Dał nam 5G mimo odwołania aukcji. Jak działa DSS? Wyjaśniamy to na przykładzie #hello5G w Orange Polska
Świat, a w tym Polskę ogarnęła pandemia, gospodarka osłabła, długo zapowiadana aukcja na częstotliwości 3,6 GHz dla 5G została odwołana przez UKE, operatorzy zostali na lodzie... Dla entuzjastów nowych technologii, którzy czekali na start 5G, była to jedna z najgorszych wiadomości roku. Operatorzy jednak nie poddali się i zaczęli budować 5G, dysponując tym, co mają. Nie byłoby to jednak możliwe, gdyby nie rozwiązanie kryjące się pod akronimem DSS. Zobaczmy, jak to działa na przykładzie Orange Polska i jego oferty #hello5G.
Dynamic Spectrum Sharing, bo właśnie ten termin kryje się za skrótem DSS, to programowe rozwiązanie dla stacji bazowych, które pozwala na dynamiczne współdzielenie pasma przez dwie technologie radiowe – w tym przypadku LTE i 5G. W tym i w zasadzie w jedynym, bo DSS to nowa technologia, której nie było przy przejściach pomiędzy wcześniejszymi generacjami sieci, na przykład z 3G do 4G.
DSS wymaga posiadania przez operatora odpowiednio przygotowanego hardware’u stacji bazowych, więc wdrożenie całości to proces precyzyjnego dostrojenia wielu elementów.
Stosując Dynamic Spectrum Sharing, operatorzy mogą na tej samej częstotliwości obsługiwać zarówno 4G, jak i 5G. Ta zaleta DSS jest właśnie kluczowa dla ofert 5G, które ruszyły w Polsce mimo odwołania aukcji. Orange uruchomił swoje 5G na częstotliwości 2100 MHz, czyli stosowanej od kilku lat na potrzeby LTE.
W poprzednich latach zastosowanie pasma 2100 MHz było jednym z elementów ogromnego przedsięwzięcia Orange – refarmingu – które miało wzmocnić działanie sieci. Wtedy operator podjął decyzję, by przeznaczyć część pasma 2100 MHz z sieci 3G na potrzeby LTE. Dzięki tym przesunięciu części zasobów pasma, które były mało wykorzystywane przez 3G, na potrzeby 4G, dziś zarówno użytkownicy LTE, jak i pierwsi posiadacze smartfonów z 5G, będą mogli w płynny sposób korzystać ze wspólnych zasobów. Są one dynamicznie przydzielane dla danej stacji bazowej, w czasie co 1 ms, odpowiednio do zapotrzebowania ze strony użytkowników. Nie ma więc obaw, że z powodu wykorzystania tego rozwiązania sieć będzie w jakikolwiek sposób „przycinać”.
To nowość, która do tej pory nie była dostępna. Wcześniej, aby zmienić przeznaczenie danej częstotliwości, trzeba to było zrobić „na sztywno”, przypisując ją do jednej, konkretnej technologii. Dzięki DSS nie ma obaw, że wydzielenie pasma o szerokości 10 MHz, a o takiej wartości mówimy, negatywnie odbije się na jakości działania sieci starszych generacji.
Komunikacja na oddzielnych kanałach
Sieć #hello5G w Orange, dostępna na częstotliwości 2100 MHz, wykorzystuje technologię DSS oraz metodę Frequency Division Duplex (FDD). Cóż to oznacza? Chodzi o to, że komunikacja między odbiorcą a nadawcą odbywa się na dwóch wydzielonych kanałach radiowych, które elastycznie się dostosowują do istniejącego zapotrzebowania dla danej stacji bazowej.
Poza Orange, w Polsce z pasma 2100 MHz i technologii DSS w połączeniu z FDD korzystają Play i T-Mobile. Inne rozwiązanie wdrożył z kolei Plus, który wybrał częstotliwość 2600 MHz, a do tego metodę komunikację TDD, czyli Time Division Duplex. W niej transmisja danych przeprowadzana jest na tej samej częstotliwości w podziale czasowym, w tylko jedną ze stron – a więc albo do stacji bazowej, albo do użytkownika. Ograniczeniem dla szerszego wykorzystania tego modelu komunikacji są specyficzne funkcje smartfonu oraz jego oprogramowania.
Start oferty #hello5G w Orange nie polegał tylko na tym, że „ktoś włączył” DSS i już wszystko zaczęło działać z dnia na dzień. Było to już wcześniej dobrze przygotowane przez operatora, który nieustannie pracuje nad optymalizacją i usprawnieniem swojej sieci z myślą o różnych zastosowaniach i potrzebach klientów.
W Orange Polska przeprowadzony został projekt MIMO 4x4 obejmujący pasma LTE 1800 MHz i 2100 MHz. Polegało to na zastosowaniu w komunikacji radiowej zamiast anten 2x2, układu anten w systemie 4x4. Pozwoliło to z kolei na zwiększenie pojemności sieci, a jednocześnie umożliwiło uruchomienie 5G od razu aż dla 1600 stacji. Dzięki tym działaniom operator, startując z #hello5G, objął zasięgiem 6 mln użytkowników telefonów komórkowych.
Inżynierowie Orange musieli się przy tym liczyć z pewnymi ograniczeniami. W przypadku wdrożenia DSS jednym z nich jest szerokość wykorzystywanego bloku pasma FDD, czyli wspomniane 10 MHz. To niewiele w porównaniu do bloku 80 MHz, które jest wartością docelową. Zasada jest prosta – im szerszy blok pasma mierzony w MHz, tym przepustowość łącza jest większa. Docelowa szerokość kanału 80 MHz przy zakładanych parametrach pozwoliłaby osiągnąć zawrotne wyniki, nawet gdyby z jednego przekaźnika korzystała duża liczba klientów operatora.
Agregacja i kotwica dla 5G
Rozwiązaniem problemu wąskiego pasma jest ich agregacja, czyli łączenie pasm w taki sposób, by ich przepustowości sumowały się i dawały lepszy łączny wynik. Dzięki zastosowaniu agregacji w LTE operator jest w stanie zaoferować znacznie więcej niż to, co można wycisnąć wyłącznie na dostępnej szerokości 10 MHz. Jedno z agregowanych pasm 4G tworzy tzw. anchor, czyli kotwicę dla warstwy 5G.
W takim wariancie, by smartfon użytkownika mógł korzystać z 5G, najpierw musi się podłączyć do częstotliwości, na którym działa sieć 4G – tu jest właśnie potrzebna ta kotwica. Kotwica przesyła dane sygnalizacyjne między urządzeniem klienta a siecią i w momencie transferu danych dołącza warstwę 5G.
W ofercie Orange #hello5G anchorem może być każda inna niż używane 2100 MHz warstwa LTE, a więc 800 MHz, 1800 MHz czy 2600 MHz. Która z nich jest wykorzystywana, to już zależy od obciążenia sieci i warunków radiowych w określonej okolicy.
Co ważne, sieć Orange umożliwia agregację nie tylko jednego, ale wszystkich używanych pasm LTE i DSS. Czyli możemy zaprząc do pracy np. cztery pasma LTE albo też trzy pasma LTE oraz jako czwarte – DSS, a więc i 5G. Wszystko zależy od tego, na ile pozwoli nam smartfon, z jakiego korzystamy. Przykładowo w przypadku Samsunga S20+ 5G,S20 Ultra oraz Xiaomi Mi 10 mogą to być 3 pasma 4G LTE i 5G DSS. Im więcej warstw zostanie zagregowanych z DSS, tym większą prędkość transferu danych osiągnie użytkownik.
Jaki jest efekt takiego łączenia pasm? W realnych warunkach pozwala to na osiągnięcie prędkości nawet do 390 Mbps. Przepustowość limitowana jest obciążeniem danej stacji bazowej, zależy też od smartfonu, z którego korzysta klient. W tym przypadku kluczowa jest możliwość agregacji jak największej liczby pasm nośnych.
Nie sieć jest tu problemem, lecz urządzenie, z którego korzysta użytkownik. Smartfony 5G oferowane przez Orange agregują przy wykorzystaniu DSS, zależnie od modelu, od 2 do 4 pasm. Oznacza to, że z DSS można zagregować od 1 do 3 warstw LTE. Dlatego tak ważne jest, by korzystać z #hello5G na polecanych przez operatora smartfonach, bo inne mogą nie zapewnić właściwego wsparcia dla zastosowanych rozwiązań. Zawsze aktualna lista smartfonów gotowych do pracy w #hello5G znajduje się na stronie:
Trzeba też pamiętać, że prawidłowe funkcjonowanie 5G z wykorzystaniem DSS w Orange Polska zapewniają jedynie urządzenia kupione w sieci dystrybucji operatora, które mają wgrane odpowiednie oprogramowanie Orange.
Co dalej z #hello5G?
Orange Polska zamierza dalej budować swoją sieć #hello5G. Zgodnie z deklaracjami operatora, systematycznie poszerzana jest listę smartfonów obsługujących DSS. Gdy nastąpił start oferty #hello5G, było to 7 modeli, dziś jest ich już aż 12. Orange obiecuje, że w miarę pojawiania się nowych modeli na rynku, będzie wprowadzać wsparcie dla stosowanych przez siebie rozwiązań dla kolejnych wybranych urządzeń.
