Telekomunikacja to niesamowicie ciekawy temat. Tworzenie i wdrażanie funkcjonujących globalnie standardów, budowa sieci i odnajdywanie zupełnie nowych zastosowań dla rozwiązań, które daje – to wszystko ta sama działka. Przykładem, który bardzo dobrze to pokazuje jest IoT, czyli „Internet of Things” – system połączonych do światowej sieci urządzeń, komunikujących się między sobą, serwerami i nami. Zapewniając przepływ danych, użyteczność i wysoką automatyzację. Mówiliśmy o nim przy okazji 5G i wielokrotnie wcześniej na blogu, ale to tylko wierzchołek góry lodowej.

Zdecydowaliśmy się zaprosić Was do samego środka procesu testów (takich na serio ;-) ) i pokazać dylematy, przed którymi stoją pracujący nad nimi inżynierowie. W końcu to blog o telekomunikacji, prawda?

Obecnie komunikacja pomiędzy urządzeniami zachodzi głównie poprzez sieć 2G. Powody są banalne – transfer danych w tej sieci nie powala szybkością, ale przynajmniej nie skutkuje wyczerpaniem baterii w ciągu 24 godzin jak wielu współczesnych smartfonów. Zwraca na to uwagę w wielu komentarzach nasz blogowy kolega – Ron. Jednak sieć 2G doskonała nie jest, dlatego wielu z nadzieją patrzy na 5G. Zapominając o niewykorzystanym potencjale 4G na tym polu.

3GPP w służbie IoT (Internet of Things)

Pewnie pamiętacie, czym jest 3GPP – to międzynarodowa organizacja, która zajmuje się tworzeniem standardów telekomunikacyjnych. Dzięki niej mamy 3G, 4G LTE i trwające obecnie prace nad 5G.

Jeżeli spotykacie się z tą nazwą 3GPP raz pierwszy zajrzyjcie do tekstu: 5G – czy będzie rewolucja? 5Gotowi – odcinek 1

Warto tam zajrzeć, bo dzisiaj będzie sporo o standaryzacji i Release’ach (czyli kolejnych „fazach” standardu).

Kiedy 3GPP kończyło w ramach Release-12, czyli… 5 wersji standardu 4G LTE, prace nad Cat-0 kolegom, którzy zajmują się IoT pozostał niedosyt. Wiem, że numeracja jest dziwna, ale nie ja to wymyśliłem, dlatego idźmy dalej ;-) Był rok 2015 - już wtedy wiadomo było, że by ruszyć z IoT konieczna jest pewna rewolucja w myśleniu o sieci. Tutaj niezbędna jest mała dygresja - informacja o tym, czym jest wspomniane Cat-0. Jak się może domyślacie kategoria urządzeń w ramach sieci 4G LTE, oznaczająca między innymi szybkość transferu danych i obsługiwane funkcjonalności, np. agregację pasm. Większość z nas jest zadowolona, gdy posiadamy urządzenia z wyższą Cat (na przykład Cat 6 czy Cat 9) bo pozwala osiągnąć wyższą prędkość transferu w sieci mobilnej.

O agregacji pasma pisałem w dwóch tekstach, do których linki znajdziecie poniżej. Pamiętajcie jednak, że niektóre szczegóły – na przykład lista telefonów mogła ulec zmianie.

Więcej o kategoriach urządzeń znajdziecie w tekście: Telefony z agregacją pasma w Orange

Więcej o agregacji pasma znajdziecie w tekście: 40 MHz transferu, czyli o agregacji pasma 4G LTE

Jednak zajmującym się Internet of Things wcale nie zależy na wyciąganiu maksymalnych prędkości transferu. Dlatego stworzono Cat–0, czyli jak można się domyśleć kategorie urządzeń, charakteryzującą się bardzo niskim transferem i prostą konstrukcją.

Koniec tej dygresji, czas przejść do wspomnianej już rewolucji w myśleniu o sieci, która zaowocowała trzema rozwiązaniami:

Pierwsze: zróbmy coś nowego, odrębnego od dotychczasowych technologii

Drugie: zbudujmy coś wewnątrz obecnie najbardziej zaawansowanego systemu – LTE.

Trzecie: udoskonalmy system obecnie najszerzej wykorzystywany do IoT - GSM

Jak się później okazało wszystkie te systemy były standaryzowane równolegle i znalazły się w opublikowanym w połowie 2016 roku 3GPP Rel-13. Czyli kolejnej „fazie” telekomunikacyjnych standardów. Pierwsze rozwiązanie dało początek standardowi NB-IoT (NarrowBand IoT), drugie - eMTC (zwany potocznie LTE-M), a trzecie EC-GSM-IoT. Tę ostatnią zostawmy i zajmijmy się 4G LTE. Bo w końcu o tym miał być artykuł.

Ta sama organizacja standaryzacyjna (3GPP) i kilka technologii do tego samego celu, może to się wydawać dziwne. Ale nie jest tak, jeżeli dokładnie przyjrzymy się, co znalazło się w tych systemach w ramach Rel-13, jak również ewolucjach z Rel-14.

Mamy pierwsze składniki - potrzebę rynku (budowę Internet of Things maksymalnie szybko), posiadane możliwości (sieć 4G LTE) i dwa pomysły na zarządzenie przy jej pomocy komunikacją między urządzeniami.

Powiecie, że wszystko gotowe? Nic bardziej mylnego!

Teraz zaczyna się najlepsza zabawa – trzeba sprawdzić czy można te rozwiązania wdrożyć w realnie istniejącej sieci (a nie na papierze, czy w formie testu w laboratorium), ile to będzie kosztować i czy ktokolwiek będzie chciał za to zapłacić. Bo nawet najbardziej genialne rozwiązanie, jeżeli nie będzie opłacalne nie przebije się.

Co zatem jest brane pod uwagę, gdy zabieramy się za testy?

Pasmo i ulokowanie względem 4G LTE

Zacznijmy od częstotliwości. Zarówno NB-IoT jak i eMTC działa tutaj na innych zasadach. Nie obędzie się jednak bez garści wiedzy „branżowej”. Jeżeli mówimy o szerokości kanału 4G LTE to podstawowym pojęciem jest tzw. blok zasobów (ang. Physical Resource Block - PRB), który ma 180 kHz szerokości w dziedzinie częstotliwości. Oznacza to, że komunikacja pomiędzy stacją bazową (w sumie to w 4G LTE – eNodeB), a urządzeniem odbywa się co najmniej w takim zakresie większego wycinka pasma dostępnego dla operatora. Ta jednostka jest podstawą dla obu systemów.

NB-IoT pracuje w dokładnie takim paśmie – 180 kHz szerokości – co czyni go dość elastycznym. Od początku miał być zupełnie nowym rozwiązaniem, umożliwiając trzy tryby pracy – samodzielnie (we własnym paśmie), wewnątrz pasma 4G LTE (wycinając z niego jeden PRB potrzebny do obsłużenia urządzeń NB-IoT) bądź w paśmie ochronnym 4G LTE (pomiędzy dwoma różnymi nośnymi LTE).

Alternatywne rozwiązanie, czyli LTE-M pracuje zawsze wewnątrz pasma 4G LTE, korzystając z sześciu PRB, czyli z teoretyczną szerokością pasma 1,08 MHz. W tym przypadku nie ma jednak konieczności „wycinania” tego bloku z całego pasma dostępnego dla operatora. Stacja bazowa sama decyduje (mówiąc bardziej technicznie: dynamicznie przydziela zasoby) czy w danym momencie będzie obsługiwać nasze telefony i tablety (w ramach 4G LTE), czy też urządzenia IoT (dzięki LTE-M). By pokazać, jak niewielką część pasma zajmować może LTE-M dodam tylko, że klasyczne 4G LTE – to, z którego korzystamy, na co dzień na częstotliwości 800 MHz w kanale 10 MHz operuje na aż 50 PRB.

Czytaj także: Sieć szkieletowa cz. 1,5, czyli dlaczego poprzednio nie było nic o 4G LTE?

Podsumowując – albo węższe pasmo, ale kilka trybów działania, albo też pasmo szersze, lecz w nieco większym stopniu obciążające istniejącą sieć. Za obydwoma rozwiązaniami idą dalsze konsekwencje. Na przykład…

Przepływności – ile danych można przesłać

Możliwości transmisyjne wynikają bezpośrednio z pasma pracy. LTE-M jest systemem o maksymalnej przepływności 1 Mb/s, a realnie możemy mówić o transferach rzędu kilkuset kb/s. NB-IoT dla odmiany ma bardzo wąski kanał, który poza danymi z urządzeń musi przenosić informacje kontrolne samego systemu, dlatego też możemy w nim osiągnąć jedynie przepływności rzędu dziesiątek kb/s. Oczywiście są sytuacje, w których owe dziesiątki kb/s będą w zupełności wystarczać – przykładem są choćby czujniki zużycia wody czy prądu, które przesyłają niewielką paczkę danych raz na miesiąc. Na drugim końcu skali mogą być czujniki medyczne przesyłające na bieżąco dane organizmu, czy też czujniki pogody, możliwe do zastosowania chociażby w ramach naszego środowiska dla Smart City. Mnogość zastosowań w ramach IoT jest niezwykle duża, a co za tym idzie, wymagania transferu są różne. Znaczenie ma jednak także…

Zasięg – by czujnik w piwnicy złapał sieć

To olbrzymie wyzwanie. Czujniki IoT bardzo często funkcjonują w miejscach, gdzie zasięg jest bardzo ograniczony – na przykład w piwnicach. Wyzwaniem są także czujniki, które muszą być cały czas w zasięgu, na przykład wspomniane czujniki medyczne. Co by się stało, gdyby kontrolowany w taki sposób pacjent dostał na przykład zawału serca poza zasięgiem? Cały czas mocno inwestujemy w sieć, ale nie da się tego wykluczyć.

Czytaj więcej: Sieć #1 po pierwszym półroczu

Dlatego od początku postawiono przed nowymi systemami cel osiągnięcia zasięgu lepszego, niż stosowany w sieci 4G LTE, z której korzystamy obecnie. Rozwiązanie, które zastosowano jest proste, lecz uprzedzając wszystkich – trudne do zastosowania w obecnie funkcjonującej sieci. Zakłada ono, bowiem… wielokrotne powtórzenie tego samego sygnału. Czyli strategię karabinu maszynowego. Gdy wystrzelisz 100 pocisków któryś zapewne trafi w cel, nawet, jeżeli jest daleko i dobrze schowany. A co gdy, pocisków jest 2000? Właśnie tyle raz może być powtórzony sygnał w LTE-M. Oczywiście nie ma nic za darmo – odbija się do na opóźnieniach i pojemności systemu, bo wiele sił marnowanych jest na wielokrotne powtórzenia, ale w tym przypadku cel uświęca środku.

System NB-IoT (ten z węższym pasmem i trzema trybami pracy) przynajmniej na papierze osiąga nieco lepszy zasięg niż LTE-M. Jednak jak wiemy papier dużo przyjmie, a wszystko i tak wychodzi w praniu.

No właśnie… praniu.

Dlaczego zabieramy się na blogu za Internet of Things właśnie teraz?

W ostatnich dniach w polskim Orange Labs zostało wykonane pierwsze połączenie w technologii NB-IoT. Jest to ważny krok w kierunku zbadania tej technologii w celu późniejszego określenia czy i na ile spełni nasze oczekiwania dotyczące nowych wdrożeń IoT. Nie zamykamy się jednak na tą technologię i dlatego porównujemy do niej inne rozwiązania. Jak widzicie naszymi przemyśleniami dzielimy się z Wami na bieżąco i w gruncie rzeczy jesteście naocznymi świadkami testów. Nie jest to, jak się może wydawać eksperyment w laboratorium, lecz także pracochłonne ślęczenie nad danymi i rozważanie możliwych kierunków działania. Orange aktywnie uczestniczy w standaryzacji, aby być gotowym na rozwiązania, które dopiero nadejdą. Od ustanowienia standardu do jego wdrożenia mijają miesiące, a nawet lata, a obecnie znajdujemy się w okresie gdy technologie pod IoT są na tyle rozwinięte, że można je próbować przekuwać w realne usługi.

(nie pytajcie mnie o to do czego to służy ;-))

Ciąg dalszy nastąpi… a w nim o kasie, ostrej jeździe i prądzie. Czyli It's Electric jak śpiewała Metallica.

P.S. nie myślcie sobie, że jestem taki mądry. Ten tekst to w całości wiedza kolegów, którzy na co dzień zajmują się rozwojem naszej sieci mobilnej. Niektórzy z Was – Ci, którzy byli u nas na tegorocznym zlocie blogowym mieli okazję się z nimi spotkać i przyjrzeć się ich pracy ;-)

Na blogu znajdziecie już drugą część tekstu pod tytułem, którego zapewne się nie spodziewacie: Jak się wykuwa Internet of Things - część 2

Bitewny kurz po odpaleniu aplikacji do WiFi Calling jeszcze nie opadł, a już mamy dla Was nowe wieści związane z usługą,  a także siostrzanym VoLTE. Wiemy, że temat jest dla Was ważny, wystarczy spojrzeć na liczbę komentarzy pod wpisami na ten temat.

Nie dziwi mnie to – VoLTE to szybsze łączenie rozmów i lepsza jakość połączeń. WiFi Calling daje możliwość dzwonienia do Polski z dowolnego miejsca na świecie w cenie naszego planu taryfowego, a w Polsce zapewnia dostęp do naszych usług tam gdzie nas zasięg mobilny (jeszcze) nie sięga.

Coraz więcej smartfonów z VoLTE i WiFi Calling

Szlifując aplikację pracowaliśmy także nad tym, by móc korzystać z WiFi Calling i VoLTE na kolejnych telefonach tylko w oparciu o nasze oprogramowanie.  Lista efektów tej pracy mam obecnie 21 pozycji w przypadku VoLTE i 15 w przypadku WiFi Calling, a więc nieco się w ostatnich tygodniach powiększyła. Częściowo także o telefony bez naszego oprogramowania – chodzi o Samsunga S6 i Samsunga J5 (2017). Pracujemy także, by usługa ta działała także na tych telefonach, które mają nasze oprogramowanie.

Ostatnio lista poszerzyła się w przypadku VoLTE między innymi o Huawei P10, Sony Xperia XZ Premium. Na liście jest także między innymi Samsung XCover 4. Telefon działa w także w przypadku wersji generycznych urządzeń, na przykład Samsung J5 2017. Na Sony Xperia XZ Premium odpaliliśmy także WiFi Calling.

Jako, że bardzo lubię dorzucić do każdego  tekstu klika cyferek, nie inaczej będzie tym razem. Z VoLTE miesięcznie korzysta w Orange nieco ponad 430 tys. użytkowników. Co moim zdaniem ważne – duża część z nich robi praktycznie. WiFi Calling wykorzystywane jest rzadziej, choć sądzę, że z nową aplikacją ta wartość znacznie się zwiększy ;-)

Pełna lista urządzeń z VoLTE i WiFi Calling w Orange :

W przypadku smartfonów Samsung podaliśmy nieco więcej informacji, bo tam sytuacja jest nieco bardziej skomplikowana. Będzie ona także aktualizowana na stronie orange.pl.

Aktualizacja [28.07 15:10]

Faktycznie WiFi Calling i VoLTE działa już na Samsungu S6 (w obu wersjach) z naszym oprogramowaniem. Tabela już zmieniona.

Aktualizacja [2.08 09:35]

Smartfony Samsung S7 i S7 Edge z oprogramowaniem producenckim - kupione z "wolnej ręki" wspierają już WiFi Calling i VoLTE w Orange. Musicie tylko zaktualizować oprogramowanie.

Aktualizacja 22.10.2018

Lista urządzeń z VoLTE i WiFi Calling się poszerzyła, najnowszą znajdziecie w tym wpisie.

Sporo ostatnio działo się w kontekście roamingu. I nie mam na myśli Unii Europejskiej, tylko krajowe podwórko. Czas na kolejną odsłonę tej historii. Właśnie podpisaliśmy z Play aneks do obowiązującej umowy roamingu krajowego, dzięki któremu staniemy się w tym zakresie wiodącym partnerem fioletowego konkurenta. Co pewnie ucieszy Marcina Gruszkę (tak na marginesie gratuluję dzisiejszego giełdowego debiutu) w jego codziennej pracy, bo ostatnio pod tym względem miał nieco gorący okres ;-)

Od korporacyjnej strony aneks zmienia dotychczasowe warunki współpracy, poprzez odejście od formuły rozliczania na zasadzie per minuta bądź gigabajt, a przejście na konkretne pakiety usług. Dla nas oznacza to większe korzyści liczone w złotówkach, a dla Play i jego klientów… pytajcie Marcina. Na koniec ważna uwaga. Dużo pracowaliśmy w ostatnich latach nad naszą siecią i jest w pełni przygotowana na większy ruch w ramach roamingu krajowego, a klienci Orange nie powinni odczuć, że fioletowi też korzystają z Sieci #1 w Polsce.

AKTUALIZACJA [28/07 godz. 13.35]

Mieliście sporo pytań, zwłaszcza o to czy ruch klientów Play "nie zatka" nam sieci. Dlatego kilka uspokajających informacji:

• 4G/LTE Orange Polska dla klientów Play będzie dostępne od 2018 roku.
• Przez 6 miesięcy będziemy przygotowywać naszą sieć do przyjęcia ruchu Play
• Do końca roku świadczymy im usługi tylko 2G/3G w niewiele większym stopniu niż dotychczas.