Velký článek o moderních mobilních datových sítích
(část 1: Paketový přenos vládne; Rádiové rozhraní a různé techniky)

V České republice jsou v současnosti mobilní datové sítě mimořádně populární. Jaké všechny sítě máme dnes vlastně k dispozici a na jaké sítě se můžeme těšit? Je na tom lépe s mobilním internetem Česko, nebo Slovensko? A jak jednotlivé technologie vlastně fungují?

Pakety a zase pakety
Všechny mobilní datové sítě současnosti již přešly výhradně na paketové přenosy neboli na datové přenosy, které zatěžují přenosové pásmo pouze a tehdy, když je potřeba nějaká data přenášet. Původně dominovaly mobilním sítím přenosy na bázi přepojování okruhů, kdy se dala sice garantovat přenosová rychlost, ale platilo se (logicky), podobně jako u hlasových hovorů, za strávený čas. Zatím poslední mobilní technologií, která využívala tuto koncepci, byla HSCSD (High Speed Circuit Switch Data), se kterou se můžete ještě stále setkat v některých sítích GSM včetně české firmy O2.

Obrovská výhoda paketových datových přenosů také spočívá v tom, že není potřeba provádět tzv. handover. Pokud při probíhající komunikaci vyjede mobilní stanice ze signálu jedné základnové stanice, přihlásí se automaticky k jiné a začne posílat data tam. V síti je pouze potřeba mít server, který si uchovává informace o aktuální poloze uživatele, aby při probíhajícím přenosu dat mohla síť při změně základnové stanice plynule pokračovat.

Rádiové rozhraní
Při rozvoji mobilních datových sítí hrají klíčovou roli v zásadě tři faktory – šířka přenosového pásma, metoda vícenásobného přístupu, která je využita, a v neposlední řadě pak modulace signálu. Ta určuje počet bitů, které je možné v jeden okamžik přenést. V současných mobilních datových sítích se můžeme setkat s kombinacemi následujících technik:
FDMA (Frequency Division Multiple Access) odlišuje jednotlivé kanály podle frekvence jejich nosné vlny. Jeden kanál tak může například používat nosnou vlnu o frekvenci 900 MHz, jiný 920 MHz atd. Velice podobný systém se využívá i pro duplexní režim, kdy je pro komunikaci „mobilní stanice – základnová stanice“ vyhrazen jeden kanál a pro opačný směr zase jiný. Tato technika se pak nazývá FDD (Frequency Division Duplex).
TDMA (Time Division Multiple Access) odlišuje jednotlivé kanály podle času. Každý uživatel má v daném kanálu vyhrazen určitý časový okamžik, kdy komunikuje se základnovou stanicí pouze a jedině on. Obdobný systém se využívá i pro duplexní režim, kdy se v čase (obvykle velice rychle) střídá směr mobilní stanice – základnová stanice a směr opačný. Tato technika se pak nazývá TDD (Time Division Duplex), případně také ping-pong (tento název se používá zejména ve fixních sítích).
CDMA (Code Division Multiple Access) využívá relativně široké kanály (v mobilních sítích obvykle násobky 1,25 MHz či 5 MHz). Užitečný signál je v tomto případě kódován unikátním kódem, který rozprostře signál po celé šíři spektra přenosového kanálu. Díky tomu je možné, že na jednom kanále v jednom okamžiku komunikuje víc uživatelů najednou.
OFDM(A) (Orthogonal Frequency Division Multiplexing/Multiple Access) vytvoří v rámci jednoho přenosového kanálu několik tisíc subkanálů, ve kterých paralelně přenáší informace.


Základnovou stanici lze bez problému umístit i do interiéru budov. (klikněte pro větší obrázek)

Volba rádiového rozhraní má také kritický vliv na latenci neboli RTT (Round Trip Time), což je doba, která uplyne mezi odesláním požadavku na zaslání dat z mobilní stanice a jejich doručením k mobilní stanici. Tato doba je kritická zejména pro dvě aplikace – on-line hry a IP telefonii. Důležitou roli hraje však i při surfování na webu.

Sítě minulé a současné
Pojďme se podívat tedy na to, s jakými mobilními datovými sítěmi se v současnosti můžeme setkat a jak tyto sítě v principu fungují: