Aby zwiększać przepustowość sieci 4G, dostawcy i operatorzy zamierzają korzystać z szerszego zakresu częstotliwości oraz zaawansowanych anten. Jednak kluczowe dla przyspieszenia transmisji w sieciach przyszłości, które zapewne marketingowcy niebawem nazwą 5G, jest zmniejszanie odległości między użytkownikami a stacjami bazowymi zdolnymi do automatycznej rekonfiguracji – twierdzą naukowcy.
Historycznie każda nowa generacja sieci mobilnych zawierała dwa podstawowe komponenty: mobilny standard oraz zdefiniowane dla niego częstotliwości, uważa Håkan Djuphammar, wiceprezes ds. architektury systemów w Ericssonie.
Ponieważ LTE znajduje się na granicy tego, co jest fizycznie możliwe, tworzenie kolejnego standardu od początku nie ma większego sensu. Ponadto, z przydzielaniem częstotliwości wiąże się coraz większa fragmentacja pasma spowodowana zagęszczeniem fal.
Czy potrzebujemy 5G?
Choć rozwój sieci będzie kontynuowany, to obecnie branża telekomunikacyjna nie pracuje nad uruchomieniem systemów 5G. Według Djuphammara, kierunek ewolucji wyznaczają tzw. het nets, czyli sieci heterogeniczne, gdzie wykorzystuje się mieszankę tradycyjnych, dużych stacji bazowych i mniejszych komórek, rozmieszczanych na obszarach z dużą liczbą użytkowników. Podstawowa zasada ich użycia jest taka sama jak dzisiejszych femtokomórek, najczęściej umieszczanych w domach, żeby odciążyć resztę sieci, a jednocześnie zwiększyć zasięg oraz zapewnić abonentom lepszą dostępność do usług. Natomiast w przypadku het net – mniejsza stacja bazowa ma być bardziej zintegrowana z resztą sieci.
Chodzi o budowanie struktur sieciowych, które pozwalałyby urządzeniom z obsługą sieci 2G, 3G, 4G (i w większości również z Wi-Fi), na przechodzenie – w zależności od obciążenia w określonej części sieci oraz od używanych aktualnie aplikacji – między różnymi technologiami dostępu, a także dynamiczne i inteligentne zarządzanie dostępem urządzenia do sieci. A to niełatwe zadanie – podkreśla Djuphammar.
Te same zakresy częstotliwości mają być wykorzystywane do różnych mobilnych standardów. W zależności od tego, jaki rodzaj urządzenia będzie podłączony do stacji bazowej, będzie ona w stanie dobierać pasmo w czasie rzeczywistym tak, aby uzyskać maksymalną wydajność.
Obecnie mamy statyczny przydział pasma, lecz w przyszłości będzie on całkowicie dynamiczny. Na przykład, jeśli w komórce nie ma żadnych urządzeń używających standardu GSM, całe pasmo może zostać wykorzystane do transmisji 4G. Jednak gdy telefon GSM powróci do tej komórki, stacja bazowa ponownie dokona rekonfiguracji przydziału pasma.
Sieci komórkowe w roku 2020
Uczeni z KTH Royal Institute of Technology (największa techniczna uczelnia w Szwecji, założona w 1827 r.) zaczęli badać, jak sieci mogą wyglądać w 2020 roku, kiedy to możemy się spodziewać pojawienia się systemów 5G – oczywiście, pod warunkiem, że i tym razem sprawdzi się niepisana reguła, wedle której w branży telekomunikacyjnej co 10 lat powstaje nowa generacja sieci.
Celem jest tysiąckrotne zwiększenie przepustowości, mówi profesor Jens Zander, szef ośrodka systemów bezprzewodowych Wireless@KTH, który jest również zwolennikiem gęstszych sieci telefonii komórkowej, gdzie odległość między stacjami bazowymi jest znacznie mniejsza.
Wychodząc poza LTE, najważniejszą rzeczą jest znalezienie dobrych i tanich rozwiązań na krótkich dystansach, oraz dysponowanie stacjami bazowymi, które nie tylko łatwo się instaluje (podobnie jak Wi-Fi), ale oferującymi dużo większe możliwości i potrafiącymi lepiej współdziałać z resztą sieci – uważa Zander.
Istotną część upraszczania procesu instalacji stanowi koncepcja samoorganizujących się sieci, które umożliwiają operatorom lub użytkownikom końcowym podłączanie stacji bazowej do sieci oraz automatyczną jej instalację. Duża część kosztów współczesnych sieci wynika z konieczności starannego ich zaplanowania.
Krótkoterminowe ulepszenia obejmują zastosowanie większej liczby częstotliwości oraz wielu anten. Ciągłe pasmo jest zasobem ograniczonym, dlatego producenci dostarczają operatorom technologie pozwalające na łączenie częstotliwości na różnych zakresach i używanie ich jako jednego łącza danych.
Inną stosowaną obecnie metodą poprawiania wydajności sieci bezprzewodowej jest technologia anten MIMO. Aby zwiększyć szybkość łączy, wykorzystuje się wiele anten w stacji bazowej oraz wyposaża w nie urządzenia użytkownika. Pomimo wielu zalet MIMO, dużym wyzwaniem pozostaje zmieszczenie na urządzeniu użytkownika wszystkich potrzebnych anten – a większa ich liczba potrafi odbierać oraz wysyłać większą ilość danych. I tak w telefonie komórkowym raczej trudno jest zmieścić więcej niż dwie anteny – zauważa Zander. Jednak jest szansa, że to się zmieni. Na rynku pojawiają się high-endowe smartfony z coraz większymi ekranami i w konsekwencji mają one coraz większe rozmiary, co ostatecznie ułatwi dołączanie dodatkowych anten. Ta sama zasada dotyczy tabletów i laptopów.
Połączenie potencjału bezprzewodowych sieci 4G z modelem przetwarzania w chmurze wyzwala nową falę innowacji oraz stwarza operatorom dodatkowe źródła przychodów z oferowanych przez nich treści, usług i aplikacji – twierdzą autorzy raportu firmy Maravedis zatytułowanego: „4G + chmura = innowacja i zyski?”.
Wybiegając dalej w przyszłość, rozwój sieci telefonii komórkowej będzie miał raczej charakter ewolucyjny niż rewolucyjny, choć możliwe, że nastąpi na tyle spektakularna zmiana lub znaczące uzupełnienie systemów 4G, że branża telekomunikacyjna uzna za uzasadnione użycie oznaczenia 5G – podsumowuje Djuphammar.
http://www.networld.pl/news/377012_2/Sieci.4G.kontra.5G.html