Datu pārraide GSM sistēmā – mīti un realitāte

GSM (Global System for Mobile) sistēmā šodienas apstākļos datu pārraides ātrumi ir krietni vien lēnāki nekā fiksētajā tīklā, līdz ar to daudzu ar datu pārraidi saistītu pakalpojumu un iespēju izmantošana kļūst visai nepievilcīga. Tradicionāli GSM sistēmā datu pārraides ātrums ir 9600 bitu sekundē. Šim, pēc šābrīža standartiem necilajam, datu pārraides ātrumam ir vairāki iemesli. Standarta gadījumā GSM sistēmā datu pārraidei ir atvēlēts viens sakaru kanāls, kurā savukārt noteikts bitu daudzums ir paredzēts kā informācijas nesēji un noteikts skaits kļūdu - korekcijas algoritma vajadzībām. Šobrīd var pilnīgi konkrēti runāt par trim uzlabotām datu pārraides tehnoloģijām GSM tīklā.

Pirmā paredz datu kompresiju ar esošo pārraides ātrumu. Šādas tehnoloģijas pamatā ir it kā uz datu saspiešanas algoritma rēķina iegūtais pārraidīto datu kvantitatīvais pieaugums.
Otrās tehnoloģijas pamatā ir algoritms, kurš sakaru kanālā uz kļūdu korekcijas bitu rēķina pārraidītajiem datiem atvēl lielāku bitu skaitu, kā arī izmanto citādāku kļūdu korekcijas algoritmu. Izmantojot šo tehnoloģiju, datu pārraides ātrums pieaug līdz 14400 bitu sekundē. Tā kā šajā variantā ir samazināts kļūdu korekcijai atvēlēto bitu skaits, tad nestabilas uztveršanas zonā centrāles algoritms automātiski samazina datu pārraides ātrumu, lai būtu nodrošināts pārraidāmo datu veselums. Šobrīd šo tehnoloģiju komerclietošanā ir ieviesis Latvijas lielākais mobilo sakaru operators - Latvijas Mobilais Telefons. Lai izmantotu šo servisu, ir nepieciešams noteikta modeļa mobilā tālruņa aparāts, jo nebūt ne visi aparāti uztur šo tehnoloģiju. No pašreiz zināmajiem un pārbaudītajiem telefonu aparātiem var minēt šādus: Nokia 6150 (nepieciešama aparāta pārprogrammēšana), Nokia 7110, Nokia 9110, Nokia 6210, Nokia Card Phone 2.0 un Nokia 6250.
Lai izmantotu datu pārraides ātrumu 14400 bitu sekundē, datorā ir nepieciešams uzstādīt specifisku modema inicializācijas rindu. Patiesībā tā ir modema konfigurācijas komanda AT+CBST=XX. Tā pieder pie standarta modemu komandu paplašinājuma GSM tīkliem, ko nosaka GSM rekomendācija GSM 07.07. Ar šīm komandām izvēlas GSM datu servisa tipu, proti, datu pārraides ātrumu un modema protokolu. Attiecīgie parametri nozīmē:
14 - "14 400 bit/s, V.34 modem"
75 - "14 400 bit/s, V.110 ISDN modem".
Šie parametri ir pieejami arī zemākiem datu ātrumiem:
+CBST=68 nozīmē "2400 bit/s, V.110 ISDN modem"
+CBST=70 nozīmē "4800 bit/s, V.110 ISDN modem"
+CBST=71 nozīmē "9600 bit/s, V.110 ISDN modem"
Tas nozīmē, ka to var lietot arī abonenti, kam ir pieejams datu serviss, bet aparāts nenodrošina 14 400 bit/s - tikai 9600 un ISDN modema funkciju.
Protams, ka GSM ISDN protokols strādās tikai tad, ja tiks zvanīts uz ISDN modemu (piemēram, uz LMT interneta iezvanpieejas numuru 9310000, kas nodrošina automātisku protokola noteikšanu un strādā gan ISDN, gan analogā modema režīmos). Vēl jāpiebilst, ka ne ISDN modema protokols, ne datu pārraides ātrums 14400 bitu sekundē netiek garantēts, kad LMT abonents atrodas ārzemēs.

Trešā tehnoloģija datu pārraides ātruma palielināšanai GSM tīklā ir tā sauktā HSCSD (High Speed Circuit Switched Data). Tās pamatā ir vienlaikus izmantojamo sakaru kanālu skaita palielināšana datu pārraides vajadzībām. Šajā gadījumā iespējamais vienlaikus izmantojamo sakaru kanālu daudzums ir līdz 4, bet teorētiski maksimālais datu pārraides ātrums ir līdz 57,6 kilobitu sekundē. Praksē šis pārraides ātrums, kā parādīja LMT tīklā veiktie testi, bija ap 28,8 kilobiti sekundē. Jāņem vērā, ka ar HSCSD tehnoloģijas palīdzību iegūtais datu pārraides ātrums iespējams labvēlīgā apstākļu sakritībā, jo datiem izmanto tos pašus sakaru kanālus, kurus lieto sarunu nodrošināšanai. Tas nozīmē, ja vienas un tās pašas bāzes stacijas ietvaros datu pārraides režīmā ar HSCSD strādās vairāki abonenti, bet daudzi citi mēģinās sarunāties, tātad pieejamie sakaru kanālu resursi būs jāsadala starp visiem lietotājiem, un līdz ar to datu pārraides kanāli tiks dinamiski pārdalīti par labu sarunu pieprasītājiem.
Līdzīgi iepriekšējam datu pārraides tehnoloģiskajam risinājumam, arī HSCSD izmantošanai nepieciešami noteiktu modeļu mobilo tālruņu aparāti. Šobrīd izmēģināti un pārdošanā pieejami ir tikai divi: Nokia 6210 un Nokia Card Phone 2.0.

GPRS (General Packet Radio Service) ir jauna, joprojām izstrādes un pilnveidošanas stadijā esoša datu pārraides tehnoloģija mobilo sakaru tīklos. GPRS sakaru tīklu izveidošanai pamatā izmanto GSM tīklu, uzstādot virkni jaunu aparatūras moduļu, kā arī specifisku programmatūru funkcionalitātes nodrošināšanai.
Šo sistēmu no pašreizējās GSM sistēmas atšķir divas īpatnības. Pirmkārt, tehnoloģijas pamatā ir nevis līdz šim telekomunikācijās izmantotais ķēžu komutācijas princips, bet gan informācijas pakešu pārraides princips. Otrkārt, GPRS sistēmas abonents nepārtraukti atrodas tīklā, proti, vienmēr gatavs nekavējoties saņemt vai nosūtīt informāciju. Cik potenciālajam abonentam par to būs jāmaksā? Reālā apmaksa notiek tikai par saņemtās vai noraidītās informācijas daudzumu, nevis par tīklā pavadīto laiku.
Šī tehnoloģija teorētiski paver iespēju ievērojami palielināt datu pārraides ātrumu mobilajā tīklā. Ātruma palielinājumu panāk ar GPRS sistēmas piedāvāto iespēju vienlaikus izmantot vairākus datu pārraides kanālus, kā arī ar sistēmas spēju tos dinamiski laikā sadalīt starp dažādiem lietotājiem. Maksimālais teorētiski iespējamais ātrums ir 171,2 kilobiti sekundē. Šis skaitlis šodienas skatījumā ir viens no visizplatītākajiem mītiem un iespējams tikai teorētiski. Jāatzīmē, ka šādu datu pārraides ātrumu iespējams iegūt, vienlaikus izmantojot visus astoņus maksimāli iespējamos sakaru kanālus, savukārt katrā sakaru kanālā ir paredzēts noteikts informācijas bitu, kā arī kļūdas korekcijas bitu apjoms. 171.2 kbps ātrums būtu iespējams, ja kļūdas korekcijas bitus vispār neizmantotu, kas diez vai ir reāli.
Kā jau iepriekš minēts, maksimālais datu pārraides ātrums ir sasniedzams, ja vienlaikus vienam lietotājam ir atvēlēti visi astoņi sakaru kanāli. Galvenā problēma ir tā, ka gan datu pārraidei, gan balss pārraidei mobilajā tīklā tiek izmantotas vienas un tās pašas bāzes stacijas, kurām ir limitēts sakaru kanālu daudzums. Līdz ar to, kanālu sadales prioritātē izmantojot algoritmu nevis katram pēc vajadzībām, bet gan katram pēc iespējām, diez vai vairumā gadījumu sakaru operatoram būs iespējams apmierināt visu lietotāju maksimālās vajadzības.
Vēl ir arī otrs aspekts, mobilais telefons. Raksta tapšanas brīdī vēl neviens GPRS sistēmai paredzētais tālruņa aparāts nav pilnībā sertificēts un pieejams brīvā pārdošanā. Bez šaubām, tiem operatoriem, kuri pašreiz savos sakaru tīklos ievieš un izmēģina jauno GPRS tehnoloģiju, ir pieejami telefonu testa eksemplāri, taču tie ir tālu no pilnības un solītā, jo maksimums vienlaikus var izmantot līdz četriem sakaru kanāliem.

UMTS (Universal Mobile Telephone Service) sistēma ir pieskaitāma pie trešās paaudzes sakaru sistēmām. Tajā datu pārraides maksimālais teorētiskais ātrums ir paredzēts līdz 2 Mbit/s. Sistēmas specifikācijā kopīgi strādā daudzi pasaules telekomunikāciju līderi. Sistēmas komerciālās fāzes ieviešanas sākums ir paredzēts 2002.–2005. gadā. UMTS sistēmā ir paredzēts apvienot gan ķēžu komutācijas, gan informācijas pakešu pārraides principu. Kā liecina pats sistēmas nosaukums, tā ir iecerēta kā globāla un universāla, apvienojot sevī gan virszemes, gan uz satelītiem būvētos komponentus.

Ilmārs HĀZENFŪSS