| Apie | Žurnalas | Archyvas | Mokslo įdomybės | Paieška |

2000 m. ŽIEMA
turinys

Lietuvos telekomo metai
· Komutavimo ir perdavimo tinklo bei šiais tinklais teikiamų paslaugų plėtrai
· Informacijos ir paslaugų centras
· Duomenų perdavimo tinklo ir šiuo tinklu teikiamų paslaugų plėtra
· Atsisveikinimas su KVARCU
· Klientų aptarnavimo ir atsiskaitymo pagal sąskaitas projektas

Telekomų veikla
· Kas dabar įvyks?
· Tyli bevielė revoliucija
· Galvosūkiai dėl tendencijų
· Pirmosios VoIP mikroschemos kabelinei televizijai
· Pakeiskime kabelius DECT
· Patogus tinklų analizatorius
· Žinutės

3G
· Trečiosios kartos problema
· Žinutės
· Trečiosios kartos mobiliųjų ryšių radijo prieigos
· Mobiliųjų tinklų bumo dienos
· WAP: pažadai ir pavojai
· 3G telpa viename luste

Mobilusis ryšys
· Kosminiai gelbėtojai
· Žinutės
· Rūpesčiai dėl mobiliųjų telefonų

Fima
· „Mirra series 2“ šiuolaikinis garso įrašymo įrenginys

Internetas
· „Informėdžiai“ traukia medžioti
· Žinutės
· Didmeniniai skaičiavimai

Optinis ryšys
· Optinė revoliucija
· Žinutės
· Optiniams tinklams reikia optinių komutatorių
· Paskutinės mylios skaidulinės optikos paslaptis yra paprastumas

Elektronika
· Paprasti plačiajuostės sąsajos blokai
· Dangoraižiai iš silicio
· Fizikai, pakeitę pasaulį
· Audžiamos naujos šynos
· Valstybės remiamas nepriklausomas verslas
· Žinutės
· Inžinierių trūkumas
· Didelių elektrinių saulėlydis
· Anglies fulerenai ir nanovamzdeliai

Trečios kartos problema

   Revoliucijai reikia plano. Kuri technologija galės duoti tokį planą, žurnale „Scientific American“ svarsto Leander Kahney, „Wired News“ redaktorius.

   Dar truputį luktelėkime, ir korinio ryšio tinklai labai pagreitės. Tai prasidės dar šių metų pabaigoje, kada Japonijos operatoriai pradės diegti vadinamąsias 3G arba trečiosios kartos (3rd generation) bevielio korinio ryšio sistemas. Didelės spartos tinklai, plisdami iš rytų į vakarus, Europoje turėtų pasirodyti 2002 m., o JAV – 2003 m. Skirtingai nei ankstesniųjų dviejų kartų koriniai tinklai, 3G sistemos iš pat pradžių konstruojamos taip, kad galėtų perduoti ir duomenis, ir balsą. Operatoriai žada duomenų perdavimo spartą, artėjančią prie 2,4 Mb/s – dukart didesnę nei plačiajuosčiame vieliniame ryšyje, ir pakankamą tam, jog mobilieji telefonai, kišeniniai ir nešiojamieji kompiuteriai būtų užpildyti vaizdais, muzika ir žaidimais.

   Bent jau taip jie sako. Bet stiprėja ir balsai tų, kurie įspėja, jog 3G nebus tokie idealūs, kaip yra žadama.

   3G nėra vienas standartas ar viena technologija, greičiau jau šis terminas apibendrina įvairovę koncepcijų, siūlančių korinio telefono sistemoms didelės spartos internetines paslaugas. Daugeliu atvejų 3G bus dabartinių sistemų atnaujintos ir pagerintos versijos, kurios vienos šalies skirsis nuo kitos, vieno kontinento – nuo kito kontinento. 3G tinklai pradžioje dažniausiai bus hibridiniai, į kuriuos naujos funkcijos bus įvedamos tada, kai atsiras tam poreikis.

   Galų gale, perkeltine reikšme, – „makalynė“, pilna įvairiausių gremėzdiškų santrumpų. Apskritai paėmus, Europa ir Azija keis GSM sistemą, kurios paplitimo dėka šie žemynai pirmauja bevielio ryšio technologijų srityje, į W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access – plačiajuostė kolektyvioji kodinio atskyrimo kreiptis). Šiaurės Amerikoje CDMA (Code Division Multiple Access – kolektyvioji kodinio atskyrimo kreiptis) tinklai, pavyzdžiui, tokie, kokius turi kompanijos Sprint ar GTE, taip pat pereis prie W-CDMA technologijos. Bet tie operatoriai, kurie naudoja TDMA (Time Division Multiple Access – kolektyvioji laikinio atskyrimo kreiptis), pavyzdžiui, AT&T at Southwestern Bell, planuoja diegti EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution).

1 pav. Standartinis transliavimas ir matricinis transliavimas.

   Šios sistemos vis dar tebėra eksperimento ar testavimo stadijoje, kiekvienai jų yra būdingi savi pranašumai ir savi trūkumai. EDGE pareikalaus palyginti nedidelių infrastruktūros pakeitimų, tačiau jos didžiausia teorinė sparta, lygi 384 kb/s, nublanksta, palyginus su daug didesniais W-CDMA 2 Mb/s.

   W-CDMA ir CDMA naudoja technologiją, vadinamą plėstuoju spektru. Senesnėse korinio ryšio technologijose, tokiose kaip GSM ar TDMA, yra naudojamas tradicinis radijo stočių perdavimo būdas – šios technologijos padalija radijo bangų spektrą į siauras dažnių juostas. Siekiant padidinti pralaidą, šiuose tinkluose leidžiama keliems telefonams naudoti tą pačią juostą, bet vartotojų skaičius griežtai ribojamas, nes esant jų per daug, signalo kokybė ženkliai pablogėja. Kita vertus, CDMA priskiria kiekvienam telefono pokalbiui tam tikrą kodą. Po to palyginti platus radijo dažnių ruožas gali būti vienu metu padalijamas tarp daugelio signalų. Kiekvienas telefonas pasiims jam skirtą signalą, pasinaudodamas tik jam žinomu kodu. Tam tikruose plėstojo spektro technologijos variantuose siųstuvas ir imtuvas šokinėja per iš anksto nustatytą įvairių dažnių seką – lyg pradinukės, žaidžiančios „klases“.

   Nors plėstojo spektro sistemos turi savo silpnųjų vietų, pavyzdžiui, daug vietos signale užima visa ta papildoma informacija, kuri nurodo, kuris signalas skirtas kuriam telefonui, todėl sunaudojama daug daugiau dažnių juostos, nei reiktų patiems perduodamiems signalams, – šios sistemos yra labai atsparios triukšmams ir bandymams sutrukdyti ar pasiklausyti ryšio seansus. CDMA 800 MHz arba 1,9 GHz dažnio juostose naudojami 1,25 MHz pločio kanalai. W-CDMA sistemoje kanalų plotis yra 5, 10, 15 arba 20 MHz, o ryšiui yra naudojamos kelios juostos, artimos 2 GHz.

Debesyse
   Bet tai nėra vienintelės turimos technologijos – ar net, paklausius kritikų, nėra pačios geriausios. Vienas iš garsiausiai šnekančių neigėjų yra Martinas Cooperis, kuris dažnai pristatomas kaip žmogus, aštuntojo dešimtmečio pradžioje Motorolai išradęs korinį telefoną. Jis sako, kad, įskaičius visą pridėtinį duomenų srautą, 3G tinkluose bus pasiekta tik kiek daugiau nei 14 Mb/s. Tačiau tai nereiškia, kad po 1 Mb/s gaus kiekvienas vartotojas: dažnių juostą turės dalintis visi esantys tam tikroje tinklo celėje (geografinėje srityje, aptarnaujamoje vieno bazinės stoties bokšto), o jų gali būti po tuziną tuo pat metu kiekviename kanale. Cooperis sako, kad iš 3G tinklo vartotojas geriausiu atveju gali tikėtis 64 kb/s, ir už šią privilegiją jie turės mokėti didelius pinigus. Nors palyginus su dabartiniais bevielio ryšio tinklais pažanga yra ženkli, visa tai tik vos vos daugiau nei leidžia įprastinis modemas, ir vargu ar pateisina visas tas futuristines prognozes, kurios palydi pasakojimus apie 3G tinklus.

   Cooperio nuomone, 3G tėra vaikiškas žingsnelis link tikrų didelės spartos nebrangių bevielių telekomunikacijų. Šiuo metu jis dirba firmoje ArrayComm, kuriančioje „gudrias antenas“, galėsiančias, jo paties tvirtinimu, suteikti po 1 Mb/s 40 vartotojų vienu metu. Ši technologija leis geriau išnaudoti bazinėse stotyse įrengtas antenų matricas. Kiekvienoje stotyje yra iki tuzino antenų. Dabar jos spinduliuoja signalus visomis kryptimis vienodai.

   Bet daugelyje ryšių ir radarų sistemų jau senokai panašios matricos nukreipia savo signalus tik tam tikromis reikiamomis kryptimis. Atskirų antenų siunčiami signalai veikia vienas kitą, neleisdami signalams sklisti tomis pačiomis kryptimis, ir sustiprina jų galią kitomis kryptimis. Cooperis ruošiasi panašiai perdaryti ir korinio ryšio bazinių stočių antenas.

   Jo sistema pagrįsta skaitmeninių signalų procesoriais (DSP), kurie buvo sukurti JAV kariškių ir naudoti šnipinėjant užsienio radijo transliacijas. Tokie signalų procesoriai prijungti prie antenų matricos gali nukreipti radijo signalus tiesiog į atskirus vartotojus. Vartotojui judant, gudriosios antenos jį seks. Todėl susidarys radijo signalų debesėlis, sekantis kiekvieną vartotoją lyg dulkių debesis paskui vieškeliu lekiantį automobilį. Sistema nesibaimindama gali tuos pačius dažnius paskirti netoli vienas kito esantiems skirtingiems vartotojams, kadangi perdavimai vienas kitam netrukdys. Šitaip operatorius galės labai efektyviai išnaudoti savo turimą dažnių spektrą ir užtikrinti dideles duomenų perdavimo spartas.

   Antenos – jau savo vietose, o dauguma korinio ryšio bazinių stočių turi reikiamos galios signalų procesorius. Taigi, daugeliu atvejų turėtų pakakti atnaujinti programinę įrangą, kad antenos taptų „gudriomis“. Bet didelė duomenų perdavimo sparta šioje sistemoje pasiekiama mažesnio mobilumo sąskaita. Nors sistema sugeba sekti einantį asmenį, bet kol kas ji nesusitvarko su greitai važiuojančiu automobiliu. ArrayComm planuoja greitai pradėti išsamius bandymus, todėl sudarė sutartį su Sony, kuri bus turinio tiekėjas ir ruoš radijo bangomis siunčiamas vaizdo, muzikos ir žaidimų programas.

   Visiškai kitokią koncepciją vysto išradėjas Larry Fullertonas, pastaruosius porą dešimtmečių tyręs potencialiai revoliucingą technologiją, vadinamą UWB (Ultra Wide Band – itin plati juosta). Radijo bangomis dažniausiai perduodami du komponentai: nešlys ir signalas. Nešlio banga yra vežimas – būtent pagal jo dažnį jūs suderinate savo radijo imtuvą. Signalas keliauja; jis atsiranda mikrofone, vaizdo kameroje arba Interneto jungtyje, o nešlio bangoje jis įrašomas naudojant procesą, vadinamą moduliacija. Dažniausiai naudojamoje moduliacijoje – dažninėje moduliacijoje, arba FM – signalas priverčia nešlio spektrą išplisti maždaug tiek, kokia yra duomenų sparta signale. Pavyzdžiui, 10 000 b/s spartos srautas nešlio dažnį „išteplioja“ po 10 kHz į abi puses. Dėl to radijo stočių dažnius reikia išskirstyti tam tikrais tarpais.

2 pav. Standartinė ir UWB technologija.

   Plėstojo spektro radijuje, kuris naudojamas pačiuose naujausiuose šiandienos korinio ryšio tinkluose, siųstuvas nuolat perjunginėja nešlio dažnį. Bet UWB koncepcija, pirmąkart išbandyta dar septintajame dešimtmetyje, išvis atsisako nešlio. Vien tik signalas. Prie antenos prijungtas perjungiklis įsijungia ir išsijungia, sukurdamas elektromagnetinės energijos impulsus, panašius į tuos trakštelėjimus, kuriuos girdime radijuje, kai užsidega lemputė. Fullertono sistemose kiekvienas impulsas trumpesnis už nanosekundę, ir pasikartoja po 40 milijonų kartų per sekundę. Šie impulsai, kaip labai spartus Morzės kodas, tam tikra seka užkoduoja persiunčiamą informaciją.

   Viena išvada, padaryta iš aprašytojo UWB principo, skamba gana keistai: užuot užėmus mažą radijo bangų spektro dalį kaip kitose technologijose, imamas naudoti iškart visas spektras. Impulsų energija paprastai užima dažnius nuo 1 iki 3 GHz. Laimė, kad neišjungia kitų radijo sistemų. Daugumoje radijo imtuvų UWB signalai atrodo kaip atsitiktinis triukšmas, kurį galima išfiltruoti, jei tik jų galia nėra pernelyg didelė. Tik tie imtuvai, kuriems yra žinomas impulsus siunčiant naudotas raštas, gali atpažinti ir dekoduoti signalus. Skirtingi UWB siųstuvai naudos skirtingus kodus, todėl visi galės veikti kartu, netrukdydami vienas kitam.

   Šiuo metu Fullertonas yra firmos Time Domain, įsikūrusios Alabamos valstijos Huntsvilio mieste, technikos direktorius. Ši firma buvo įkurta stengiantis komercializuoti UWB technologiją. Ji tikisi dar labiau padidinti perduodamų duomenų spartą – pradžioje bent iki 1 Gb/s.

   UWB potencialių taikymų spektras yra gana platus: nuo asmeninių radarų sistemų automobiliuose iki vaizdo kamerų, galinčių matyti pro sienas. Bet ar ši technologija kada nors bus naudojama bevieliame ryšyje? Kad UWB signalai netrukdytų kitiems radijo ryšio prietaisams, siųstuvai spinduliuoja labai mažą galią – vos 50 mikrovatų. Bėda ta, jog maža siųstuvo galia reiškia nedidelį ryšio nuotolį – vos kelis metrus. Jei galia būtų padidinta, ryšio nuotolis padidėtų, bet išaugtų ir tikimybė, jog tie signalai ims trukdyti radijo ir televizijos imtuvams arba GPS sistemos prietaisams. Todėl pradžioje UWB bus naudojamas tik pastato viduje veikiančiuose vietiniuose tinkluose, panašiai kaip Bluetooth, bet vieną gražią dieną šią sistemą gal išvysime ir nedidelę apylinkę aprėpiančiuose tinkluose. Matyt, kad valstybinės tarnybos visuomet ribos maksimalią tokiose sistemose naudojamą galią, ir ryšio nuotolis niekad neviršys kelių šimtų metrų.

Daug kanalų
   Dar viena koncepcija, vienokia ar kitokia forma nagrinėta nuo pat 1950 m., remiasi telekomunikacijų srities technika, vadinama sutankinimu, leidžiančiu tuo pačiu kanalu perduoti daugiau nei vieną signalą. Sutankinimas yra visuotinai naudojamas skaidulinėje optikoje, kur didelis duomenų paketas sukapojamas į mažesnius gabaliukus ir persiunčiamas pasitelkiant skirtingo bangos ilgio šviesos impulsus, o kitame gale vėl sulipdomas į vieną visumą. Lygiai toks pat principas tinka ir bevielio ryšio sistemoje, nors tie bangų ilgiai atitinka elektromagnetinio spektro radijo dažnių sritį.

   Iki šiol sutankinimas korinio ryšio sistemose buvo naudojamas nepakankamai, nes nebuvo reikalingų sparčių skaitmeninių signalų procesorių, sugebančių susekti ir apdoroti skirtingus signalus. Visa tai veikiai turėtų pasikeisti. Kanadoje Kalgario mieste įsikūrusiai kompanijai, vadinamai Wi-LAN, priklauso keli svarbiausi patentai naujai sutankinimo technologijai, žinomai W-OFDM (Wideband Orthogonal Frequency Division Multiplexing – plačiajuočio ortogonalaus dažninio sutankinimo) vardu.

3 pav. Standartinis ir sutankintas ryšys.

   Anot kompanijos prezidento Hatimo Zaghloulo, W-OFDM nelicencijuojamomis ISM (Industrial-Scientific-Medical – pramonė-mokslas-medicina) 900 MHz, 2,4 GHz ir 5 GHz juostomis leis perduoti duomenis labai didele sparta siauru radijo bangų spektro ruožu – apie 10 MHz pločio. Tie 10 MHz bus dalijami į 10 po lygiai vienas nuo kito nutolusių kanalų, kuriais bus galima perduoti po 1 Mb/s.

   Galite paklausti: o kas iš to? Galų gale, juk tuos 10 MHz buvo galima atiduoti vienam 10 Mb/s pralaidos kanalui. Sutankinimas nieko neduoda veltui: galite padalinti didelės spartos duomenų srautą į keletą mažos spartos srautų, bet bendra radijo spektro ruožo pralaida, apibrėžta fizikos dėsniais, liks tokia pati.

   Esmė yra ta, jog spartūs signalai lengviau degraduoja dėl triukšmo, tarpusavio sąveikos ar vadinamųjų daugialypių kelių efekto, kai radijo signalai atsispindi nuo pastatų ar kitų reljefo nelygumų. Kita vertus, lėti signalai gali būti sugadinami elektrostatikos reiškinių. Taigi, sudalinamas spektras W-OFDM panaudojamas efektyviau.

   Vienoje iš savo sukurtųjų konfigūracijų Wi-LAN sugebėjo pasiekti 32 Mb/s. Šių metų pradžioje atlikdami bandymus kompanijos technikai sugebėjo perduoti vaizdo signalų srautą į 100 km/h greičiu lekiantį automobilį. Zaghloulas sako tikįs, kad kitų metų pabaigoje, pasitelkus patobulintus signalo procesorius, pavyks pasiekti 155 Mb/s pralaidą. Dar kitų metų pradžioje šią technologiją tikimasi įdiegti keliose fiksuotojo bevielio ryšio sistemose, o mobiliosiose sistemose ji turėtų pasirodyti apie 2003 m. W-OFDM trūkumas yra tas, kad reikės gerokai perdaryti dabartinius korinio ryšio tinklus. Gali būti, jog ji bus plačiau priimta tik tuomet, kai operatoriai ims galvoti apie 4G sistemas.

   Kadangi kuriama yra tiek daug naujų technologijų – plėstasis spektras, antenų gardelės, UWB, sutankinimas ir kt. – daug analitikų ima suprasti, kad pati svarbiausia kliūtis kelyje link didelės spartos bevielio ryšio yra ne tiek techninė, kiek ekonominė. Kokius resursus norės skirti savo sistemų plėtrai ryšio operatoriai? Kaip bus sprendžiamas turimo juostos pločio pasidalijimas tarp priverstų dalintis ta pačia juosta įvairaus skaičiaus vartotojų? 3G ateitis dabar priklauso nuo operatorių. Jeigu jie norės perduoti savo tinklais didelės spartos duomenų srautus, jie tai padarys. Bet šiandien pagrindinis jų biznis yra balso ryšys. Svarbiausias klausimas yra ne technologija, o verslo planas.

   Cooperis sako, kad šiandien bevieliame ryšyje vis dar dominuoja senų telekomų – monopolininkų tinklo filosofija: vienas matmuo tinka visiems. Vietoj to turėtų atsirasti skirtingiems tikslams skirtingų tinklų įvairovė. Cooperis pranašauja, kad visą šalį aprėpiantys balso ryšio tinklai, duomenų perdavimo tinklai koegzistuos su vietiniais duomenų perdavimo tinklais, o pigūs mažos spartos tinklai varžysis su spartesniu ir brangesniu ryšiu. O dėl spartos, Cooperio nuomone, tai bevielis ryšys turėtų pasivyti fiksuotąjį.

   Daugelio požiūriu tik istorinis atsitiktinumas lėmė tai, jog mes šiandien turime daugiau vielinį nei bevielį ryšį. Jeigu Guiglielmo Marconi ir Nicola Tesla būtų kelis metus aplenkę Aleksandrą Grahamą Bellą, o ne atvirkščiai, šiandien telekomunikacijų vaizdas, ko gero, būtų visiškai kitoks.


El. p.: info@elektronika.lt