Zagospodarować 450 MHz

Mimo opracowania przez organizację NMT MoU założeń standardu technologii mobilnej GSM 400 (GSM 450) już przed kilkoma laty (Release 99), dopiero teraz powstały warunki do produkcji i wdrażania pierwszych rozwiązań sieci GSM operujących w pasmie 450 MHz. Europejscy dostawcy systemów komórkowych Nokia oraz Ericsson zamierzają je udostępnić w 2006 r.

Mimo opracowania przez organizację NMT MoU założeń standardu technologii mobilnej GSM 400 (GSM 450) już przed kilkoma laty (Release 99), dopiero teraz powstały warunki do produkcji i wdrażania pierwszych rozwiązań sieci GSM operujących w pasmie 450 MHz. Europejscy dostawcy systemów komórkowych Nokia oraz Ericsson zamierzają je udostępnić w 2006 r.

Od lat częstotliwości radiowe w limitowanym pasmie 450 MHz (420-490 MHz) były formalnie rezerwowane dla analogowego systemu komórkowego NMT (Nordic Mobile Telephony), rozwijanego w krajach europejskich od końca lat 70. W początkowej wersji jako systemy komórkowe NMT 450 z maksymalną liczbą 180 dostępnych kanałów radiowych (25 kHz). Duża popularność komunikacji mobilnej - przy zachowaniu współczynnika powtarzania częstotliwości na właściwym dla techniki analogowej poziomie - doprowadziła do niewydolności tych rozwiązań na obszarach o większej gęstości abonentów. Wprowadzane stopniowo modernizacje technologiczne doprowadziły do powstania w Europie kolejnej ujednoliconej wersji telefonii analogowej NMT 900, operującej w wyższym zakresie częstotliwości 900 MHz (890-960 MHz) z jednoczesną obsługą maksymalnie 1000 kanałów podstawowych i 999 połówkowych (12,5 kHz).

Parametry telefonii analogowej NMT

Parametry telefonii analogowej NMT

Uruchomiony w Polsce system pierwszej generacji NMT 450 (PTK, Centertel) został doposażony w niektóre cechy rozwiązań NMT 900 (identyfikacja abonenta, modyfikacja protokołów sygnalizacji, efektywne schematy kodowania mowy, zmieniony zakres pasma radiowego w stosunku do standardu, inne) i jako zmodernizowany system NMT 450i wszedł do eksploatacji na terenie całego kraju (ponad 95% obszaru) w 1992 r. Wiele niedogodności użytkowych (brak odporności na zakłócenia, łatwa możliwość podsłuchu rozmowy, niewygodne terminale, brak międzynarodowego roamingu), a także systemowych (słabe wykorzystanie pasma radiowego, mała liczba kanałów, technicznie przestarzałe rozwiązania emisji radiowej) spowodowało ucieczkę abonentów do cyfrowych systemów drugiej generacji GSM 900/1800. Liczba użytkowników mobilnych obsługiwanych przez system NMT 450i w sieci Centertela to już zaledwie kilka tysięcy, ale ponad 100 tys. abonentów wciąż korzysta z tej sieci w formie stacjonarnej łączności bezprzewodowej na rozległych obszarach wiejskich, maksymalnie w zasięgu ok. 40 km od stacji bazowej.

Stacjonarnie, ale bezprzewodowo

Wprowadzenie (1997 r.) przez Telekomunikację Polską aplikacji radiowego dostępu abonenckiego FCT--NMT (WLL/NMT, pasmo 450 MHz) pozwoliło zastąpić tradycyjne łącza telefoniczne stacjonarnymi urządzeniami bezprzewodowymi, a więc dającymi możliwość instalowania telefonów tam, gdzie rozbudowa tradycyjnej sieci telefonicznej jest kosztowna, długotrwała lub wręcz niemożliwa. Do świadczenia takich stacjonarnych usług telefonicznych POTS jest wykorzystana sieć analogowej telefonii komórkowej NMT 450i, pozostająca w gestii PTK Centertel.

Jedna sieć komórkowa GSM

Jedna sieć komórkowa GSM

Z usług sieci FCT (Fixed Cellular Transmition) - traktowanej jako radiodostęp abonenta stacjonarnego SRDA (System Radiowego Dostępu Abonenckiego) - może docelowo korzystać do 250 tys. abonentów zamieszkałych z dala od aglomeracji. W sieci tej są dostępne typowe usługi POTS jako: połączenia telefoniczne (lokalne, międzymiastowe i międzynarodowe), połączenia do operatorów komórkowych, usługi sieci inteligentnej oraz kontakt z Internetem (poczta elektroniczna, WWW z szybkością transmisji poniżej 4,8 kb/s). Opłaty za korzystanie z telefonu w technologii NMT 450i są takie same jak dla klientów korzystających z tradycyjnego aparatu telefonii stacjonarnej.

Brak jest informacji, w jaki sposób Centertel zamierza modernizować lub bardziej efektywnie wykorzystywać przydzielone mu pasmo radiowe 450 MHz, mimo że taka potrzeba niewątpliwie istnieje. Wiadomo jednak, że operator już zapłacił i otrzymał na kilkanaście lat licencję na korzystanie z tego pasma w analogowym systemie NMT 450 (450i). Wdrożenie cyfrowej technologii transportowej (GSM 450 lub CDMA 450) w tym samym pasmie wiązałoby się jednak z koniecznością pozyskania przez firmę nowego prawa użytkowania tych częstotliwości, które trzeba byłoby zdobyć w ogólnopolskim przetargu organizowanym przez URTiP. Dzisiaj wcale nie wiadomo, kto mógłby wygrać taki przetarg oraz ile trzeba będzie za to dodatkowo zapłacić. PTK Centertel nie ma więc żadnych bodźców do bardziej efektywnego wykorzystania tego pasma, a oferowane w nim usługi radiodostępu stacjonarnego (nie licząc mobilnych abonentów sieci analogowej) co miesiąc przynoszą zyski, bez żadnych inwestycji dodatkowych.

Jak zagospodarować 450 MHz?

Narastająca liczba użytkowników mobilnych oraz nieefektywne wykorzystanie pasma radiowego 450 MHz w analogowej łączności telefonicznej, stały się powodem opracowania przez skupiającą operatorów organizację NMT MoU planu przekształcenia tych sieci w standard cyfrowy. Pierwsze wyniki badań technicznych zaprezentowano podczas spotkania NMT MoU (październik 1999 r.) w Petersburgu. Opierając się na wstępnych założeniach budowy cyfrowej sieci NMT (Release 99) operatorzy uzgodnili, że mogą spełniać jedynie dwa z nich: standard GSM 400 (obecnie jako GSM 450) oraz system CDMA 450 z kodowym zwielokrotnieniem sygnałów.

Europejscy członkowie NMT MoU zadeklarowali wtedy szybkie wdrożenie w swych sieciach jedynie pierwszej z tych technologii (GSM 450), która przy stosunkowo niewielkich nakładach będzie mogła przyczynić się do zwiększenia bezpieczeństwa transmitowanych rozmów, rozszerzenia oferty usług, a przede wszystkim wzrostu liczby abonentów GSM. Mimo że od strony technicznej sieci w obydwu technologiach (GSM 450 i CDMA 450) mogą jednocześnie działać na jednym obszarze, rozwiązanie takie nie jest nigdzie stosowane.

Rzeczywistość nie spełniła jednak oczekiwań i na praktyczne rozwiązania GSM w pasmie 450 MHz trzeba było poczekać kilka lat. Dopiero w ubiegłym roku najwięksi producenci telefonii mobilnej zadeklarowali, że będą mogli od 2006 r. dostarczać infrastrukturę i odpowiednie terminale GSM z pasmem 450 MHz. Wielozakresowe terminale GSM (450/900/1800/1900) mają przynieść wymierne zyski operatorom, gdyż cały obszar emisji różnych systemów GSM będzie dostępny za pośrednictwem jednego urządzenia mobilnego.

Niższa częstotliwość, większy zasięg

Parametry techniczne sieci GSM 450

Parametry techniczne sieci GSM 450

Cechą charakterystyczną GSM 450 jest stosunkowo tania instalacja nowych stacji bazowych, które swym zasięgiem mają pokryć większe obszary od sieci GSM o wyższych częstotliwościach pracy: 900/1800/1900 MHz. Emisja w pasmie radiowym o częstotliwości 450 MHz charakteryzuje się bowiem mniejszym tłumieniem sygnałów radiowych niż w innych systemach GSM. Potencjalny zasięg poprawnej transmisji w sieci cyfrowej GSM 450 szacuje się na 120 km od stacji bazowej, a niektóre źródła podają odległość nawet do 140 km w idealnych warunkach propagacyjnych (właściwe ukształtowanie terenu, dobre warunki pogodowe, brak zewnętrznych zakłóceń elektromagnetycznych EMI). Korzystając z tego samego masztu stacji bazowej GSM 900, uzyskuje się pierścieniowe powiększenie zasięgu działania sieci komórkowej GSM o ok. 70 km. Takie rozwiązanie jest idealne do pokrycia sygnałem radiowym autostrad lub obszarów wiejskich znajdujących się poza zasięgiem istniejących sieci GSM. Na obszarze znajdującym się poniżej dolnej granicy pierścienia (do 50 km), użytkownicy nadal będą obsługiwani przez dotychczasowe rozwiązania komórkowe.

Z nawiązywaniem połączeń i przekazywaniem radiowych sesji komunikacyjnych między różnymi sieciami nie powinno być kłopotów, gdyż wszyscy producenci podkreślają, że nowy GSM 450 MHz będzie zgodny z istniejącymi sieciami komórkowymi (handover, roaming). Pozwoli to doposażyć stacjonarną bazę telefoniczną odległych miejscowości zarówno w klasyczne funkcje telefonii mobilnej, jak również zapewnić bezprzewodowy transport danych (Internet, poczta elektroniczna).

Zasadnicze korzyści z instalacji systemów GSM 450 wiążą się jednak z wdrożeniem w tych sieciach technologii pakietowych GPRS i EDGE, które podnoszą szybkość transmisji. Transport danych w technologii EDGE 450 (Enhanced Data for GSM Evolution) o szybkości powyżej 300 kb/s może stać się poważnym konkurentem w stosunku do gwałtownie rozwijającej się teraz szerokopasmowej technologii WiMAX (docelowo 1-2 Mb/s) - przeznaczonej jedynie dla aglomeracji i obszarów w zasięgu niewiele ponad 15 km (maksymalnie 50 km). Na większych odległościach bezprzewodowy transport poprzez sieci GSM 450 jak dotąd nie ma (poza tradycyjnymi rozwiązaniami satelitarnymi VSAT) żadnej konkurencji.

GSM 450 Ericssona dla wsi

Udział producentów w rynku CDMA

Udział producentów w rynku CDMA

W październiku (2005 r.) firma Ericsson poinformowała, że od 2006 r. będzie uzupełniać ofertę produktów GSM o pasmo 450 MHz, rozszerzając tym samym dostęp radiowy na obszary o ubogiej infrastrukturze telekomunikacyjnej, bądź w ogóle niemające dostępu do sieci komórkowej. Nowa wersja ma mieć funkcje i cechy oferowane przez inne pasma radiowe GSM i będzie wyposażona w zaawansowane cechy transmisji danych za pośrednictwem technologii pakietowych GPRS i EDGE.

Zdaniem Ulfa Evaldssona, wiceprezesa i szefa działu rozwiązań GSM Ericsson, GSM długo jeszcze będzie podstawową technologią dostępu wspierającą mobilne usługi masowe, natomiast rozwiązanie GSM 450 jest kolejnym krokiem w celu zapewnienia możliwości korzystania z sieci komórkowej na rynkach rozwijających się. Aby zwiększyć pojemność i zakres pokrycia, GSM 450 będzie współdziałał z innymi sieciami w tym samym regionie geograficznym. Oznacza to, iż operatorzy mogą łączyć funkcjonalność pokrycia przez 450 MHz z jakością rozwiązań dostarczanych przez wyższe częstotliwości, gdyż wszystkie cechy wcześniejszych aplikacji GSM zostaną utrzymane także w GSM 450. Jak zapowiada Evaldsson, pierwsze produkty dostosowane do pracy w nowym systemie GSM będą sukcesywnie wprowadzane do sprzedaży w 2006 r.