Femtocela od Vodafone – lepší pokrytí menších prostor

Proč femtocela?

Femtocela je vynález, který má za účel dostat signál mobilního opera do míst, kam běžně nedosáhne. Signál je v základu šířen z vysílacích/přijímacích stanic, které se nazývají BTS (Base Transceiver Station – česky základnová stanice). Pro účely článku je budu nazývat makrocely (velké buňky), protože tvoří kolem sebe pole (buňku), ve které je možné používat mobilní telefon. Celá mobilní síť je tedy sítí takových buněk, které se v nejlepším případě překrývají a umožňují tak uživatelům mobilních zařízení být skutečně mobilní.


Existují případy, kam se mobilní signál z makrocel nedostane tak snadno. Protože mobilní signál je vysokofrekvenční záření, limitují jej překážky. S přechodem z 450 MHz (NMT pásma – nyní CDMA) na 900 MHz a nyní hojně na 1800 MHz, tedy se vzrůstající frekvenci, roste také citlivost na rozměry překážek. Zjednodušeně, čím vyšší frekvence, tím horší prostupnost překážkami. A jsme u toho. V místech s hustší zástavbou, uvnitř budov nebo dokonce suterénech a podzemních prostorách budeme signál  makrocel hledat obtížně nebo marně.

Na řadu přišly mikrocely, které umí pokrýt menší oblast silnějším signálem (městské části), pikocely, které umí pokrýt budovu a femtocely, které jsou stavěné pro jednotlivé místnosti nebo patra.

Co dostávám?

Zásadním rozdílem mezi femtocelou a ostatními typy buněk je v současné době to, že femtocelu provozuje koncový uživatel, je v jeho majetku, zatímco vyšší formy jsou plně v režii operátora. I přesto, že jde o zakoupené zařízení, nečekejte plnou svobodu. Situace je poněkud schizofrenní, protože zařízení je uzamčené a jeho nastavení je prováděno vzdáleně operátorem. Podstatným je také fakt, že musíte mít pevnou přípojku k internetu, po které bude femtocela komunikovat s bránami operátora. Je řeč o standardním stavu, někoho může napadnout si k odemčení dopomoci svépomocí (viz např. hack zařízení Vodafone Sure Signal z Velké Británie). Tím se dostávám konkrétněji k zařízení Alcatel-Lucent 9361, které je toho času nabízeno českým Vodafone pod obchodním názvem „Vlastní 3G zóna“.

Vlastní 3G zóna

Femtocela je malá krabička podobná např. wifi routeru, kterou lze připojit buď přímo k internetové lince nebo může být součástí počítačové sítě. Při dodržení základních požadavků, které Vodafone uvádí na svých webových stránkách, by se zařízení mělo automaticky autorizovat v operátorově síti a začít fungovat tak, jak je. Nyní zabřednu více do technických stránek celého systému a podíváme se na to, co konkrétně tento systém dokáže nabídnout.

Zdroj: Mobilizujeme.cz

Technické parametry „Vlastní 3G zóna“ a dopady na reálné použití

Pokrytí a kvalita hovoru

Každého asi bude zajímat, jak moc ze zlepší kvalita signálu, pokud si femtocelu pořídí. Obecně je udáváno, že poloměr pokrytí je do 20 metrů ve volném prostoru. Je tedy možné počítat s tím, že pokud si femtocelu pořídí firma, aby vykryla např. nějaké menší sklady, poloměr se může dost změnit směrem dolů v závislosti na členitosti prostor. Varianta prodávaná nyní Vodafonem umožňuje maximální vysílací výkon 20 mW (ale existují i 100 mW verze).

Důležitým předpokladem, který jsem měl možná zmínit dříve, je funkcionalita pouze ve 3G (UMTS). Telefony a zařízení, které využívají starší 2G (GSM) síť nemohou výhody femtocely využít.

Femtocela zvládne v současnosti 4 simultánní hovory nebo datové přenosy (ze 4 SIM). K tomu, aby byla zajištěna alespoň minimální kvalita hovoru, je potřeba zajistit vyhrazené pásmo alespoň 400 kbps symetricky, optimální je alespoň 2 Mbitová linka. To platí pro zajištění 4 souběžných přenosů. Pro menší počet přenosů samozřejmě nároky na pásmo klesají. Odezva (latence) linky by neměla klesnout pod 240 ms, optimum pro kvaitní začíná na 100 ms a platí, čím nižší, tím lepší.

Na kvalitu hovoru bude mít také vliv to, zda se v okolí vyskytuje nějaký zdroj rušení. Teoreticky by se vyskytovat neměl. Signál je šířen v licencovaném pásmu, a to znamená, že Vodafone platí peníze ČTÚ právě proto, aby jeho frekvence nevyužíval nikdo jiný. Femtocela sice umí „site survey“, tedy sama je schopna si „osahat“ okolí a zjistit frekvence zdrojů záření a na základě toho přeladit na jinou, ale operátor pro jistotu nastavuje pevnou hodnotu, a to pro všechny femtocely stejnou.

Femtocela by měla být pro optimální šíření signálu polohována vertikálně, tj. stát na stole nebo být připevněna na kolmou zeď.

Trochu síťařiny a bezpečnosti

Pokud se rozhodnete používat femtocelu s přímým připojením do internetu, naváže se proti vaší statické IP adrese šifrovaný tunel (předpokladem je AES nebo 3DES 1024 pro přenos a SHA1 1024 pro autentikaci – toto je bez záruky, operátor k tomuto mlčí).

Pokud chcete použít femtocelu uvnitř sítě, vězte, že nelze nastavit pevnou IP adresu, ale musíte využít leasing DHCP.

Co se týče zajištění nepřipojení jiných telefonů k femtocele, než požadovaných, existuje cosi co se jmenuje uzavřený seznam. Femtocela sice umožňuje oba režimy, tedy i otevřený, ale Vodafone povoluje jen uzavřený. Jde o white-list, seznam povolených SIM, které se mohou s femtocelou autorizovat. V tuto chvíli bohužel není správa seznamu pod kontrolou koncového uživatele, ale je nutné hlásit změny telefonicky přes operátorku. Aplikace změny se projeví ca. po 20 minutách a je po ní nutný restart femtocely. V budoucnu by měla být tato správa začleněna do Vodafone Samoobsluhy.

Protože funkcionalita je vázaná na lokalitu, má Vodafone mechanismy, jak zjistit polohu vaší femtocely. To je mj. také požadavek licence, zejména z důvodů lokalizace v případě nouze – musí být zajištěna dostupnost tísňového volání a tedy také lokalizace zdroje tísně. Ve smluvních podmínkách je uvedeno, že uživatel oznamuje svou statickou veřejnou IP adresu. Z toho vyplývá, že při změně poskytovatele internetových služeb, tedy změně IP adresy je nutné změnu hlásit. Sekundární metodou, jak Vodafone zjišťuje polohu, je vestavěný GPS modul. GPS modul není v nabízených “krabičkách”, navzdory některým článkům, přítome. Což je potvrzené nejen od techniků z Vodafone, ale ukazuje to i tento obrázek. Tato metoda ovšem není spolehlivá, zejména v případech, kdy je femtocela umístěna v prostorech, kde není GPS signál dostupný.

Zde upozorňuji, že v případě nehlášené změny polohy (zjištěné na základě toho, že se femtocela snaží připojit k bráně Vodafone z jiné, než hlášené IP adresy), dochází k zamčení radiové části femtocely a signál není vysílán – tzv. „Movement Lock“.

S ohledem na výše zmíněné zušenosti s hackem podobné femtocely ve Velké Británii ještě uvedu, že Vodafone drží způsob datové ochrany pod pokličkou. Mám ale tendenci se domnívat, že potvrzený firewall je aplikace „iptables“ a že se tedy pohybujeme na území embedded Linuxu, čehosi na způsob OpenWRT.

Kolize makrocely a mikrocely a roaming mezi nimi

Vysvětlil jsem výše, že Vodafone nastavuje jinou výchozí frekvenci na femtocelách, než na makrocelách. Tím ošetřuje případné kolize. Co mě mrzí jsou aspekty přechodu mezi femtocelou a makrocelou, tj. např. pohyb z místnosti ven a zpět (a nemyslím jen kuřáky J). Roaming je totiž možný jen ve směru femtocela > makrocela. Opačný směr není možný. Tedy, pokud vyjdete ze signálu femtocely, resp. síť zjistí, že jste se dostali na hraniční hodnotu příjmu signálu, převezme vás makrocela. V případě, že je tedy signál makrocely dostupný. Bohužel, pokud vejdete do místnosti s femtocelou a jste přitom stále v dosahu makrocely, jste stále navázáni na makrocelu. Nepříjemným efektem je to, že pokud budete na hranici dostupnosti signálu z makrocely (známý efekt výpadku hlasu, zkreslení, nulový datový přenos), tak vás femtocela neautorizuje, ani kdybyste byl 10 cm od ní. Jedině pokud by v okolí nebyl žádný signál z makrocely.

Na okraj ještě uvedu, že Vodafone počítá se zpětnou roamingovou kompatibilitou nových zařízení, které teprve budou v nabídce operátora.

Závěr

Za současnou cenu 3377 Kč tedy můžete získat uzamčené zařízení, které zlepší signál mobilní telefonní sítě ve vašem nejbližším okolí. Podmínkou je pevné, relativně kvalitní připojení (wifi může být, ale nemusí, problém). Myslím si, že jde o životaschopný projekt, který časem nabídne více možností (otevřené uživatelské skupiny, přenositelnost, lepší správu atd.). Může jít o zajímavou variantu k pikocelám.

Odkazy

http://www.vodafone.cz/male-firmy/telefony_zarizeni/3gzona/

http://www.vodafone.cz/osobni/zvolte_vodafone/sit/mapa_pokryti.htm

http://femtoforum.org/fem2/

http://www.zdnet.co.uk/news/security-threats/2011/07/14/vodafone-femtocell-hack-lets-intruders-listen-to-calls-40093413/