Ewolucja telefonii komórkowej – od 3G do 6G
Artykuł sponsorowany

Ewolucja telefonii komórkowej – od 3G do 6G

5G Metal Sign under Wire Construction
5G Metal Sign under Wire Construction Źródło: Pexels / Z z
Gwałtowny rozwój Internetu Rzeczy, rosnąca liczba urządzeń podłączonych do sieci, gigantyczne ilości materiałów wideo, oferowane przez serwisy streamingowe – wszystko to zmusza operatorów telekomunikacyjnych do poszukiwania technologii będących w stanie skutecznie obsłużyć transmisję ogromnych ilości danych.

Jednym ze sposobów na rozwiązanie tych problemów miała być sieć 5G. Jednak, jak się okazało w praktyce, operatorzy trafili na szereg ograniczeń prawnych i technicznych, które skutecznie ograniczają wdrożenie i rozwój tego standardu.

Z opublikowanego w czerwcu 2022 r. raportu Ericsson Mobility Report wynika, że w 2027 r. na świecie z sieci 5G korzystać będzie 4,4 mld osób. Prognoza na ten rok przewiduje zaś, że technologia 5G stanowić będzie aż 82 proc. subskrypcji w Europie Zachodniej, 80 procent w regionie Państw Zatoki Perskiej i 74 procent w Azji Północno-Wschodniej. Liderem pod względem subskrypcji 5G stanie się Ameryka Północna z 90 proc. usług realizowanych w technologii 5G.

Sieć 5G jest też najszybciej rozwijającą się generacją technologii mobilnych w historii. Autorzy raportu podkreślają też dość interesujący fakt, że w rejonie Europy Środkowo-Wschodniej 4G jest obecnie dominującą technologią, stanowiącą 61 proc. wszystkich subskrypcji (stan na koniec 2021 r.), a 32 proc. abonentów korzysta wciąż z technologii 3G.

Technologia 5G

Nowy standard telefonii mobilnej do łączności wykorzystuje trzy pasma częstotliwości: dolne, średnie i wysokie, o których szerzej za chwilę. Oprócz tych docelowych, wskazanych w międzynarodowym standardzie, do świadczenia usług 5G można skorzystać z pasm już teraz służących do komunikacji w standardach 2G, 3G i 4G/LTE. Warto podkreślić, że działanie sieci 5G bazuje na dużo gęstszej sieci stacji bazowych, które wyposażono w nowe rozwiązanie anten kierunkowych pozwalających na formowanie wiązki fal milimetrowych. Anteny te umożliwiają kierunkową propagację sygnału z zakresu częstotliwości 3,4-3,8 GHz i 26 GHz oraz na obsługę technologii Massive MIMO, która pozwala na jednoczesne przesyłanie i odbieranie danych od wielu użytkowników bez jakichkolwiek zakłóceń.

Ciekawą funkcją zaimplementowaną w technologii 5G jest możliwość stworzenia pamięci cache bezpośrednio w stacjach bazowych. Jest to technologia przypominająca w swoim działaniu serwer proxy, tyle że na poziomie masztu bazowego operatora.

Sieć 5G

Kolejną innowacją wprowadzoną w sieciach 5G jest to, że stacje bazowe muszą obowiązkowo komunikować się ze światem za pomocą szerokopasmowych sieci światłowodowych. Światłowodami informacje przesyłane są zarówno pomiędzy stacjami bazowymi, jak i stacjami bazowymi i siecią szkieletową, czyli „autostradą internetu”. Taka infrastruktura w istotny sposób zwiększa przepustowość systemu 5G jako całości.

Sieć 5G w Polsce

Niestety, rozwój telefonii 5G w Polsce pozostawia wiele do życzenia. W naszym kraju funkcjonuje bowiem najwolniejsza infrastruktura 5G w Europie Środkowo-Wschodniej, a gdy porównamy ją z przodującą pod tym względem Bułgarią, to widać jak bardzo jest źle. Prowadząca serwis speedtest.net firma Ookla przygotowała specjalny raport na temat rozwoju sieci 5G w ośmiu państwach Europy Środkowo-Wschodniej. Obecnie 24 z 31 operatorów w tym rejonie uruchomiło usługi 5G. Do ich świadczenia wydzielono trzy pasma:

  • dolne: 700 MHz (703 – 733 MHz i 758 – 788 MHz),
  • średnie: 3,6 GHz (3400 – 3800 MHz),
  • wysokie: 26 GHz (co najmniej 1000 MHz w zakresie 24 250 – 27 500 MHz).

Niestety, ani jeden z polskich operatorów nie może używać żadnego z nich do świadczenia usług 5G, co bezpośrednio rzutuje na ich jakość, zasięg i szybkość transmisji danych. Podstawową przyczyną jest trzyletnie już opóźnienie w przeprowadzeniu aukcji na tzw. pasmo „C” (3480-3800 MHz). Co prawda, miała ona wystartować już w 2020 r., ale została odwołana w trakcie pandemii COVID-19. Pod koniec ub. r. UKE poinformował o rozpoczęciu nowego postępowania na pasmo „C”. Zakończenie tej aukcji planowane jest na sierpień 2023 r., a jej przedmiotem są cztery bloki po 80 MHz. Zwycięzcy postępowania uzyskają 15-letnią rezerwację na używanie wygranych przez siebie bloków częstotliwości. To oznacza, że jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem regulatora, będziemy mogli zacząć korzystać z szybszego internetu mobilnego opartego o tę częstotliwość nawet przed końcem tego roku. Jak przewiduje UKE, szacunkowy wpływ do budżetu z aukcji powinien wynieść ok. 2 mld złotych.

Wyłączenie sieci 2G i 3G

Dziś zdecydowana większość danych w Orange przechodzi przez sieć 4G – to aż 96 proc., a jedynie 3 proc. ruchu przypada na transmisję w sieci 3G. Tak wysoka popularność sieci 4G wynika m.in. z zapewniania o wiele szybszego internetu niż w sieci 3G. Co więcej, dzięki technologii VoLTE sieć 4G LTE oferuje też znacznie lepszą jakość połączeń głosowych, a sam internet mobilny w Orange osiąga szybkość przekraczającą 300 Mb/s, przy założeniu, że wykorzystamy agregację pasm i system MIMO 4x4. Tak więc rosnące oczekiwania i potrzeby klientów oraz chęć poprawy efektywności sieci telefonii komórkowej nieuchronnie prowadzą do zmierzchu technologii 3G.

Wyłączanie sieci 2G i 3G jest zjawiskiem ogólnoświatowym, a wykorzystywane przez nie częstotliwości przeznaczane są na poprawę jakości działania sieci 4G/LTE oraz, w przyszłości, sieci w standardzie 5G. W Orange Polska proces wyłączania sieci 3G rozpocznie się wkrótce i potrwa do końca 2025 r. To kolejny krok związany z „przerzucaniem” pasma z coraz mniej użytkowanej technologii na rzecz tej chętniej wykorzystywanej przez klientów. Już dwa lata temu ruszyła olbrzymia operacja tzw. refarmingu pasma 2100 MHz, którą operator przeprowadził na 9 tys. stacji bazowych. W jej trakcie wyłączono działające na tym paśmie usługi 3G/UMTS, a w ich miejsce włączono 4G/LTE. W niedalekiej przyszłości rozpocznie się ostatni etap procesu, polegający na przełączeniu pasma 900 MHz z 3G na 4G. Będzie to oznaczać ostateczne zakończenie świadczenia usług 3G w Polsce przez Orange.

Starsza technologia 2G będzie dłużej stosowana, ponieważ jest ona niezbędna do działania obecnie działających usług Machine-to-Machine. Standard wykorzystywany jest bowiem przez modemy przemysłowe używane przy zdalnym monitoringu rurociągów, sieci energetycznych oraz do obsługi automatyki przemysłowej stosowanej w otwartym terenie. Sieć 2G pożegnamy dopiero za kilka lat, chociaż Orange Polska nie podjął jeszcze decyzji, kiedy to dokładnie nastąpi. Niemniej polscy użytkownicy systemów przemysłowych już dziś powinni brać pod uwagę konieczność wymiany używanych obecnie urządzeń dostępowych.

Jak przygotować się na wyłączenie sieci 3G

Aby nie odczuć skutków wyłączenia sieci 3G, czyli pogorszenia jakości połączeń głosowych, wynikającej z automatycznego przełączenia na 2G, warto już dziś sprawdzić, czy możemy korzystać z technologii VoLTE (ang. Voice over LTE). Pozwala ona prowadzić swobodnie rozmowy za pośrednictwem sieci 4G LTE. Oczywiście, telefon musi obsługiwać technologię VoLTE. Na szczęście wszystkie telefony dostępne w ofercie w sieci Orange już od lipca 2021 r. mają domyślnie włączoną tę funkcję. Jeżeli telefon został kupiony w innym miejscu i wspiera VoLTE, to koniecznie należy sprawdzić w jego ustawieniach, czy ma włączoną tę funkcjonalność.

Telefony komórkowe

Oprócz tego potrzebna jest też karta SIM 4G LTE/USIM/eSIM. Aby się upewnić czy karta SIM spełnia te wymagania, wystarczy zapytać o to pracownika infolinii lub salonu sprzedaży. W razie potrzeby można starą kartę SIM wymienić bezpłatnie „od ręki” w salonie.

Dzięki technologii VoLTE użytkownik połączy się z wybranym numerem nawet cztery razy szybciej niż poprzez 3G. Widoczna jest też różnica w jakości połączeń, a podczas połączenia telefonicznego istnieje możliwość skorzystania z szybkiego internetu mobilnego i jednoczesnego prowadzenia rozmowy. Połączenia z siecią 3G nie dają takich możliwości.

Co się stanie, jeśli użytkownik do końca 2023 r. nie wymieni telefonu lub nie będzie miał karty obsługującej technologię VoLTE? W takiej sytuacji wykonywanie połączeń telefonicznych nadal będzie możliwe na terenach z wyłączoną siecią 3G, za pośrednictwem sieci 2G. Wiąże się to z możliwym pogorszeniem jakości połączeń głosowych, co wynika z ograniczeń tej sieci. Możliwy jest też brak mobilnego dostępu do internetu, w tym do różnych komunikatorów, takich jak WhatsApp, czy Messenger.

W stronę sieci 5G i 6G

Coraz więcej klientów dysponuje telefonami obsługującymi 5G. Tylko w salonach Orange do maja 2022 r. sprzedano ponad milion urządzeń obsługujących tę technologię, korzystać z niej mogą użytkownicy ponad 140 modeli smartfonów i innych urządzeń 5G.

Technologia rozwinęła się już na tyle, ze zaczynają powstawać bezpieczne i niezawodne, prywatne sieci 4G/5G klasy przemysłowej. Przykładem może być sieć kampusowa 5G zbudowana przez Orange dla centrum badawczego Nokii w Bydgoszczy. Lokalizacja ta obejmuje fabrykę Nokii oraz trzy budynki centrum badawczo-rozwojowego, które są częścią dużego ekosystemu fabryk i centrów R&D Nokii w Polsce, zatrudniającego ponad 6 tys. osób. W bydgoskiej fabryce Nokia integruje i testuje zaawansowane systemy i sieci teleinformatyczne dla operatorów telekomunikacyjnych i klientów z sektorów przemysłu, transportu, a także energetyki. Sieć w Bydgoszczy jest siecią całkowicie prywatną, która służy tylko do komunikacji na terenie fabryki i nie jest zintegrowana z siecią Orange Polska.

Orange

Ciekawym pomysłem, który pomoże w rozwoju rozwiązań telekomunikacyjnych piątej generacji jest pierwszy w Polsce kampus 5G dla startupów. Powstał on w Łódzkiej Specjalnej Strefie Ekonomicznej. Sieć 5G obejmuje budynek siedziby i Centrum Kreatywności Fabryka. Do jej budowy Orange wykorzystał 10 anten działających w docelowym dla 5G paśmie 3,6 GHz i w paśmie 2100 MHz. Zapewniają one zasięg na powierzchni ponad 1000 mkw. Orange gwarantuje też wsparcie swoich ekspertów związane z zastosowaniem technologii 5G w przemyśle.

Prace badawczo-rozwojowe związane z sieciami piątej generacji to nie jedyne badania prowadzone obecnie przez firmy i operatorów telekomunikacyjnych. Trudno jeszcze mówić o konkretnych zrębach nowego standardu, bo prace nad nową generacją telefonii komórkowej dopiero się rozpoczęły, ale już widoczne są charakterystyczne cechy, jakimi będzie się wyróżniała sieć 6G.

Sieci 6G to przede wszystkim sieci terabitowe, a więc transfer wyrażany będzie w terabitach na sekundę, a nie, tak jak obecnie, w gigabitach. Jest to o trzy rzędy wielkości więcej (1 Tb/s to 1000 Gb/s). Co więcej, opóźnienia transmisji zmniejszone będą do ok. 0,1 ms. Sieć 6G przewyższy swoich poprzedników pod względem używanego zakresu częstotliwości. Będzie to prawdopodobnie od 100 GHz do 3 THz. Dla porównania, w sieci 5G mamy maksymalne transfery rzędu 20 Gb/s i opóźnienia rzędu 1 ms. Oczekuje się, że proces standaryzacji sieci 6G rozpocznie się około 2025 r., a komercjalizacja technologii nastąpi w okolicach 2029 r.