29/07/2015

LTE-U: zmierzając w kierunku 5G

Informacje

Od jakiegoś czasu firmy Ericsson i Qualcomm promują swoją najnowszą technologię, LTE-U. Czy jest lepsza od standardu LTE-A, coraz bardziej dostępnego na całym świecie, włącznie ze Stanami Zjednoczonymi, Europą, Rosją Chinami itd.? Co znaczą te skróty?

Zacznijmy od nazwy. Pierwszy skrót to LTE-Advanced, czyli „zaawansowana sieć mobilna czwartej generacji”. Sieci takie są już znane na całym świecie. Jeśli chodzi o LTE-U, nie jest to niestety LTE-Ultimate (jako „ostateczne”) ani LTE-Unbeatable (jako „bezkonkurencyjne”), jak mogą niektórzy pomyśleć. Litera U oznacza w tym przypadku Unlicenced, czyli nielicencjonowane. A zatem, ta technologia sieci mobilnej polega na użyciu tzw. nielicencjonowanego zakresu częstotliwości.

lte-u-featured

A co to znaczy „nielicencjonowane”? Większość częstotliwości radiowych, włącznie z tymi używanymi przez operatorów mobilnych czy stacje radiowe, jest licencjonowane. Mówiąc inaczej, są one kontrolowane przez instytucje rządowe i mogą być używane jedynie przez tych, którym przyznano licencję na nadawanie na danej częstotliwości.

Pasma nielicencjonowanego używają nadajniki cywilne o niskiej mocy, w zasadzie każdy może użyć tych częstotliwości do przesyłania sygnału radiowego. W przeciwnym razie na każdą zabawkę sterowaną zdalnie należałoby posiadać osobną zgodę. Głównym kryterium zezwalającym na używanie takiego „darmowego” widma częstotliwości radiowych jest ograniczona moc nadawcza urządzenia, aby nie doszło do zakłóceń działania innego sprzętu.

Koncepcja LTE-Unlicensed opera się na użyciu sieci LTE przy wykorzystaniu „darmowych” zakresów częstotliwości.

Na przykład zakres 27 MHz jest wykorzystywany przez zdalnie sterowane zabawki, 433 MHz jest zarezerwowane dla walkie-talkie, a 2,4 GHz i 5 GHz są przeznaczone dla ruterów Wi-Fi. Jednak zakresy te różnią się w zależności od kraju, co wywołuje pewne problemy ze zgodnością.

Koncepcja LTE-Unlicensed opera się zatem na użyciu sieci LTE przy wykorzystaniu „darmowych” zakresów częstotliwości. Oczywiście mówimy o stacjach bazowych małej mocy, tzn. femtokomórkach i pikokomórkach, przeznaczonych do używania wewnątrz pomieszczeń. Im więcej darmowych częstotliwości mogą one zebrać (czyli złączyć kilka równoległych kanałów transmisji w jeden), tym szybsza będzie transmisja danych.

Ktoś mógłby więc zapytać: dlaczego potrzebujemy sieci Wi-Fi? Cóż, nikt nie ma zamiaru pozbyć się bezprzewodowego dostępu do internetu, a wręcz przeciwnie – technologia ta zaczyna spełniać swoje zadanie, czyli jest podstawą małych lokalnych sieci bezprzewodowych.

Początkowo technologia ta była używana do budowania szerokopasmowych sieci dostępowych, ponieważ nie było dla niej alternatywy. Jednak samo Wi-Fi nie posiada funkcji, które są krytyczne dla niezawodnych szerokopasmowych sieci bezprzewodowych: nie angażuje nowoczesnych funkcji do zarządzania wydajnością sieci w przypadku wielu połączeń, nie umożliwia bezpiecznej autoryzacji czy agregacji pasma, czyli jednoczenia kilku zakresów częstotliwości w jednym kanale transmisji.

Standard LTE oferuje te funkcje z założenia. Ponieważ nielicencjonowane pasmo składa się różnych bitów i kawałków pozostających w różnych zakresach częstotliwości, możliwość ich agregowania mogłaby zwiększyć przepustowość sieci.

Jeśli w pobliżu nie ma sieci 5G, jako alternatywne środowisko do połączenia komputerów, telewizorów i innych urządzeń domowych może służyć sieć bezprzewodowa. Urządzenia korzystające z transmisji danych, przede wszystkim smartfony i tablety, będą funkcjonowały w świecie LTE-U. Co więcej, aby je zintegrować z sieciami domowymi, stworzono technologię o nazwie Agregacja pasma. Łączy ona technologie LTE i Wi-Fi, tworząc obszar ze skumulowaną częstotliwością, który jest dostępny dla urządzeń i obsługuje obie technologie bezprzewodowe.

Podejście to pomoże w równoważeniu ruchu różnych sieci i ułatwi szybsze przesyłanie danych poprzez wykorzystanie dwóch sieci równocześnie. I, oczywiście, umożliwi płynną zmianę sieci bez przerywania bieżącej sesji. Innymi słowy, będzie to coś na kształt darmowego roamingu w Twojej sieci domowej.

Technologia LTE-U mogłaby podobnie zostać wdrożona w istniejące femtokomórki 3G – abonent musiałby jedynie kupić określoną femtokomórkę i zarejestrować ją u swojego operatora mobilnego.

Z punktu widzenia dostawcy mógłby zostać zastosowany szyfrowany kanał VPN, który tworzyłby dwa logicznie oddzielne kanały łączności pracujące za pomocą pojedynczego kabla fizycznego.

A tak na marginesie, LTE-U nie zwiększy prędkości Twojego domowego internetu. W takiej sytuacji połączenia bezprzewodowe byłyby efektywniej używane przez urządzenia mobilne.

Chociaż pomysł ten nie jest idealny: wdrożenie LTE-U zakłada zaangażowanie usługodawcy, a ludzie ci nie zawsze są mistrzami proaktywności. Wielu z nich inaczej poradziło sobie z tym wyzwaniem, odciążając połączenia wewnętrzne (tzw. Wi-Fi offload).

Innymi słowy, wypromowali dużych dostawców sieci Wi-Fi, umożliwili bezproblemowe odciążanie i autoryzację na podstawie karty SIM, uruchomili usługę dzwonienia za pomocą połączenia Wi-Fi itp. Zainwestowali w tę infrastrukturę wiele pieniędzy i muszą uzyskać zwrot z inwestycji. Wtedy 5G będzie już od jakiegoś czasu.

Z drugiej strony, operatorzy, którzy wciąż szukają rozwiązania problemu ogromnego wzrostu ruchu, mają dylemat: muszą albo zainwestować w technologię Wi-Fi offload, albo zostać pionierem we wdrożeniach LTE-U, godząc się na brak wsparcia technicznego i nieco mglistą przyszłość nowo powstałej technologii. Pożyjemy, zobaczymy.