Skarb w antenie ukryty

Technologia anten inteligentnych może zrewolucjonizować wszystkie bez wyjątku radiowe technologie transmisji danych.

Technologia anten inteligentnych może zrewolucjonizować wszystkie bez wyjątku radiowe technologie transmisji danych.

Z punktu widzenia operatorów sieci komórkowych preferowany w Europie standard UMTS jest niedojrzały nie tyle technicznie, ile biznesowo. Chcąc zapewnić użytkownikom w miarę wysoką jakość usług, uginający się pod ciężarem opłat koncesyjnych operatorzy muszą zbudować znacznie więcej stacji bazowych, niż ma to miejsce w przypadku telefonii GSM. To z kolei przełoży się na wysokie ceny usług, czego operatorzy chcą uniknąć.

Przyjęta przez większość operatorów GSM strategia "na przeczekanie" może się dla nich okazać zbawienna. Na horyzoncie pojawiły się bowiem technologie dające nadzieję na uczynienie usług 3G biznesem opłacalnym bez wydawania miliardów dolarów. Kluczem do sukcesu usług 3G mogą się okazać innowacyjne rozwiązania w dziedzinie anten dla stacji bazowych w powiązaniu z postępem w dziedzinie analizy sygnału. Dzięki zastosowaniu tzw. anten inteligentnych możliwe staje się uzyskanie dużych prędkości transmisji danych na znaczną odległość i w rezultacie stworzenie sieci 3G przy użyciu znacznie mniejszej liczby stacji bazowych.

Inteligencja przez współpracę

Zasada działania anteny inteligentnejW sensie fizycznym anteny inteligentne są antenami wielosegmentowymi - pojedyncza antena składa się z wielu anten kierunkowych, tworzących macierz niezależnych fizycznych źródeł promieniowania. Dwie, cztery lub nawet osiem takich "złożonych" anten tworzy system, który obsługuje pojedynczą komórkę. Na podstawie danych dotyczących mocy sygnału z urządzenia klienta współpracujące ze sobą anteny ustalają (poprzez triangulację) jego pozycję i w to miejsce kierują większą moc sygnału.

Precyzyjne sterowanie kierunkiem i mocą sygnału sprawiają, że ten sam przedział częstotliwości może być wykorzystany w pozostałych sektorach komórki bez ryzyka interferencji. W ten sposób zwiększa się przestrzenna pojemność sieci: pojedynczemu użytkownikowi można przydzielić dużo większą przepustowość lub większej liczbie użytkowników nieco wiekszą. Precyzja pozwala też na zmniejszenie średniej mocy na pojedynczy kanał, co dodatkowo obniża ryzyko interferencji - zarówno w ramach komórki, jak i z transmisjami odbywającymi się w komórkach sąsiadujących. W tym drugim przypadku możliwe jest uzgadnianie mocy, doboru kanałów itd. pomiędzy pobliskimi stacjami bazowymi.

Efekty aktywnego zarządzania mocą i kierunkiem sygnału są zaskakujące. Teoretycznie, pojemność sieci mogłaby rosnąć proporcjonalnie do liczby anten biorących udział w "uzgodnieniach" dotyczących pojedynczego użytkownika. W praktyce udaje się uzyskać mniej więcej dwie trzecie tej efektywności - przy ośmiu antenach w ramach pojedynczej komórki jest obserwowany ok. pięciokrotny wzrost pojemności sieci. Wciąż jest to jednak wynik zadziwiający. Producenci anten inteligentnych twierdzą, że ich zastosowanie może, ze względu na to, że nie ma konieczności budowy gęstej sieci komórek, obniżyć koszt wdrożenia infrastruktury 3G nawet kilkadziesiąt razy.

Konflikt interesów

Pionierami technologii anten inteligentnych dla sieci 3G są niewielkie firmy, takie jak ArrayComm czy Metawave. Pierwsza z nich stworzyła rozwiązanie o nazwie IntelliCell, które zdecydowało się wdrożyć kilku operatorów azjatyckich, m.in. w Chinach, Japonii i na Tajwanie. Według firmy zakres wdrożeń obejmuje łącznie ok. 100 tys. stacji bazowych. Wiedeńska firma Symena specjalizuje się z kolei w dostarczaniu narzędzi do planowania i optymalizacji sieci budowanych przy użyciu systemów anten inteligentnych.

Systemami anten inteligentnych od dłuższego czasu interesują się ugruntowani gracze na rynku stacji bazowych dla telefonii komórkowej, tacy jak Motorola, Lucent, Nokia czy Ericsson. Posiadają oni w tej dziedzinie patenty, dorobek eksperymentalny, a nawet, w przypadku Lucenta, gotowe rozwiązania półprzewodnikowe. Trudno jednak wyobrazić sobie, by firmy utrzymujące się ze sprzedaży stacji bazowych były zainteresowane popularyzacją technologii, która może potencjalnie prowadzić do spadku popytu na ich produkty. Życie nie znosi jednak próżni - jeżeli operatorzy okażą zainteresowanie, wymuszą na dostawcach to, na czym im zależy.

Fala już ruszyła

Technologia anten inteligentnych może zrewolucjonizować wszystkie radiowe technologie transmisji danych. Firma ArrayComm wykupiła w Australii pasmo przeznaczone dla telefonii 3G, a dokładniej 5 MHz z przedziału jednokanałowego (telefonia głosowa korzysta zwykle z pary kanałów). Wykorzystując to pasmo, ArrayComm za pośrednictwem należącego do niej operatora CKW Wireless zaczyna właśnie oferować tam usługi... szerokopasmowego dostępu do Internetu. Przeprowadzone testy wykazały, że poprzez pojedynczą stację bazową klientom można zaoferować do 20 kanałów pracujących jednocześnie z prędkością ok. 600 Kb/s.

Kalifornijska firma Vivato połączyła inteligentne anteny z technologią Wi-Fi. Stacje dostępowe Vivato Indoor Switch rozszerzają zasięg urządzeń 802.11b działających wewnątrz budynków ze standardowych kilkudziesięciu do kilkuset metrów. Natomiast przeznaczone do pracy na otwartej przestrzeni stacje dostępowe Vivato Outdoor Switch umożliwiają transmisję na dystansie ok. kilometra.

Ciekawą propozycją jest także opracowywana przez Lucenta technologia CDMA 450, która w ciągu kilku lat może stać się alternatywą dla technologii xDSL. W obecnej postaci technologia ta pozwala osiągać prędkość 70-120 Kb/s. Jednak w połączeniu z antenami inteligentnymi prędkość transmisji można podwyższyć do 384 Kb/s-2,4 Mb/s. Prace trwają.