Bezprzewodowo, cyfrowo, szerokopasmowo

6/2004
TELE–RADIO–ELEKTRONIKA–INFORMATYK
ROK ZAŁOŻENIA 1928
M
ROCZNIK LXXVII
M
ISSN 1230-3496
Bezprzewodowo, cyfrowo,
szerokopasmowo...
Telefon, radio i telewizja – stan ich rozwoju oraz skala dostępu do nich – były w ubiegłym stuleciu jednym z głównych mierników poziomu rozwoju cywilizacji i zasobności poszczególnych narodów. Na przełomie XX i XXI wieku została wykreowana idea budowy społeczeństwa informacyjnego. Główną
przesłanką tej idei, zarówno w skali globalnej, jak i regionalnej,
jest pełne wykorzystanie dobrodziejstw zastosowania i upowszechnienia nowoczesnych technik informacyjnych i komunikacyjnych. Dziś – w powszechnym odczuciu – symbolami tych
nowych technik są przede wszystkim: telefon komórkowy, Internet oraz telewizja satelitarna, które dawno przestały być już ekstrawagancją, a stały się masowymi środkami komunikacji.
W wyścigu obserwowanym przy tworzeniu oraz wdrażaniu
nowych technik i technologii od wielu dziesięcioleci trwa ostra
rywalizacja między systemami przewodowego oraz bezprzewodowego przekazu informacji oraz komunikowania się. Techniki
bezprzewodowe stanowią jedyne rozwiązanie w systemach
łączności z obiektami ruchomymi (systemy radiokomunikacji
morskiej, lotniczej, satelitarnej, komunikacji z pojazdami lądowymi) oraz są podstawą rozwiązań w systemach ratownictwa
oraz bezpieczeństwa publicznego. Natomiast telekomunikacja
stacjonarna była domeną technik przewodowych.
Dynamiczny rozwój technik światłowodowych w latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych doprowadził do powstania
systemów przewodowych o praktycznie nieograniczonych
przepływnościach, a ułożenie w 1988 roku pierwszego transoceanicznego kabla światłowodowego między Europą a USA
spowodowało przełamanie monopolu łączy satelitarnych w komunikacji międzykontynentalnej. Istotnymi zaletami tych systemów są również większe bezpieczeństwo transmisji informacji
oraz nieporównywalnie mniejszy poziom zakłóceń i narażeń na
promieniowanie elektromagnetyczne. Biorąc dodatkowo pod
uwagę fakt bardzo szybkiego rozwoju w tamtym czasie sieci telewizji kablowej, mogło się wydawać, że umacnia się dominująca rola transmisji przewodowej – a stało się akurat odwrotnie.
PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY ! ROCZNIK LXXVII ! nr 6/2004
W ostatnich latach nastąpił burzliwy rozwój radiokomunikacji
lądowej i szybki rozwój cyfrowej telewizji satelitarnej. W czym
tkwi siła systemów radiowych? Przede wszystkim w mobilności
użytkownika oraz w łatwości i szybkości budowy infrastruktury.
Jeszcze kilkanaście lat temu jedno z najpotężniejszych światowych konsorcjów telekomunikacyjnych, amerykański operator
AT&T, szacował, że na przełomie wieków na całym świecie
będzie korzystać z telefonów komórkowych około 900 tys. osób
– a jest ich obecnie niemal półtora miliarda (w kraju prawie
19 mln). W Polsce bardzo istotnym problemem dla operatorów
komórkowych była niedostateczna infrastruktura teletransmisyjna dla potrzeb sieci szkieletowej. Warunki koncesyjne praktycznie zmuszały ich do budowy własnych, oddzielnych sieci teletransmisyjnych. Sieci te musiały powstać stosunkowo szybko,
co spowodowało inwestowanie w infrastrukturę opartą na rozwiązaniach radiowych (łącza te zestawia się najszybciej i unika
się trudności technicznych oraz organizacyjno-prawnych, związanych z ułożeniem nowych linii światłowodowych). W rezulta-
O Rys. 1. Tendencje rozwojowe sieci bezprzewodowych
243
cie w kraju znaczna część stałej sieci została zrealizowana
z wykorzystaniem techniki bezprzewodowej.
Szczególnie ważnym i rozległym obszarem zastosowań łączy
radiowych, potwierdzających słuszność tezy o trwającej obecnie
„rewolucji bezprzewodowej”, są bezprzewodowe sieci transmisji
danych, które zastępują głównie okablowanie i służą do realizacji
połączeń pomiędzy różnymi urządzeniami (również powszechnego użytku): stacjami roboczymi, notebookami, drukarkami,
projektorami, skanerami, telefonami komórkowymi, punktami dostępu do Internetu, aparatami fotograficznymi, kamerami, słuchawkami, palmtopami, urządzeniami RTV. Systemy te zapewniają nie tylko znaczne przepływności transmisji danych, ale
umożliwiają także transmisję sygnałów akustycznych i wizyjnych.
Są już eksploatowane w środowiskach biurowych, centrach handlowych, lotniskach, hotelach, ośrodkach naukowych, a także
coraz częściej w środowiskach domowych. Podstawowymi kryteriami klasyfikacji tych sieci są zasięg i zastosowania.
Wyróżnia się trzy główne rodziny sieci bezprzewodowych:
personalne WPAN (o zasięgu do kilkunastu metrów), lokalne
WLAN (o zasięgu do kilkuset metrów) oraz rozległe WWAN
(o zasięgu do kilkunastu kilometrów). Obecnie na świecie istnieje kilka standardów sieci bezprzewodowych, opracowanych dla
pasm częstotliwości 2,4 GHz oraz 5 GHz, zapewniających
przepływność od 1 Mbit/s do 54 Mbit/s. W obrębie sieci lokalnych najbardziej znane są rodziny standardów 802.11 opracowanych przez IEEE oraz HIPERLAN opracowanych przez ETSI.
Natomiast w obszarze sieci osobistych dominuje standard
Bluetooth. Obecnie w wielu zastosowaniach podstawowym
wyzwaniem dla tych systemów jest zwiększenie zasięgu oraz
szybkości transmisji.
Na rys. 1 przedstawiono ewolucję różnych systemów bezprzewodowych. Należy zwrócić uwagę na tendencję konwergencji sieci personalnych oraz lokalnych, a także na realizację
sieci w coraz wyższych pasmach częstotliwości, co umożliwia
zwiększenie ich przepływności.
Podstawą ogromnego sukcesu systemów komórkowych
drugiej generacji (2G) była technika cyfrowa. Od kiedy bit stał
się podstawową jednostką, określającą zawartość przesyłanej
informacji, właściwie każdy rodzaj wiadomości (obraz, dźwięk,
tekst) można potraktować jako zbiór danych transmisyjnych.
W sieciach 2G zaoferowano ostatnio wiele nowych usług, w tym
związanych z transmisją pakietową, dostępem do Internetu
i przesyłaniem obrazów. Ma to istotny wpływ na spowolnienie
tempa wdrażania szerokopasmowego systemu trzeciej generacji UMTS.
Rewolucja cyfrowa lat dziewięćdziesiątych otworzyła też
„puszkę Pandory” nadawcom telewizyjnym. Obraz telewizyjny,
najbardziej złożony w swej strukturze, wymaga ogromnej przepływności dla zachowania pierwotnej jakości. Dotychczasowa
rola nadawcy telewizyjnego, polegająca na transmisji obrazu
i dźwięku do jak największej grupy odbiorców, zostaje zastąpiona transmisją danych, wzbogaconą o możliwości interaktywnego kontaktu między nadawcą a odbiorcą. Telewizja wkracza
w nowy okres, który będzie charakteryzować się następującymi
cechami: różnorodnością (będą do nas docierać tysiące serwisów), interaktywnością (na żądanie użytkownika obraz i dźwięk
będzie się przemieszczał tam i z powrotem pomiędzy dwoma
punktami) oraz globalnością (będzie można odbierać sygnały
z dowolnego miejsca na Ziemi).
Nowa era telewizji ma swój początek w ubiegłej dekadzie
i jest nierozerwalnie związana z opracowaniem i wdrożeniem
standardu MPEG. Umożliwia on przesyłanie kilkunastu cyfrowych programów telewizyjnych o jakości odpowiadającej SDTV
(Standard Definition Television) w kanale zajmowanych dotychczas przez jeden program telewizji analogowej. Efektem zastosowania standardu MPEG przez nadawców było powstanie
244
telewizji wielokanałowej, dostarczanej głównie odbiorcom przez
sieci kablowe oraz tzw. satelitarne platformy cyfrowe, a w kilku
krajach także już za pośrednictwem nadajników naziemnych.
Rolę integrującą w zakresie technicznej specyfikacji systemów telewizji cyfrowej dla Europy pełni projekt DVB (Digital
Video Broadcasting), zainicjowany w 1993 r. System telewizji cyfrowej DVB tworzy kompleksowe rozwiązanie umożliwiające dostarczanie programów telewizyjnych oraz usług przez transmisję
danych za pośrednictwem różnych mediów transportowych
(satelitarny, kablowy, naziemny) i interfejsów sieciowych (ISDN,
PSTN, ATM, PDH, SDH) także do urządzeń będących w ruchu.
Jesteśmy świadkami procesu przechodzenia od telewizji terytorialnej/regionalnej (z ofertą w postaci kilku analogowych kanałów telewizyjnych) do światowej, w której będą obowiązywać
zupełnie inne zasady gry (cyfrowej), tzn. kontrolę (przynajmniej
potencjalnie) będą mieli konsumenci. Obecnie jesteśmy na początku etapu, w którym konsument dostaje szansę przesłania
informacji zwrotnej do nadawcy, początkowo wykorzystując do
tego domową linię telefoniczną. Kolejna faza polega na przejściu
do prawdziwego wideo na życzenie, nie mówiąc już o tym, że
nadchodzi czas, w którym każdy posiadacz strony w Internecie
będzie mógł stać się potencjalnym nadawcą.
Najbliższe lata będą niewątpliwie okresem burzliwego rozwoju usług multimedialnych, które niejednokrotnie zadziwią nas
swoimi formami i możliwościami. Jednak ich dostępność w sieciach komórkowych, sieciach personalnych, radiowych sieciach
komputerowych, jak i sieciach dystrybucji sygnałów telewizyjnych, nie będzie możliwa bez zapewnienia kanałów transmisyjnych o wystarczającej przepływności. Rozwój technik transmisyjnych odbywa się więc pod hasłem szerokopasmowości rozumianej przede wszystkim jako podstawowy warunek zapewnienia
odpowiedniej przepływności kanałów transmisyjnych.
Niniejszy zeszyt poświęcony jest Krajowej Konferencji Radiokomunikacji, Radiofonii i Telewizji KKRRiT-2004, odbywającej sie
w dniach 16-18 czerwca w Gmachu Głównym Politechniki Warszawskiej. Konferencje z tej serii są organizowane od kilku lat
przez środowiska akademickie Gdańska, Krakowa, Poznania,
Warszawy oraz Wrocławia, w formule konferencji kroczących.
Celami tegorocznej konferencji były: prezentacja osiągnięć naukowych i technicznych w radiokomunikacji ruchomej i stacjonarnej oraz radiofonii i telewizji, przedstawienie zagadnień związanych z wdrożeniami najnowszych rozwiązań technicznych
w kraju i na świecie oraz integracja środowisk (w tym nawiązanie
ściślejszych więzi między środowiskiem akademickim i naukowo-badawczym a operatorami sieci telekomunikacyjnych, nadawcami, dostawcami sprzętu, usług i treści oraz jednostkami administracji łączności). Natomiast do tematów wiodących zaliczono:
telewizję i radiofonię cyfrową oraz techniki multimedialne; systemy komórkowe kolejnych generacji, radiowe systemy bezpieczeństwa publicznego, a także prawne i techniczne aspekty integracji europejskiej w dziedzinach omawianych na konferencji.
W zeszycie tym zamieszczono kilka wybranych referatów,
w szczególności referaty plenarne. Do przedstawienia na konferencji zaakceptowano 130 komunikatów i referatów, w ramach
20 sesji tematycznych (specjalistycznych), 3 sesji plenarnych
oraz 2 sesji plakatowych. W ramach konferencji zorganizowano
też dwa panele dyskusyjne na temat szans i zagrożeń dla sektora telekomunikacyjnego oraz roli mediów w warunkach zintegrowanej Europy, a także spotkania robocze (warsztaty) dwóch
europejskich sieci doskonałości VISNET i NEXWAY. Podsumowanie KKRRiT-2004 zostanie przedstawione w jednym z kolejnych zeszytów PTiWT.
Prof. dr hab. Józef Modelski
przewodniczący Komitetu Programowego KKRRiT 2004
PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY ! ROCZNIK LXXVII ! nr 6/2004