až na 80 Mbit/s. Ale to je zatím stále ještě hudba budoucnosti.

To už ale jsme u řešení, které je některými výrobci označováno jako HSPA+. Příslušný standard stále ještě připravuje organizace 3GPP (3G Partnership Project) a mohla by jej dokončit někdy v polovině letošního roku – jako „Release 7“. Praktické využití se pak předpokládá někdy v roce 2008.

Přímo na 3GSM Kongresu v Barceloně však již někteří přední výrobci čipů (zejména Qualcomm, Broadcom či TI) oznámili svou podporu této verzi HSPA+ a brzkou dostupnost příslušných čipů, které by ji měly prakticky implementovat. Prý ještě v letošním roce, s tím, že první produkty by se měly objevit v roce 2008.

LTE, Long Term Evolution

Plány mobilního světa na ještě rychlejší a ještě efektivnější datové přenosy (tj. přenášející více dat ve stejném rozsahu frekvencí) však jdou ještě podstatně dále, za hranice technologie HSPA+. Cílem je dosažení rychlostí na downlinku kolem 100 Mbit/s a kolem 50 Mbit/s na uplinku. To vše navíc s nízkou latencí, na úrovni 10 ms.

Technologie, která by takovéhoto ambiciózního cíle měla dosáhnout, už ale není označována jako „další HSPA“. Hovoří se o ní jako o technologii LTE, což je zkratka od „Long Term Evolution“. Příslušné specifikace by organizace 3GPP mohla dokončit někdy v roce 2008 a praktické nasazení se očekává až kolem roku 2010.

Jak už i změna jména naznačuje, technologie LTE už bude založena na jiných principech než dosavadní HSPA (HSDP a HSUPA). Nebude totiž sázet na techniky kódového multiplexu (CDM, Code Division Multiplexing, resp. CDMA, ani WCDMA), ale místo toho přestoupí na downlinku na ortogonální frekvenční multiplex (k technice OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Tedy ke stejné technice, jakou z bezdrátových technologií používá zejména WiMAX, a z drátových rodina xDSL či sítě PLC (PowerLine Communications) a další.

Bez zacházení do přílišných detailů je jeden ze základních rozdílů v tom, že u kódového multiplexu vysílají jednotlivé stanice na frekvenčních kanálech pevně dané šířky, a jakoby „vcelku“ (vysílání každého vysílače zabírá vždy celý kanál, souběžná vysílání od různých vysílačů se smíchávají, ale příjemce je dokáže zase oddělit od sebe, skrze správné dekódování). Naproti tomu u techniky OFDM je vysílání jakoby rozbito do velkého počtu „úzkých“ signálů (tzv. nosných), které se chovají nezávisle na sobě (každý nese samostatnou část přenášených dat), a navíc jsou ještě „nahuštěné těsně vedle sebe“, aby se maximalizovalo využití dostupného spektra.

Technika OFDM je hodně adaptivní, protože se díky existenci velkého počtu na sobě nezávislých signálů (nosných) dokáže dobře přizpůsobit skutečným podmínkám při přenosu. Navíc, a to je také velmi výrazná výhoda a odlišnost od CDMA, nepožaduje frekvenční kanály o pevně dané šířce. Místo toho dokáže vystačit s tak širokými frekvenčními kanály, jaké jsou k dispozici. Čím jsou širší, tím do nich dokáže „vtěsnat“ víc samostatných signálů (ortogonálních nosných), a díky tomu i dosáhnout větší přenosové rychlosti.

Pro srovnání: sítě 3G/UMTS na bázi CDMA pracují s frekvenčními kanály o pevně dané šířce 5 MHz, navíc v párovém provedení (na principu frekvenčního duplexu, tj. FDD). To samé platí pro doplňky v podobě technologií HSPA (HSDPA i HSUPA), které se musí vejít do stejně dimenzovaných (širokých) frekvenčních kanálů. A pokud takto široké kanály nejsou k dispozici, je třeba hledat jinou mobilní technologii. Naproti tomu budoucí LTE, díky použití techniky OFDM místo CDMA, nebude zdaleka tolik vybíravé a bude schopné fungovat nad různě širokými frekvenčními kanály, od 1,25 do 20 MHz. Samozřejmě v závislosti na tom bude dosahovat i různých maximálních rychlostí. Cílových 100 Mbit/s platí pro nejširší kanál (20 MHz).

MIMO

Společným rysem budoucího LTE, stejně jako vyšších verzí technologií HSPA, je využití již zmiňované techniky MIMO. Stejně tak se s ní budeme setkávat i u rychlejších verzí WiFi (na bázi standardu IEEE 802.11n) a nejspíše i u technologií WiMAX. Takže jak se zdá, budoucnost bezdrátových přenosů je jednoznačně ve znamení MIMO. Ale o co vlastně jde?

Samotná zkratka MIMO znamená „Multiple-input multiple-output“ a vypovídá o tom, že se na obou stranách přenosu používá více „vstupů“, resp. „výstupů“. Pod těmi si můžeme představit samostatné antény, či jen malé anténky, a právě podle nich poznáme typické „MIMO zařízení“. Logika je přitom taková, že nejde o více samostatných a na sobě nezávislých přenosů, na různých frekvenčních kanálech – v tom smyslu, že by každá dvojice antén „proti sobě“ komunikovala na samostatném frekvenčním kanále, a tím se patřičně znásobovala celková přenosová kapacita. Technika MIMO naštěstí nespotřebovává více frekvenčního spektra (více frekvenčních kanálů), ale usiluje využít stejně velké spektrum efektivněji. A právě k tomu potřebuje více antén, které jsou rozmístěny v určité konkrétní vzdálenosti od sebe. Pro názornost si vše lze představit tak, že systémy MIMO dokáží pracovat i s různě odraženými signály, například od zdí, podlah či stropů apod., které díky více anténám umí správně interpretovat a vyhodnotit (místo toho, aby tyto odrazy naopak zhoršovaly příjem, jako například známé „duchy“ u televizního vysílání).

Znamená to ale, že v budoucnu budeme používat mobily, ze kterých bude „čouhat“ hned několik malých antének? Nejspíše ne, snad se časem podaří je řešit jako integrované, a tedy zabudované přímo do těla mobilu, aniž by z něj nějak vyčnívaly.

Anketa

Očekáváte, že bude kolem roku 2010 budou v mobilních sítích zapotřebí rychlosti přenosu kolem 100 Mbit/s?

Našli jste v článku chybu?

23. 2. 2007 20:24

cedr (neregistrovaný)
Ja bych se v ankete spis ptal po tom, jake rychlosti si myslite, ze uzivatel realne dosahne v mobilni siti v roce 2010.

Ale spis sem chtel neco jineho. Je krasa, jak nam specifikace neustale predhazuji nove lepsi rychlejsi technologie (a vyvojari mobilu do nich opravdu jdou). Jenze operatori na to s...rou. A i kdyz uz si konecne koupi draze infrastrukturu napr pro HSDPA, tak uz neposili core network. Hlavne ze mam silnej air, kabely v zemi uz to pak neutahnou:)). A uzivatele porad zadny zrychle…

23. 2. 2007 13:47

O2 (neregistrovaný)
,že ani nechtějí moc poskytovat HSPA,hlavně O2,protože manažeři se zaměřily hlavně na podporu Pevná linka s internetem.A navíc je tu CDMA,které má slušné pokrytí a slušnou rychlost.Siť je,ale kapacity jsou ve velkých městech již dost na hraně a o nějaké další rozšiřování není tak nějak zatím moc zájem priority jsou jiné.Ono je to vidět i s akcí ,které O2 dělá na internet a televizi po lince.Pokud někdo moc potřebuje mobilní internet tak si zaplatí i drahý modem nebo kartu.Nechceš být u nás na 2 …
120na80.cz: Rakovina oka. Jak ji poznáte?

Rakovina oka. Jak ji poznáte?

Podnikatel.cz: Na poslední chvíli šokuje výjimkami v EET

Na poslední chvíli šokuje výjimkami v EET

Měšec.cz: U levneELEKTRO.cz už reklamaci nevyřídíte

U levneELEKTRO.cz už reklamaci nevyřídíte

Vitalia.cz: Potvrzeno: Pobyt v lese je skvělý na imunitu

Potvrzeno: Pobyt v lese je skvělý na imunitu

Podnikatel.cz: Přehledná titulka, průvodci, responzivita

Přehledná titulka, průvodci, responzivita

Měšec.cz: Air Bank zruší TOP3 garanci a zdražuje kurzy

Air Bank zruší TOP3 garanci a zdražuje kurzy

Root.cz: Telegram spustil anonymní blog Telegraph

Telegram spustil anonymní blog Telegraph

DigiZone.cz: Milan Kruml: procházka TV historií

Milan Kruml: procházka TV historií

Měšec.cz: Banky mlží o nákladech na předčasnou splátku hypotéky

Banky mlží o nákladech na předčasnou splátku hypotéky

Podnikatel.cz: 3, 2, 1..EET startuje. Na co nezapomenout?

3, 2, 1..EET startuje. Na co nezapomenout?

Lupa.cz: Google měl výpadek, nejel Gmail ani YouTube

Google měl výpadek, nejel Gmail ani YouTube

Podnikatel.cz: Pozor, pojišťovny mění čísla účtů

Pozor, pojišťovny mění čísla účtů

Podnikatel.cz: Víme první výsledky doby odezvy #EET

Víme první výsledky doby odezvy #EET

Měšec.cz: Zdravotní a sociální pojištění 2017: Připlatíte

Zdravotní a sociální pojištění 2017: Připlatíte

Podnikatel.cz: Babiše přesvědčila 89letá podnikatelka?!

Babiše přesvědčila 89letá podnikatelka?!

Podnikatel.cz: K EET. Štamgast už peníze na stole nenechá

K EET. Štamgast už peníze na stole nenechá

DigiZone.cz: ČT má dalšího zástupce v EBU

ČT má dalšího zástupce v EBU

Měšec.cz: Jak levně odeslat balík přímo z domu?

Jak levně odeslat balík přímo z domu?

Měšec.cz: Vklad na cizí účet je draze zpoplatněn (přehled)

Vklad na cizí účet je draze zpoplatněn (přehled)

Vitalia.cz: Dáte si jahody s plísní?

Dáte si jahody s plísní?