UMTS. UMTS Forumin näkemys. UMTS Forumin jäsenet ovat sopineet yhteisestä UMTS-näkemyksestä, jonka mukaan UMTS:

Transkriptio

1 330 UMTS 331 UMTS UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) on kolmannen sukupolven (3G) maailmanlaajuinen matkapuhelinjärjestelmä UMTS-järjestelmään liittyviä avainasioita ovat: Eri verkkojen helppo käyttö Integroitu viestintä Joustava eri verkkojen välinen palveluntarjonta Monipuoliset palvelut Kapea- ja laajakaistaisuus Palveluihin liittyviä avainasioita ovat: Valinnaisuus Joustavuus Henkilökohtaiset palvelutarjonnat Innovatiiviset ja vuorovaikutteiset palvelut Käyttäjäystävällinen ja yksinkertainen pääsy palveluihin 332 UMTS Forum UMTS Forum on riippumaton kansainvälinen organisaatio, joka on pyrkinyt luomaan suosiolliset olosuhteet UMTS-teknologian kaupallista hyödyntämistä varten vuodesta 1996 lähtien Se on mm. pyrkinyt lisäämään ihmisten tietoisuutta kolmannen sukupolven matkapuhelintekniikan mahdollisuuksista ja yhtenäistämään eri valmistajien ratkaisuja UMTS Forumin jäseniä ovat lähes kaikki maailman suurimmat matkapuhelinvalmistajat ja operaattorit. Suomalaisista mukana ovat mm. Nokia, Elisa ja TeliaSonera. 333 UMTS Forumin näkemys UMTS Forumin jäsenet ovat sopineet yhteisestä UMTS-näkemyksestä, jonka mukaan UMTS: Johdattaa henkilökohtaisen viestinnän käyttäjän uuden vuosituhannen tietoyhteiskuntaan. Välittää puhetta, dataa, kuvia, grafiikkaa ja muuta nopeaa tiedonsiirtoa vaativaa informaatiota langattomasti suoraan ihmisille ja tarjoaa heille pääsyn seuraavan sukupolven informaatiopalveluihin. Vie langatonta viestintää eteenpäin 2G:n järjestelmistä käsittämään täysin henkilökohtaiset viestintäpalvelut. Käsittää joustavan siirtymisen 2G-järjestelmästä kohti UMTS-järjestelmää.

2 334 UMTS:n palvelut Tarkastellaan eräitä esimerkkejä UMTS-järjestelmälle suunnitelluista palveluista: Tiedonvälitys: WWW-selailu, interaktiivinen kaupankäynti, älykkäät haku- ja suodatinpalvelut sekä sijaintiin perustuvat yleisradiopalvelut. Koulutus: Virtuaalikoulut, suorakäyttöiset kirjastot, suorakäyttöiset tiedelaboratoriot ja suorakäyttöiset kielilaboratoriot. Ajanviete: Virtuaaliset kiertoajelut ja kysyntään perustuvat pelit. Kunnalliset palvelut: Hätäpalvelut ja hallinnolliset menettelyt. Liike-elämän tiedonvälitys: Virtuaaliset työryhmät, liike-elämän TV ja liikkuvat toimistot. Viestintäpalvelut: Videopuhelin, videoneuvottelut ja äänentunnistus. Liiketoiminalliset ja taloudelliset palvelut: Virtuaaliset pankkipalvelut, Online-laskutus sekä yleismaailmalliset SIM- ja luottokortit. Erityispalvelut: Välitön opastuslinja ja turvavalvontapalvelut. 335 UMTS:n kehitystyö Maailmanlaajuisesti 3. sukupolven matkaviestinjärjestelmiä koskevia suosituksia teknisellä ja radiotaajuuspuolella valmisteltiin ITU:ssa IMT työnimellä (International Mobile Telecommunications) Euroopassa mukana suunnittelu- ja kehitystyössä olivat: ETSI, joka tuottaa järjestelmien teknisiä standardeja. CEPT:n ERC (European Radiocommunications Committee), joka valmistelee radiotaajuuksiin ja niiden käyttöönottoon liittyviä asioita. UMTS Forum, joka edustaa teollisuuden ja operaattoreiden mielipiteitä erilaisissa UMTS:ään liittyvissä asioissa. GSM Association, joka on kansainvälinen järjestö, johon kuuluu GSM-matkaviestinverkkojen operaattoreita. Euroopan Komissio, joka harmonisoi jäsenvaltioidensa toimenpiteitä UMTS:n käyttöönoton suhteen. 336 UMTS:n 1. vaihe UMTS:n ensimäisen vaiheen standardit olivat pohjana laajakaistan kehittämistä varten => Palvelut sisältivät laajakaistaisen 2 Mb/s multimedian, korkealaatuisen puheen, kehittyneen osoitteenmuodostusmekanismin, virtuaalisen kotiympäristön ja ympäristön, johon palveluita on helppo luoda. Teleoperaattoreiden suuri velkaantuminen UMTS-lupien hankinnassa viivästytti UTMS-verkkojen rakentamista maailmalla Aluksi teleoperaattorit ottivatkin UMTS:n käyttöön kotimaassaan ja sielläkin aluksi vain rajatulle testikäyttäjäryhmälle Myös riidat hidastivat UMTS:n yleistymistä => Esim. Yhdysvaltalainen yhtiö Qualcomm vaati, että Eurooppalainen tekniikka WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) muutettaisiin yhteensopivaksi Yhdysvaltalaisen järjestelmän CDMA2000:n (Code Division Multiple Access 2000) kanssa, vaikka CDMA2000 oli WCDMA:ta kehityksessä jäljessä (luonnollisestikin vaatimus ei mennyt läpi ) 337 UMTS:n 1. vaihe Teleoperaattorit puolestaan vaativat, että kolmannen sukupolven tulee olla yhteensopiva GSM-järjestelmän palveluiden kanssa => Tämä aiheutti lisää ongelmia laitevalmistajille. WCDMA toimii siis UMTS:n radiorajapintana => Siinä käyttäjät erotetaan toisistaan koodin perusteella => WCDMA-tekniikassa käyttäjät toimivat samalla taajuudella toisin kuin GSM:ssä, jossa kukin käyttäjä varaa oman taajuutensa. WCDMA on alunperin sotilaskäytössä ollut tekniikka. CDMA2000 on Yhdysvaltalainen variaatio WCDMAtekniikasta. UMTS-järjestelmä ja sen pidemmälle viritellyt nopeammat versiot (ts. UMTS:n 2. vaihe) ovat olleet jo pitkään laajassa käytössä maailmanlaajuisesti

3 338 UMTS:n 1. vaihe 3G-verkot Suomessa muodostuvat toimiluvan saaneiden kolmen teleoperaattorin TeliaSoneran, Elisan ja DNA:n ylläpitämistä UMTS-verkoista Näiden lisäksi Ålands Mobiltelefon AB Ahvenanmaalla ylläpitää 3G-verkkoa maakunnan itsehallinnon periaatteiden mukaisesti Jo heti alussa otettiin käyttöön lähes kaikki UMTS:lle maailmanlaajuisesti varatut taajuudet => Näin luotiin edellytykset usealle kilpailevalle UMTS-verkolle ja näin verkot voitiin myös rakentaa mahdollisimman taloudellisesti sekä niissä voitiin heti alussa tarjota mahdollisimman laaja valikoima palveluita. UMTS:n palveluita ei ole määritetty etukäteen vaan ne kehittyvät kysynnän ja tarpeiden mukaan => UMTS-operaattorit saavat siis itse valita minkälaisia palveluja asiakkailleen tarjoavat. UMTS:n 2. vaihe oli luonnollisesti laajakaistan kapasiteetin kasvattaminen: HSDPA, HSUPA, DC-HSDPA, DC-HSUPA, HSPA+ ja MC-HSPA 339 Satelliittijärjestelmät Makrosolu Tekniikka Mikrosolu Pikosolu 340 Tekniikka Kuten perinteinen GSM-verkko, myös UMTS-verkko on rakenteeltaan solumainen => Tämä tarkoittaa radiotaajuusverkon jakoa maantieteellisesti pieniin alueisiin (soluihin), joilla kullakin on oma heikkotaajuuksinen lähetin => Tämä mahdollistaa sen, että samoja taajuuksia (tiedonsiirtokanavia) voidaan käyttää uudelleen tietyn välimatkan päästä. UMTS-verkko eroaa GSM-verkosta siinä, että solun käsitettä on laajennettu siten, että verkko käsittää eri kokoisia soluja: Pikosolut, mikrosolut, makrosolut ja satelliittijärjestelmät. Yhteiskäyttö satelliittijärjestelmien kanssa takaa globaalin peiton ja roamingin: Roamingissa on kyse verkkooperaattoreiden välisestä yhteistyösopimuksesta, joka tarkoittaa sitä, että ulkomailla ollessasi voit käyttää vieraan teleoperaattorin verkkoa. 341 Tekniikka CDMA-tekniikassa on mahdollista, että käyttäjän siirtyessä solun peittoalueelta toisen solun peittoalueelle yhteys ei katkea, vaan hiukan ennen siirtymistä yhteys toiseen soluun voidaan muodostaa => Tämä luonnollisesti pidentää päätelaitteen käyttö- ja valmiusaikaa, vähentää häiriöitä ja nostaa myös kapasiteettia. Taajuudet UMTS:ssa jaetaan WCDMA-tekniikan avulla, joka perustuu sotilaskäytössä jo pitkään olleeseen CDMAtekniikkaan, jonka hajaspektrin ansiosta signaalia ei voi selvästi erottaa taustakohinasta Nykyisestä GSM-tekniikasta poiketen WCDMAtekniikassa kaikki käyttäjät ovat samalla taajuudella hajaspektrin ansiosta => Tämä tarjoaa käyttäjille aiempaa suuremmat tiedonsiirtonopeudet.

4 342 Pikosolu: Kaistanleveydet (1. vaihe) Alue: Sisätilat ja lyhyet etäisyydet ulkona. Kaistanleveys: 2 Mb/s. Tarjottavat optimoidut palvelut: Multimedia, puhe ja datasiirto. Mikrosolu: Alue: Kaupunkialue. Kaistanleveys: 512 kb/s. Tarjottavat optimoidut palvelut: Multimedia, puhe ja pakettidata. 343 Makrosolu: Kaistanleveydet (1. vaihe) Alue: Maaseutu. Kaistanleveys: 144 kb/s. Tarjottavat optimoidut palvelut: Puhe ja pakettidata. Satelliittijärjestelmät: Alue: Koko maailma. Kaistanleveys: 64 kb/s. Tarjottavat optimoidut palvelut: Puhe ja hidas data. 344 Taajuudet Euroopassa ja Japanissa on käytössä 2.1 GHz:n taajuusalue. Joissakin Euroopan maissa, kuten Suomessa, on otettu käyttöön myös 900 MHz:n taajuusalue, mikä mahdollistaa verkon laajentamisen edullisemmin, koska lähes koko maan kattavaa GSM 900 -verkkoa varten on jo rakennettu mastopaikat: Matalampi taajuus pidentää signaalin kantamaa, jolloin tukiasemia ei tarvitse rakentaa yhtä tiheään kuin 2.1 GHz:n alueella. => Elisa avasi maailman ensimmäisen kaupallisen 900 MHz:n taajuudella toimivan 3G-verkon Suomessa marraskuussa Yhdysvalloissa on myös 1.9 GHz:n ja 850 MHz:n taajuusalueilla toimivia 3G-verkkoja. UMTS:n satelliittikomponentti on sama kaikissa Euroopan maissa, koska satelliittijärjestelmien solukoot ovat hyvin suuria: MHz (uplink) MHz (downlink) 345 Taajuudet UMTS:n maanpäällisen komponentin sijainti taajuusalueessa voi vaihdella UMTS Forumin mukaan operaattorikohtainen minimikaista tulee olla 2 10 MHz FDDkomponentille (Frequency Division Dublex) ja 5 MHz TDD-komponentille (Time Division Dublex) Ns. parillisilla FDD-kaistoilla käytetään laajakaistaista WCDMA-tekniikkaa ja parittomilla TDD-kaistoilla TD/CDMAtekniikkaa (Time Division / Code Division Multiple Access)

5 346 Taajuudet 347 Monitie-eteneminen TD/CDMA on optimoitu synkronoimattoman datan siirtoon (esim. Internet-käyttö), kun taas WCDMA synkroniselle datalle (esim. puheen välitykseen) Monitie-etenemisellä tarkoitetaan ilmiötä, joka syntyy esim. silloin kun vastaanotinta käytetään kaupunkialueella Minimikaistajaot, jotka ovat tällä hetkellä käytössä eri puolilla maailmaa löytyvät seuraavasta osoitteesta: Minimikaistasuositus mahdollistaa useiden eri operaattoreiden toimimisen yhdellä maantieteellisellä alueella (maasta riippuen luvan on saanut 1-6 operaattoria) => Yksi näistä taajuusalueista voidaan varata alueellisille toimiluvanhaltijoille. Radiosignaali heijastuu rakennusten seinistä sekä kaduista ja näin ollen on perillä myöhemmin kuin suoraan viestimeen lähetetty signaali Perinteisellä tekniikalla tämä on ollut häiritsevää, mutta CDMA-tekniikka osaa käyttää hyödykseen radioaaltoja, jotka kulkevat monia eri reittejä => Tämän ansiosta laitteen akun kestoaika pitenee ja kuuluvuus paranee. 348 Tekninen toteutus (1. vaihe) Toimiakseen UMTS vaatii tiettyjen teknisten osa-alueiden toimivuutta: 1. UTRA (UMTS Terrestrial Radio Access): Radiotie, joka käyttää WCDMA-tekniikkaa kaksisuuntaisille kaistoille. Mahdollistaa vähintään 144 kb/s siirtonopeuden kaikissa ympäristöissä ja 2 Mb/s lyhyellä etäisyydellä. 2. Päätelaitteet: Päätelaitteiden tulee olla yhteensopivia useiden eri 2G- ja 3G-standardia tukevien laitteiden kanssa. 3. Satelliittijärjestelmä: Satelliittiverkolla on tarkoitus kattaa myös sellaiset alueet, joilla ei ole tai joille ei pienen asukastiheyden vuoksi kannata rakentaa muuta verkkoa. 4. USIM-kortit (UMTS Subscriber Identity Module): USIM vastaa GSM:n SIM-korttia ja sillä hoidetaan päätelaitteen kuljettaman datan ja käyttäjän tietoliikenteen kunnollinen salaus. SIM-korttiin verrattuna USIM-kortissa on enemmän muistia, nopeampi prosessointikapasiteetti ja parempi kyky kryptata (hoitaa datan salaus). 349 Tekninen toteutus (1. vaihe) 5. IP-yhteensopivuus: Toimiakseen yhteen Internetin kanssa, UMTS:n tulee olla yhteensopiva Internetin IP-protokollan kanssa. 6. Alustojen yhteensopivuus: Jotta UMTS:n avulla pystyttäisiin siirtämään multimediaa erilaisten verkkojen (esim. televisio-, telekommunikaatio- ja Internet-verkkojen) kautta, tulee kaikkien erilaisten alustojen pystyä kommunikoimaan yhdessä. 7. API (Application Programming Interface): UMTS:n sovelluskehitysrajapinnan standardoiminen oli tärkeää, jotta UMTS:lle voitiin luoda nopeasti hyviä palveluita. API rakentuu valmiiden rajapintojen (esim. Java- ja Internetteknologioiden) päälle. 8. Asiakas-palvelin-arkkitehtuuri: Päätelaite toimii asiakkaana ja voi ladata dataa sekä ohjelmia keskuspalvelimelta.

6 350 Huutokaupat vs lupien ilmaisjako Suomessa luvat jaettiin ilmaiseksi keväällä 1999 ns. kauneuskilpailussa, jossa valitaan parhaimmiksi katsotut yritykset lupien saajiksi => Luvat jaettiin pääosin suomalaisille yrityksille, joita olivat Radiolinja (nykyinen Elisa), Sonera (nykyinen TeliaSonera) ja Suomen 3G (Suomen 3G:n UMTS-lupa peruttiin ). Telia oli ainoa ulkomainen yritys joka sai luvan (Telia ja Sonera ovat sittemmin fuusioituneet) => TeliaSoneralla olisi siis periaatteessa kaksi lupaa => Toisaalta Telian ja Soneran fuusion seurauksena Telia joutui luopumaan Suomen Teliatoiminnoistaan => Finnet Oy:n matkaviestinoperaattorit DNA Finland Oy ja Suomen 2G Oy sekä Suomen 3P Oy ostivat TeliaSoneralta Telia Mobile AB:n Suomen sivuliikkeen liiketoiminnot (ts. GSM- ja UMTS-toiminnot) => Suomen Telia-asiakkaista tuli DNA:n asiakkaita => DNA on siis nykyään myös UMTS-luvan haltija. 351 Huutokaupat vs lupien ilmaisjako Lupien ilmaisjako on aiheuttanut jonkin verran kritiikkiä, kun on huomattu kuinka paljon monet muut valtiot ovat hyötyneet huutokauppaamalla UMTS-taajuuksia UMTS-taajuuksia on myyty monissa maissa huutokauppaamalla ja niistä saadut hinnat ovat olleet huomattavan korkeita, esim. Englannissa kaikkiaan n. 37 miljardia euroa Saksan valtio nettosi n. 50 miljardia euroa huutokauppaamalla UMTS-luvat => Historian kallein huutokauppa. 352 Perusteluja lupien ilmaisjaolle Suomen lupien ilmaisjakoa on perusteltu mm. sillä, että palvelu annetaan puhelimen käyttäjän hyväksi Tämä tarkoittaa sitä, että Suomi on ja tulee pysymään kärkimaana maailmassa kännyköiden käyttäjämäärässä suhteessa koko väestöön ja lisäksi kännykkämaksut ovat suomessa edullisia muihin maihin verrattuna Toimiluvat ovat Suomessa maksuttomia, mutta kun yritys pyytää Viestintävirastolta taajuuksia käyttöönsä, niistä peritään Viestintäviraston kustannuksia vastaavat maksut, jotka ovat joitakin satojatuhansia euroja Muina syinä on mainittu esimerkiksi se, että GSM-lupien jakaminen operaattoreille ilmaiseksi ja telemarkkinoiden varhainen vapauttaminen johtivat siihen, että Suomesta tuli matkapuhelinviestinnän edelläkävijämaa => Tämän vuoksi ajateltiin, että UMTS:n kanssa voitaisiin toimia samalla tavalla. 353 Ilmaisjaon seuraukset Ruotsin UMTS-lupien jaon yhteydessä nousi esiin kysymys siitä, rikkooko ilmaislupien jako EU:n säädöksiä valtiontuesta yrityksille => Useat eurooppalaiset teleyhtiöt valittivat Brysselin viranomaisille asiasta: Valittajien mukaan ilmaiset luvat ovat valtion tukea luvan saaneille yrityksille! Vielä vakavammaksi asia tulee, jos lupien jaossa suositaan kotimaisia yrityksiä, koska EU:n sääntöjen mukaan kaikki julkiset hankkeet on kilpailutettava avoimesti unionin alueella

7 354 Ilmaisjaon seuraukset Yksi EU:lle tehdyistä valituksista sivusi Suomea => Valittajien mielestä valtiot olivat toimineet laittomasti myöntäessään lupia ilmaiseksi: Yleisluontoisessa valituksessa mainittiin Suomen lisäksi mm. Espanja ja Ranska. => EU:n komission päätöksen mukaan sekä huutokauppa että kauneuskilpailut katsotaan yhteisön lainsäädännön mukaiseksi. Luvan myöntäminen ilmaiseksi kuitenkin edellyttää tiettyjä ehtoja => Luvan saaneen on mm. edistettävä tuotekehittelyä ja palveluja. 355 UMTS:n 2. vaihe: HSDPA & HSUPA DC-HSDPA & DC-HSUPA HSPA+ & MC-HSPA 356 HSDPA HSDPA-tekniikkaa (High-Speed Downlink Packet Access), joka luetaan 3G+-tekniikaksi, hyödynnetään UMTS-verkkojen yhteydessä, ts. HSDPA on WCDMA-verkkotekniikan päivitys, joka nopeuttaa 3G-verkkoa (se tekee siis saman UMTS:lle kuin EDGE ja EDGE-E tekivät aikanaan GPRS:lle). HSDPA:n teoreettinen maksiminopeus verkosta päätelaittelle (downlink) on 21 Mb/s: Muita mahdollisia nopeuksia HSDPA:ssa ovat 3.6, 7.2 ja 14.4 Mb/s. 21 Mb/s:n teoreettinen maksiminopeus on mahdollista saavuttaa käyttämällä entistä tehokkaampaa 64-QAM-modulointia (64- tasoinen QAM-modulointi) perus-umts:n käyttämän QPSK:n (Quadrature Phase Shift Keying) asemasta => Käytännössä tiedonsiirtonopeus jää tietysti huomattavasti alle näiden em. lukujen, kuten kaikessa muussakin langattomassa tiedonsiirrossa on tapana: Saavutettavaan nopeuteen vaikuttavat mm. käytetyt päätelaitteet ja yhteyden laatu. HSDPA vaatii toimiakseen sitä tukevan päätelaitteen. 357 HSDPA HSDPA on yleisessä käytössä ympäri maailmaa (yli sadassa maassa ja useissa sadoissa eri verkoissa) Elisa otti vuonna 2005 käyttöönsä HSDPA-tekniikan maksimissaan 2 Mb/s:n rajoitetulla nopeudella (joka siis ei ollut itse asiassa sen suurempi kuin mihin perus-umts jo pystyi pikosoluissa) => Tämän jälkeen verkkoa on laajennettu tukemaan myös suurempia HSDPA:n nopeuksia 3.6, 7.2, 14.4 ja 21 Mb/s sekä myös myöhemmin DC- HSDPA:ta 42 Mb/s:n teoreettisella maksiminopeudella (DC-HSDPA:sta lisää myöhemmin opintojaksolla). DNA avasi oman HSDPA-verkkonsa helmikuussa 2007 ja TeliaSonera huhtikuussa 2007: Myös nämä verkot tukivat aluksi kohtuullisen vaatimattomia HSDPA-nopeuksia ja myöhemmin verkot laajennettiin tukemaan myös DC- HSDPA:ta 42 Mb/s:n teoreettisella maksiminopeudella.

8 358 HSDPA Verkkojen teoreettista maksiminopeutta edes lähelle on mahdollista päästä ainoastaan silloin kun kyseisen tukiaseman solussa on kiinni vain yksi päätelaite => Nopeuteen vaikuttavat myös mm. sää, verkossa olevat samanaikaiset käyttäjät, esteet käyttöpaikan ja tukiaseman välillä, puhelimen tai nettitikun ominaisuudet, käyttöön valitun 3G/4G-paketin maksiminopeus (ts. eri hintaan on myynnissä eri nopeuksisia paketteja kaikilla operaattoreilla) sekä esimerkiksi rakennuksen materiaalit (ts. mistä seinät, katot, lattiat, yms. on rakennettu, koska erilaiset materiaalit vaimentavat radiosignaalia eri tavalla) unohtamatta sitä että puhe on aina dataa edellä tukiasemissa (ts. puhe on aina priorisoitu datan edelle, joten tukiasema hidastaa mobiililaajakaistan vauhtia, jos alueella on hetkellisesti paljon puhelimessa puhujia). Joskus taatakseen sujuvan puhelaadun ruuhkatilanteissa, tukiasema pudottaa mobiililaajakaistan nopeutta jopa minimiin: Tällä taataan puhelinyhteyksien ongelmaton toiminta. => Mobiililaajakaista onkin usein huono vaihtoehto ainoaksi nettiyhteydeksi, koska toimivuus riippuu niin monesta asiasta eivätkä operaattorit voi taata mitään tiettyä nopeutta jokaisena ajanhetkenä. 359 HSDPA Siellä missä tietyn tukiaseman alueella ei ole paljon käyttäjiä, mobiiliverkko on hyvä kilpailija vaikkapa kiinteälle ADSL-pohjaiselle (Asymmetric Digital Subscriber Line) Internet-yhteydelle. Joillekin mobiiliverkko voi olla ainoa tapa saada Internetyhteys kotiinsa, esim. syrjäseuduilla ei aina ole kiinteää Internet-yhteyttä edes tarjolla. Myös verkkojen kattavuudessa (2G/3G/4G) on operaattorikohtaisia eroja ja niitä voi tarkkailla kunkin operaattorin osalta erikseen ko. operaattoreiden kotisivuilta löytyvien kuuluvuuskarttojen avulla, esim.: d= HSUPA HSUPA-tekniikka (High-Speed Uplink Packet Access) kuuluu myös 3G+:aan ja nopeuttaa tiedonsiirtoa päätelaitteelta verkkoon päin ja sen teoreettinen maksiminopeus on 5.8 Mb/s: Muita mahdollisia nopeuksia HSUPA:ssa ovat 0.7, 1.5, 2.0 ja 2.9 Mb/s. Uplink-suunnan nopeutus on saatu aikaan samantyyppisillä ratkaisuilla kuin mitä HSDPA tekee Downlink-suunnalle, ts. pääasiassa tehokkaammalla modulaatiolla ja nopeammalla epäonnistuneen paketin uudelleenlähetyksellä. HSUPA:n pienempi latenssi mahdollistaa mm. interaktiivisten pelien entistä sujuvamman käytön. Vuodesta 2007 lähtien HSUPA-päivitykset alkoivat hiljalleen yleistyä 3G-verkoissa ja päätelaitteissa (matkapuhelimet, nettitikut, tietokoneet, ) ja esim. Suomen osalta kaikkien kolmen operaattorin (Elisa, DNA ja TeliaSonera) verkot tukevat HSUPA-tekniikkaa. 361 HSUPA Tarve nopeammalle lähetysnopeudelle on tullut laajentuneen käyttötarpeen vuoksi: Kotioloissa käytetään yhä enenevässä määrin langattomia yhteyksiä. Ennen HSUPA-tekniikkaa suurin teoreettinen UMTSlähetysnopeus (Uplink-suunta) oli maksimissaan 384 kb/s ja tyypilliset vasteajat luokkaa ms mikä oli nopeaa pelikäyttöä ajatellen liikaa => HSUPA:n yleistyttyä vasteaika tippui noin puoleen aiemmasta. Valokuvien ja videoiden välitön siirto pilvipalveluun on yleistynyt huimasti juurikin HSUPA:n ansiosta, koska se toi myös Uplink-nopeudet järkevälle tasolle (vs. aiempi vaatimaton 384 kb/s) Myös 900 MHz;n taajuudella toimivat 3G-verkot ovat laajentuneet voimakkaasti 2010-luvulla ja niiden avulla hyvät HSDPA/HSUPA-nopeudet saadaan laajemmalla alueella käyttöön => 900 MHz:n taajuudella toimiva HSDPA/HSUPAtekniikkaa tukeva 3G-verkko antaa suurelle osalle suomalaisia jo riittävän nopean Internet-yhteyden esim. kesämökiltä, maaseudulta tai junan kyydistä.

9 362 DC-HSDPA & DC-HSUPA 3½G-tekniikoita ovat HSDPA:n viritetty versio DC-HSDPA (Dual Cell HSDPA; Dual Carrier HSDPA), jonka teoreettinen maksiminopeus on 42 Mb/s, ja HSUPA:n viritetty versio DC-HSUPA (Dual Cell HSUPA; Dual Carrier HSUPA), jonka teoreettinen maksiminopeus on 11.5 Mb/s. DC-verkko vaatii sopivan päätelaitteen, jotta nopeudesta pystyy hyötymään: DC:ssä käytetään kahta datakanavaa samanaikaisesti ja lisäksi tehokasta 64-QAM-modulointia => Saadaan tuplattua teoreettiset tiedonsiirtonopeudet (2 21 Mb/s = 42 Mb/s). DC-päivitykset alkoivat yleistymään 3G-tukiasemissa vuodesta 2011 lähtien ja nykyään esim. Suomessa se on tuettuna kaikilla kolmella operaattorilla (Elisa, DNA ja TeliaSonera) 363 HSPA+ & MC-HSPA 3.75G-tekniikoita ovat HSPA+ (High-Speed Packet Access +), jonka teoreettinen maksiminopeus on 168 Mb/s (downlink), ja MC-HSPA (Multi-Carrier HSPA), jonka teoreettinen maksiminopeus on 672 Mb/s (downlink). HSPA+ tunnetaan myös nimillä Evolved HSPA, HSPA Evolution, I-HSPA tai Internet HSPA. HSPA+ mahdollistaa teoreettiseksi maksiminopeudeksi Uplink-suunnalle 22 Mb/s 364 HSPA+ & MC-HSPA 365 Uudet HSPA+:n nopeuspäivitykset 168 Mb/s (downlink) ja 22 Mb/s (uplink) saavutetaan käytännössä tehokkaalla 64- QAM-moduloinnilla (64-tasoinen QAM-modulointi), DC- HSDPA:n/DC-HSUPA:n ja usean samanaikaisen antennin avulla eli MIMO-tekniikkaa (Multiple Input, Multiple Output) hyödyntäen: 168 Mb/s:n teoreettinen maksiminopeus saavutetaan neljällä antennilla, DC- HSDPA:lla (kaksi samanaikaista datakanavaa) ja 64- QAM:llä (ts. 42 Mb/s 4 = 168 Mb/s). MC-HSPA taas puolestaan saavuttaa teoreettisen maksiminopeutensa 672 Mb/s käyttäen 64-QAM:ää, kahdeksaa samanaikaista datakanavaa ja neljää antennia: 168 Mb/s 4 = 672 Mb/s! 4G (3.9G): LTE & LTE-A 5G

10 366 LTE & LTE-A Nykyiset modernit älypuhelimet kuuluvat 4G :hen (3.9G) ja hyödyntävät mm. LTE-tekniikkaa (Long Term Evolution), jonka teoreettinen maksiminopeus on 150 Mb/s: Tosin käytännössä tämä perus-lte on vielä ns. 3.9G - tekniikka, mutta sitä kuitenkin on jo yleisesti alettu kutsumaan 4G:ksi. LTE-tekniikkaa kehitetään koko ajan eteenpäin ja tulevaisuudessa kehittyneempi LTE-Advanced -tekniikka (LTE-A) tulee yltämään jopa 1 Gb/s:n nopeuteen ja täyttää siten viimeinkin ITU:n viralliseen 4G-nimitykseen oikeuttavat vaatimukset: Jotkin matkapuhelinoperaattorit väittävät jo käyttävänsä LTE-Atekniikkaa verkoissaan, mutta niiden nopeudet yltävät tällä hetkellä vain 300 Mb/s:ään, joten nekään eivät vielä virallisesti täytä ITU:n 4G-nimitykseen oikeuttavia vaatimuksia. Hong Kongin suurin matkapuhelinoperaattori HKT ja kiinalainen laitevalmistaja Huawei ovat demonneet keväällä 2015 uutta LTE- Advanced -tekniikkaa ja saavuttaneet sillä 450 Mb/s:n nopeuden, joka sekään ei vielä täytä ITU:n 4G-nimitykseen oikeuttavia vaatimuksia. HKT on arvioinut saavansa tämän 450 Mb/s:n nopeuspäivityksen valmiiksi verkkoihinsa vuoden 2016 aikana. 367 LTE & LTE-A Nykyiset 4G -älypuhelimet (3.9G) ovat myös tietenkin taaksepäin yhteensopivia, joten myös 3G- ja 2G-tekniikoita täytyy tukea 4G :n (tai oikeammin 3.9G:n ) rinnalla. LTE:n ja LTE-A:n tarkoituksena on siis kasvattaa datan siirtonopeuksia, lyhentää viiveitä, parantaa palveluita ja vähentää kuluja LTE:ssä datan siirto tukiasemasta päätelaitteeseen (downlink) tapahtuu OFDM-tekniikkaa (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) hyödyntäen ja päätelaitteesta tukiasemaan (uplink) SC-FDMAtekniikalla (Single-Carrier FDMA). 368 LTE & LTE-A Data kulkee tukiasemasta päätelaitteeseen useita radioteitä pitkin eli MIMO-tekniikalla, joka radiokanavan olosuhteista riippuen joko parantaa tiedonsiirron luotettavuutta tai mahdollistaa paljon tavallista suuremmat tiedonsiirtonopeudet. LTE-standardi tukee montaa erilaista tapaa MIMO:n hyödyntämiseen, joista paras valitaan tukiaseman ja päätelaitteen välillä vallitsevien kanavaolosuhteiden mukaan LTE-A, josta käytetään myös nimitystä LTE Carrier Aggregation, on tekniikka, joka mahdollistaa kahden LTEtukiaseman kapasiteetin yhdistämisen ja sen avulla siis myös tuplataan tiedonsiirtonopeudet => Näin saavutetaan jopa 300 Mb/s:n teoreettinen maksiminopeus (ei täytä kuitenkaan vielä ITU:n virallista 4G-määritelmää nopeuden osalta). Verkkojen kattavuudessa LTE:n ja LTE-A:n osalta on operaattorikohtaisia eroja ja niitä voi tarkkailla kunkin operaattorin osalta erikseen kuuluvuuskarttojen avulla 369 5G 5G onkin sitten jo 2020-luvun tekniikkaa ja vasta aikaisessa kehitysvaiheessa, koska virallista 5G-standardia ei ole vielä edes määritetty (vain yleisiä suuntaviivoja on linjattu tähän mennessä). Silti amerikkalainen Verizon kuitenkin väittää jo olevansa pitkällä 5G:n kehitystyössä ja aloittavansa kenttätestit vuonna 2016 ja jo jonkinasteiset kaupalliset palvelut vuoden 2017 aikana. Kyseessä tuskin kuitenkaan on vielä silloin mikään aito 5G-verkko vaan todennäköisesti lähinnä vain nykyisen LTE-A:n pidemmälle viritetty versio, joka ehkä silloin jo täyttää viralliset ITU:n 4G-nimitykseen oikeuttavat vaatimukset:

11 370 5G Myös Nokia on aktiivisesti mukana kehittämässä 5G-tekniikkaa ja väittää labratesteissään päässeensä jo 115 Gb/s:n nopeuteen 15 metrin matkalla käyttäen 70 GHz:in kaistaa: Etelä-Koreakin suunnittelee demoavansa vuoden 2018 talviolympialaisten aikaan omaa 5Gverkkoaan. Myös Japani suunnittelee demoavansa vuoden 2020 kesäolympialaisten aikaan omaa 5Gverkkoaan. 371 Aiheeseen liittyviä opetusvideoita Alla muutama aiheeseen liittyvä opetusvideo: 3G vs. LTE Network Architecture ( LTE Explained ( Voice over LTE (VoLTE) ( Nokia LTE-Advanced Carrier Aggregation ( Kids Explain LTE - Advanced Carrier Aggregation ( LTE Advanced Carrier Aggregation ( Qualcomm s 5G Vision ( Everything You Should Know About 5G! ( Forget 4G, This is 5G ( 5G LTE Dual Connectivity Live Demonstration Video (