Žijeme v době, kdy se život bez mobilního telefonu zdá přinejmenším velmi neobvyklý. Podle zprávy společnosti Ericsson (Ericsson Mobility Report Nov 2019) bylo ve 3. čtvrtletí 2019 přibližně 8 miliard mobilních předplatných, což by mohlo znamenat, že na světě už možná máme více mobilních předplatných než lidí. Na počátku 80. let, kdy to všechno začalo, byly mobilní telefony spíše luxusním zbožím pro ty z nás, kteří potřebovali na cestách vyřizovat důležité telefonní hovory. Tehdy jsme ještě měli pevné telefony, ale poptávka po mobilitě důsledně rostla od komunikace pouze hlasové na počátku 80. let až po dnešní prakticky všechny způsoby komunikace. Skutečnou změnu přinesl až nástup chytrých telefonů, díky nimž se naše mobilní telefony proměnily v minipočítače, kde je hlasové volání jen jednou z mnoha dostupných možností.

Ačkoli vývoj mobilních zařízení byl možná samozřejmou součástí, je to právě technologický pokrok v celém ekosystému mobilní komunikace, který to vše umožnil. Mobilní sítě se od svého vzniku dočkaly významných zlepšení s cílem překonat klíčové problémy týkající se schopnosti, kvality a bezpečnosti. Vyvíjely se nepřetržitě od první generace (1G) mobilních sítí na počátku 80. let až po dnešní pátou generaci (5G). Více informací o 5G se dozvíte v jiném příspěvku po kliknutí na tento odkaz.

Byly mobilní sítě vždy digitální?”

V dnešním světě je slovo “digitalizace” používáno mobilními operátory a dalšími poskytovateli komunikačních služeb poměrně často. Vzhledem k tomu, že jsou již k dispozici sítě 5G, které mohou potenciálně digitalizovat mnoho odvětví, je těžké si představit dobu, kdy samotné mobilní sítě nebyly digitální. První generace mobilních sítí (1G) byla analogová a využívala pro vzdušné rozhraní FDMA (Frequency Division Multiple Access), které umožňovalo bezdrátové připojení. Digitální éra mobilních sítí začala počátkem 90. let zavedením sítí druhé generace (2G), které byly bezpečnější. Klíčovými technologiemi, které umožnily 2G, byly GSM (Global System for Mobile Communications) a D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone System). Více informací o digitálních a analogových sítích najdete v tomto příspěvku.

2G

Druhá generace (2G) mobilních sítí zavedla dvě nové přístupové technologie TDMA (Time Division Multiple Access) a CDMA (Code Division Multiple Access). Pro zjednodušení, přístupová technologie je to, co spojuje mobilní telefon s mobilní sítí bezdrátovým vysíláním a přijímáním signálů přes vzdušné rozhraní.

GSM byl nejrozšířenějším standardem druhé generace mobilních sítí. K nabízení mobilních komunikačních služeb využíval kombinaci FDMA a TDMA. V systému GSM je dostupné frekvenční spektrum nejprve rozděleno na menší frekvenční kanály a poté dále rozděleno na základě časových úseků. Původní frekvenční pásmo pro sítě GSM bylo 890 MHz až 915 MHz pro vzestupný kanál a 935 MHz až 960 MHz pro sestupný kanál. Toto frekvenční pásmo je známé jako primární pásmo GSM nebo P-GSM. Primární pásmo GSM bylo později rozšířeno o 10 MHz jak pro uplink, tak pro downlink.

GPRS neboli General Packet Radio Service bylo rozšířením stávající sítě GSM za účelem efektivního poskytování mobilních datových služeb. GPRS mohlo nabízet špičkovou rychlost downlinku až 171,2 kb/s. Později se objevilo další vylepšení nazvané EDGE (Enhanced Data for Global Evolution), které zvýšilo špičkovou rychlost downlinku na 384 kb/s. GPRS a EDGE se někdy označují jako 2,5G a 2,75G. Více informací o GSM se dozvíte v našem specializovaném příspěvku o GSM, který naleznete zde.

I dnes, po téměř 30 letech od jejich prvního uvedení, si můžete pořídit telefony GSM. Pokud uvažujete o GSM z pohledu mobilních telefonů, pak je lepší pořídit si jakýkoli smartphone, který podporuje 2G/3G/4G. Pokud však o GSM uvažujete jako o alternativě k pevnému telefonu, můžete si stále pořídit pěkně vypadající telefon GSM a používat jej jako domácí telefon pro hlasové hovory. Existuje jeden GSM telefon od společnosti Easyfone, který se dodává s nabíjecí kolébkou a vypadá téměř jako bezdrátový telefon. Protože se jedná o GSM telefon, můžete si jej vzít mimo domov a dokonce s ním i cestovat, aniž byste se museli obávat ztráty spojení, pokud je v místě pokrytí GSM signálem. Tento telefon najdete na stránkách Amazonu zde nebo na stránkách Amazonu UK zde.

D-AMPS neboli Digital AMPS byl další standard 2G, který pro vzdušné rozhraní rovněž používal kombinaci FDMA a TDMA. Načasování D-AMPS bylo podobné jako u GSM, tj. počátek 90. let 20. století. D-AMPS používá pro komunikaci stejné frekvenční pásmo jako jeho protějšek 1G AMPS (Advanced Mobile Phone System), tedy 824 MHz až 894 MHz. Více informací o systémech D-AMPS a AMPS najdete v našem specializovaném příspěvku zde. Ve stejném období byla představena třetí technologie s názvem Interim Standard 1995 (IS-95), která pro vzdušné rozhraní používala technologii CDMA (Code Division Multiple Access). Podrobnosti o IS-95 najdete v našem specializovaném příspěvku na toto téma zde.

3G

Pro třetí generaci mobilních sítí (3G) existovaly dvě klíčové stopy a obě byly založeny na vícenásobném přístupu s kódovým dělením (CDMA). První stopou byly univerzální mobilní telekomunikační systémy (UMTS), které sloužily k přechodu sítí GSM na 3G. Druhou stopou byla CDMA2000, která umožnila přechod IS-95 (cdmaOne) i D-AMPS na 3G.

UMTS byla založena na širokopásmovém vícenásobném přístupu s kódovým dělením (WCDMA) a mohla nabídnout špičkovou rychlost downlinku až 2 Mb/s.

UMTS byla založena na širokopásmovém vícenásobném přístupu s kódovým dělením (WCDMA). Protože GSM, GPRS a EDGE používaly jinou technologii rádiového přístupu, vyžadoval přechod na UMTS modernizaci rádiových základnových stanic pro podporu WCDMA. Sítě UMTS používaly stejný přístup přepínání paketů jako GPRS a EDGE a k podpoře mobilních datových služeb využívaly sítě SGSN a GGSN v páteřní síti. Vzhledem k tomu, že sítě UMTS byly navrženy pro koexistenci se sítěmi GSM, byly dobře integrovány, aby bylo zajištěno předávání mezi technologiemi (IRAT – Inter Radio Access Technology). Vysokoúrovňová architektura sítí UMTS založených na WCDMA je znázorněna na následujícím obrázku. Pokud vás zajímají podrobné aspekty návrhu sítí WCDMA, můžeme doporučit přečtení příručky WCDMA Design Handbook na webových stránkách společnosti Amazon zde nebo na webových stránkách společnosti Amazon UK zde.

Pro zákazníky to znamenalo nové mobilní telefony s podporou 3G/UMTS, které mohly podporovat novou přístupovou technologii i nové frekvence, které sítě UMTS využívaly. Stejně jako byly technologie GPRS a EDGE zavedeny jako vylepšení GSM, byla technologie HSPA (High-Speed Packet Access) zavedena jako vylepšení sítí UMTS. Toto vylepšení se zaměřilo na další zvýšení rychlosti přenosu dat v sítích 3G. HSPA je kombinací HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) a HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access). Může nabídnout špičkové rychlosti downlinku až 14,4 Mb/s a uplinku až 5,76 Mb/s. S dalším vylepšením v podobě HSPA+ se tyto rychlosti posunuly na 42 Mb/s a 11,5 Mb/s. Pokud potřebujete více informací o sítích HSPA a HSPA+, můžete se podívat na náš specializovaný příspěvek na toto téma kliknutím sem.

Pokud chcete získat rychlý souhrnný pohled na sítě UMTS, podívejte se na toto tříminutové video.

Migrace na 3G pro další dvě technologie 2G D-AMPS a IS-95 šla jinou cestou a využívala CDMA2000. CDMA2000, známý také jako CDMA2000 1xRTT nebo IS-2000, je nástupcem dřívějšího standardu IS-95 (cdmaOne) a nabízí mobilní služby 3G podle specifikací IMT2000 (International Mobile Telecommunication specifications for the year 2000). CDMA2000 je zpětně kompatibilní se svým předchůdcem IS-95, což umožňuje snadný a bezproblémový přechod z IS-95 na CDMA2000. Využívá stejnou šířku nosného pásma 1,25 MHZ a je přepínaná jak po okruzích, tak po paketech. Stejně jako HSPA byla zavedena pro zvýšení rychlosti přenosu dat v sítích UMTS, byla v CDMA2000 zavedena technologie EVDO (Evolved Data Optimized), která nabízí vyšší rychlost přenosu dat. EVDO může nabídnout špičkové rychlosti downlinku až 14,7 Mb/s a uplinku až 5,4 Mb/s. Pokud vás to zajímá, můžete se podívat na náš specializovaný příspěvek o IS-95 a CDMA2000 kliknutím sem. Máme také příspěvek o EVDO, který najdete zde.

4G

Čtvrtou generaci mobilních sítí (4G) umožnila nová technologie s názvem LTE, což je zkratka pro Long Term Evolution (mobilních sítí). LTE je migrační cestou 4G pro klíčové technologie 3G, včetně univerzálního mobilního telekomunikačního systému (UMTS) a CDMA2000. Další technologie WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access) může také poskytnout cestu k přechodu na 4G, ale LTE je hlavní technologií používanou po celém světě pro zavádění sítí 4G.

Na rozdíl od GSM a UMTS používá LTE oddělené technologie vícenásobného přístupu pro downlink (základnová stanice k mobilnímu telefonu) a uplink (mobilní telefon k základnové stanici). Pro downlink používá ortogonální FDMA (OFDMA) a pro uplink FDMA s jednou nosnou (SC-FDMA). LTE je mnohem efektivnější než dřívější technologie 3G a také snižuje latenci při přenosu dat. Dosažitelné rychlosti přenosu dat závisí na tom, o jaké variantě LTE hovoříme, ale lze dosáhnout následujících špičkových rychlostí přenosu dat:

• LTE – až 300 Mb/s v downlinku
• LTE Advanced – až 1 Gb/s v downlinku
• LTE Advanced pro – až 3 Gb/s v downlinku

Jak si možná myslíte, tyto rychlosti nejsou v reálném životě téměř nikdy dosažitelné, protože se jedná o špičkové rychlosti. Podívejte se na tento příspěvek a zjistěte, jakých skutečných průměrných rychlostí můžete v sítích 4G LTE dosáhnout.

Více informací o LTE se dozvíte v našem specializovaném příspěvku, který najdete zde. Pokud hledáte podrobnou referenci o LTE Advanced, doporučujeme vám LTE-Advanced: A Practical Systems Approach to Understanding 3GPP LTE Releases 10 and 11 Radio Access Technologies. Tuto knihu najdete na webových stránkách Amazonu zde nebo na webových stránkách Amazonu UK zde.

Pro shrnutí; GSM, UMTS a LTE představují technologie mobilních sítí 2G, 3G a 4G. GSM je zkratka pro Global System for Mobile Communications, UMTS znamená Universal Mobile Telecommunications System a LTE je zkratka pro Long Term Evolution (of Mobile Networks). GSM používá pro své vzdušné rozhraní TDMA a FDMA, UMTS používá WCDMA a LTE používá kombinaci OFDMA a SC-FDMA.

Některé odkazy v tomto příspěvku jsou “affiliate odkazy”, tedy odkazy se speciálním sledovacím kódem. To znamená, že pokud kliknete na partnerský odkaz a zakoupíte zboží, můžeme obdržet partnerskou provizi bez jakýchkoli dalších nákladů.

Commsbrief Limited je účastníkem programu Amazon Services LLC Associates Program, partnerského reklamního programu, jehož cílem je poskytnout webům prostředky k získání reklamních poplatků prostřednictvím reklamy a odkazů na Amazon.com a Amazon.co.uk.