W naszym cyfrowym świecie, częstotliwości radiowe to niewidzialni bohaterowie, którzy niezawodnie łączą nas z bliskimi. Wykorzystywane w Polsce pasma – zaczynając od 800 MHz, a na 3600 MHz kończąc – są fundamentem dla płynnej komunikacji, pozwalając nam czuć się blisko, nawet gdy jesteśmy daleko.
W dobie cyfrowej komunikacji, telefony komórkowe stały się naszymi nieodłącznymi towarzyszami. To dzięki nim możemy łatwo nawiązywać połączenia z bliskimi, znajomymi czy współpracownikami, surfować po Internecie czy wymieniać się wiadomościami z ludźmi na całym świecie. Serce tej technologii bije w rytm fal radiowych, które przenoszą nasze rozmowy i dane przez eter.
Sieci komórkowe działają na różnych częstotliwościach radiowych, które są starannie dobierane i przydzielane przez odpowiednie instytucje. W Polsce zajmuje się tym Urząd Komunikacji Elektronicznej, który ma pieczę nad dostępnymi telefonii komórkowej częstotliwościami z takich pasm, jak 800 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz i 2600 MHz, a ostatnio również 3600 MHz. Docelowo dla sieci 5G ma być przeznaczone również pasmo 700 MHz, wcześniej wykorzystywane przez naziemną telewizję.
Każde pasmo częstotliwości radiowych ma swoje unikalne cechy, które wpływają na jakość i zasięg sygnału. Niższe częstotliwości, jak 800 MHz czy 900 MHz, lepiej radzą sobie z pokonywaniem większych odległości oraz przeszkód typu budynki czy drzewa. Sprawia to, że są idealne dla obszarów wiejskich. Z kolei częstotliwości wyższe, jak 2600 MHz czy 3600 MHz, zapewniają większą przepustowość, niezbędną przede wszystkim w miastach. Tam sieci mobilne są intensywnie używane przez wielu abonentów telekomów.
Związek między częstotliwością a szybkością transmisji danych w sieciach komórkowych jest złożony i opiera się na kilku kluczowych zasadach fizyki i inżynierii telekomunikacyjnej. Aby zrozumieć ten związek, należy wziąć pod uwagę takie pojęcia, jak szerokość pasma, modulacja sygnału oraz pojemność kanału.
Szerokość pasma, którą można zdefiniować jako zakres częstotliwości wykorzystywany przez kanał komunikacyjny, ma bezpośredni wpływ na szybkość transmisji danych. Zgodnie z twierdzeniem Shannona-Hartleya, maksymalna teoretyczna przepustowość kanału (C) w bitach na sekundę (bps) może być wyrażona wzorem:
C = W log2 (1 + SNR)
gdzie W to szerokość pasma kanału w hercach (Hz), a SNR to stosunek sygnału do szumu (signal-to-noise ratio). Z powyższego wzoru wynika, że im większa jest szerokość pasma, tym wyższa jego przepustowość, co przekłada się na szybszą transmisję danych.
Modulacja sygnału to proces, w którym informacja (na przykład dane cyfrowe) jest "nakładana" na falę nośną o określonej częstotliwości. W telekomunikacji cyfrowej stosuje się różne techniki modulacji, takie jak QAM (Quadrature Amplitude Modulation) czy OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing), które pozwalają na przesyłanie większej ilości danych poprzez skomplikowane schematy modulacji. Wyższe częstotliwości pozwalają na stosowanie bardziej zaawansowanych technik modulacji, a więc na osiągnięcie wyższej szybkość transmisji.
Pojemność kanału to z kolei maksymalna ilość danych, które mogą być przesłane przez kanał komunikacyjny bez błędów. Zależy ona od od szerokości pasma oraz stosunku sygnału do szumu. W praktyce, wyższe częstotliwości pozwalają na wykorzystanie większej szerokości pasma, co zwiększa pojemność kanału i umożliwia szybszą transmisję danych.
Zależność między częstotliwością a szybkością transmisji danych jest wynikiem kombinacji szerokości pasma, technik modulacji i pojemności kanału. Wysokie częstotliwości oferują potencjał do wykorzystania większej szerokości pasma i zaawansowanych technik modulacji, co przekłada się na szybszą transmisję danych w sieciach komórkowych. Stąd kluczową kwestią dla rozwoju sieci 5G w Polsce było przeprowadzenie aukcji na częstotliwości z zakresu 3400-3800 (tzw. pasmo C), co udało się pod koniec 2023 roku.
Należy jednak pamiętać, że wyższe częstotliwości mają również swoje ograniczenia, takie jak mniejsza zdolność do przenikania przez przeszkody i potencjalnie mniejszy zasięg. Dlatego w praktyce, operatorzy muszą znaleźć optymalny balans między wykorzystywanymi częstotliwościami, aby zapewnić zarówno wysoką szybkość transmisji, jak i niezawodność oraz zasięg sieci.
Operatorzy telekomunikacyjni w Polsce korzystają dla różnych generacji telefonii komórkowej z określonych pasm częstotliwości, które są dostosowane do ich specyficznych potrzeb. W kontekście wyłączania usług 3G przez T-Mobile i Orange, tak oto obecnie przedstawia się wykorzystanie częstotliwości w naszym kraju:
Orange, Play i T-Mobile z powodzeniem wykorzystują przydzielone im częstotliwości z pasma C, dzięki czemu mogą oferować bardzo szybką transmisję danych coraz większej liczbie swoich klientów. Tym "wyścigiem na szybkość" zdaje się zupełnie nie przejmować operator sieci Plus, który wylicytował 100-megahercowy blok z zakresu 3400-3500 MHz i wciąż go nie używa do świadczenia usług. Widać to szczególnie w ostatnich rankingach serwisu SpeedTest.pl, gdzie Plus zajmuje ostatnią pozycję w kategorii 5G, choć wcześniej był liderem. Zapytałem Zielonych, dlaczego tak się dzieje, ale w odpowiedzi nie ma żadnych konkretów w tej sprawie, ponad to, co już wiemy.
Obecnie, dzięki blisko 3700 stacjom bazowym, z Internetu 5G Plusa mogą korzystać już 23 miliony osób w 1150 mniejszych i większych miejscowościach we wszystkich województwach, a z jeszcze szybszego 5G Ultra może korzystać 6 milionów osób we wszystkich województwach. Aktualnie 5G Ultra obsługuje blisko 1000 stacji, a technologia ta jest dostępna w 257 mniejszych i większych miejscowościach na terenie całego kraju.
Przy budowie swojej sieci Polkomtel wykorzystuje cztery zakresy częstotliwości. 5G Plusa opiera się na częstotliwości 2600 MHz TDD, która pozwala osiągnąć równowagę pomiędzy szybkością transferu danych i zasięgiem, zachowując oba parametry bardzo wysokiej jakości. 5G Ultra wykorzystuje do szybkiej transmisji danych agregację 3 pasm radiowych – dwóch w technologii 5G (2600 MHz i 2100 MHz) oraz dodatkowo warstwy 4G (1800 MHz). Pozyskane w ubiegłorocznej aukcji pasmo C będzie również wykorzystane do agregacji z dotychczasowymi zasobami sieciowymi, dzięki czemu klienci zyskają jeszcze większe możliwości wykorzystania Internetu 5G z maksymalną prędkością technologiczną do nawet 2 Gb/s. Naszych planów związanych z częstotliwością 3,6 GHz nigdy nie ukrywaliśmy i mówiliśmy już o tym wielokrotnie, a o kolejnych fazach rozwoju 5G na pewno poinformujemy opinię publiczną i naszych klientów.
– przekazał Arkadiusz Majewski z Plusa
Na koniec zerknijmy do BIP-u Urzędu Komunikacji Elektronicznej, gdzie możemy znaleźć wiele ciekawych – w kontekście telefonii komórkowej – informacji, w tym to, który operator dysponuje jakimi częstotliwościami do świadczenia usług. A wygląda to tak (kliknij w grafikę, by powiększyć):
Rozwój sieci komórkowych w Polsce odzwierciedla globalny trend w kierunku coraz szybszej i bardziej niezawodnej komunikacji. Przejście od 2G do 5G to nie tylko technologiczny skok, ale również zmiana kulturowa, która wpływa na sposób, w jaki łączymy się ze światem. Operatorzy telekomunikacyjni, wykorzystując różne pasma częstotliwości, zwiększają szybkość transmisji danych, poprawiając również jakość i dostępność usług.
W miarę jak sieci 5G stają się coraz bardziej dostępne, możemy spodziewać się, że będą one napędzać innowacje w różnych dziedzinach. To między innymi telemedycyna, zdalna edukacja, inteligentne miasta, motoryzacja czy przemysł 4.0. Wszystko to otworzy nowe horyzonty dla rozwoju społecznego i gospodarczego. W tym kontekście Polska, z jej rosnącą infrastrukturą 5G, jest na dobrej drodze, by powalczyć o miejsce wśród liderów w wykorzystaniu technologii 5G. A także kolejnych, ponieważ prace nad 6G już trwają.
Źródło zdjęć: Marian Szutiak / Telepolis.pl, Shutterstock, UKE
Źródło tekstu: opracowanie własne
