Rok 2020 jest naprawdę zaskakujący w kwestii niektórych wdrożeń sieci 5G. Amerykański oddział T-Mobile uruchomił pierwszą na świecie ogólnokrajową komercyjną sieć piątej generacji, która działa niezależnie od sieci LTE. Operatorowi udało się to dzięki wdrożeniu architektury SA (standalone) w paśmie pokryciowym 600 MHz. Jednocześnie jest to cios dla chińskich operatorów, którzy dalej korzystają z rozwiązań NSA (non-standalone).
Muszę to przyznać. Nie przypuszczałem, że w 2020 roku doczekamy się dużego komercyjnego wdrożenia sieci 5G w architekturze SA. Oznacza to, że producenci sprzętu telekomunikacyjnego przyspieszyli ostatnio prace nad urządzeniami rdzeniowymi dla sieci 5G. Warto tutaj podkreślić fakt, że to właśnie architektura NSA pozwalała na szybkie wdrożenie nowego standardu. Jej największą zaletą jest to, że korzysta ona z rdzenia LTE, co ogranicza inwestycje jedynie do warstwy radiowej sieci komórkowej. Dlatego też wielu ekspertów spekulowało, że większość operatorów pozostanie przy architekturze NSA i przejdzie na SA dopiero za 2-3 lata. Migracja ta oznaczałaby m.in. znaczną redukcję opóźnienia w transmisji danych, co stworzyłoby rynek dla nowych zastosowań sieci 5G. Jednak amerykański oddział T-Mobile dostrzegł inną korzyść płynącą z architektury SA. Chodzi tutaj o zasięg sieci, który jest największą zaletą magentowego 5G w Stanach Zjednoczonych.
“Zakotwiczenie” w LTE, czyli największy problem sieci 5G NSA
Sieci 5G zbudowane w architekturze NSA korzystają z rdzenia sieci LTE. Oznacza to, że każda stacja bazowa 5G (gNodeB) łączy się z rdzeniem za pośrednictwem stacji bazowej 4G (eNodeB). Z punktu smartfona wygląda to tak, że nadajniki LTE zajmują się przekazywaniem danych dotyczących sygnalizacji (tj. logiki całego połączenia), a nadajniki 5G zajmują się jedynie transmisją danych. Dodatkowo możliwa się agregacja typu 4G+5G (czyli połączenie EN-DC), co zwiększa prędkość transmisji danych. Jednak, zanim to nastąpi, smartfon musi odszukać tzw. kotwicę w paśmie LTE. To z kolei stwarza problem w budowie sieci 5G o naprawdę dużym zasięgu.
Amerykański oddział T-Mobile był pierwszym operatorem na świecie, który zdecydował się na szybkie i masowe wdrożenie sieci 5G w typowym paśmie pokryciowym. Mowa tutaj o charakterystycznych dla Stanów Zjednoczonych częstotliwościach z zakresu 600 MHz, które są po części odpowiednikiem naszego obecnego pasma 800 MHz i przyszłego 700 MHz. Okazuje się, że uruchomienie w paśmie 600 MHz dynamicznego współdzielenia zasobów (DSS) to za mało. Operator musiał jeszcze wybrać pasmo LTE, na którym “zakotwiczy” wszystkie połączenia 5G. W praktyce padło na tzw. mid-band. Operator nie podał konkretnego pasma, jednak miał tutaj do dyspozycji pasma PCS (1900 MHz) i AWS (1700/2100 MHz), które charakteryzują się mniejszymi zasięgami niż pasmo 600 MHz.
Z tego właśnie powodu “magentowe” 5G miało w praktyce dużo mniejszy zasięg, niż wynikałoby to z fizycznych możliwości stacji bazowych. Według operatora przejście z architektury NSA na SA (czyli “odkotwiczenie” pasma 600 MHz) zwiększyło zasięg sieci o 30%. Aktualnie usługa pokrywa obszar 1,3 mln mil kwadratowych (około 3,4 km²) w ponad 7,5 tys. miejscowościach.
5G SA może być “lekarstwem” na wykluczenie jednego z dostawców
Dodatkowym problemem w budowie sieci 5G NSA jest konieczność wyboru tego samego dostawcy dla stacji bazowych 4G i 5G. W praktyce operatorzy, którzy zdecydują się na innego dostawcę, muszą również wymienić pracujące już w terenie nadajniki LTE. Dlatego też dyskutowany od ponad roku potencjalny “ban na Huawei” wiąże się z wzrostem kosztów budowy sieci 5G. Co prawda Nokia opracowała już rozwiązanie, które pozwala na budowę sieci 5G NSA na bazie infrastruktury 4G innego dostawcy. W praktyce oznacza to również konieczność dostawienia “kotwicy” LTE na sprzęcie Nokii. Jednak rozwiązanie to wiąże się z ograniczeniami pod kątem agregacji pasm.
Pozornie problem ten nie występuje w przypadku sieci 5G w architekturze SA. Tego typu wdrożenia pozwolą operatorem na stosowanie sprzętu 4G i 5G różnych dostawców. Dlatego też, gdyby w Polsce pojawiło się wykluczenie na sprzęt Huawei w paśmie 3,6 GHz, to operatorzy nie musieliby wymieniać stacji bazowych LTE tej firmy. Jednak sprawa nie jest tak prosta, jak mogłoby się wydawać. Stosowanie urządzeń telekomunikacyjnych różnych dostawców na tym samym terenie nie pozwoliłoby na agregację pasm 5G z pasmami LTE. Dlatego też operatorzy, niezależnie od wybranej architektury, będą dążyć do ujednolicenia dostawców na danym obszarze geograficznym. W końcu tylko takie podejście do budowy sieci pozwala na skorzystanie z jej całego potencjału.
5G SA, czyli magiczne sieci bezopóźnieniowe
Docelowo sieci 5G mają oferować zarówno szybkie prędkości pobierania danych, jak i masową komunikację oraz minimalne opóźnienia. Materiały marketingowe wspominają tutaj o 1 ms, 10-krotnej poprawie względem sieci LTE. Przy czym należy tutaj pamiętać o tym, że wartości te odnoszą się do jednokierunkowego opóźnienia pomiędzy terminalem a bramą sieci. Z kolei aplikacje, z których korzystamy do pomiarów, pokazują dwukierunkowe opóźnienie na drodze pomiędzy terminalem i serwerem. Dzisiaj trudno powiedzieć, jakie będą docelowe wartości pingu mierzonego w sieciach 5G SA. Jednak inżynierowie T-Mobile już dzisiaj zaobserwowali 40% redukcję opóźnienia względem dotychczasowych rozwiązań.
Na koniec warto zaznaczyć kto dostarczył sprzęt potrzebny do budowy tak dużej sieci 5G SA. Od strony rdzenia byli to Cisco oraz Ericsson. Z kolei stacje bazowe dostarczyli Ericsson oraz Nokia. Pokazuje to, że obaj Ci dostawcy idą “łeb w łeb” jeśli chodzi o rozwiązania, którymi interesuje się amerykański operator.
Huawei nie ma na swoim koncie tak dużego wdrożenia w architekturze SA. Jednak nie wygląda na to, żeby chiński gigant odstawał pod tym względem od swoich konkurentów. Tydzień wcześniej Huawei ogłosił uruchomienie sieci 5G SA u afrykańskiego operatora Rain. Jednak wdrożenie to pozwala jedynie na transmisję danych. Z kolei T-Mobile testował już w tej architekturze usługi głosowe VoNR oraz połączenia wideo ViNR.
