5G w Polsce – stan obecny5G w Polce to od pewnego czasu rzeczywistość, a nie tylko plany. Operatorzy poradzili sobie z opóźnieniem alokacji częstotliwości z pasma 3,4-3,8 GHz i stosując różne zabiegi techniczne uruchomili swoje sieci 5G. W zasadzie mamy do czynienia z dwoma sposobami zapewnienia transmisji w standardzie 5G: Orange, Play i T-Mobile współdzielą dynamicznie kanały o szerokości 10 lub 15 MHz z pasma częstotliwości 2,1GHz pomiędzy 5G i LTE, a Plus zdecydował się na wykorzystanie kanału 40MHz z posiadanego pasma 2,6GHz przeznaczonego wcześniej dla sieci LTE z czasowym podziałem dostępu do zasobów sieciowych (TDD – time division duplex). To drugie rozwiązanie choć mniej popularne w Polsce, ale dość powszechnie stosowane w innych częściach świata, pozwala na efektywniejszy podział zasobów częstotliwości pomiędzy kierunkami pobierania (ang. Downlink) i wysyłania (ang. Uplink), co może przekładać się na wyższe szybkości transmisji danych.
Wszystkie 4 sieci 5G dostępne obecnie w Polsce działają w trybie 5G NSA (Non-Stand Alone), co oznacza, że telefon korzystający z sieci 5G równolegle korzysta również z sieci LTE i częstotliwości do niej przypisanych. Oznacza to, że gdy obserwujemy wyniki sieci 5G, to tak naprawdę w pewnej części są to wyniki sieci LTE. Wpływ starszej technologii jest większy dla operatorów, którzy alokują kanały o mniejszej szerokości dla 5G (Orange, Play, T-Mobile), jest zaś mniej istotny dla Plusa, który wykorzystuje kanał 40 MHz.
Sprawdźmy w praktyce
Z wprowadzeniem technologii 5G wiążą się liczne obietnice i zapowiedzi. Pierwsze i najgłośniejsze dotyczą prędkości transmisji – deklaracje mówią o osiąganiu setek Mbps lub nawet prędkości rzędu Gbps. Tutaj należy ostudzić oczekiwania – bez dedykowanego pasma o znacznie większej szerokości pozostaniemy znacznie bliżej tego co znamy z LTE.
Równie istotnym aspektem – choć budzącym znacznie mniejsze emocje – jest oczekiwanie zmniejszenia przez 5G opóźnienia w przesłaniu pakietów pomiędzy telefonem a serwerem (ang. Round Trip Time latency). Tutaj czynnikiem ograniczającym nie jest dostępne pasmo, ale w znacznie większym stopniu jest nim architektura sieci. Ponieważ wszyscy operatorzy wykorzystują tryb 5G NSA (opierający się na architekturze starszej sieci LTE), również wyniki powinny być bliższe tego co znamy z LTE.
A więc jak blisko lub daleko oczekiwań jest istniejąca jakość sieci 5G?
Żeby ocenić sprawiedliwie wszystkich operatorów Systemics-PAB wykonał niezależny 40 godzinny pomiar w ruchu (ang. Drive Test) pokrywając cały obszar Warszawy (mapa poniżej) w dniach 23 – 27 sierpnia 2021.
Zródło: Systemics-PAB
Do pomiaru wykorzystane zostały telefony Samsung Galaxy S21+ z firmwarem adekwatnym dla lokalnego, polskiego rynku. Terminal zapewnia sprawiedliwą ocenę wszystkich operatorów, umożliwiając agregację wszystkich posiadanych obecnie przez Polskich operatorów pasm częstotliwości. Telefony pomiarowe przebywały w warunkach o jednolitej, kontrolowanej temperaturze, a istotne parametry takie jak obciążenie procesorów czy temperatura procesora / baterii były monitorowane w sposób ciągły. W przypadku pomiarów – każdy detal ma znaczenie – nawet tak drobny element jak wymuszenie na telefonie pomiarowym ciągle podświetlonego ekranu (część producentów – w tym Samsung – w ramach optymalizacji zużycia energii nie zezwala telefonowi na korzystanie z 5G podczas wygaszonego ekranu).
Zasięg sieci mierzony był za pomocą skanera radiowego TSME6 firmy Rohde&Schwartz. Telefony oraz skaner kontrolowane były przez system pomiarowy Smart Benchmarker v20.3.95 firmy Rohde&Schwartz.
Jak oceniać jakość 5G?
Całościowa ocena jakości sieci 5G wymaga adekwatnej metodologii. Najprostszym rozwiązaniem jest „przedłużenie” metodologii znanej z LTE poprzez zaostrzenie wymagań na prędkości transferu, opóźnienia i inne podstawowe parametry.
Taka droga na skróty prowadzi jednak donikąd. Stoimy bowiem przed zmianą generacyjną – i choć trudno to jeszcze dostrzec, wystarczy przypomnieć sobie jak korzystaliśmy z telefonu przed erą smartfonów, żeby zrozumieć konsekwencje.
Metodologię do oceny jakości 5G Systemcis-PAB stworzył niejako od nowa. Jako bazę przyjęto wyniki projektu europejskiego METIS II (Mobile and Wireless communications Enablers for the 2020 Information Society-II). Projekt ten zakłada, że jakość sieci będzie oceniana w 5ciu różnych sposobach wykorzystania sieci przez użytkownika (ang. Use Case):
Use Case 1 – dostęp do informacji w sieciach o dużej o gęstej ruchu: Szybko poruszający się użytkownik miejski, korzystający z usług o średniej intensywności: oglądanie wideo w jakości 1080 lub 4k
Use Case 2 – biuro w wirtualnej rzeczywistości: Choć jeszcze niedawno mógł to być abstrakcyjny koncept, w dobie powszechnej pracy zdalnej taki sposób wykorzystania sieci nikogo już nie zdziwi. Użytkownik stacjonarny, ogromne zapotrzebowanie na prędkość pobierania / wysyłania
Use Case 3 – szerokopasmowy dostęp do usług transmisji danych wszędzie: Poruszający się użytkownik w obszarze podmiejskim, akceptujący korzystanie z usług o niższej jakości niż w obszarze miejskim (UC1). Kluczowa jest ciągłość dostępu do usług.
Use Case 4 – masowa obecność Internetu rzeczy: Do 1 mln urządzeń IoT w 1km2, niewielkie wolumeny danych generowany przez pojedyncze urządzenie. Tolerancje na opóźnienie może być zmienna
Use Case 5 – skomunikowane samochody: Kluczowa jest bezbłędne i niezawodne przesyłanie danych utrzymując niewielkie opóźnienie – nawet przy bardzo dużych prędkościach poruszania się..
Każde z powyższych zastosowań jest zdefiniowane przez zestaw wskaźników jakościowych oraz minimalne wartości, które wskaźniki powinny osiągać, aby zapewnić możliwość korzystania na dobrym poziomie z usług właściwych dla poszczególnych przypadków zastosowań. Pośród tych wymagań znajdujemy wysoką dostępność usług (zasięg sieci i pewność nawiązania połączenia), wysoką szybkość transmisji danych na kierunku od i do sieci, niskie opóźnienia transmisji i zapewnienie możliwości podłączenia bardzo dużej liczby urządzeń.
Ponieważ obecne sieci 5G nie są jeszcze sieciami 5G w pełnym tego słowa znaczeniu to jesteśmy świadomi, że nie mogą one w 100% wypełnić oczekiwań jakie się przed nimi stawia. Brak dostępu do dedykowanych usług typu 5G również nie ułatwia zadania oceny na ile sieci są na przygotowane. Stworzona metodologia zakłada, że badaniu poddajemy sieci 5G w celu weryfikacji czy parametry jakościowe komunikowane przez branżę telekomunikacyjną mogą być osiągnięte w testowanej sieci.
W badaniach wykorzystano testy iPerf3 i Interactivity pozwalające na elastyczne generowanie strumieni danych odpowiadających różnym typom usług. Generowane strumienie ruchu wykorzystywały zarówno protokół UDP symulując transfer strumieni multimedialnych (m.in. dla UC2) jak i TCP symulując mniejsze strumienie danych o wymaganiu na bezbłędną transmisję danych
Wyniki
Wyniki badania przeprowadzonego w dniach 23 – 27/08/2021 przedstawiono w formie wykresu radarowego, na którym przedstawiono stopień spełnienia oczekiwań dla poszczególnych przypadków zastosowań. Wartości podane na wykresie wyrażone są w procentach w odniesieniu do wartości wskaźników jakościowych oczekiwanych dla poszczególnych przykładów zastosowań. W tabeli obok wykresu zebrano wyniki z zaznaczeniem kolorami najlepszego i najsłabszego wyniku dla każdego z przypadków zastosowań.
Zródło: Systemics-PAB
Jak widać z powyższego zestawienia wyników sieci 5G polskich operatorów są obecnie najlepiej przygotowane do świadczenia usług należących do przypadków zastosowań UC3, UC4 i UC5. Do spełnienia oczekiwań jednak jeszcze trochę brakuje. Gorsza sytuacja jest dla przypadków zastosowań UC1 i UC2. Na pewno wyniki będą lepsze w chwili wdrożenia do sieci pasm częstotliwości przewidzianych do alokacji w ramach oczekiwanej aukcji 5G. Ważnym elementem rozwoju będzie również rozbudowa sieci o dodatkowe stacje bazowe oraz przejście w architektury 5G Non-Stand Alone na 5G Stand Alone. Reprezentowane przez wyniki dla UC4 zasięgi sieci odpowiadają ogólnemu zasięgowi na ulicach i wewnątrz budynków przy oknach. Dla potrzeb dostępu do usług szerokopasmowych i dobrego pokrycia wewnątrz budynków zasięg jest o wiele mniejszy.
Badanie pokazuje, że dla trzech z pięciu badanych przypadków zastosowań w trzech z nich pierwsze miejsce zajął operator Orange. Zaskoczeniem jest na pewno fakt, że Plus w czterech na pięć przypadków zastosowań zajął czwarte miejsce z powodu niższych szybkości transmisji przy wysyłaniu danych i większemu opóźnieniu transmisji niż konkurencja.
Wartości głównych wskaźników jakościowych z testów dla ogólnego szerokiego dostępu do Internetu przedstawiają się następująco:
Szczegółowe wyniki dla poszczególnych wskaźników w ramach przypadków zastosowań zebrano na wykresie poniżej. Z wykresu możemy dowiedzieć się jak poszczególne wskaźniki przyczyniały się do wyników dla poszczególnych przypadków zastosowań.
Source: Systemics-PAB
Systemics-PAB realizuje złożone projekty pomiarów jakości sieci na całym świecie dla operatorów telekomunikacyjnych, regulatorów, dostawców sprzętu sieciowego, organizacji testujących i przedsiębiorstw.
