Zdecydowana większość użytkowników telefonów komórkowych korzysta obecnie z systemów łączności drugiej generacji (2G). Ich wspólną cechą jest stosowanie techniki cyfrowej. Największy zasięg ma opracowany w Europie system GSM. Jest to system działający na zasadzie wielodostępu z podziałem czasowym i częstotliwościowym TDMA/FDMA. Na podobnej zasadzie działają systemy północnoamerykańskie: IS-54 i nowszy IS-136 (ostatnio występujący często pod nazwą TDMA/136). Alternatywnym rozwiązaniem dla systemów TDMA/FDMA jest zastosowanie wielodostępu kodowego CDMA (Code Division Multiple Access). Najbardziej znanym z tej rodziny jest amerykański system IS-95 (cdmaOne). Istotą systemów CDMA jest korzystanie przez wszystkich użytkowników z całej szerokości dostępnego pasma w tym samym czasie, przez użycie różnych ortogonalnych kodów rozpraszających. Pozwala to na elastyczne ustalanie liczby jednocześnie aktywnych użytkowników przypadających na jedną komórkę. Granicę wyznacza w tym przypadku poziom interferencji, a nie liczba szczelin czasowych czy dostępnych częstotliwości, jak w systemach TDMA/FDMA.

Ewolucja GSM do systemu określanego jako GSM faza 2+ obejmuje m.in.: wprowadzenie usług danych z komutacją kanałów HSCSD (High-Speed Circuit-Switched Data), usług sieci pakietowej GPRS (General Packet Radio Service), nowej generacji sieci inteligentnych związanych ze standardem CAMEL (Customized Application for Mobile Enhanced Logic) czy ulepszenia głosowej usługi telefonicznej ASCI (Advanced Speech Call Items).

Trzecia generacja systemów radiokomunikacji ruchomej zapewni korzystanie z bardzo dużego zakresu usług, w tym multimedialnych. Systemy te będą zróżnicowane pod względem stosowanych rozwiązań technicznych, a także osiąganych parametrów, w tym maksymalnej szybkości przesyłania danych. To zróżnicowanie wynika przede wszystkim z faktu, że nie wszyscy dotychczasowi operatorzy komórkowi mogą liczyć na uzyskanie częstotliwości w przewidzianym dla UMTS pasmie 2 GHz. Zmusi ich to do świadczenia usług systemów trzeciej generacji, korzystając z dotychczasowych zakresów częstotliwości. Nie bez znaczenia przy migracji w kierunku usług szerokopasmowych będzie również możliwość korzystania z istniejącej infrastruktury, kompatybilność wsteczna oraz łatwość współpracy z innymi systemami.

Jednym z systemów trzeciej generacji, korzystających z dotychczasowego pasma, jest EDGE (Enhanced Data for Global Evolution). Jakkolwiek stanowi on naturalny etap ewolucji systemu GSM, wybrano go również jako następcę północnoamerykańskiego systemu TDMA/136. Z technicznego punktu widzenia główną nowością w systemie EDGE jest zmiana interfejsu radiowego. Korzysta się przy tym z faktu, że w tradycyjnych systemach GSM większość użytkowników realizuje połączenia o wyższym współczynniku SIR (Signal to Interference Ratio) niż wystarczający do poprawnej transmisji. Te lepsze od niezbędnych parametry transmisyjne nie mają wpływu na odczuwalną jakość połączenia głosowego. Natomiast w systemie EDGE nadmiarowe SIR pozwala na zwiększenie przepływności danych przez zastosowanie tzw. sterowania jakością łącza LQC (Link Quality Control). W EDGE stosuje się kombinację dwóch sposobów sterowania jakością łącza. Pierwszy z nich, zwany adaptacją łącza i stosowany również w GPRS, polega na oszacowaniu jakości kanału transmisyjnego i doborze optymalnego sposobu modulacji i kodowania, maksymalizującego szybkość przesyłania danych użytkownika. Drugi sposób, określany jako nadmiarowość przyrostowa, oparty jest na przesyłaniu danych użytkownika początkowo z małą nadmiarowością (czyli niezbyt "mocnym" kodowaniem korekcyjnym). Stopień tej nadmiarowości określa się na podstawie pomiaru jakości łącza. Jeżeli dekodowanie zakończy się sukcesem, otrzymujemy dużą wynikową szybkość transmisji danych. W przeciwnym razie wysyła się dodatkowe bity nadmiarowe, aż do poprawnego zdekodowania sygnału. Im większa liczba tych dodatkowych bitów, tym niższa przepływność danych użytkownika i większe opóźnienia sygnału.

Przepływności oferowane przez system EDGE mogą okazać się niewystarczające dla niektórych zastosowań, związanych np. z przesyłaniem sygnałów multimedialnych. Osiągnięcie przepływności 2 Mb/s i większych jest możliwe dzięki zastosowaniu techniki szerokopasmowego wielodostępu kodowego CDMA. Zaproponowano liczne rozwiązania szczegółowe w Europie, Północnej Ameryce, Japonii i Korei. Potrzeba zharmonizowania tych prac doprowadziła do utworzenia tzw. Projektu partnerstwa trzeciej generacji 3GPP (3rd Generation Partnership Project). Inna grupa projektów, obejmująca w szczególności amerykański system cdma2000 (będący rozwinięciem systemu cdmaOne) i jedno z rozwiązań koreańskich, utworzyła grupę 3GPP2. Obie grupy osiągnęły w maju 1999 porozumienie o harmonizacji w ramach wspólnej propozycji nazwanej G3G (Global 3rd Generation).

Zarysowane problemy wskazują na duże zmiany zachodzące w telekomunikacji na początku nowego wieku. Pokazują również znaczną niepewność co do kierunków jej dalszego rozwoju. Tylko jedno wydaje się pewne: telekomunikacja będzie nadal odgrywała ogromną rolę zarówno w naszym życiu codziennym, jak i w funkcjonowaniu gospodarki oraz całych społeczeństw.

Autor artykułu, prof. dr hab. inż. Andrzej Jajszczyk, jest wykładowcą w Katedrze Telekomunikacji Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. e-mail: [email protected]