Jak działa sieć 5G? Odwiedziliśmy laboratoria Plusa

W laboratorium Grupy Cyfrowy Polsat miałem okazję dowiedzieć się, czym tak naprawdę jest sieć 5G, w jaki sposób będzie ewoluować oraz jak testowane są urządzenia, które trafiają do operatora. I jedno jest pewne - w pierwszych latach wdrożenia sieci 5G będziemy mieć do czynienia nie z rewolucją, lecz ewolucją.

Docelowo sieć 5G ma pracować w oparciu o architekturę SA (Stand Alone), która - jak sama nazwa wskazuje - będzie samodzielna. Nim to się jednak stanie, konieczne będzie wykorzystanie niesamodzielnej architektury NSA (Non-Stand Alone). Przewiduje ona połączenie stacji bazowych LTE oraz 5G poprzez dorzucenie do starej stacji dodatkowego radia. W ten sposób możliwe będzie otrzymanie stacji działających w dwóch technologiach jednocześnie. Dzięki temu obecna sieć będzie szybsza i pozwoli na osiągnięcie lepszych niż obecnie transferów.

Następnym krokiem będzie stworzenie sieci SA. Proces ten zajmie jednak sporo czasu, ponieważ będzie wymagał znacznej przebudowy sieci rdzeniowej, znanej też jako Core. W takiej sieci zastosowane będzie warstwowanie, wirtualizacja funkcji sieciowych oraz zastosowanie rozproszonej sieci serwerów. Te rozwiązania mają sprawić, że infrastruktura będzie sprawniej wykorzystywana, zaś opóźnienia niższe.

To nieco inna technologia transmisji danych niż ta wykorzystywana do tej pory o nazwie LTE FDD (Frequency Division Duplex). W przypadku FDD stacje bazowe dzieliły pasmo transmisji na dwie części, które służyły do obu typów transmisji – do klienta i od klienta – w tym samym czasie.

Technologia FDD opiera się na tym, że wykorzystywane pasmo częstotliwości dzielone jest na dwa bloki, z których jeden jest wykorzystywany do transmisji sygnałów od stacji bazowej do urządzenia końcowego klienta, czyli do smartfona, tabletu czy komputera, natomiast drugi wykorzystywany jest do transmisji sygnałów ze smartfona czy routera do nadajnika.

TDD (Time Division Duplex) używa z kolei jednego, wspólnego fragmentu pasma w całości do transmisji sygnałów pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem w sposób naprzemienny w czasie - w ściśle określonym czasie dany zasób częstotliwości wykorzystywany jest do transmisji sygnałów od stacji bazowej do smartfona, a w kolejnym przedziale czasu ten sam zasób częstotliwości wykorzystywany jest do transmisji sygnałów w drugą stronę, czyli od urządzenia końcowego do stacji bazowej.

Jeżeli chcecie bardziej obrazowego wyjaśnienia, służę pomocą. Do tej pory technologia FDD była idącą w dwie strony drogą czteropasmową. Dzięki 5G TDD operator będzie mógł zdecydować, ile z nich wykorzystać do ruchu w konkretną stronę w zależności od obciążenia. Rozwiązanie takie pozwoli na lepsze dostosowanie możliwości w zależności od tego, ile danych użytkownicy wysyłają, a ile pobierają. Co ważne, pasmo 2600 MHz będzie wykorzystywane tylko i wyłącznie na potrzeby 5G - nie będzie współdzielone pomiędzy 4G a 5G.

Żeby przed premierą przetestować nowy smartfon, router albo inny sprzęt, konieczne jest stworzenie dla niego odpowiednich warunków testowych. W tym celu w jednym z laboratoriów Grupy Cyfrowy Polsat jest wykorzystywana komora testowa wyposażona w klatkę faradaya, której wnętrze jest odizolowane od sieci komórkowych.

Dzięki umieszczonym obok stacjom bazowym w środku można uruchomić własną, niezakłóconą w żaden sposób sieć w dowolnej konfiguracji. Z kolei w tak symulowanych warunkach można łatwo sprawdzić, czy dane urządzenie obsługujące łączność 2G, 3G, 4G lub 5G poprawnie przechodzi wszystkie testy.

Miałem okazję w ten sposób sprawdzić jeden z nadchodzących smartfonów i uruchomić na nim sieć 5 generacji od Plusa kilka tygodni przed jej oficjalnym debiutem. Mało kto może się tym pochwalić.

W tym celu odwiedziłem polską siedzibę Ericssona znajdującą się na warszawskim Mordorze, nieopodal kompleksu biurowego Plusa. Tam obejrzałem przykładową stację bazową 5G. To dosyć skomplikowane urządzenie, ale na szczęście da się łatwo wyjaśnić jej działanie w odpowiednim uproszczeniu.

Na górze stacji znajduje się router stacyjny - serce pompujące wszelkie niezbędne dane w stronę sieci oraz abonenta. Niżej znajduje się mózg stacji bazowej, czyli baseband. W nim odbywają się wszelkie operacje logiczne niezbędne do tego, żeby dana technologia świadczyła usługę potrzebną konkretnemu abonentowi. Aby móc to zrobić, potrzebuje czegoś w rodzaju ust, czyli radiomodułów, które generują i odbierają fale radiowe odbierane i wysyłane przez abonentów.

By tego się dowiedzieć, wystarczy spojrzeć w przeszłość. Sieci 3G i 4G sprawiły, że na rynku pojawiło się wiele usług, z których korzystamy każdego dnia. Czy pamiętacie świat bez usług takich jak HBO Go, Tidal, Uber, PizzaPortal, Google Maps oraz wszystkich ich konkurentów? Ja tak i nie uważam, że był to lepszy czas. To właśnie sieć LTE umożliwiła nam komfortowe korzystanie z tych wszystkich usług przy pomocy naszego smartfona.

Sieć 5G będzie kołem zamachowym dalszego rozwoju. Łączność nowej generacji pozwoli na upowszechnienie się inteligentnych domów oraz autonomicznych aut. Pozwoli na streamowanie gier i materiałów wideo w rozdzielczości 4K, 8K lub 16K. To z kolei otworzy furtkę do prawdziwej wirtualnej rzeczywistości oraz przeprowadzania skomplikowanych zabiegów medycznych na odległość.

Tych zastosowań oczywiście będzie więcej, ale nie mogę ich wymienić, bo… ich nie znam. Tak samo jak dekadę temu nie znałem większości obecnie używanych przeze mnie usług i sprzętów, których powstanie umożliwiły kolejne generacje bezprzewodowego internetu.

Nim jednak nastawimy się na te wszystkie nowości, musimy pamiętać, że nie pojawią się one z dnia na dzień. Najpierw musimy poczekać, aż sieć 5G przybierze swoją ostateczną postać. Ta, z której będziemy korzystać już niebawem, będzie pierwszym krokiem w tym kierunku.

* Materiał powstał przy współpracy z marką Plus.