Tiskane izdaje
Prihodnost je brezžična! Povezani bomo vsi z vsemi, tako ljudje med seboj kot naprave med seboj in seveda eni z drugimi. To so pred desetletji pridigali številni tehnološki futuristi. In niso se zmotili. V zadnjih sedmih letih so količine prenesenih podatkov po brezžičnih povezavah dosegle nesluteno eksplozijo.
dr. Tomi Mlinar in
Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani,
To se je zgodilo tako v brezžičnih domačih omrežjih (WiFi) kot v javnih mobilnih omrežjih (HSPA in LTE), ki se razraščajo tudi po Sloveniji. Še večjo rast pa pričakujemo v prihodnjih petih letih, predvsem po letu 2020, ko naj bi zaživela naslednja generacija komunikacij 5G. V dveh desetletjih naj bi promet v brezžičnih omrežjih zrasel za 10.000-krat, predvsem zaradi prenašanja video vsebin v ultravisoki ločljivosti, dela v oblaku, razširjenih zabavnih vsebin in množice novih brezžičnih naprav.
Takšno povečanje potreb po prenosu podatkov bo omrežne operaterje – tudi te, ki delujejo v Sloveniji: Simobil, Telekom Slovenije, Telemach, T-2 in druge – postavilo pred velike izzive. Brez zadostne količine frekvenčnega spektra, ki ga bodo potrebovali za pokrivanje oddaljenih naselij, bodo skupnosti odrezane od velikih prednosti prihodnjih storitev. Pomanjkanje frekvenčnega spektra lahko globalno potisne marsikatero deželo v tehnološko in družbeno zaostalost. Odgovornost vlad in njihovih agencij je, da poskrbijo za enakomerno tehnološko razvitost.
Nekateri večji izdelovalci opreme (Nokia, Ericsson, Huawei) predvidevajo, da bo za brezžične komunikacije potrebnih dodatnih 100 MHz frekvenčnega spektra pod 1 GHz in 500 MHz dodatnega spektra med 1 in 5 GHz. Če prištejemo še potrebe na višjih frekvenčnih območjih (med 6 in 100 GHz), ki so ocenjene na približno 500 MHz, to skupaj znese več kot 1000 MHz dodatnega spektra za novo in stare generacije mobilnih komunikacij, ki naj bi po letu 2020 delovale kot enotno omrežje.
Čeprav se tehnologija UMTS umika iz slovenskega prostora, bo tehnologija GSM še nekaj časa tu. Komunikacijski sistemi na frekvencah pod 1 GHz bodo zagotavljali hitre širokopasovne komunikacije predvsem na podeželju, tisti na višjih frekvencah pa komunikacije v gosto naseljenih območjih. Celoten frekvenčni spekter naj bi se dodeljeval na tehnološko nevtralni osnovi.
Pri pravočasnem zagotavljanju zadostnih, predvsem pa pravih frekvenčnih pasov za omrežne operaterje, bo na prvem mestu igrala pomembno vlogo Svetovna telekomunikacijska zveza (ITU), takoj za njo pa nacionalni regulatorji, ki bodo njena priporočila uvedli na trgih posameznih držav. Razporejanje frekvenčnih pasov se na svetovni ravni izvaja vsaka tri ali štiri leta. Ta razporejanja se dogajajo na svetovnih radijskih konferencah (WRC), ki jih organizira ITU. Kot vemo, pa so članice ITU vse priznane države sveta. Zadnja konferenca se je končala pred kratkim, konec novembra. Na njej je imela Slovenija svojo delegacijo, ki se je zavzemala za določene predloge, pripravljene že mesece ali leta vnaprej. Kar so delegati sprejeli na tej konferenci, je zavezujoče za vse države, in to morajo v določenem času prenesti v svoj pravni red.
Največ frekvenčnega spektra je na voljo na višjih frekvenčnih območjih (nad 6 GHz). Tam je dovolj prostora za širokopasovne komunikacije prihodnosti, zavedati pa se moramo, da so ta območja zaradi fizikalnih zakonov razširjanja elektromagnetnega valovanja omejena na komunikacije na kratke razdalje, zato poteka danes večina razprav okrog frekvenc pod 6 GHz.
V naslednji generaciji brezžičnih komunikacij (5G) se predvidevajo velike količine podatkovnega prometa, ki ga bodo ustvarile milijarde naprav med seboj – pametne hiše, avtomatizacija procesov in podobno. Komunikacija med napravami (M2M) oziroma internet stvari (IoT) imata za komunikacijo dovolj ozek frekvenčni pas, na primer občasen prenos nekaj kilobajtov informacije. To je toliko, da se, denimo, v pametni hiši pošlje osrednjemu regulatorju podatek, naj vklopi gretje, ker je padla temperatura pod določeno vrednost, ali da naj spusti rolete, ker piha veter z večjo hitrostjo od določene, ali pa stalno pošiljanje podatkov v centralni prikazovalnik na parkirišču, kateri prostori so zasedeni. Takšne komunikacije sicer ustvarjajo velike količine prometa, vendar v občasnih majhnih paketkih.
Frekvence danes in jutri
Danes se v svetu največ uporabljata frekvenčna pasova 2,4 in 5,8 GHz, za katera pa ne potrebujemo licence. Na teh pasovih deluje tehnologija za lokalno domačo uporabo WiFi, ki je razširjena tako rekoč po vseh domovih, lokalih, podjetjih in javnih ustanovah. Za uporabo teh frekvenc državi ne plačujemo licenčnine, seveda pa se moramo držati nekaterih tehnoloških omejitev. Kot vse kaže, bo uporaba teh frekvenc še naprej brezplačna, razmišlja pa se, da bi lahko tudi javni operaterji pod določenimi pogoji souporabljali nelicenčne frekvence, predvsem na 5,8 GHz. Tehnologija to vsekakor že omogoča.
Leta 2014 je država Slovenija (AKOS) na enotni dražbi operaterjem podelila dovoljenja za izbrane sklope frekvenc. Na novo je bilo razdeljeno za skoraj 600 MHz frekvenc na frekvenčnih območjih 800, 900, 1800, 2100 in 2600 MHz. Na podeljenih frekvencah bodo operaterji še nekaj let uporabljali tehnologije LTE, LTE-A in različne nadgradnje. Zdaj sta na nekaterih od njih v uporabi še tehnologija druge generacije GSM, ki se ji že poznajo leta, in tehnologija tretje generacije UMTS, ki pa so ji s prihodom LTE že šteti dnevi, čeprav je z revolucionarno tehnološko nadgradnjo – HSPA – pravzaprav prinesla preboj v mobilnem prenosu podatkov.
V bližnji prihodnosti, letu ali dveh, bodo po svetu, pa tudi v Sloveniji, na novo razdeljena še naslednja frekvenčna območja: 700, 1400, 2300, 3500 in 3700 MHz – skupaj torej za skoraj 500 MHz frekvenčnega pasu.
Ali se bo to zgodilo na enotni dražbi ali posebej, si bo vsaka država izbrala sama. Glede na dobre izkušnje s prve dražbe bo Slovenija verjetno izvedla enotno dražbo. Izmed vseh omenjenih je največ pozornosti deležen prav frekvenčni pas 700 MHz. Na tem pasu (470–790 MHz) zdaj deluje digitalna radiodifuzija (DVB-T). Ena od dolgoročnih idej je, da se na tem pasu združijo storitve radiodifuzije in širokopasovne mobilne storitve v združeno multimedijsko omrežje.
V prihodnje se stavi na vpeljavo t. i. majhnih celic na močno obremenjenih vročih točkah. Te celice naj bi delovale na frekvenčnem območju 3500 MHz, kjer je približno 400 MHz pasu že namenjenega fiksnim širokopasovnim storitvam in satelitskim komunikacijam. Nekaj manjših frekvenčnih blokov je še prostih, nekaj obstoječih pa se lahko souporabi z vpeljavo novih metod souporabe spektra.
Kaj prinaša
Še vedno pa se pričakuje največje povpraševanje po frekvenčnih pasovih med 300 MHz in 3 GHz, ki so privlačni zaradi dobrih lastnosti razširjanja signala. S časom se bo povečalo povpraševanje tudi po višjih pasovih (med 3 in 100 GHz), predvsem zaradi velikih širin frekvenčnih pasov (100 MHz, 1 GHz …), ki so še vedno pogoj za hitre širokopasovne povezave.
Zelo intenzivno se razmišlja tudi o uporabi pasov, za katere ni potrebno posebno dovoljenje oziroma licenca. To so pasovi na 5 in 60 GHz. Zgornji pas bo še posebno primeren za komunikacije v majhnih celicah na manjše razdalje. Ker bodo takšne celice zajele razmeroma malo uporabnikov, bodo namenjene razbremenjevanju prometa večjih celic in manj kritičnim aplikacijam z manjšimi zahtevami po storitveni kakovosti.
Če preštejemo vse koščke spektra po različnih frekvenčnih območjih, ki ga v prihodnje lahko namenimo novi generaciji, bo to približno 1500 MHz dodatnega spektra v desetih letih. Vsaj dve tretjini tega spektra bosta dodeljeni izključno mobilnim komunikacijam, preostala tretjina pa se bo souporabljala z zdaj delujočimi sistemi.
Čeprav je frekvenčni spekter omejena dobrina, se časi spreminjajo, tehnologija pa je vedno vsaj korak pred potrebami ljudi. Nekatere tehnologije gredo počasi v pozabo, nadomeščajo jih nove, prav tako je tudi sobivanje dosedanjih in novih tehnologij na najzanimivejših delih spektra zaradi novih iznajdb in boljših dogovorov čedalje bolj mogoče. Sklenemo lahko, da se nam, uporabnikom, ni treba bati, da bi kdorkoli in kakorkoli omejilo komunikacijo zaradi pomanjkanja frekvenčnega spektra.
Takšno povečanje potreb po prenosu podatkov bo omrežne operaterje – tudi te, ki delujejo v Sloveniji: Simobil, Telekom Slovenije, Telemach, T-2 in druge – postavilo pred velike izzive. Brez zadostne količine frekvenčnega spektra, ki ga bodo potrebovali za pokrivanje oddaljenih naselij, bodo skupnosti odrezane od velikih prednosti prihodnjih storitev. Pomanjkanje frekvenčnega spektra lahko globalno potisne marsikatero deželo v tehnološko in družbeno zaostalost. Odgovornost vlad in njihovih agencij je, da poskrbijo za enakomerno tehnološko razvitost.
Nekateri večji izdelovalci opreme (Nokia, Ericsson, Huawei) predvidevajo, da bo za brezžične komunikacije potrebnih dodatnih 100 MHz frekvenčnega spektra pod 1 GHz in 500 MHz dodatnega spektra med 1 in 5 GHz. Če prištejemo še potrebe na višjih frekvenčnih območjih (med 6 in 100 GHz), ki so ocenjene na približno 500 MHz, to skupaj znese več kot 1000 MHz dodatnega spektra za novo in stare generacije mobilnih komunikacij, ki naj bi po letu 2020 delovale kot enotno omrežje.
Čeprav se tehnologija UMTS umika iz slovenskega prostora, bo tehnologija GSM še nekaj časa tu. Komunikacijski sistemi na frekvencah pod 1 GHz bodo zagotavljali hitre širokopasovne komunikacije predvsem na podeželju, tisti na višjih frekvencah pa komunikacije v gosto naseljenih območjih. Celoten frekvenčni spekter naj bi se dodeljeval na tehnološko nevtralni osnovi.
Pri pravočasnem zagotavljanju zadostnih, predvsem pa pravih frekvenčnih pasov za omrežne operaterje, bo na prvem mestu igrala pomembno vlogo Svetovna telekomunikacijska zveza (ITU), takoj za njo pa nacionalni regulatorji, ki bodo njena priporočila uvedli na trgih posameznih držav. Razporejanje frekvenčnih pasov se na svetovni ravni izvaja vsaka tri ali štiri leta. Ta razporejanja se dogajajo na svetovnih radijskih konferencah (WRC), ki jih organizira ITU. Kot vemo, pa so članice ITU vse priznane države sveta. Zadnja konferenca se je končala pred kratkim, konec novembra. Na njej je imela Slovenija svojo delegacijo, ki se je zavzemala za določene predloge, pripravljene že mesece ali leta vnaprej. Kar so delegati sprejeli na tej konferenci, je zavezujoče za vse države, in to morajo v določenem času prenesti v svoj pravni red.
Največ frekvenčnega spektra je na voljo na višjih frekvenčnih območjih (nad 6 GHz). Tam je dovolj prostora za širokopasovne komunikacije prihodnosti, zavedati pa se moramo, da so ta območja zaradi fizikalnih zakonov razširjanja elektromagnetnega valovanja omejena na komunikacije na kratke razdalje, zato poteka danes večina razprav okrog frekvenc pod 6 GHz.
V naslednji generaciji brezžičnih komunikacij (5G) se predvidevajo velike količine podatkovnega prometa, ki ga bodo ustvarile milijarde naprav med seboj – pametne hiše, avtomatizacija procesov in podobno. Komunikacija med napravami (M2M) oziroma internet stvari (IoT) imata za komunikacijo dovolj ozek frekvenčni pas, na primer občasen prenos nekaj kilobajtov informacije. To je toliko, da se, denimo, v pametni hiši pošlje osrednjemu regulatorju podatek, naj vklopi gretje, ker je padla temperatura pod določeno vrednost, ali da naj spusti rolete, ker piha veter z večjo hitrostjo od določene, ali pa stalno pošiljanje podatkov v centralni prikazovalnik na parkirišču, kateri prostori so zasedeni. Takšne komunikacije sicer ustvarjajo velike količine prometa, vendar v občasnih majhnih paketkih.
Frekvence danes in jutri
Danes se v svetu največ uporabljata frekvenčna pasova 2,4 in 5,8 GHz, za katera pa ne potrebujemo licence. Na teh pasovih deluje tehnologija za lokalno domačo uporabo WiFi, ki je razširjena tako rekoč po vseh domovih, lokalih, podjetjih in javnih ustanovah. Za uporabo teh frekvenc državi ne plačujemo licenčnine, seveda pa se moramo držati nekaterih tehnoloških omejitev. Kot vse kaže, bo uporaba teh frekvenc še naprej brezplačna, razmišlja pa se, da bi lahko tudi javni operaterji pod določenimi pogoji souporabljali nelicenčne frekvence, predvsem na 5,8 GHz. Tehnologija to vsekakor že omogoča.
Leta 2014 je država Slovenija (AKOS) na enotni dražbi operaterjem podelila dovoljenja za izbrane sklope frekvenc. Na novo je bilo razdeljeno za skoraj 600 MHz frekvenc na frekvenčnih območjih 800, 900, 1800, 2100 in 2600 MHz. Na podeljenih frekvencah bodo operaterji še nekaj let uporabljali tehnologije LTE, LTE-A in različne nadgradnje. Zdaj sta na nekaterih od njih v uporabi še tehnologija druge generacije GSM, ki se ji že poznajo leta, in tehnologija tretje generacije UMTS, ki pa so ji s prihodom LTE že šteti dnevi, čeprav je z revolucionarno tehnološko nadgradnjo – HSPA – pravzaprav prinesla preboj v mobilnem prenosu podatkov.
V bližnji prihodnosti, letu ali dveh, bodo po svetu, pa tudi v Sloveniji, na novo razdeljena še naslednja frekvenčna območja: 700, 1400, 2300, 3500 in 3700 MHz – skupaj torej za skoraj 500 MHz frekvenčnega pasu.
Ali se bo to zgodilo na enotni dražbi ali posebej, si bo vsaka država izbrala sama. Glede na dobre izkušnje s prve dražbe bo Slovenija verjetno izvedla enotno dražbo. Izmed vseh omenjenih je največ pozornosti deležen prav frekvenčni pas 700 MHz. Na tem pasu (470–790 MHz) zdaj deluje digitalna radiodifuzija (DVB-T). Ena od dolgoročnih idej je, da se na tem pasu združijo storitve radiodifuzije in širokopasovne mobilne storitve v združeno multimedijsko omrežje.
V prihodnje se stavi na vpeljavo t. i. majhnih celic na močno obremenjenih vročih točkah. Te celice naj bi delovale na frekvenčnem območju 3500 MHz, kjer je približno 400 MHz pasu že namenjenega fiksnim širokopasovnim storitvam in satelitskim komunikacijam. Nekaj manjših frekvenčnih blokov je še prostih, nekaj obstoječih pa se lahko souporabi z vpeljavo novih metod souporabe spektra.
Kaj prinaša tehnološki napredek
S tehnološkim napredkom se spreminja tudi način uporabe frekvenčnih območij. Na primer javne mobilne komunikacije, ki so se začele na frekvencah okrog 400 MHz – vsi se še spomnimo analognega sistema NMT, ki je v začetku devetdesetih deloval v Sloveniji –, se zdaj selijo na frekvenčna območja nad 2 GHz, komunikacije kratkega dosega za množično uporabo se iz nekaj gigahertzev selijo na frekvenčna območja nad 60 GHz, satelitske komunikacije, ki so desetletja delovale na frekvenčnih območjih do 12 GHz, se selijo na pas okrog 28 GHz.
Še vedno pa se pričakuje največje povpraševanje po frekvenčnih pasovih med 300 MHz in 3 GHz, ki so privlačni zaradi dobrih lastnosti razširjanja signala. S časom se bo povečalo povpraševanje tudi po višjih pasovih (med 3 in 100 GHz), predvsem zaradi velikih širin frekvenčnih pasov (100 MHz, 1 GHz …), ki so še vedno pogoj za hitre širokopasovne povezave.
Zelo intenzivno se razmišlja tudi o uporabi pasov, za katere ni potrebno posebno dovoljenje oziroma licenca. To so pasovi na 5 in 60 GHz. Zgornji pas bo še posebno primeren za komunikacije v majhnih celicah na manjše razdalje. Ker bodo takšne celice zajele razmeroma malo uporabnikov, bodo namenjene razbremenjevanju prometa večjih celic in manj kritičnim aplikacijam z manjšimi zahtevami po storitveni kakovosti.
Če preštejemo vse koščke spektra po različnih frekvenčnih območjih, ki ga v prihodnje lahko namenimo novi generaciji, bo to približno 1500 MHz dodatnega spektra v desetih letih. Vsaj dve tretjini tega spektra bosta dodeljeni izključno mobilnim komunikacijam, preostala tretjina pa se bo souporabljala z zdaj delujočimi sistemi.
Čeprav je frekvenčni spekter omejena dobrina, se časi spreminjajo, tehnologija pa je vedno vsaj korak pred potrebami ljudi. Nekatere tehnologije gredo počasi v pozabo, nadomeščajo jih nove, prav tako je tudi sobivanje dosedanjih in novih tehnologij na najzanimivejših delih spektra zaradi novih iznajdb in boljših dogovorov čedalje bolj mogoče. Sklenemo lahko, da se nam, uporabnikom, ni treba bati, da bi kdorkoli in kakorkoli omejilo komunikacijo zaradi pomanjkanja frekvenčnega spektra.
