FAKULTET ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA

Povijesni razvoj javnih mobilnih mreža

Foto: Shutterstock

Legenda kazuje sljedeće: „Kad je Heinrich Hertz eksperimentirao s bežičnim prijenosom (odašiljanjem i prijamom elektromagnetskih valova) i potvrdio Maxwellovu teoriju elektromagnetizma pomislio je kako se radi o jednom zgodnom efektu bez neke značajnije praktične primjene.“

To je bilo oko 90-ih godina 19. stoljeća. Danas, oko 130 godina kasnije vidimo kako je jedan od začetnika bežičnih komunikacija bio totalno u krivu. Inače, po dotičnom gospodinu imenovana je jedinica za frekvenciju s oznakom Hz.

Povijesni razvoj mobilnih (pokretnih) komunikacija slijedio je prvenstveno razvoj fiksnih (nepokretnih) komunikacija i unaprjeđivao se sukladno s razvojem tehnologije. Treba istaknuti da se u počecima, kao informacija, nije prenosio zvuk (glas) nego znakovi zapisani Morseovim kodom. Također, prvi bežični prijenosi odvijali su se unutar nekih zatvorenih organizacija (npr. policija, vojska itd.) odnosno usluge prijenosa informacija nisu bile dostupne širokom krugu ljudi. U ovom slučaju govorimo o privatnim mrežama.

Značajniji razvoj bežičnih mreža vezuje se za sedamdesete i osamdesete godine prošlog stoljeća. Tada se počinje koristiti koncept ćelijskog planiranja i projektiranja te ponavljanja korištenja frekvencija. Ukratko radi se o sljedećem: komunikacija između dva terminala (uređaja u pokretu) ostvaruje se pomoću bazne postaje (engl. base station), a bazna postaja služi i za povezivanje mobilnih terminala na javnu fiksnu mrežu. Područje koje bazna postaja pokriva adekvatnom razinom signala naziva se ćelija. Ćelije su se u počecima razvoja mobilnih mreža razlikovale po frekvencijskim kanalima na kojima su radile. Ideja je bila pokriti područje na kojem se nalaze korisnici s ćelijama koje se međusobno ne smetaju, a pružaju dovoljno kapaciteta za pružanje usluga. Može se ustvrditi kako je tada, usvajanjem ovog koncepta, došlo do razvoja onog što kolokvijalno nazivamo prvom generacijom javne mobilne mreže (1G). Prvu generaciju karakterizira činjenica da nije postojala jedinstvena norma (standard) koja je definirala mrežu. U raznim krajevima svijeta definirane su različite norme i izgrađene su različite mreže koje međusobno nisu bile kompatibilne. To je uzrokovalo i proizvodnju manjih serija uređaja koji su zbog toga bili i višestruko skuplji. Prvu generaciju činili su analogni sustavi koji su pružali prvenstveno mogućnost glasovne komunikacije. Neki sustavi prve generacije bili su: AMPS (u SAD-u, Kanadi, Centralna i Južna Amerika, Australija, …), TACS2 i ETACS (u Velikoj Britaniji, UAR-u, Kuvajtu, …), NMT 450 (u Danskoj, Finskoj, Francuskoj, Njemačkoj, Rusiji, Španjolskoj, …), NMT 900 (u Norveškoj, Danskoj, Finskoj, Francuskoj, Nizozemskoj, Cipru, …), RTMS (u Italiji), RADIOCOM 2000 (u Francuskoj), NTT, NTACS i JTACS (u Japanu). U Republici Hrvatskoj (RH) najviše smo se susretali s jednom izvedenicom NMT 450 sustava. Ta kratica označava pojam nordijske mobilne telefonije (engl. Nordic Mobile Telephony) koja radi u frekvencijskom području od 450 MHz. U RH je 11. siječnja 1991 puštena u rad prva komercijalna mobilna telefonska mreža pod imenom „Mobitel“. Temeljila se na NMT normi, ali je kod nas radila na 415 MHz što je uzrokovalo nemogućnost korištenja mobitela izvan Hrvatske i Slovenije. Razlog ovom pomicanju područja rada ležao je u zabrani korištenja područja od 450 MHz za civilnu uporabu, a posljedica svega bilo je da ionako skupi uređaji kod nas budu još i skuplji. Mobilni uređaj i odgovarajući priključak su imali cijenu od nekoliko tisuća DM (2 DM ≈ 1 EUR).

Mobilni uređaji su se obično ugrađivali u automobile, bili su glomazni, a oprema je sadržavala i dodatni izvor napajanja veličine manjeg putnog kovčega. Postojala je i jedna prednost ovakvog sustava – ostvarivao se veći domet komunikacije zbog nižeg frekvencijskog područja rada i veće snage odašiljanja. Ipak, zbog manjeg broja baznih postaja kvaliteta usluge bila je, za današnja mjerila, slaba.

Razvoj druge generacije (2G) unosi uporabu digitalnog prijenosa, ali za govorne usluge. Dominantna tehnologija je GSM (engl. Global System for Mobile Communications) koji se s adekvatnim nadogradnjama GPRS (engl. General Packet Radio Service) i EDGE (engl. Enhanced Data Rates for GSM Evolution) zadržao sve do danas. Nadogradnje GSM-a uključuju razvoj podatkovnih usluga. Interesantno je spomenuti kako je izvorno akronim GSM označavao ekspertnu skupinu koja je trebala napraviti normu za novu tehnologiju (franc. Groupe Spéciale Mobile). Prva mobilna mreža druge generacije pokrenuta je u Finskoj 1991 godine, a u RH je puštena u komercijalni rad 1996 Prednosti GSM-a u odnosu na NMT bile su bolja kvaliteta usluge, ostvarivanje mogućnost roaminga (komunikacija s mobitelom u inozemstvu), kompaktniji i manji terminali, jeftiniji uređaji i usluga. Uvedena je vanjska SIM (engl. Subscriber Identity Module) kartica kao identifikacija korisnika, omogućen je uz pretplatnički odnos (post-paid) i pretplata bonovima (pre-paid).

Tehnologija druge generacije nije podržavala velike brzine prijenosa, te je pravi razvoj mobilnog pristupa Internetu počeo tek s usvajanjem mobilne mreže treće generacije (engl. Universal Mobile Telecommunications System, skr. UMTS) odnosno njenom nadogradnjom HSPA (engl. High Speed Packet Access). Godina 2000. ostat će zabilježena po prvim natječajima za dobivanje UMTS koncesija u Europi, tj. prvih mreža 3. generacije. Interesantno je spomenuti kako će uvođenje 3G mreža biti zapamćeno i po velikoj krizi unutar telekom sektora i propasti brojnih telekom operatora. Ohrabreni uspjehom 2G-a, operatori su uložili enormna sredstva u kupovanje spektra (koncesiju). Ukupni iznosi su se mjerili stotinama milijardi maraka (npr. Njemačka + Ujedinjeno Kraljevstvo). Međutim, početni razvoj 3G-a nije pružao značajniji iskorak u kvaliteti usluge te broj korisnika nije značajnije rastao. Situacija se primirila tek usvajanjem nadogradnji 3G mreže. U Republici Hrvatskoj 3G postaje dostupan 2005 godine. Mreža 3G realizirana je pomoću tehnologije širokopojasnog višestrukog pristupa po kodu WCDMA (engl. Wideband Code Division Multiple Access) pa se stoga često i taj naziv koristi za označavanje 3G mreža.

LTE (engl. Long Term Evolution) sustav je danas dominantna tehnologija za širokopojasni bežični pristup. Iako izvorni LTE (po svojim karakteristikama) ne odgovara nazivu 4G kojeg specificira Međunarodna telekomunikacijska unija ITU (engl. International Telecommunication Union) ta dva pojma se poistovjećuju. Nadogradnja LTE-a, pod nazivom LTE Advanced je tehnologija koja udovoljava specifikacijama za 4G (ili IMT-Advanced). 3 Problem prilikom imenovanja nastaje zbog različitih terminologija koje s jedne strane diktira ITU, a s druge strane organizacija 3GPP (engl. 3rd Generation Partnership Project koja definira specifikacije mobilnih mreža. U Republici Hrvatskoj 2012. godine počinju s radom prve LTE mreže.

Ugrubo se može ustvrditi da razvoj generacija mobilnih mreža približno slijedi desetogodišnji razmak (od ~ 1980. (1G) do 2020. (5G), Slika 1).

Četvrtu generaciju mobilnih mreža obilježava činjenica da je ona postala potpuno IP mreža (engl. all IP), odnosno mreža u kojoj se isključivo rabi komutacija paketa (datagrama). U 2G i 3G se koristilo odvajanje podatkovnog (komutacija paketa) i glasovnog prometa (komutacija kanala), te je stoga arhitektura mreže bila složenija. Glasovna usluga se u 4G realizira na dva načina: prekapčanjem na 2G ili 3G mrežu ili korištenjem tehnologije VoLTE (engl. Voice over LTE) koja u stvari predstavlja prijenos glasa pomoću paketskog prijenosa (IP) uz zadovoljavanje strogih parametara kvalitete usluge (engl. Quality o Service). Nedavno je u 4G dodana mogućnost za IoT komunikaciju, ali kao jedan poseban (paralelan) sustav.

Velika mana svih generacija mobilnih mreža je što ne postoji povratna kompatibilnost pa mobilni operatori imaju u funkciji više generacija sustava. Time je održavanje mreže složenije.

Slika (Slika 2) predočava razvoj mobilnih mreža od 3G do 4G u Europi koja koristi frekvencijski dvosmjerni prijenos podataka (FDD dupleks). Uočava se povećanje prijenosnih brzina i smanjenje kašnjenja.

Trenutno se nalazimo na počecima uvođenja 5G mreža u Hrvatskoj, tj. 2020. godine puštena je kod nas u rad prva 5G mreža koja rabi tehnologiju dinamičkog dijeljenja spektra (engl. Dynamic Spectrum Sharing). Treba naglasiti kako ovo rješenje ne predstavlja zadovoljavanje kriterija koje ITU postavlja na 5G mrežu. Ove godine očekuje se dodjela spektra od strane HAKOM-a, a koji će biti namijenjeni za realizaciju 5G mreža. Sam proces uvođenja 5G mreža bit će dugotrajan i složen. Radi se o maratonu, a ne o sprintu.

Mobilna mreža pete generacije predstavlja jednu univerzalnu integrirajuću mrežu za različite vrste prometa (usluga) s mogućnošću prijenosa podataka gotovo u stvarnom vremenu (latenciju reda 1 ms). Ona posjeduje sposobnost povezivanja svega što nas okružuje te realizaciju industrije 4.0. O samoj mobilnoj mreži pete generacije više riječi idući put.

Komentari

Zainteresirani ste za jedan od treninga?

Ispunite prijavu i javit ćemo Vam se u najkraćem mogućem roku!

Markoja d.o.o.
Sjedište:
Selska cesta 93
OIB: 10585552225

    Ispunite prijavu i javit ćemo Vam se u najkraćem mogućem roku!



    Sve vijesti

    Podržava