Czy już czas na wdrożenia LTE-U?

Nie ma technicznych lub prawnych problemów, ale komercyjne wykorzystanie nielicencjonowanych częstotliwości Wi-Fi przez operatorów telekomunikacyjnych wciąż budzi wątpliwości.

Po dwóch latach ożywionych dyskusji i sporów dotyczących możliwości wykorzystania części nielicencjonowanego pasma Wi-Fi przez operatorów mobilnych sieci telekomunikacyjnych czyli technologii LTE-U (LTE-Unlicensed) pomysł ten wciąż nie znajduje szerokiego zastosowania, choć w USA zaczęto już praktycznie testować możliwości wdrożenia tego typu systemów. Warto jednak zauważyć, że pojawiła się, zatwierdzona przez organizację 3GPP, nowa wersja LTE-U określana jako LAA (Licensed Assisted Access), która otwiera możliwości zastosowania LTE-U w Europie i Japonii, bo została opracowana przy uwzględnieniu obowiązujących w tych obszarach wymagań prawnych blokujących wdrożenia tej technologii.

Skąd wziął się pomysł opracowania LTE-U

Pierwsze propozycje wykorzystania technologii LTE-U Qualcomm zaprezentował w 2014 roku, a wkrótce potem również modemy i układy scalone umożliwiające praktyczne wdrożenia. Największymi zwolennikami LTE-U są właśnie Qualcomm oraz Ericsson, ale, co najważniejsze koncepcja ta uzyskała wsparcie ze strony niektórych dużych operatorów telekomunikacyjnych jak Verizon Wireless, T-Mobile lub południowo-koreański SK Telecom.

Zobacz również:

Koncepcja LTE-U polega na wykorzystaniu sieci Wi-Fi jako dodatkowego kanału komunikacyjnego zwiększającego przepustowość udostępnianą przez sieć LTE. Należy zauważyć, że użytkownik smartfona zawsze może połączyć się z dostępną siecią Wi-Fi, ale wymaga to zalogowania się do niej. W przypadku LTE-U połączenia są nawiązywane automatycznie.

Z punktu widzenia użytkowników jednoczesne wykorzystanie LTE i Wi-Fi oraz przełączanie między tymi sieciami jest niewidoczne i nie wymaga żadnych działań.

Obecnie rozwiązania LTE-U przewidują, że połączenia na zewnątrz są wykonywane za pośrednictwem sieci LTE, a sieć Wi-Fi jest wykorzystywana tylko do dostarczania danych do tabletu lub smartfona. Na przykład użytkownik za pośrednictwem łącza mobilnego LTE łączy się z serwisem webowym oferującym wideo, a następnie film jest mu dostarczany przez kanały Wi-Fi.

W dalszej perspektywie planowane jest wykorzystanie Wi-Fi do transmisji dwukierunkowej.

Na początku tego roku Ericsson we współpracy z Qualcomm zaprezentował testy systemu LAA, które dowodzą, że jednoczesne wykorzystanie licencjonowanych i nielicencjonowanych pasm częstotliwości (o szerokości 20 MHz i 40 MHz) umożliwia łatwe zwiększenie przepustowości do poziomu 450 Mb/s.

Z punktu widzenia operatorów telekomunikacyjnych LTE-U jest rozwiązaniem atrakcyjnym, bo umożliwia istotne zwiększenie przepustowości sieci komórkowej w obszarach o dużym zagęszczeniu liczby użytkowników bez konieczności inwestycji w zakup kosztownych, licencjonowanych pasm przepustowości. Jest to szczególnie istotne, jeśli nastąpi przewidywany wzrost popytu na wykorzystanie połączeń wideo. Otwiera również możliwość zaoferowania innych, nowych usług wymagających dostarczania względnie dużej liczby danych.

LTE-U wymaga oczywiście dostępności infrastruktury Wi-Fi, a więc zastosowania tej technologii są w praktyce ograniczone do obszarów w których inwestycja w budowę takich sieci jest ekonomicznie uzasadniona.

Z punktu widzenia użytkowników smartfonów zaletą popularyzacji LTE-U jest możliwość uzyskania znacznie większej szybkości transmisji bez zwiększenia kosztów usług, choć to ostatnie będzie zależeć od polityki operatorów.

Problemy i wady LTE-U

LTE-U, od razu po zaprezentowaniu tej koncepcji, spotkało się z dużą krytyką ze strony firm rozwijających technologie Wi-Fi, Wi-Fi Alliance, Microsoft, Google oraz innych organizacji. Ich przedstawiciele podkreślali, że tego typu rozwiązania negatywnie wpłyną na wydajność i stabilność pracy sieci bezprzewodowych opartych na standardach 802.11. Najpoważniejszym zarzutem był brak mechanizmów zapewniających możliwość współdzielenia pasma transmisji między różnymi użytkownikami w specyfikacji podstawowej wersji LTE-U.

Inaczej mówiąc pojawiła się obawa, że operatorzy komunikacyjni przejmą część nielicencjonowanego pasma Wi-Fi dla własnych komercyjnych zastosowań utrudniając życie użytkownikom prywatnym i firmowym korzystającym z sieci bezprzewodowych. Bo podstawowa wersja LTE-U nie została opracowana przy uwzględnieniu potencjalnych problemów związanych z konkurencją o częstotliwości wykorzystywane przez prywatne lub firmowe systemy Wi-Fi oraz LTE-U Wi-Fi należące do komercyjnych sieci operatorów komórkowych.

Przykładem może być list otwarty w tej sprawie opublikowany przez władze Nowego Jorku, w którym uruchomiono rozbudowaną, powszechnie dostępną publiczną sieć Wi-Fi. Pojawiają się w nim wątpliwości czy wdrożenie infrastruktury LTE-U nie wpłynie na efektywność tej inwestycji nawet jeśli tylko w niewielkim stopniu ograniczy ona dostępną obecnie dla użytkowników przepustowość.

Specjaliści wspierający LTE-U konsekwentnie zapewniają jednak, że rozwiązanie to będzie miało mniejszy wpływ na interferencje i pogorszenie jakości transmisji w miejscach o dużym zagęszczeniu urządzeń klienckich Wi-Fi niż zainstalowanie tam dodatkowej, kolejnej stacji dostępowej. Odpowiedź na te wątpliwości mają dać wyniki praktycznych, zaakceptowanych przez Wi-Fi Alliance, testów.

Kolejnym problemem okazały się, że regulacje prawne obowiązujące w Unii Europejskiej i Japonii, które praktycznie uniemożliwiają wdrożenia systemów LTE-U. Z technicznego punktu widzenia chodzi o brak funkcji LBT (Listen Before Talk), która jest prawnie wymagana w Europie i Japonii. W ogólności LBT umożliwia współdzielenie pasma przez różne sieci Wi-Fi bez interferencji zakłócających ich działanie, choć oczywiście następuje ograniczenie przepustowości dostępnej dla każdej z pojedynczych sieci.

W efekcie została opracowana kolejna wersja standardu określana jako LAA. Od podstawowej wersji LTE-U różni się ona głównie wprowadzeniem właśnie funkcji LBT.

Standard LAA

Standard LAA jest już gotowy, a wykorzystujące go urządzenia mogą się pojawić na rynku już pod koniec tego roku.

Na rynku powstało więc pewne zamieszanie i trudno przewidzieć jaka będzie reakcja operatorów telekomunikacyjnych, którzy mają do wyboru inwestycję w systemy LTE-U lub LAA. Nie jest to problem w przypadku firm działających lokalnie, ale większość największych operatorów funkcjonuje w wielu krajach.

Qualcomm, firma najsilniej wspierająca LTE-U wprowadziła na rynek elementy systemów LTE-U oraz odpowiednie układy do urządzeń mobilnych. Również Ericsson ma ofercie sprzęt do obsługi tej technologii. Verizon zapowiedział, że już w tym roku uruchomi w USA system wykorzystujący technologię LTE-U, choć na razie w ograniczonym zakresie jako rozwiązanie do przeprowadzenia praktycznych testów.

W praktyce technologia LTE-U jest już wykorzystywana i wdrażana w wielu krajach: USA, Chinach, Indiach lub Południowej Korei. Wciąż nie dotyczy to jednak Europy, gdzie dopiero taki standard jak LAA ma szanse na zastosowania.

W odpowiedzi na te problemy Qualcomm opracował układy zgodne z LAA, które mają być dostępne na rynku w bieżącym roku. Są to zaprezentowane w lutym tego roku modemy Snapdragon X16 LTE o maksymalnej wydajności 1 Gb/s, które współpracują z bezprzewodowymi sieciami Wi-Fi zgodnymi ze standardami zarówno LTE-U, jak LAA. Oznacza to, że użytkownik smartfona wykorzystującego ten modem będzie mógł łączyć się z sieciami LTE-U/LAA działającymi praktycznie na całym świecie.

Z kolei Ericsson ogłosił, że jego oprogramowanie dla systemów LTE-U będzie można zaktualizować tak by obsługiwało również standard LAA.

Z technicznego punktu widzenia nie widać obecnie problemów z wdrażaniem technologii LTE-U (LAA). Aktualnie jest to tylko sprawa kalkulacji biznesowej, oceny wzrostu popytu na mobilne łącza o wysokiej przepustowości oraz pomysłów na nowe, atrakcyjne dla użytkowników usługi.

Standard LAA

LAA (Licensed Assisted Access) to wersja LTE-U, która zapewnia dodatkową ochronę przed potencjalnymi zakłóceniami pracy innych sieci Wi-Fi, bo wykorzystuje funkcję LBT. Jest to standard, który istotnie osłabia argumenty przeciwników LTE-U. Ale czy i kiedy zostanie on wykorzystany przez operatorów sieci mobilnych? Na to pytanie trudno dziś odpowiedzieć.

LAA ma dwie ważne zalety. Ma funkcję “listen before talk” (najpierw słuchaj, później nawiązuj połaczenie), która jest odpowiedzią na podstawowe zarzuty krytyków technologii LTE-U, która umożliwia rozpoczęcie transmisji danych nawet wtedy, gdy inny użytkownik wykorzystuje dany kanał. Po drugie, jest to oficjany standard, który zapewnia operatorom, że będą mogli bez przeszkód korzystać z tego rozwiązania przez względnie długi czas.