Twoja wyszukiwarka

MICHAŁ MIŚ
TU DZWONI PRZYSZŁOŚĆ
Wiedza i Życie nr 11/2000
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 11/2000

Zakupy, wideokonferencje, superszybki Internet czy prowadzenie rachunku bankowego - wszystko za pośrednictwem telefonu komórkowego. Operatorzy telefonii zrobili już pierwszy krok w tym kierunku.

Jest 2005 rok. Jan Kowalski zostaje wysłany przez swą firmę na konferencję do Londynu. Mimo że nie zna miasta, nie martwi się. Wciska klawisze swojego telefonu komórkowego i na dużym, kolorowym wyświetlaczu pojawia się mapa. System lokalizacyjny zaznacza jego pozycję i wskazuje najprostszą drogę do celu. Po drodze Kowalski ściąga jeszcze do telefonu 2 megabajty danych statystycznych z zasobów biurowego komputera i odbywa krótką wideorozmowę z żoną. Sieć tego dnia jest wyjątkowo przeciążona. Łatwo to zauważyć, bo obraz na ciekłokrystalicznym ekranie ma słabą ostrość. Już po udanej konferencji Kowalski postanawia wybrać się do kina. Telefonicznie sprawdza repertuar, po czym płaci za bilety, wysyłając do kasy numer karty kredytowej...

Gdy 20 lat temu telefonia komórkowa zaczynała nieśmiało zdobywać pierwszych abonentów, historia ta mogłaby zdarzyć się jedynie na stronach książki science fiction. Dzisiaj jest niemal pewne, że właśnie tak będzie wyglądała wkrótce rzeczywistość.

Na początku była "cegła"

Sieci telefonii komórkowej pierwszej generacji pojawiły się na początku lat osiemdziesiątych. Działały w systemie analogowym - bez cyfrowego przetwarzania i kompresji sygnałów mowy. Umożliwiały transmisję danych z szybkością 9.5 kilobita na sekundę oraz transmisję mowy z szybkością 13 kb/s.

Rozwój systemów telefonii komórkowej G3

W Polsce pierwsza sieć analogowej telefonii komórkowej NMT (Nordic Mobile Telephone System) działająca na częstotliwości 450 MHz została uruchomiona w 1992 roku przez firmę PTK Centertel. Wzorowana na rozwiązaniach skandynawskich, nie zapewniała dostępu wszystkim chętnym ze względu na niedużą pojemność (do 200 tys. użytkowników). Telefony analogowe były duże i ciężkie, a jakość rozmów słaba. Same rozmowy były - przy okazji - bardzo łatwe do podsłuchania.

Kolejnym krokiem były cyfrowe sieci telefonii komórkowej GSM (Global System for Mobile Communication), zwanej telefonią drugiej generacji, działające na częstotliwościach 900 oraz 1800 MHz. Systemy te zaczęły działać w Polsce od 1996 roku. Zapewniają dużo lepszą jakość rozmów i umożliwiają przyłączenie wielu milionów abonentów.

I to wystarczałoby, gdyby nie fakt, że bardzo gwałtownie zaczął rozwijać się Internet, a system GSM wciąż pozwalał na przekazywanie danych z szybkością jedynie 9.6 kb/s.

Ciągle więcej danych

Tradycyjna i pakietowa transmisja danych

Prace nad przyspieszeniem transmisji danych w sieciach komórkowych rozpoczęły się w 1992 roku. W efekcie powstały dwa rozwiązania umożliwiające wymianę danych z prędkością do 171.2 kb/s. Systemy te zostały nazwane "generacją 2+", co oznacza, że są jedynie ulepszeniem GSM, a nie całkowicie nową technologią.

W cyfrowej telefonii komórkowej każdy kanał radiowy, czyli określone pasmo (zakres) częstotliwości, w których może być nadawana informacja, jest dzięki technice wielokrotnego dostępu dzielony pomiędzy ośmiu użytkowników na tzw. szczeliny czasowe, z których każdy może przesyłać dane z prędkością 9.6 kb/s, a więc taką, która przeciętnemu użytkownikowi Internetu wydaje się dzisiaj śmiesznie mała. Pierwsze wspomniane rozwiązanie umożliwia przypisanie jednemu użytkownikowi nawet wszystkich ośmiu szczelin czasowych (jest tu użyta tzw. komutacja - czyli inaczej mówiąc, zestawianie - łączy od nadawcy do odbiorcy), co przy dodatkowym kodowaniu danych daje teoretycznie możliwość przesyłania danych z prędkością do 115 kb/s. W praktyce rozwiązanie to jednak jest bardzo niewydajne, ponieważ drastycznie ogranicza pojemność sieci przeznaczoną dla innych abonentów. Poza tym informacja wysyłana jest w całości, co zwiększa koszty połączenia.

Dlatego operatorzy GSM skoncentrowali się na drugim rozwiązaniu - systemie GPRS (General Packed Radio Service). W odróżnieniu od poprzedniego rozwiązania GPRS korzysta z tzw. komutacji pakietów metody z powodzeniem używanej od dawna w sieciach komputerowych. Dane w tym systemie nie są przekazywane jako jedna całość (jak przy komutacji łączy), lecz dzielone na małe porcje (pakiety), opatrzone "adresem" odbiorcy i w tej postaci wysyłane. U odbiorcy ponownie pakiety łączy się w jedną wiadomość. W efekcie transmisja danych nie powoduje zablokowania kanału przez jednego użytkownika. Ponieważ przesyłane pakiety wpasowywane są w wolne miejsce w poszczególnych szczelinach (w zależności od obciążenia sieci), te same szczeliny czasowe może jednocześnie wykorzystywać kilku użytkowników.

Przy maksymalnej kompresji danych i przepustowości sieci prędkość transferu teoretycznie dochodzi maksymalnie do 171.2 kb/s. I mimo że taka sytuacja w praktyce się nie zdarza, prędkość transmisji danych jest już porównywalna z tą, którą można uzyskać dzięki modemowi. Zastosowanie systemu GPRS umożliwia również zmianę w sposobie naliczania opłat. Użytkownik może płacić już nie za czas połączenia, lecz za ilość wysłanych i odebranych danych.

Z wprowadzeniem GPRS wiąże się jednak kilka problemów, które do tej pory nie zostały rozwiązane. Po pierwsze, brakuje odpowiednich telefonów - niestety, korzystanie z dobrodziejstw szybkiej transmisji danych wymaga kolejnej zmiany aparatu - ponieważ producenci nie do końca rozwiązali problemy z ich oprogramowaniem. Po drugie, modyfikacja dotychczasowej infrastruktury przebiega stopniowo, co oznacza, że usługi GPRS nie od razu będą dostępne na całym obszarze działania sieci GSM. Po trzecie, problemem może być również dużo szybsze rozładowywanie się baterii zasilającej urządzenie.

Telefoniczna infostrada

Prace nad telefonią komórkową trzeciej generacji rozpoczęły się już na początku lat dziewięćdziesiątych. Koordynowane przez Międzynarodową Unię Telekomunikacyjną (ITU), zakładały pierwotnie utworzenie jednolitego systemu lądowej komunikacji bezprzewodowej FPLMTS (Future Public Land Mobile Telecommunication System). Jednak szybki rozwój telekomunikacji satelitarnej spowodował konieczność połączenia obu w jeden spójny system telefonii komórkowej trzeciej generacji, obejmujący cały świat. Standard ten nazwano IMT-2000 (International Mobile Telecommunications). Ponieważ jednak między dotychczas istniejącymi rozwiązaniami telekomunikacyjnymi w rozmaitych częściach świata istnieją zbyt duże różnice, nowy standard będzie miał swe regionalne odmiany. W Europie powstanie UMTS (Universal Mobile Telecommunications System).

Na potrzeby UMTS Międzynarodowa Unia Telekomunikacyjna przyznała w pierwszej kolejności pasma o szerokości 210 MHz w przedziałach częstotliwości 1885-2005 MHz oraz 2110-2200 MHz. Ocenia się jednak, że docelowo zapotrzebowanie rynku na nowe usługi będzie wymagało znalezienia dodatkowych 300 MHz wolnych częstotliwości.

UMTS ma umożliwić integrację wszystkich systemów radiokomunikacyjnych. Został zaprojektowany przy tym pod kątem jak największej wydajności (384 kb/s-2 megabitów na sekundę) w transmitowaniu danych. Wprowadzenie nowych technologii cyfrowej transmisji oraz metod kodowania otworzy drogę do opisanych wyżej usług multimedialnych i dalszego rozwoju handlu elektronicznego. Wymagać jednak będzie wymiany części urządzeń, takich jak systemy sterowania ruchem czy stacje bazowe. Sieci UMTS będą budowane w systemie architektury otwartej. Oznacza to, że wraz z pojawianiem się nowych technologii bez przeszkód będzie je można rozbudowywać. Wielką pojemność i szybki transfer danych zapewnić zaś ma ich hierarchiczna budowa.

Wewnątrz budynków i na obszarach o największym natężeniu rozmów poszczególne komórki radiowe, tzw. pikokomórki, będą obejmowały obszar o średnic 2 kilkudziesięciu metrów. W centrach miast komórki (mikrokomórki) będą miały kilkaset metrów średnicy, a w pozostałych rejonach nawet 30 km (makrokomórki). Dobrą łączność na słabo zaludnionych obszarach zapewnić mają zintegrowane systemy łączności satelitarnej, takie jak działający obecnie Globalstar.

Wielka licytacja

Kraje zachodnie są już nasycone telefonią komórkową. W Skandynawii już prawie 70% wszystkich obywateli korzysta z "komórek", a w pozostałych krajach Wspólnoty Europejskiej odsetek ten jest tylko nieznacznie niższy. Dlatego firmy telekomunikacyjne - w poszukiwaniu nowego źródła dochodów - rozpoczęły wielką licytację o uczestnictwo w podziale telekomunikacyjnego rynku przyszłości. Tylko w Wielkiej Brytanii operatorzy sieci komórkowej zapłacą prawie 40 mld dolarów za prawo do budowy sieci UMTS, a w walce o licencje w Niemczech rekord ten został pobity o kolejne 10 mld. Bajońskie sumy zaoferowane w przetargach świadczą o tym, że nowy standard jest prawdziwą żyłą złota.

Zakładana prędkość transmisji danych w standardzie UMTS

Również polski rząd spodziewa się sporych pieniędzy z tego tytułu. W odróżnieniu jednak od krajów zachodnich, w Polsce nasycenie telefonami komórkowymi wynosi niewiele ponad 12%, co powoduje, że operatorzy komórkowi wcale nie palą się już dzisiaj do wykładania grubych miliardów na nowe przedsięwzięcie. Tym bardziej że wysoka cena licencji, nie mówiąc o kosztach infrastruktury, które szacuje się w przypadku każdego operatora na około 3 mld dolarów, spowoduje, że dobrodziejstwa UMTS długo pozostaną dostępne tylko dla najbogatszych klientów oraz wielkich przedsiębiorstw.

Ile to kosztuje?

W sieci Idea abonament na usługi GPRSP kosztuje 120 zł miesięcznie. W tej cenie można wysłać i odebrać 50 Mb danych w ciągu miesiąca. Jeśli limit ten zostanie przekroczony, automatycznie do sumy rachunku dodawane jest następne 120 zł. Jednak w chwili zamykania numeru GPRS dostępny był jedynie dla pracowników wybranych firm. Idea informuje również, że podane ceny będą ważne tylko do końca roku. W połowie sierpnia usługi GPRS ruszyły również w sieci Era. Jednak do tej pory korzystają z nich jedynie wybrani klienci instytucjonalni na zasadach niekomercyjnych. Era obiecuje, że pełny dostęp do GPRS umożliwi do końca roku. Również operator sieci Plus - Polkomtel - obiecuje, że usługi GPRS już niedługo zostaną wprowadzone dla wszystkich klientów. Niestety, przed skorzystaniu z dobrodziejstw GPRS trzeba zaopatrzyć się w nowy telefon. Jako jeden z pierwszych do masowej sprzedaży trafi telefon firmy Motorola. Jego cenę w promocji operatorzy kalkulują początkowo na 1000 zł.

Co przyniesie przyszłość?

Obserwując walkę operatorów telefonii komórkowej o licencje na rozwój sieci UMTS, warto zadać sobie pytanie, jakie praktyczne zmiany przyniesie nowa technologia zwykłym użytkownikom "komórek" i Internetu. W sieciach GSM podłączenie telefonu do komputera umożliwia transmisje oglądanie witryn internetowych i ściąganie danych z szybkością pięciokrotnie mniejszą niż poprzez połączenie modemowe. Powstanie technologii WAP umożliwiło szybsze wyświetlanie stron internetowych na ekranie telefonu, ale tylko tych, które zostały specjalnie zaprojektowane do współpracy z komórkami. GPRS natomiast ma wyrównać szybkość transmisji danych poprzez telefon komórkowy i stacjonarny. Pełny dostęp do usług multimedialnych, takich jak przekazywanie obrazu wideo, dostęp do radia przez Internet i w najgorszym przypadku ponad 10-krotnie szybszy transfer danych z Internetu do komputera, umożliwi dopiero sieć UMTS. Jednak już dzisiaj można obejrzeć w Internecie cząstkę przyszłych zastosowań tego systemu. Pod adresem: www.nokia.com/3g/ znajduje się symulator działania UMTS.

Zakupy przez telefon

Firma Ericsson przedstawiła wizję zakupów przyszłości. Rozpoczynają się w domu od wprowadzenia do telefonu listy potrzebnych produktów, którą po przyjściu do sklepu przesyłamy do kosza internetowego. Na zamontowanym przy koszu ekranie pojawia się plan sklepu z zaznaczonymi miejscami, gdzie znajdują się potrzebne artykuły oraz ich zdjęcia. Bramka przy wyjściu ze sklepu zeskanuje informacje o cenach produktu, a obliczoną sumę wyśle do komórki klienta, który zaakceptuje transakcję.