Dawno, dawno temu (a konkretnie w 1948 roku) Claude Shannon stwierdził, że maksymalna przepustowość kanału telekomunikacyjnego jest ściśle związana z dostępnym pasmem – im szersze mamy pasmo, tym więcej bitów możemy bezbłędnie przesłać w jednej jednostce czasu*. Już wtedy nie było to dla nikogo zaskoczenie, raczej tylko formalne potwierdzenie tego, o czym i tak wszyscy wiedzieli – pasmo było, jest i będzie jednym z najważniejszych parametrów systemów komunikacyjnych.

W systemach przewodowych (nie ważne czy elektrycznych, czy optycznych) całe dostępne pasmo jest „nasze”, nie musimy się z nikim innym dzielić. Dodatkowo, istnieje relatywnie prosty sposób na zwiększenie dostępnego pasma – wystarczy zainstalować jeszcze więcej kabli. Proste, prawda?

Ale oczywiście systemy bezprzewodowe to zupełnie inna bajka. Tutaj, niejako z definicji, pasmo jest współdzielone przez wszystkich możliwych użytkowników Po prostu fizyka mówi tak, a nie inaczej. Każdy może nie tylko nadawać / odbierać na określonej częstotliwości, ale również wykorzystać tyle pasma, ile tylko chce. No, tylko jest mały problem – z takim podejściem nic by nie działało, ponieważ każdy zakłócałby każdego, i mielibyśmy kompletną anarchię. Dlatego potrzebujemy krajowych regulatorów, takich jak amerykańska FCC, brytyjski Ofcom czy polski UKE. Licencjonują oni pasmo wybranym użytkownikom i gwarantują, że nikt inny nie będzie miał prawa z tego pasma korzystać. W zamian biorą naprawdę grubą kasę.

Wszystko fajnie, tylko że przez lata pasmo stało się naprawdę cenne – chętnych jest wielu (radio, telewizja, komunikacja satelitarna, lotnicza, morska, wojsko, sieci komórkowe), a dostępnych, „przyjaznych” częstotliwości coraz mniej Dlatego też w 5G pojawił się pomysł zagospodarowania wcześniej słabo wykorzystywanych fal milimetrowych – tak zwany Frequency Range 2 (FR2).

No tak, to jest klasyka gatunku w branży – nic nie jest w stanie nas powtrzymać, a szczególnie zdrowy rozsądek. FR2 nie było wykorzystywane wcześniej w telekomunikacji mobilnej, ponieważ wszyscy uważali to za niewykonalne. No ale teraz przezwyciężenie ewentualnych trudności miał ułatwić beamforming / beamstearing / massive MIMO. Trust me, I am an engineer. Będzie działać.

Z 5G jestem związany od 2016 roku. Pamiętam, jak na samym początku wszyscy eksperci twierdzili, że ta technologia będzie wykorzystywała tylko i wyłącznie FR2. Potem pojawił Non Standalone (NSA). Po prostu ktoś (chyba w Samsungu) poszedł po rozum do głowy i stwierdził, że 5G na samym FR2 za cholerę nie będzie działać i musimy mu pomóc wykorzystując LTE do przesyłania informacji kontrolnych. Takie rozwiązanie jest po prostu wspaniałe z punktu widzenia smartphona – musi być podłączony do LTE jak i 5G jednocześnie – wszystko jest bardziej skomplikowane, ale za to czas życia na baterii krótszy. Dodatkowo, wymaga to zmian w wielu innych miejscach – na przykład jeśli operator chciał wdrożyć u siebie 5G, musiał zaktualizować LTE do nowszej wersji wspierającej NSA**. O innych problemach (i kosztach) związanych z budową analogowych frontendów smartphonów i egzotycznych półprzednikach, takich jak arsenek galu, już nie wspomnę.

Pojawił się również rewolucyjny pomysł – a co jeśli 5G zamiast FR2 będzie wykorzystywało bardziej przyjazne częstotliwości – Frequency Range 1 (pierwotnie do 6GHz, obecnie poniżej 7.125GHz). Mamy jeszcze trochę wolnego pasma w okolicach 3.5GHz, szału nie ma, ale powinno wystarczyć. W takim wypadku nie potrzebujemy żadnego NSA, wszystko staje się prostsze. No ale wracamy do punktu pierwszego – zdrowy rozsądek w tej branży jeszcze nikogo nie zatrzymał, a FR2 było jednym z „selling point” 5G. Wszyscy postawili na NSA + FR2. No, może prawie wszyscy, z wyjątkiem pewnej wioski Galów. To znaczy mojego chlebodawcy, tajwańskiej firmy MediaTek.

Największą siłą MTK jest „business development” – wyczucie rynku i idealne wpasowanie się w potrzeby swoich klientów. A klienci MTK nie chcieli NSA + FR2. Poza obawami o niezawodność, pojawiła się znacznie ważniejsza kwestia kosztów. Według analiz, wsadzenie samego FR2 do smartphona, miało być około 10 razy droższe niż wsadzenie wszystkiego innego (GSM, WCDMA, LTE, FR1) razem wziętego do kupy. Także życzę powodzenia. Dlatego MTK, skupił się na rozwoju FR1 (zarówno NSA jak i SA), a dopiero później wypuścił na rynek modemy wspierające FR2.

Fast forward kilka lat później – MTK jest liderem na rynku modemów, a deploymentów FR2 wciąż jest jak kot napłakał. Wisienką na torcie jest fakt, że pojawił się temat FR3, w okolicach 10GHz.

*Shannon zdefiniował przepustowość kanału informacyjnego jako C = B * log2(1 + S / (B * N)), gdzie B to dostępne pasmo. Jeśli policzymy sobie granicę z tego, zakładając, że B dąży do nieskończoności, okaże się, że jest pewien punkt, gdzie zwiększanie pasma przestaje zwiększać przepustowość.
**Takie podejście ma jeden duży plus – pozwala wykorzystać core network LTE do obsługi użytkowników 5G.

#technologia #ciekawostki #telekomunikacja #telcozhejto #programowanie #programista15k #pracait