Přenést data kabelem je relativně velmi jednoduché. Vývoj jde ovšem rychle kupředu a na místo kabelového připojení se pomalu tlačí připojení bezdrátové, jehož vybudování již nepředstavuje technický problém. Rovněž kvalita přenosu je srovnatelná s kvalitou přenosu kabelem, takže pro ty, kteří potřebují spojit několik budov s počítačovými sítěmi či rychle připojit k Internetu představuje bezdrátová technologie cenově i časově levné řešení.

Počátek bezdrátových technologií
Telekomunikační služby byly donedávna monopolní oblastí v rukou jednotlivých států. Situace byla stabilní a vlastníci "Telecomů" vydělávaly. Přišla ovšem doba počítačů, která přinesla nutnost rychlé a efektivní komunikace. Telekomunikační společnosti se "snažily" a vymyslely ISDN - standard, který měl vyřešit nároky nově vznikající společnosti. Bohužel tvorba standardu trvala dlouho a zavádění do praxe ještě déle.

Nejen proto začaly vznikat soukromé sítě (pozemní a satelitní), které řešily problémy konkrétních organizací. Náklady na vybudování takových sítí jsou ovšem velmi vysoké a ne vždy je možné takovou síť vybudovat. Zdá se, že telekomunikační monopoly měly hlavní vliv na neúspěch ISDN a podpořily tak současný rozmach bezdrátových technologií.

GSM otevírá novou kapitolu
V 80 letech vznikl v Evropě standard GSM. Základními cíli této nové technologie bylo umožnit bezdrátovou hlasovou komunikaci kvalitativně srovnatelnou s pevnými telefonními linkami.

Celý systém GSM je založen na buňkách o poloměru max. 30 km, které jsou obsluhovány vždy jednou pozemní anténou. S kvalitou hovoru byl ovšem systém "na štíru". Kapacita pro hovor je tak nízká, že je nutné jej komprimovat pro zajištění kvalitního přenosu.

Také bezpečnost komunikace pomocí GSM byla značně podhodnocena, takže odposlech již není záležitostí pouze tajných služeb.

Rozmach systému ale značně překonal představy jeho tvůrců.

Konkurenční boj poskytovatelů stlačil ceny tak nízko, že množství mobilních telefonních přístrojů začíná pomalu vyrovnávat počet pevných telefonních linek. Můžeme říci, že GSM se stal technologií, která přilákala investice do bezdrátových technologií, do jejich vývoje a nasazení. Bohužel sám GSM velice rychle narazil na své limity a snahy o jejich překonávání značně ztěžuje správu existujících sítí.

Možnosti GSM
Následující čísla mají nastínit některá omezení GSM. Na základní frekvenci 900 MHz je vytvořeno 128 frekvenčních kanálů. Každý kanál je rozdělen na 8 časových úseků, každý úsek je pro jeden hovor. Tedy celkem 1024 současných hovorů v jednom místě. Při dvou operátorech má každý necelých 500 kanálů (některé si nechává jako rezervu telekomunikační úřad).

Mezi dvěma buňkami se stejným frekvenčním kanálem musí být ovšem alespoň jedna, která jej nepoužívá (tím se z 500 dostaneme na počet zhruba 160-170 kanálů při pravidelné šestiúhelníkové síti - plástvi). To znamená v ideálním případě 170 současných hovorů v jedné buňce.

Lze zvýšit kapacitu? Ano, snížením výkonu antén a zmenšením velikosti buněk. Na plochu jedné buňky připadá menší počet uživatelů. Tím se ovšem stává správa celé sítě náročnější. Dále došlo ke standardizaci nové frekvence 1800 MHz, která je dostupná pro všechny operátory.

Tato rozšíření ovšem neřeší další problém GSM: nízkou přenosovou kapacitu jednotlivých spojení. Zákazníci totiž vyžadují rychlé datové přenosy - internetové technologie, připojení přes modem, nebo WAP služby. "Kabát" je již opravdu těsný.

Možnosti nasazení
Moderní bezdrátové technologie, jež se v posledních letech prudce rozvíjejí, jsou nasazovány v pěti základních situacích.

První z nich je tzv. bezdrátová místní smyčka (WLL), která nahrazuje poslední článek mezi místní telefonní ústřednou a účastníky telefonní sítě, kteří se nacházejí ve vzdálenosti do několika km. Tyto spoje obvykle nabízí přenos hlasu a příp. přenos dat nízkou rychlostí v "hlasovém" pásmu. Do budoucna je ovšem možné přenosové rychlosti značně zvyšovat. Systémy pracují v pásmech 1.9 a 3.4 GHz (některé i na 800 MHz). Moderní systémy jsou schopny pokrýt potřeby velmi hustě zabydleného území.

Druhou oblastí je použití bezdrátového spojení pro napojení velmi vzdálených účastníků (stovky kilometrů) k telefonní ústředně.

Používané frekvence jsou do 2.5 GHz. Pro tyto aplikace jsou používány i družicové spoje.

Vysokorychlostní připojení k Internetu je další oblastí možného nasazení. Při použití systémů na frekvencích např. 1.9 a 3.4 GHz má spojení kapacitu zhruba 1 až 2 Mbps.

V pořadí čtvrtou oblastí je "ultrarychlostní" datové připojení na krátkou vzdálenost (vhodné pro různé instituce, nebo komerční sféru). Systémy se nazývají FWA a pracují v pásmu od 10 do zhruba 40 GHz na vzdálenost až 25 km.

Poslední možností nasazení jsou interní počítačové sítě. Tyto systémy pracují uvnitř budov (i když někdy umožňují také propojení blízkých budov) a používají nelicencovaná kmitočtová pásma.

Bezdrátová síť
Obecná struktura FWA se skládá ze 4 částí. Je to centrum pro správu sítě, infrastruktura založená na optických vláknech, základnová stanice a zařízení u zákazníka. Dosah bezdrátového spojení je poměrně malý, což přináší nutnost propojení jednotlivých center mezi sebou tak, aby došlo k vytvoření větších sítí. Tato páteřní síť musí být založena na dostatečně výkonných technologiích.

Zařízení pro zákazníka se skládá ze dvou základních částí - vnější mikrovlnná anténa a vnitřní zařízení, které umožní napojení na místní počítačovou síť. Místní síť může být založena na modemovém spojení, Ethernetu, ATM, nebo vysokorychlostních datových spojích na úrovni velkých internetových portálů.

Komunikace pomocí FWA
Existují dva základní způsoby propojení uživatelů. Jsou to PMP kdy existuje jeden centrální bod, jenž patří poskytovateli. Ten řídí kvalitu komunikace tím, že přiděluje sdílenou kapacitu podle potřeby.

Druhou možností je P-P, nebo také PTP, kdy spolu komunikují vždy dvojice zařízení. Jestliže potřebujete celou šířku přenosového pásma, tak toto je volba pro vás. Novým způsobem, který se rychle rozvíjí je tzv. neviditelné optické vlákno (IFU). Jde o vysokorychlostní bezdrátové spojení dvou bodů na velkou vzdálenost, kdy je vytvoření kabelového spojení drahé, nebo nemožné.

U PMP systémů se můžete setkat se dvěma typy, které se liší způsobem komunikace směrem od zákazníka k poskytovateli, jsou to TDMA a FDMA. Jaký je mezi nimi rozdíl z pohledu uživatele?

FDMA vám např. umožní 24 hodin denně přenášet 140 kb dat za sekundu. TDMA naopak může přenést 2 Mb ze sekundu, ale třeba jen jednou do minuty.

Struktura sítí
Při plánování sítě je nutné řešit stejné problémy jako u technologií 2G (např. GSM). Určitou výhodou je, že komunikovat mohou pouze zařízení s přímou viditelností (snižuje se možnost překrývání signálů buněk). Je ovšem nutné provést další konfigurační volby.

Velmi podstatná je volba modulace. Čím náročnější modulace, tím více dat na stejném komunikačním kanálu, ale také tím menší velikost buněk při zachování kvality přenosu signálu. To samé platí o dostupnosti služeb.

Jestliže budeme požadovat dostupnost komunikační služby na úrovni 99,9 % je možné vytvořit buňku o poloměru 14 km. Při požadavku na 99,99 % je to už pouze 5 km a při 99,999 % jen asi 3 km.

Zdají se vám uvedená desetinná místa přehnaná? Jestliže je převedeme na délku výpadků za rok, tak jde o 9 hodin, 50 minut, resp. 5 minut.

Maximální velikost buňky ovšem hodně záleží i na konkrétní oblasti a povětrnostních podmínkách (maxima se mohou měnit až o kilometry). Co se týká počasí, tak rozhodující je vzdušná vlhkost, resp. výskyt dešťů a jejich síla.

Standardizace
U bezdrátových technologií se rozlišuje několik generací. K 1. generaci, analogové, patřil i u nás známý systém NMT. Druhá generace je reprezentována systémem GSM. 3. generaci zastupují systémy "místního bezdrátového spojení", GSM nové generace (UMTS) a další technologie, které umožní vzájemné propojení. Základními požadavky na 3G technologie je jejich vzájemná propojenost a kvalita přenosu signálu.

Názvy 3G technologií jsou různé, a to i ve standardech. V Evropě se používá pojem FWA (fixed wireless access), RLL (radio local loop) a nově také WLL (wireless local loop) pro služby na frekvencích 2-105 GHz. Ve Spojených státech se ovšem používá pojem LMDS (local multipoint distribution service) pro všechny služby zhruba nad 10 GHz a pojem FWA je pouze pro služby na frekvenci 28 GHz. Možností je ovšem mnohem více (viz. slovníček na konci článku).

Kromě toho se již pomalu začíná mluvit o bezdrátových technologiích 4. generace.

ITU
Oblast 3G bezdrátových technologií je tak důležitá, že mezinárodní telekomunikační unie (ITU) vytvořila program mobilních technologií IMT2000 a prohlásila ho za jednu ze svých priorit pro začátek nového tisíciletí. Cílem je vytvořit globální spolupracující telekomunikační systém, který umožní nejen roaming mezi zeměmi, ale také snadnou komunikaci mezi různými typy sítí. Základem IMT2000 je 10 bezdrátových komunikačních technologií.

Často kladené otázky
Při hledání zdrojů pro tento článek jsem narazil na nejčastěji kladené otázky ohledně FWA. Do jisté míry shrnuji informace z celého článku, ale přidávám k nim i některé další informace.

Co je to MMDS, LMDS, FWA, WLL, RLL? Toto jsou zkratky pro různé technologie bezdrátového spojení. MMDS a LMDS jsou názvy pro systémy, které se používají v USA. FWA v Evropě obecně označuje všechny bezdrátové technologie pracující na frekvencích zhruba 2-105 GHz. WLL a RLL jsou synonymy pro FWA. Ve Spojených státech se WLL používá pro označení systémů, které umožňují napojení účastníků na telefonní ústřednu v kvalitě srovnatelné s pevnou telefonní linkou.

Jak FWA pracuje? Dvě mikrovlnné radiové stanice jsou umístěny ve vzdálenosti do 15 km (některé systémy umožňují spojení i vzdálenějších míst) tak, aby byly navzájem viditelné. Vzniklé spojení je schopné přenášet různá data velmi vysokou rychlostí.

Jedna ze stanic může být přímo napojena na optickou síť (nebo třeba klasickou telefonní síť), která umožňuje spojení i velmi vzdálených míst. Daty může být téměř cokoliv: videokonference, hlas, data, přístup k Internetu, TV signál, …

Proč bych měl chtít používat FWA? Je několik situací, kdy je používání FWA velmi výhodné. Např. propojením několika budov s počítačovými sítěmi pomocí FWA lze získat komunikační prostředí s kapacitou dosahující kapacity optických vláken. Cena a čas potřebný pro takové propojení jsou oproti kopání kabelů neporovnatelné (nemluvě o problémech ve městech). Druhou typickou situací je snaha získat rychle a relativně levně připojení na Internet s kapacitou podle vlastního přání. Předpokladem je v tomto případě existence poskytovatele bezdrátového připojení.

Jak mohu získat FWA spojení pro svou firmu? Je třeba najít ve vašem okolí poskytovatele těchto služeb.

Třeba společnost GiTy, která je největším tuzemským poskytovatelem služeb FWA připojení, pokrývá 90% města Brna. V Praze spravuje zhruba 70 spojů. Díky tendru, jenž byl nedávno ukončen se dalšími celostátními poskytovateli staly firmy Nextra a BroadNet. Nextra začala nabízet první připojení v listopadu tohoto roku.

Jak je FWA rychlé oproti jiným technologiím? FWA je extrémně rychlé oproti telefonním a kabelovým modelům, frame relay, nebo ISDN spojením. Kromě rychlosti disponuje i obrovským kmitočtovým pásmem, které umožňuje pokrýt předpokládané potřeby daleko do budoucnosti.

Česká republika
Český telekomunikační úřad uzavřel začátkem září první tender na licence pro FWA na 26 GHz. Byly přiděleny tři licence, přičemž nerozhodovala cena, ale "krása" projektu. Vítězi se stali firmy GiTy/STAR ONE, BroadNet a Nextra.

Žádná z firem dosud nezveřejnila svou představu rozvoje bezdrátové sítě, takže jen základní údaje: GiTy/STAR ONE chce v listopadu připojit první účastníky v Brně, Praze a Ostravě, což by neměl být problém vzhledem k již existujícím aktivitám GiTy v této oblasti. Během 5 let chtějí do této oblasti investovat 2,4 miliardy korun.

Druhou firmou je Nextra, která je plně vlastněna norským Telenorem. příležitosti Invexu představila nabídku připojení k Internetu rychlostí 256 a 512 kb/s, které by mělo být od listopadu dostupné v Praze, Brně, Ostravě a Plzni.

Co se týká BroadNetu, ten je součástí BroadNet Europe, což je evropský poskytovatel širokopásmových služeb se sídlem v Bruselu.

Pro účely tenderu se spojil s TMP (Telekomunikační montáže Praha) a dále s InWay, Českou spořitelnou a Central Europe Trust (konzultační firma). V současné době vlastní licence na provozování FWA sítí v 7 zemích Evropy.

ČTÚ se dále chystá v příštím roce vyhlásit soutěž o licence na UMTS, což je nástupce GSM 3. generace. Systémy UMTS pracují v pásmu 2,1 GHz.

Závěr
Bezdrátová technologie má jediné omezení - relativně malý dosah, což je zřejmě jediná nevýhoda.. protože všechno ostatní už hovoří ve prospěch bezdrátového připojení. Zavedení nového spoje je velmi levné. Jestliže porovnáte vytvoření 5 km spojení uprostřed města pomocí kabelu zakopaného do země a naproti tomu postavení dvou antén na střechu, vyjde vám výsledek neporovnatelně levnější oproti prvnímu případu. Pokud jste provozovatelem těchto služeb, tak většina vašich nákladů vzniká až ve chvíli podepsáni smlouvy se zákazníkem a ten je také platí.

Některé prezentace uvádějí, že místo 80 % nákladů na práci je 80 % nákladů spojeno se zařízením instalovaným u zákazníka.

Architektura je velmi variabilní a systém je založen na mezinárodních standardech. Variabilnost spočívá hlavně v možné šířce přidělovaného pásma. Ta se může pohybovat od 100 kb/s do desítek či stovek Mb/s. Správa sítě a její udržování je založeno na moderních digitálních technologiích, takže je také relativně levné.

Otázka tedy v této chvíli není zda, ale kdy k nám tyto technologie "vpadnou". V této souvislosti si vybavuji dokument o jedné asijské zemi (myslím, že to byl Tchajwan), kde už od konce 70 let budují národní vysokokapacitní počítačovou síť. Nestálo by za to, podpořit místo zkomírajících strojírenských gigantů soukromé telekomunikační firmy? Nemusí to být přeci dotace, ale proč by stát nemohl být prvním velkým zákazníkem těchto společností?

Vždyť i ty strojírenské podniky, které jsou dnes zachraňovány vznikly tak, že mladí lidé měli dobré nápady a snažili se uvést do života nejnovější technologie. A kde jsou, špičkové technologie dnes ...