Nokia GSM 450 dla nowych rynków

Również Nokia poinformowała w październiku, że jest zainteresowana dostarczaniem sprzętu dla operatorów komórkowych, którzy chcą tworzyć niedrogą sieć GSM w pasmie 450 MHz. Ma być ono wykorzystywane przede wszystkim na rynkach rozwijających się z niską gęstością abonentów. Według firmy produkcja i wykorzystywanie stosunkowo tanich terminali dla pasma 450 MHz pozwoli na wdrażanie usług głosowych na terenach, gdzie nie funkcjonują inne sieci komórkowe. Dla użytkowników o większych wymaganiach komunikacyjnych mają być dostępne transmisje w technologii GPRS i EDGE (384 kb/s). W krajach gdzie już dominują sieci cyfrowe GSM nowa technologia ma stanowić tanie i efektywne uzupełnienie starej infrastruktury mobilnej, zwłaszcza w sytuacji wyczerpywania się możliwości zwiększania liczby kanałów radiowych na wyższych częstotliwościach.

Rozszerzenie funkcji wielozakresowych telefonów dla GSM 900/1800/1900 (Nokia 2652 i 1600) o pasmo 450 MHz wzmocni jeszcze pozycję tego typu terminali na rynku mobilnym. Nie podlega dyskusji, że zapotrzebowanie na najprostsze mobilne usługi głosowe stale rośnie. Po odnotowaniu pierwszego miliarda użytkowników komórkowych na początku ubiegłego roku (2005 r.) Nokia przewiduje, że liczba klientów telefonii mobilnej w 2010 r. osiągnie 3 mld.

Wojskowa alternatywa

Alternatywnym rozwiązaniem bezprzewodowej łączności w standardzie GSM 450 jest technologia zwielokrotnienia kodowego CDMA 450. Przeznaczona dla sektora telekomunikacji mobilnej obejmuje zarówno dotychczasowych abonentów analogowej telefonii komórkowej NMT 450, jak i mieszkańców terenów o słabo rozwiniętej infrastrukturze telekomunikacyjnej. Mimo iż rodowód sieci o tej technologii ma amerykańskie korzenie (w USA są one od lat powszechnie instalowane), to od niedawna - z racji swoich zalet - instalacje CDMA zaczynają pojawiać się także na rynku europejskim.

Funkcjonowanie systemu w technologii zwielokrotnienia CDMA zostało zaadaptowane z wojskowych systemów utajniania (USA). Zasada jego działania jest następująca: pojedynczy sygnał radiowy, który z założenia jest sygnałem wąskopasmowym - a więc jego widmo w funkcji częstotliwości zawiera się w wąskim zakresie - jest rozpraszany częstotliwościowo przez poszerzanie widma. W trakcie rozpraszania moc tego sygnału tak maleje, że staje się on słabszy od progu szumów potencjalnego odbiornika, a więc transmisja prawie nie jest możliwa do wykrycia przez niepowołane osoby.

Do rozpraszania sygnału radiowego służą różne technologie, które zawsze wymagają użycia specjalnej sekwencji kodowej. Jeśli odbiorca sygnału zna technologię oraz sekwencję kodową rozpraszania, to po zastosowaniu w swym odbiorniku procesu odwrotnego do rozpraszania może on otrzymać z powrotem wąskopasmowy sygnał źródłowy. Charakterystyczną cechą takiego odtwarzania jest jednak operacja, w której oryginalny sygnał jest wzmacniany, podczas gdy szumy i inne zakłócenia są pomniejszane. Dzięki temu cała transmisja jest nie tylko bardziej odporna na zakłócenia, ale i utajniona.

Ponieważ w systemie CDMA wszyscy mogą nadawać w tym samym czasie i na tej samej częstotliwości, zakłócenia w transmisji są wprowadzane nie tylko przez szumy w kanale, ale także przez innych użytkowników systemu. W celu zoptymalizowania działania i zachowania odpowiedniej pojemności sieci wprowadzono kontrolę mocy, z którą nadaje terminal: urządzenia w pobliżu stacji bazowej nadają z mniejszą mocą, oszczędzając baterie i wprowadzając mniejsze zakłócenia. Do dynamicznej kontroli mocy w każdej ramce otrzymywanej przez terminal od stacji bazowej, jeden z bitów jest przeznaczony do sterowania mocą terminalu (w górę lub w dół).

Technologia CDMA2000 1x

Współczesne systemy z rozpraszaniem widma CDMA2000, do których należy CDMA2000 1x (1 kanał 1,23 MHz), korzystają z bezpośredniego rozpraszania widma, polegającego na przemnożeniu źródłowego cyfrowego sygnału przez sekwencję kodową. Przepływność binarna sekwencji kodowej jest zwykle większa niż przepływność cyfrowego sygnału źródła, a strumień po przemnożeniu ma taką przepływność jak sekwencja kodowa (rys. poniżej). Po ponownym przemnożeniu rozproszonego sygnału przez tę samą sekwencję kodową uzyskuje się z powrotem sygnał źródłowy.

Wybór sekwencji kodowych nie jest dowolny, gdyż stosowane zestawy kodów muszą być ortogonalne. Są to cykliczne sekwencje bitów o specyficznej własności: kod pomnożony przez ten sam kod (przez samego siebie) i wyłącznie przez taki kod daje na wyjściu jeden. Jeżeli rozproszony sygnał jest przesłany przez kanał, w którym występują szumy i zakłócenia, to po przemnożeniu sygnału w odbiorniku przez ten sam kod, otrzymamy sygnał pomnożony dwa razy przez ten sam kod (czyli sygnał wzmocniony) oraz zakłócenia i szumy pomnożone przez kod rozproszenia (czyli rozproszenie). Ta właściwość oznacza, że negatywny wpływ szumów na sygnał informacyjny ulega zredukowaniu, a ponadto zestaw kodów ortogonalnych umożliwia rozdzielanie zasobów radiowych między użytkowników sieci (nawiązanie łączności).

Jednocześnie kod ten jest ortogonalny do takiego samego kodu, ale przesuniętego o pewną wartość, co pozwala na rozróżnianie stacji bazowych systemu CDMA. Do identyfikacji makrokomórek stacje mogą więc używać tego samego kodu rozpraszania, ale przesuniętego o różne wartości. Wszystkie systemy CDMA2000 1x wykorzystują kanał o szerokości 1,23 MHz (są inne) i mogą operować na wielu częstotliwościach. Komercyjnie dostępne systemy CDMA wykorzystują pasma częstotliwości 450 MHz, 800 MHz, 1700 MHz, 1900 MHz oraz 2100 MHz.

CDMA w pasmie 450 MHz

Sieci w technologii CDMA 450 mają większy zasięg i pojemność w porównaniu z rozwiązaniami telefonii analogowej NMT 450 (1G), co oznacza, że operatorzy mogą obsłużyć większy obszar przy użyciu mniejszej liczby stacji bazowych. Współczesne rozwiązania CDMA 450 obsługują technologie mobilne trzeciej generacji z możliwością integrowania transmisji głosu i danych, przy czym używane obecnie technologie obejmują dwa rozwiązania radiowe:

• system CDMA2000 1x, stanowiący zintegrowaną platformę do przesyłania głosu i danych, którą już oferuje wielu usługodawców. Istniejące rozwiązania CDMA2000 1x dla pasma 450 MHz umożliwiają abonentom wysyłanie i odbiór danych z szybkością ponad 144 kb/s (153 kb/s), z możliwością jej podniesienia do 307,2 kb/s (teoretycznie do 600 kb/s). Technologia CDMA2000 1x, stanowiąca element sieci 3G, daje kilkakrotne zwiększenie pojemności kanałów głosowych w porównaniu do takich systemów cyfrowych pierwszej generacji (1G).

• system CDMA2000 1xEV-DO (Evolution for Data Optimized) będący podstawą mobilnego transportu danych 3G, został zaadaptowany do pasma 450 MHz. Zgodnie z zapewnieniami producentów, sieci standardu 1xEV-DO umożliwiają transmisję danych do szybkości 600 kb/s (w szczycie 2,4 Mb/s) w połączeniach od stacji bazowej do terminalu abonenckiego. Standard EV-DO przewiduje dalsze zwiększanie szybkości, zapewniając asymetryczny przekaz multimedialny do 3 Mb/s (kierunek dosyłowy) oraz ponad 1 Mb/s w stronę sieci (zamiast 307,2 kb/s). W połączeniu z turbokodowaniem, adaptacją szybkości transmisji, wielostanową modulacją oraz inteligentną emisją kierunkową w sektorach, technologia ta pozwala na uzyskiwanie szybkości blisko teoretycznych.

Wyższa szybkość nominalna w standardzie CDMA 450 może spełniać oczekiwania użytkowników nie tylko w zakresie usług głosowych, ale przede wszystkim daje lepszy dostęp do danych, seansów strumieniowych audio i wideo oraz pozwala na dowolne łączenie tych usług. Sieci te mogą stanowić bazę do udostępniania połączeń głosowych przez IP (VoIP) oraz usług multimedialnych - podnoszących standard komunikacji.

CDMA 450 Lucenta z Bydgoszczy

Pierwsze komercyjne instalacje CDMA 450 w Europie uruchomiła firma Lucent Technologies w 2004 r. dla operatora Delta Telecom i Moscow Cellular Communications w Rosji, w ramach programu SKYLINK, oraz w Rumunii, Uzbekistanie i Wietnamie. Do przyspieszenia dostaw tych produktów przyczyniła się strategiczna decyzja Lucenta o przeniesieniu w 2004 r. z Chin do Bydgoszczy produkcji stacji bazowych CDMA2000 1x, operujących w pasmie 450 MHz i przeznaczonych głównie na komórkowy rynek wschodni.

Dzięki wprowadzeniu technologii 3G, rozwiązanie CDMA2000 1x daje możliwość oferowania szybkiej mobilnej transmisji danych abonentom, którzy nie mają dostępu do Internetu. Jednocześnie zwiększa się wydajność i usprawnianie komunikacji w procesach biznesowych - uzasadnia podjęcie produkcji tego systemu Stanisław Szuder, prezes Lucent Technologies w Europie Środkowej i Wschodniej. Mimo umiejscowienia w Polsce produkcji stacji bazowych klasy CDMA 450 oraz realizacji takich dostaw na Wschód, sieci w tej technologii do tej pory nie są używane w Polsce.

Rozwiązanie CDMA 1x RTT w Sferii

Jedyną działającą w Polsce aplikacją z rozpraszaniem kodowym CDMA 1x RTT (Radio Transmition Technology) jest sieć radiowa Sferia, zarządzana przez operatora O.S.P. Polpager i dysponująca 16 kanałami w jednym węźle. Usługi mobilnej telefonii stacjonarnej i transmisji danych Polpager zaczął komercyjnie udostępniać na terenie Warszawy od listopada 2002 r., a następnie w podwarszawskich okolicach strefy numeracyjnej 0-22.

Sferia, operując w pasmie 800 MHz, korzysta z jednej nośnej o szerokości 1,23 MHz, która w systemie CDMA 1x RTT (Release 0) umożliwia transport danych z szybkością do 153,4 kb/s. W przygotowaniu jest kolejna wersja (Release 1) o szybkości 307,2 kb/s.

Radiową infrastrukturę CDMA Sferii dostarczyły firmy Lucent i Motorola, część komunikacyjną i SDH Ericsson wraz z Lucentem, a routery sieciowe Cisco. Z usług Sferii, które są skierowane głównie do gospodarstw domowych oraz firm segmentu SOHO i SME, korzysta obecnie ponad 33 tys. abonentów. Od marca 2005 r. operator udostępnił w sieci usługę faksową, której wprowadzenie stało się możliwe dzięki kontraktom z Lucent Technologies.