Mobilusis ryšys: nuo istorijos iki 4G galimybių Lietuvoje ir pasaulyje

ik palyginti nedidelis skaičius plataus vartojimo technologijų gali pasigirti tokiu plačiu įvairiausių sutrumpinimų „asortimentu“, kaip ryšio technologijos. Pastaruoju metu šioje industrijoje pasirodė naujas apibūdinimas - 4G. Užbėgant už akių pasakysime, jog tai nauja mobiliojo ryšio karta, atversianti visai naują puslapį mobiliųjų įrenginių ir paslaugų istorijoje.

Šiais metais išplatintame pranešime Tarptautinės telekomunikacijų sąjunga (ITU) paskelbė, kad “WirelessMAN-Advanced” (IEEE 802.16m arba „WiMAX 2“) ir “LTE-Advanced” (LTE Release 10) standartai gali atitikti „IMT-Advanced“ lygį, dar vadinamą 4G.

Taigi, dabartiniu metu rinkoje yra dvi technologijos, kurios gali pasiekti su 4G karta siejamus lūkesčius – tai „WiMAX“ ir LTE. Abi šios technologijos žymi esminį pokytį, lyginant su šiandien vyraujančiais 3G tinklais, todėl naujas technologijas diegiantys operatoriai rinkodaros tikslais jau dabar jas įvardija kaip 4G.

Reikia pripažinti, kad kelyje į 4G “WiMAX” technologijos kūrėjai lenkia LTE – “WiMAX” technologija buvo standartizuota dar 2005 m. ir jau plačiai išplito pasaulyje. Pasaulinis “WiMAX” forumas skelbia, kad “WiMAX” ryšiu naudojasi jau daugiau nei 620 mln. planetos gyventojų, iš jų – 115 mln. Europos šalių gyventojų. Prognozuojama, kad 2011 m. pabaigoje naujoji technologija bus prieinama vienam milijardui žmonių. LTE technologijos ryšiu kol kas naudojasi tik kelių miestų gyventojai.

Be to, labai greitai turėtų pasirodyti ir „WiMAX 2“ – IEEE 802.16m standartą žadama patvirtinti dar šiemet. Demonstruojant bandomąją „WiMAX 2“ versiją pasiekiama iki 330 Mbps mobiliojo ryšio greitaveika, siunčiama 16 didelės raiškos (HD) TV transliacijų vienu metu, o komercinį „WiMAX 2“ sprendimą kompanija „Samsung“ planuoja pristatyti jau kitais metais.

Šia prasme Lietuva nė kiek neatsilieka nuo progreso – mūsų šalis viena pirmųjų pasaulyje įsidiegė ir pradėjo naudoti mobilųjį ryšį „WiMAX“ – 2009 m. kovą, kai AB Lietuvos radijo ir televizijos centras (Telecentras) pradėjo teikti MEZON interneto paslaugas, Lietuva buvo pirmoji ES šalis, pradėjusi naudoti mobilųjį “WiMAX”. Bendrovė skelbia, kad šios technologijos internetu MEZON galima naudotis jau 52 Lietuvos miestuose ir gyvenvietėse.

“TeliaSonera” 2009 m. gruodį taip pat paskelbė, kad yra gavusi licencijas ir pradėjo naudoti LTE technologiją komercinėms paslaugoms teikti, tiesa, kol kas tik Stokholme, Osle, Turku ir Helsinkio miestuose. “TeliaSonera” grupei priklausanti bendrovė “Omnitel” Lietuvoje atlieka LTE bandymus ir tvirtina, kad bandymų metu jau pasiekė 100 Mbps greitį.

Į areną įsiveržė ir “Tele2”, šiemet paskelbusi, kad jos LTE tinklai pradėjo veikti keturiuose Švedijos miestuose – Stokholme, Geteborge, Malmėje ir Karlskrunoje.

Tiek “WiMAX”, tiek ir LTE technologijų kūrėjai ir operatoriai jas abi vadina 4G, nors komercinėms paslaugoms dar niekur nėra naudojamos nei “WiMAX 2”, nei “LTE Advanced” technologijos. Bet kuriuo atveju, jos abi pretenduoja į 4G, nes gali pasiekti “IMT-Advanced“ reikalavimus. Be kita ko, kai kuriuos parametrus (pvz., 100 Mbps greitaveiką judant dideliu greičiu, 1 Gbps fiksuoto ryšio greitaveiką) ITU apibrėžia kaip tyrimų objektą ir siekiamybę (žr. 2 psl.). „IMT-Advanced“ parametrų yra labai daug, ne tik greitaveika, taigi, rinkodarinė sąvoka „4G“ žmonėms ne specialistams daug suprantamesnė – ji apibūdina technologijos šuolį, 3G galimybių peržengimą ir perėjimą į naują kartą.

Kuri technologija pirmoji pademonstruos „IMT-Advanced“ lygio paslaugas, pamatysime. Tik nereikėtų pamiršti, kad 4G ryšio technologijų galimybėms išnaudoti dar būtini ir žymiai didesni dažnių resursai, kurių skyrimas yra reguliuojamas valstybiniu mastu. Neturėdamas resursų, joks operatorius nepadidins vartotojams greitaveikų net jeigu technologiškai tai ir įmanoma.

O dabar sugrįžkime į pradžią. Kaip rodo skaičius pavadinime, 4G yra ketvirtoji ryšio technologijų karta, turinti tris pirmtakes – 1G, 2G ir jau minėtąją 3G. Norint susidaryti aiškesnį vaizdą, kuo gi 4G visus taip vilioja, reikia bent jau trumpai prisiminti ankstesnes mobiliojo ryšio kartas. Tą ir pabandysime padaryti labai nesigilindami į technines smulkmenas.

Mobiliojo ryšio kartos

• 1G: Pirmiausia pasaulyje atsirado analoginės sistemos. Jos egzistavo kelerius metus ir vėliau užleido vietą skaitmeniniam ryšiui.
• 2G: antroji mobiliųjų telekomunikacijų karta vis dar yra laikoma labiausiai paplitusia pasaulyje technologija. Daugumai žmonių yra girdėtas GSM standarto pavadinimas. Jis iššifravus iš prancūzų kalbos reiškia Groupe Spécial Mobile, o vėliau atsiradusi angliška alternatyva Global System for Mobility pažodžiui išvertus į lietuvių kalbą reiškia “globali mobilumui užtikrinti skirta sistema”.
  
  GSM veikia 850 MHz ir 1900 MHz dažnių juostose JAV ir 900 MHz bei 1,8GHz dažnių juostose likusiame pasaulyje (beje, ar žinojote, kad “Bluetooth” veikia 2.4GHz dažniu, lygiai taip pat, kaip ir jūsų... mikrobangų krosnelė? Tačiau tai kita istorija, nesusijusi su šiuo straipsniu). GSM taip pat numatyta galimybė perduoti duomenis, naudojant lėtą (“vėžlišką” šiuolaikinių technologijų požiūrių) ryšio spartą – 9.6 kbps (kilobitų per sekundę). Žinoma, toks duomenų perdavimo greitis niekaip negalėjo susitvarkyti su milžiniškais tempais augančiu informacijos kiekiu, tad brendo poreikis naujiems technologiniams sprendimams.
• 2.5G: Tarp 2G ir 3G kartų išskiriama vadinamoji “tarpinė” karta (jei taip ją galima pavadinti) – 2.5G technologija. Esminis technologijos diegimo motyvas buvo praplėsti jau egzistuojančios 2G kartos funkcionalumą. Tačiau griežtai vertinant, toks patobulinimas nebuvo susijęs su jokia evoliucine ar revoliucine technologija ir kaip tik todėl nėra išskiriamas kaip atskira savarankiška mobiliųjų komunikacijų karta. Esminė naujovė buvo didesnė duomenų perdavimo sparta.
  
  9.6 kbps duomenų srauto vos vos pakakdavo naudotis internetu, ir tai tik tuo atveju, jei peržiūrimi puslapiai naudodavo itin „saikingus“ grafikos (paveikslėlių ir video) kiekius. Dėl šios priežasties telekomunikacijų operatorių bendruomenė įdiegė GPRS standartą (tikriausiai daugelis dar prisimenate rinkoje sukeltą WAP šurmulį), pagal kurį mobiliųjų telefonų duomenų perdavimo greitis padidėjo iki gerokai didesnio 80 kbps. greičio. Nors tuo metu tai jau buvo rimtas pasiekimas, tačiau vartotojai nusprendė, jog pasiekiamas greitis visgi nėra pakankamas, lyginant su namuose turimomis laidinio ryšio galimybėmis.
• 2.75G: EDGE. Tai dar viena tarpinė karta, neturinti oficialaus pavadinimo. Prie kartos pavadinimo esantis skaičius 2.75 čia panaudotas tik siekiant didesnio vaizdumo. Tai gan naujas standartas, leidžiantis dar labiau padidinti parsiunčiamų duomenų srauto spartą. Tuo metu mobiliojo ryšio įrenginiai jau pradėjo tapti ir minitelevizoriais, ir muzikos grotuvais, todėl žmonėms reikėjo galimybės matyti internetu transliuojamą video vaizdą ir galimybės greičiau parsisiųsti MP3 formato garso įrašus. Gera naujiena – EDGE kaip tik tam ir skirtas. Bloga – tai, kad didelė EDGE sparta pasiekiama tik parsisiunčiant informaciją. Pats duomenų perdavimo protokolas yra asimetrinis, t.y. išsiuntimo ir parsisiuntimo spartos skiriasi, ir konkrečiai EDGE atveju išsiuntimo sparta yra pernelyg maža – atsisiuntimui tenka 236,8 kbps, parsisiuntimui – tik 59,2 kbps.
  
  Tiesa, EDGE standartas numato tam tikrų spartos variacijų, atsižvelgiant į naudojamų ryšio kanalų skaičiaus perskirstymą, tačiau tai esminio skirtumo nesudaro. EDGE technologija naudojama ir dabar – jeigu modernus mobiliųjų komunikacijų modemas „nepagauna“ 3G ryšio tinklo, jis automatiškai persijungia prie EDGE duomenų perdavimo technologijos. Jeigu nepasiekiama ir EDGE, einama dar vienu laipteliu žemyn – jungiamasi per GPRS standartą. Žinoma, po kiekvieno tokio persijungimo duomenų perdavimo greitis mažėja iki atitinkamos technologijos palaikomų galimybių.
• 3G: taip pat dar vadinama UMTS (angl. Universal Mobile Telecommunications Standard, liet. Universalusis mobiliųjų komunikacijų standartas). Esminis standarto plėtotę skatinęs veiksnys buvo siekis sudaryti galimybę mobiliuoju ryšiu vykdyti vaizdo konferencijas. Kaip bebūtų keista, vaizdo konferencijos taip ir netapo esminiu šios technologijos panaudojimo „arkliuku“. Kartais standartas dar vadinamas 3GSM, kas „iššifravus“ rodo, jog UMTS sparta yra apie 3 kartus didesnė nei GSM.
  
  Teoriniais vertinimais UMTS suteikia galimybę vartotojams priimti duomenis iki 384 kbps sparta, realiai gi pasiekiamas greitis paprastai neviršija 100 kbps. Tiesa, kaip ir GPRS ar EDGE atveju, 3G duomenų perdavimo sparta nėra visada maksimali – ji gali būti ir lėtesnė, jeigu tinklas yra apkrautas. Be to, egzistuoja dar viena „smulkmena“ – atsižvelgiant į jūsų buvimo vietą ir nuo to priklausantį ryšio signalo stiprį, telefonas gali būti automatiškai perjungiamas į lėtesnį 2G tinklą (apie tai jau rašėme).
  
  Galioja ir atvirkštinio perjungimo galimybė, ir tai pirmaisiais 3G gyvavimo metais vartotojams kėlė nesusipratimų, bandant išsiaiškinti, kokiais principais remdamiesi ryšio operatoriai sudarinėja už suteiktas paslaugas išrašomas sąskaitas. Vienas esminių teigiamų aspektų yra vadinamasis „roaming'as“ - procesas, kurio metu mobilusis telefonas gali naudotis kito ryšio tiekėjo tinklais (įprasatai už tam tikrą mokestį). Šis funkcionalumas reikalingas bandant skambinti iš užsienio. 3G tinkluose taip pat pagerėja pokalbio metu girdimo balso aiškumas
• 3.5G arba 3G+: HSPA. Šis standartas teoriškai užtikrina keletą kartų didesnę spartą lyginant su UMTS technologija. Dauguma šiuolaikinių 3G telefonų bei mobiliojo ryšio modemų naudoja technologiją HSPA (angl. High Speed Packet Access). Ši duomenų perdavimo technologija vartotojams leidžia be didesnių problemų naudotis internetu tiesiai iš mobiliojo telefono, siųsti nuotraukas ir žiūrėti internetu transliuojamus video. HSPA didžiausia sparta yra apie 3,6 Mbps. Vėliau buvo įdiegta HSPA+ technologija – jos duomenų pralaidumas paprastai siekia 7,2 Mbps.
  
  Kai kurių modifikacijų atveju galima 21 Mbps sparta, o teorinė riba siekia net 168 Mbps. Šio standarto įsigalėjimas tradiciškai laikomas tuo tašku, kai belaidžio ryšio tinklai savo sparta pradėjo sėkmingai konkuruoti su tradiciniu laidiniu ryšiu. Vartotojai galėjo sėkmingai atsisakyti laidinio ryšio ir tiesiog savo telefonuose naudotis ne ką prastesnėmis plataus spektro duomenų perdavimo paslaugomis.HSDPA (ang. High Speed Download Packet Access) yra 3G galimybes praplečianti ir jos pagrindu veikianti technologija – tai atnaujinto HSPA standarto dalis. Dėka efektyvesnio radijo dažnių panaudojimo HSDPA suteikia galimybę priimti duomenis net iki 14,4 Mbps sparta. HSDPA technologija turi keletą versijų: pati pirmoji HSDPA versija leidžia pasiekti perduodamų duomenų spartą iki 1,8 Mbps, sekanti iki 3,6 Mbps, o atnaujinta versija leidžia pasiekti iki 14,4 Mbps spartą.
  
  Vartotojams teikiamų paslaugų sparta priklauso nuo to, kokią HSDPA versiją savo tinkle yra įdiegęs mobiliojo ryšio operatorius bei kokią spartą palaiko vartotojo turimas modemas/telefonas. Pavyzdžiui, „Bitė Lietuva“ skelbia, jog jos tinklas šiuo metu palaiko HSDPA duomenų perdavimo spartą iki 3,6 Mbps. Žinoma, realiai toks greitis retai kada būna, tačiau esant neperkrautam tinklui 1-2 Mbps yra pasiekiamas 3G kartos greitaveika. Praktiniu požiūriu tai reiškia, jog MP3 failo parsisiuntimas sutrumpėja nuo 2 minučių iki maždaug 30 sekundžių. Ir tai gerai, tačiau nepakankama, kad būtų patenkinti augantys poreikiai.
• 4G: tai, ko nepajėgė 3G karta – užtikrinti pakankamą ir kokybišką mobiliojo interneto duomenų perdavimo greitį, galimybę perduoti didelius duomenų srautus ir kt. – turės išspręsti 4G technologijos. 4G bent jau pagal vyraujančias ekspertų nuomones turėtų suderinti geriausius mobiliojo telefoninio ryšio, belaidžių kompiuterinių tinklų ir balso perdavimo galimybes. Pagal dabartinius planus visapusiški ketvirtosios kartos tinklai plataus vartojimo rinkai turėtų būti pasiekiami 2012 metais.
  
  Minimalios duomenų perdavimo spartos turėtų pasiekti 1-1,5 Gbps stacionariems įrenginiams ir apie 100 Mbps greitį mobiliems. Lyginant su 3G, 4G tinkluose taip pat turėtų būti ženkliai sumažintas signalo vėlinimas. Žvelgiant iš praktinių pozicijų, techninių galimybių turėtų pakakti normalios kokybės skaitmeninės didelės raiškos (HD) televizijos programoms žiūrėti per mobilųjį telefoną.