4G – čtvrtá generace?

Možná se budete stejně jako já trochu divit, proč je v názvu 4G. Pojďme se krátce podívat, jak to s těmi mobilními sítěmi u nás vlastně bylo.

Jako první přišla analogová síť EuroTelu Nordic Mobile Telephone (NMT), která je z pohledu přenosu dat zajímavá tím, že Eurotel od léta 2004 umožňuje její využití pro připojení k Internetu pomocí technologie CDMA.

Digitální nástupce Global System for Mobile Communications (GSM) přivedl do Česka další dva mobilní operátory a také první opravdu mobilní přístup k Internetu – Circuit Switched Data (CSD), u kterého se platí podobně jako u klasické vytáčeného připojení za čas spojení. Eurotel nabízí mimochodem ještě High-Speed Circuit Switched Data (HSCSD), který je sice o něco rychlejší, ale stále placený za strávený čas.

Malou revoluci znamenal nástup General Packet Radio Service (GPRS) – u tohoto typu připojení se jednak platí za přenesená data a jednak se u něj objevil poprvé sympatický paušální poplatek, za který mohl uživatel používat Internet bez dalších omezení.

Už GPRS je označováno za GSM 2,5. generace, v tom případě ale můžeme Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE) popsat jako 2,75. generaci; s použitím EDGE se rychlosti vyšplhaly opět o něco výše a telefony by měly umět plynule přecházet mezi GPRS a EDGE podle dostupnosti.

A jsme u 3G, tedy u nás u Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), které je v současné době dostupné zatím pouze v Praze. T-Mobile svůj modem nabízí pod označením 4G pouze z marketingových důvodů – lidé jsou asi z různých přechodů mezi druhou a třetí generací mobilních technologií zmatení, takže bude snazší udělat v tom ještě větší zmatek.

Ale zpět k UMTS od T-Mobilu – ten pro svou datovou síť zvolil UMTS Time Division Duplex (TDD), která na rozdíl od UMTS Frequency Division Duplex (FDD) nabízí vyšší přenosovou rychlosti (teoreticky až 2,2 Mbps download a 1,1 Mbps upload), ovšem za cenu nákupu zvláštních zařízení (pro hlasové služby je totiž vhodnější UMTS FDD se samotným kanálem pro uplink/downlink). Podrobnější informace nejen o UMTS najdete třeba na Wikipedii.

T-Mobile Internet 4G

Zařízení nazvané T-Mobile 4G modem není nic jiného než modem společnosti IPWireless pouze nazvaný jinak a se značkou T-Mobile na jedné straně. Zařízení o velikosti 84 mm x 117 mm x 21 mm vážící i s baterií 142 gramů je poměrně mobilní, takže ho bez větších problémů můžete nosit s notebookem v brašně. Oficiální výdrž lithium-iontové baterie není v materiálech uváděna, odhaduji ji na dobu delší než výdrž běžného notebooku, cca 6 - 8 hodin provozu.

Ovládání je poměrně jednoduché, stisknutím tlačítka stačí zařízení zapnout a podle několika LED sledovat stav přihlašovaní do sítě a intenzitu signálu (připomínám, že pokryto je v současné době pouze hlavní město Praha). V případě, že by signál nebyl dostatečně silný, můžete vyzkoušet otočení modemu – integrovaná anténa je totiž směrová, možné je také připojení externí antény.

Výrobce a následně distributor poskytují ovladače a software pouze pro operační systém MS Windows. Pokud by nebylo zbytí, lze použít klasický ethernetový konektor a pracovat s modemem pomocí protokolu Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPeO) jak doporučuje výrobce, nicméně v Linuxu je možné využít také open source ovladače sympatické africké společnosti Neology, který už je rovnou zahrnut v posledních jádrech řady 2.6. (hledejte mezi USB konvertory)

Na mém počítači s vanilla jádrem 2.6.12 stačilo dokompilovat modul ipw.ko. Po připojení zařízení by se ve výpisu dmesg mělo při podpoře zařízení jádrem objevit něco jako:

usb 2-2: new full speed USB device using uhci_hcd and address 3
usb 2-2: configuration #1 chosen from 2 choices
usbcore: registered new driver usbserial
drivers/usb/serial/usb-serial.c: USB Serial Driver core v2.0
drivers/usb/serial/usb-serial.c: USB Serial support registered for 
   IPWireless converter
ipwtty 2-2:1.0: IPWireless converter converter detected
usb 2-2: IPWireless converter converter now attached to ttyUSB0
usbcore: registered new driver ipwtty
drivers/usb/serial/ipw.c: IPWireless tty driver v0.3

Nyní máme v /dev/ttyUSB0 (188, 0) modem spojený sériovým kabelem. Teď už jenom stačí zkonfigurovat správně pppd a můžeme vesele surfovat. Nastavení parametrů na Windows zajišťuje dodaný software, na Linuxu si musíme bohužel vystačit sami. T-Mobile pro to sice připravil informační stránku, ovšem na ní je minimálně jedna zásadní chyba. Vše ale vysvětlíme na příkladové a fungující konfiguraci.

Řekněme, že máme Debian a chceme si nastavit připojení ve stylu "the Debian way" (univerzální nastavení pro snad všechny distribuce včetně grafického nastavení najdete v článku o připojení pomocí GPRS).

Začněme rovnou s editací potřebných souborů (pokud si chcete udělat nějakou základní osnovu, spusťte si průvodce v podobě programu pppconfig), nejprve soubor /etc/ppp/peers/tmobile4g:

hide-password
noauth
connect "/usr/sbin/chat -v -f /etc/chatscripts/tmobile4g"
# debug		# vhodne pro ladeni
/dev/ttyUSB0
115200
defaultroute
noipdefault
user "gprs" 

ipparam tmobile4g

usepeerdns

Nutno poznamenat, že není potřeba trápit se řízením toku dat. Ovladač řeší situaci, při které jde směrem k zařízení více dat než zvládne odeslat (v případě, že by to neřešil ovladač, je tu ještě USB vrstva, která by zajistila odesílání nepotvrzených dat znovu).

Na soubor /etc/ppp/peers/tmobile4g pro správné fungování musí ukazovat symlink provider, který snadno vytvoříme příkazem:

ln -s /etc/ppp/peers/tmobile4g /etc/ppp/peers/provider

Navzdory informačním stránkách od T-Mobilu se opravdu chceme autentizovat po připojení, pokud to snad bude druhá strana vyžadovat, takže zadáme tajné heslo do souboru /etc/ppp/chap-secrets:

# Secrets for authentication using CHAP
# client        server  secret                  IP addresses
"gprs" * "gprs"

A jsme skoro u konce, nyní už zbývá pouze nastavení vytáčených parametrů v souboru /etc/chatscripts/tmobile4g:

TIMEOUT 10
ABORT BUSY
ABORT "NO CARRIER" # o DCD (Carrier Detect) mimochodem ovladac lze (vzdy ano)
ABORT ERROR
"" 'AT'
OK ATZ
OK AT&FE0Q0V1&C1&D2S0=0
OK ATS7=60&K3N1
OK AT+CGDCONT=1,"PPP","internet.t-mobile.cz","gprs,gprs",0,0
OK ATDT*99#
CONNECT \d\c

Pokud máte SIM kartu chráněnou PINem, musíte ji předem odemknout pomocí příkazu AT+CPIN="1234" (pokud je váš PIN 1234).

Hurá, konfigurace je za námi. Pokud jste postupovali správně, stačí se připojit pomocí příkazu pon; pro ukončení připojení spusťte poff. S volbou debug by připojení mohlo vypadat v souboru s logy /var/log/syslog zhruba následovně:

 pppd: pppd 2.4.3 started by root, uid 0
 chat: timeout set to 10 seconds
 chat: abort on (BUSY)
 chat: send (AT^M)
 chat: expect (OK)
 chat: AT^M^M
 chat: OK
 chat:  -- got it
 chat: send (ATZ^M)
 chat: expect (OK)
 chat: ^M
 chat: ATZ^M^M
 chat: OK
 chat:  -- got it
 chat: send (AT&FE0Q0V1&C1&D2S0=0^M)
 chat: expect (OK)
 chat: ^M
 chat: AT&FE0Q0V1&C1&D2S0=0^M^M
 chat: OK
 chat:  -- got it
 chat: send (ATS7=60&K3N1^M)
 chat: expect (OK)
 chat: ^M
 chat: ^M
 chat: OK
 chat:  -- got it
 chat: send
       (AT+CGDCONT=1,"PPP","internet.t-mobile.cz","gprs,gprs",0,0^M)
 chat: expect (OK)
 chat: ^M
 chat: ^M
 chat: OK
 chat:  -- got it
 chat: send (ATDT*99#^M)
 chat: expect (CONNECT)
 chat: ^M
 chat: ^M
 chat: CONNECT
 chat:  -- got it
 chat: send (\d)
 pppd: Serial connection established.
 pppd: using channel 19
 pppd: Using interface ppp0
 pppd: Connect: ppp0 <--> /dev/ttyUSB0
 pppd: rcvd [LCP ConfReq id=0x1 <mru 1460> <auth chap MD5> 
       <magic 0xcd3d60c3>]
 pppd: sent [LCP ConfReq id=0x1 <asyncmap 0x0> 
       <magic 0x75fc403f> <pcomp> <accomp>]
 pppd: sent [LCP ConfAck id=0x1 <mru 1460> <auth chap MD5> 
       <magic 0xcd3d60c3>]
 pppd: rcvd [LCP ConfAck id=0x1 <asyncmap 0x0> 
       <magic 0x75fc403f> <pcomp> <accomp>]
 pppd: rcvd [CHAP Challenge id=0x1 <db3bc3115138645260223a5d8864de48>, 
       name = "ctx-mw24-ipw"]
 pppd: sent [CHAP Response id=0x1 <9bf6c37da0566cfd43d682401f3fdcd1>, 
       name = "gprs"]
 pppd
 pppd: CHAP authentication succeeded
 pppd: sent [CCP ConfReq id=0x1 <deflate 15> <deflate(old#) 15> <bsd v1 15>]
 pppd: sent [IPCP ConfReq id=0x1 <compress VJ 0f 01> <addr 0.0.0.0> 
       <ms-dns1 0.0.0.0> <ms-dns3 0.0.0.0>]
 pppd: rcvd [IPCP ConfReq id=0x1 <addr 10.231.251.32>]
 pppd: sent [IPCP ConfAck id=0x1 <addr 10.231.251.32>]
 pppd: rcvd [LCP ProtRej id=0x2 80 fd 01 01 00 0f 1a 04 78 00 18 04 78 
       00 15 03 2f]
 pppd: Protocol-Reject for 'Compression Control Protocol' (0x80fd) received
 pppd: rcvd [IPCP ConfRej id=0x1 <compress VJ 0f 01>]
 pppd: sent [IPCP ConfReq id=0x2 <addr 0.0.0.0> 
       <ms-dns1 0.0.0.0> <ms-dns3 0.0.0.0>]
 pppd: rcvd [IPCP ConfNak id=0x2 <addr 10.168.70.112> <ms-dns1 62.141.0.1> 
       <ms-dns3 62.141.0.2>]
 pppd: sent [IPCP ConfReq id=0x3 <addr 10.168.70.112> <ms-dns1 62.141.0.1> 
       <ms-dns3 62.141.0.2>]
 pppd: rcvd [IPCP ConfAck id=0x3 <addr 10.168.70.112> <ms-dns1 62.141.0.1> 
       <ms-dns3 62.141.0.2>]
 pppd: local  IP address 10.168.70.112
 pppd: remote IP address 10.231.251.32
 pppd: primary   DNS address 62.141.0.1
 pppd: secondary DNS address 62.141.0.2

Podrobný výpis je tam schválně proto, aby bylo vidět, že druhá strana opravdu požaduje autentizaci pomocí CHAP. Pokud ji neprovedete, nedostanete další konfiguraci.

Zkušenosti, závěr

Připojení bylo docela svižné, odezvy byly obvykle kolem 60 - 70 ms, v nejhorších případech něco přes 100 ms. Reálný download byl v nejlepším případě 70 kBps (tj. cca 0,55 Mbps), upload byl naproti tomu dost pomalý, v nejlepším případě kolem 20 kBps (cca 160 kbps), ovšem v například v centru rychlost uploadu jednou klesla až na 2 kBps, což už je snad pomalejší než na běžném dial-upu.

Připojení přes T-Mobile 4G jde docela snadno přirovnat k WiFi síti, kterou si v tomto případě můžete představit s pokrytím po celé Praze (mimochodem, mapu pokrytí naleznete na webu T-Mobile). Pokud se pohybujete po pokrytých oblastech a chcete mít co nejrychlejší připojení, nebude Internet 4G špatná volba – je to asi to nejrychlejší, co můžete dostat (pro notebooky je také dostupná karta do PCMCIA). Otázkou ovšem je, jak dlouho – může dojít k něčemu podobnému jako u CDMA – s větším počtem uživatelů může být rychlost menší. Pokud se ovšem pokrytí rozšíří, bude mít pomalé a líné GPRS jasného nástupce, ne konkurenta.

V současné době můžete volit mezi dvěma cenovými tarify: Internet 4G Standard a Internet 4G Premium. První zmíněný pořídíte s paušálním poplatkem 699 Kč (všechny ceny jsou bez 19 % DPH), kdy můžete stahovat maximálně rychlostí 512 kbps až 3 GB, pak zafunguje Fair Usage Policy (FUP) a rychlost vám bude snížena na 64 kbps. Pokud byste chtěli opět standardní rychlost, budete si muset počet přenesených dat snížit zpět pod hranici, každý GB stojí 99 Kč. Pro tarif Internet 4G Premium je situace obdobná, jenom platíte měsíčně 999 Kč, vaše maximální rychlost je 1024 kbps, datový limit 10 GB a rychlost po jeho překročení 128 kbps.