Vstupujeme do novej digitálnej a mobilnej éry. Privítajte LTE - A. Čo príde potom?

Slovensko vstúpilo do novej digitálnej éry. Telekom u nás spustil prvú reálnu LTE sieť – tzv. LTE Advanced.

Potom čo Deutsche Telekom spustil podobnú sieť v ČR bolo len otázkou času kedy tak urobí aj u nás. Stalo sa tak predvčerom. Telekom v Petržalke komerčne spúšťa 300 Mbit sieť LTE Advanced. Jeden z dôvodov je neustála preťažovaná sieť ako 3G tak aj 4G, čo dokazuje aj naše testovanie v redakcii. Rýchlosti v Petržalke či Ružinove často padajú k jednotkám megabitov, či dokonca menej. 

Spustenie LTE-A predchádzal test s rýchlosťou 225Mbps v Nitre.

Telekom si vybral pásmo 2600MHz a samozrejme nasadil dvojicu „carrierov“ po 40MHz v konfigurácii 2x2 MIMO, výsledná rýchlosť je tak 300 megabitov za sekundu. LTE Advanced plánuje spoločnosť nasadiť aj v ďalších mestách. Podľa slovenského webu mobilmania.sk Telekom v budúcnosti plánuje nasadiť rýchlosti dosahujúce až 1Gbit za sekundu a to opäť v pásme 2600MHz v kombinácii 4x4 MIMO. 1Gbit je zatiaľ nasadzované maximum pre LTE Advanced, hoci sieť dnes zvládne aj 3Gbps a zrejme ani to nie je konečná. Takúto rýchlosť (1Gbps) ponúkajú miestni operátori napríklad v Londýne či v Kórei. 

Samozrejme na to aby ste využili novú sieť, potrebujete aj príslušný modem. LTE ponúka 100+ smartfónov, no LTE – A len okolo 30 modelov. Vyššiu rýchlosť si však užijete iba v prípade, ak smartfón podporuje 2x2 MIMO, teda práve Cat6, ináč povedané ak modem smartfónu podporuje 300Mbps alebo dokonca 450Mbps rýchlosti.

Veľké množstvo smartfónov má v ponuke aj sám operátor, napr. nové iPhony 6s, LG G4, Samsung Galaxy Edge S6/S6+ Samsung S6 či Sony Xperie Z5 a Z5 Compact. Napríklad minuloročné iPhony 6/6+ podporujú síce LTE – A avšak iba s polovičnou rýchlosťou. Preto nenesú nálepku „LTE Advanced“. Treba hlavne dodať, že LTE a LTE – A nie je 4G sieť. LTE a LTE – A sú generačne úplne nové siete, pričom 4G sieť, niekedy označovaná aj 3,9G je generačne blízko 3G/3,5G sieti – HSPA+. Preto aj to „bludné označovanie“.

LTE – A sa spája predovšetkým s VoLTE. VoLTE predstavuje novú generáciu volaní pomocou IPTV. V praxi to znamená, že smartfón už nepotrebuje prepínať medzi 3G a 4G sieťou. Výhodou je skrátená doba spojenia hovoru či výrazne zlepšenie kvality oproti HD hlasu v 3G. VoLTE dnes podporuje u podporuje približne 30 smartfónov, nechýbajú vyššie zmienené modely. Niektoré modely sú už zrejme pripravené. T-Mobile ČR totiž pred pol rokom spustil VoLTE. Podľa niektorých zdrojov na Slovensku už taktiež Telekom VoLTE testuje a sprístupnenie technológie sa zrejme dočkáme do pár mesiacov aj u nás. Pred pár týždňami sme vás informovali o tom, že Apple u nás popri iOS 9.1 aktualizoval aj Carrier Settings , podpora VoLTE tak už mohla byť pridaná, aj keď  funkciu ešte nie je možné využívať. V ČR práve iOS 9.1 sprístupnil VoLTE pre T-Mobile v modeloch iPhone 6, 6+, 6S a 6S+. Podpora u nás tak by tak mohla prísť už v iOS 9.2. SWAN taktiež pripustil, že VoLTE už testuje alebo plánuje testovať. Podobné plány má aj Orange.

Telekom sa okrem toho pochválil, že pokryl 4G sieťou už 73% populácie a pridal pred Vianocami aj veľké lyžiarske strediská. LTE pribudlo v týchto mestách:  Giraltovce, Hnúšťa, Hurbanovo, Podolínec, Poltár, Spišská Belá, Spišská Stará Ves, Spišské Podhradie, Spišské Vlachy a Veľký Šariš + niekoľko desiatok obcí.

LTE/4G vs LTE – A

Hoci sa môže na oko zdať, že ide o rovnaký typ siete, nie je tomu tak.  Poďme ale po poriadku.

Pôvodné ciele LTE siete boli:

1.       Vytvoriť takú sieť, kde by bolo možné párovať frekvenčné spektrá a to v rozmedzí od 1,4MHz až do 20MHz. LTE tak malo ponúknuť 4x vyššiu spektrálnu efektívnosť ako HSDPA.

2.       Priniesť rýchlosť do 173Mbps.

3.       Znížiť latencie (odozvy) pod 10 milisekúnd.

4.       Vytvoriť sieť plne založenú na internetovom protokole.

5.       Vytvoriť takú sieť, kde by možné spárovať pomocou štyroch antén spektrá, tak aby spolu dosiali downlink 326Mbps, ináč povedané aby bolo možné prijímať 4 rôzne streamy naraz.

6.       Ďalšie plány hovorili o zlepšení dátových prenosov v prípade downlinku, cca 100Mbps v jednom 20MHz spektre, teda asi 5 bitov za sekundu na jeden Herz. Uplink mal byť polovičný.

7.       Zníženie nákladov oproti HSPA sieťam o 70% a oproti UMTS/3G sieťam až o 130%.

8.       Jeden z nosných plánov bolo odľahčiť už preťažované Wi-Fi siete o 30-40%.

9.       Dodatočne sa ako jeden z nosných plánov pridala aj podpora hlasu cez IPTV, teda VoLTE.

10.   Dostatočná kapacita pre HD a 4K multimédia a multistreamy.

11.   Sieť, ktorá by mohla nahradiť xDSL technológiu, teda priniesť rýchly internet aj tam, kde nemá význam stavať optické siete.

Vysoké rýchlosti LTE poskytla predovšetkým lepšia modulácia QPSK, 16QAM a 64QAM či MIMO multiplexing. Pokrytie tzv. bunkami, resp. od BTS malo byť optimálne do 5km. Pri vzdialenosti do 30km od základovej stanice, teda BTS by mala sieť ponúkať stále slušné rýchlosti a dosah LTE mal byť až do vzdialenosti 100km. Kapacita jednej bunky mala byť maximálne 200 aktívnych klientov (šírka pásma 5MHz). Klienta si predstavte váš mobil či tablet pripojený k sieti.

LTE okrem toho malo ponúknuť vysokú mobilitu. Určite si spomínate na prvé 3G a HSPA siete, kedy rýchlosť v pohybujúcom sa aute rapídne klesala a zároveň výrazne rástli odozvy. Pre maximálne rýchlosti v LTE sa pôvodne hovorilo o statických objektoch a objektoch pohybujúcich sa maximálne 15 km za hodinu.  

Ďalšou nespornou výhodou je unifikovaná LTE sieť. Už od prvej generácie mobilných sietí v 90 – tych rokoch súbežne koexistovalo niekoľko sietí. Najprv to boli NMT vs. TACS vs. AMPS. Neskôr zase GSM vs. TDMA a CDMA. Súboj pokračoval cez GRPS, CDMA 1xRTT, UMTS či CDMA 2000. Dnes sa tak LTE vo svete líši iba použitou frekvenciou. Nestane už sa tak, že si kúpite v USA mobil pre Verizon a nikde inde v Európe vám fungovať nebude. Mimochodom na Slovensku CDMA testoval Orange, technológia sa nakoniec ukázala ako slepá ulička. Pôvodne sa počítalo s pokrývaním veľkého územia rýchlym internetovým pripojením, a na to bola CDMA sieť vhodná. CDMA sieť fungovala na frekvencii okolo 850 – 900MHz, čo je frekvencia vhodná pre vidiek a veľké územie. Generačne nová sieť tak prebrala všetky výhody UMTS sietí ako aj CDMA a vznikol projekt „Long Term Evolution“. 

Ďalšou nespornou výhodou LTE sietí je príchod „power save“ protokolov – DRX a DTX. Predstavte si to tak, že je signál je prerušovaný vo veľmi krátkych cykloch. Ak je sieť v pasívnom móde sú cykly o niečo dlhšie. Protokoly veľmi rýchlo dokážu meniť stav medzi aktívnym a pasívnom módom. Ak teda pakety prichádzajú stále častejšie DRX interval je počas tejto doby redukovaný na minimum.

LTE – A

Pôvodne sa LTE sieti hovorilo ako 4G. Jej nasledovník tzv. „pravé 4G“ je LTE – Advanced. Ide o menšiu evolúciu siete. LTE – A prinieslo širšie frekvenčné spektrum – 40, 50 a 100MHz. Podporou MIMO 4×4 a dokonca 8×8. Optimalizáciu na úrovni nosičov, spájanie rozličných frekvenčných spektier a zaujímavou je aj funkcia zdieľania siete s inými službami. V budúcnosti sa tiež počíta s novými moduláciami, napr. 256QAM, v súčasnosti ale ostáva 64QAM, 16QAM a QPSK.
Pri použití 8×8 MIMO je možné dosiahnuť priepustnosť 30 bitov za sekundu na Herz, LTE ponúka v konfigurácii 4×4 MIMO maximálne 16,3.

Maximálne rýchlosti sú 1000/500Mbps. Reálne by mali byť 3 vyššie než v sieti LTE, teda okolo 300Mbps na downlinku a 70mbps na uplinku. Okrem toho sa u LTE – A počíta aj so znížením odozvy z 10 ms u LTE cca na 5ms u statických objektov a z cca 30ms na 10ms u dynamicky sa pohybujúcich objektov.

Záver je, že LTE a hlavne LTE – A majú veľký predpoklad stať prostriedkami pre budúce požiadavky na siete, predovšetkým teda ako brány do Internetu. Môžu nielen nahradiť rýchle optické siete, ale predovšetkým vďaka nízkym vstupným nákladom aj u nás nahradiť DSL technológiu. Dôkazom toho je Slovanet a SWAN, resp. ich „pevný LTE internet“. Čo sa týka ostatných mobilných operátorov tam dá očakávať, že taktiež do budúcna zareagujú a konečne ponúknu adekvátne dátové služby.

Mimochodom O2 dnes oznámilo, že jeho O2 Business Services vstupuje na slovenský telekomunikačný trh. O2 Tak po novom začne ponúkať portfólio fixných aj mobilných telekomunikačných služieb a ICT riešení pre firemných zákazníkov. Príchod aj pre domácnosti by mohol nasledovať v priebehu nasledujúceho roka.  V budúcnosti sa tak dočkáme internetu cez aDSL/VDSL či optického internetu aj od tejto spoločnosti. Predpokladá sa aj príchod IPTV služby podobnej tej, dostupnej v Českej republike.

Čo nás čaká v budúcnosti – koniec informačného veku?

Už dnes sa vyvíja sieť ďalšej generácie, zatiaľ označovaná ako 5G. Sieť bude určená pre IoT, teda internet vecí. Počíta sa teda, že každý spotrebič či zariadenie (machine-2-machine, resp. M2M) bude pripojené k sieti, čo bude vyžadovať obrovskú dátovú kapacitu, ktorú dnes nie je schopnú dodať žiadna iná technológia, teda snáď okrem LTE – A. Rýchlosti by mali presahovať ďaleko za jeden gigabit za sekundu, skôr desiatky gigabitov, a odozva siete má byť dokonca menšia než 1 milisekundu! 5G by malo využívať frekvencie od 1GHz až po 6GHz.

5G má viesť k vytvoreniu tzv „hyperconnected“ spoločnosti, teda akýsi vrchol informačného veku. Pri tejto sieti sa počíta, že zvládne uspokojiť požiadavky pre neuveriteľných 7 triliónov zariadení a to pri veľmi nízkych nákladoch. Predstavte si tak napríklad autá, ktoré medzi sebou komunikujú len vďaka internetu a to v reálnom čase. Vďaka 5G sieti sa tak dá predvídať automobilová nehoda či včasné varovanie pred infarktom. Okrem toho bude sa pri 5G uvažuje nad úplne novým rozmerom rozšírenej reality, hmatovým internetom (prvý krok sú 3D tlačiarne), virtuálnou realitou či autonómnymi vozidlami alebo novými možnosťami medicíny, napríklad nanoroboty riadené cez internet.

Hoci to dnes vyzerá ako „sci – fi“ o 15 – 20 rokov môže byť realitou. S výstavbou sietí novej generácie sa počíta najskôr po roku 2020, skôr v roku 2025. Do roku 2020 sa predpokladá štandardizovanie novej siete. Vzhľadom na náklady, ktoré ponesie budovanie 5G sietí (sieť bude potrebovať úplne novú štruktúru) sa počíta s financovaním pomocou PPP (public private partnership). Podobný projekt už predstavila aj Európska komisia. Mimochodom priemerný vek siete je asi 18,5 roka. Kapacita LTE sietí by tak mohla byť vyčerpaná už v roku 2028.

Zdroj: cost605, Telekom TS, O2 TS, gsma, 5G, Qualcomm