Gdy będziecie w okolicy warszawskiego Placu Politechniki przystańcie na moment i włączcie speedtest. Nie bądźcie zdziwieni, gdy strzałka na tarczy przekroczy 100 Mb/s, a w sprzyjających okolicznościach nawet znacznie więcej. Uruchomiliśmy tam stację bazową, która pozwala na osiągnięcie prędkości transferu danych w sieci mobilnej 4G LTE wysokości nawet 600 Mb/s.
Postanowiłem temat naszej najszybszej stacji bazowej nieco pogłębić i odpowiedzieć na pytanie: „jak to działa?”.
Jak pewnie wiecie, do tej pory nasze najszybsze stacje bazowe dawały możliwość transferu z prędkością do 300 Mb/s. Zamontowane są tam radiomoduły oraz anteny wykorzystujące wszystkie pasma częstotliwości, z których obecnie korzystamy na potrzeby LTE. Dzięki agregacji pasma tworzymy jeden „superkanał” szerokości 40 MHz, na który składają się: kanał szerokości 15 MHz z pasma 1800 MHz, 15 MHz z pasma 2600 MHz i 10 MHz z pasma 800 MHz. O agregacji już pisałem, więc wszystkim, którzy czują deficyt wiedzy w tym zakresie polecam tekst pt. „40 MHz transferu, czyli o agregacji pasm 4G LTE”.
Agregacja odpowiada jednak tylko za połowę wyniku, który można uzyskać przy eNodeB, który uruchomiliśmy wspólnie z Huawei. Druga połowa to zasługa zastosowania w takiej skali, po raz pierwszy zresztą w Polsce na ogólnodostępnej stacji bazowej, technologii MIMO4x4. Można było znaleźć je do tej pory wyłącznie w laboratoriach i to one między innymi odpowiadały za rekord 1,91 Gb/s osiągnięty w Orange Labs we wrześniu.
MIMO4x4 – jak to działa?
Przechodząc do sedna – co oznacza MIMO4x4? Pierwsza część to skrót od angielskiej nazwy Multiple Input, Multiple Output, druga – liczbę anten nadawczych i odbiorczych stosowanych w urządzeniach, które wymieniają ze sobą dane. Najprościej rzecz ujmując – radiomoduł nadający na jednej częstotliwości, na przykład 2600 MHz, składa się z czterech niezależnych nadajników połączonych z oddzielnymi antenami. Każdy z nich może przesłać sygnał radiowy do maksymalnie czterech odbiornikami w naszym modemie czy telefonie. Od strony technicznej daje to sporo korzyści. Po pierwsze zastosowanie tego typu transmisji zwiększa odporność na zjawisko nazywane rozpraszaniem lub zanikiem Rayleigha. Odpowiada ono za błękitną barwę nieba, ale powoduje również rozpraszanie fal elektromagnetycznych przechodzących przez przeźroczyste ciała stałe, płyny i gazy. Fala, wykorzystywana na linii telefon – stacja bazowa nie jest tu wyjątkiem i również ulega rozproszeniu. Dzięki zastosowaniu MIMO telefon otrzymuje także duplikat sygnału, co zapewnia redundancję i pozwala uzupełnić braki, gdy coś pójdzie nie tak i część transmisji zostanie zakłócona. Sygnał można także podzielić na części i każdą przesłać inną anteną – to także przyśpiesza transfer. Łącznie zastosowanie technologii MIMO4x4 pozwala zwiększyć transfer danych dwukrotnie w stosunku do powszechnie obecnie stosowanej technologii MIMO2x2, w której stosuje się po dwa nadajniki i odbiorniki.
Laboratorium i nie-laboratorium – dlaczego szybkość transferu danych się różni?
Jednak transmisja mobilna rządzi się swoimi prawami. Nie jest to światłowód, gdzie nadajnik, samo medium, którym jest transmitowany sygnał (czyli światłowód) i wreszcie odbiornik dostrojone są do siebie idealnie, a sygnał nie podlega praktycznie żadnym zakłóceniom. Może padać deszcz, a na drodze sygnału mogą pojawić się fizyczne przeszkody – na przykład… wieżowiec, nie wspominając o zakłóceniach elektromagnetycznych, których pełno w eterze. Nawet nam, nocą, gdy liczyliśmy, że wszyscy będą już spać udało nam się osiągnąć transfer na poziomie 537,3 Mb/s. Część pochłonęło nienajczystsze warszawskie powietrze, z części korzystały inne znajdujące się w okolicy urządzenia. To nieuniknione. Tutaj dochodzimy do kolejnej różnicy – liczba nadajników i odbiorników. W technologii światłowodowej jest po jednym. W mobilnej macie jeden nadajnik (nawet połączony z wieloma antenami) i całą masę odbiorników. Dlatego antena dzieli swój sygnał na wszystkie urządzenia z niej korzystające. Znaczenie mają także parametry nadajników. Niektórzy mają telefony, które nie obsługują technologii 4G LTE. Inne umożliwiają transmisję tylko przy pomocy jednej częstotliwości. Flagowe modele obsługują ich nawet trzy, dając możliwość transferu z prędkością do 300 Mb/s. Aktualnie nie ma jeszcze w sprzedaży urządzeń, które pozwalałyby na wykorzystanie pełni możliwości tej stacji bazowej, ale pierwsze pojawią się w już przyszłym roku.
To, że jeszcze nie ma takich telefonów, nie zmienia jednak faktu, że wszyscy, którzy znajdują się w okolicy odczują znaczący wzrost prędkości internetu 4G LTE. Zwiększy się bowiem pojemność tej konkretnej komórki sieci, a w sumie będzie można przesyłać w jej granicy więcej danych. Lepszy będzie także sygnał w budynkach, a ewentualne zakłócenia będą rekompensowane przez zwielokrotnienie kanałów transmisji. Gdy pisaliśmy na blogu o wszystkich testach, które realizowaliśmy w tym roku padało z Waszej strony pytanie, czy to nie sztuka dla sztuki. Jak widać nie – rozwiązania, które jeszcze niedawno było testowane w laboratorium wychodzi na ulice. I to w bardzo konkretnym miejscu, w centrum dużego miasta, na uczelni, gdzie masa ludzi cały czas korzysta ze smartfonów.
