5G: sieci telekomunikacyjne nowej generacji

Decyzja ta wynika z przepisów ustawy z dnia 31 marca 2020 r. o zmianie ustawy o szczególnych rozwiązaniach związanych z zapobieganiem, przeciwdziałaniem i zwalczaniem COVID-19, innych chorób zakaźnych oraz wywołanych nimi sytuacji kryzysowych oraz niektórych innych ustaw (Dz.U.2020 poz. 568).

Więcej informacji: https://www.uke.gov.pl/akt/zawieszenie-terminu-skladania-ofert-wstepnych-w-aukcji-na-czestotliwosci-z-pasma-3-6-ghz,310.html

23 kwietnia 2020 r. rozpocznie się aukcja częstotliwości 5G. Wyjaśniamy, co to właściwie oznacza.

Widmo częstotliwości radiowych można podzielić na pewne zakresy częstotliwości zwane pasmami, rozciągające się od pewnej dolnej częstotliwości granicznej do pewnej górnej częstotliwości granicznej. Dalej każdy zakres dzieli się na podzakresy, do których są przypisane konkretne przeznaczenie oraz sposób użytkowania. Pasmo częstotliwości należy zatem traktować jako pewien skończony zasób, który podlega reglamentacji i w związku z tym musi być racjonalnie i sprawnie nadzorowany i wykorzystywany.

Przeznaczenie oraz użytkowanie poszczególnych zakresów jest definiowane w Krajowej Tablicy Przeznaczeń Częstotliwości (skr. KTPCz), wydawanej na podstawie ustawy Prawo telekomunikacyjne. Ustalenia w niej zawarte są zgodne z regulacjami międzynarodowymi, m.in. Europejskiej Tablicy Przeznaczeń Częstotliwości oraz Regulaminu Radiokomunikacyjnego ITU. Już krótki rzut oka na KTPCz wyróżniającą ponad 600 zakresów częstotliwości i kolejne 30 stron uwag szczegółowych warunków ich wykorzystania, potwierdza że gospodarka częstotliwościami to bardzo złożone zagadnienie, wymagające precyzyjnej koordynacji, zarówno na szczeblu krajowym jak i międzynarodowym.

Pewne pasma częstotliwości przeznaczone do wykorzystywanie w sposób wolny – potocznie mówiąc „nielicencjonowany” – tzn. bez konieczności uzyskiwania pozwolenia od krajowego regulatora częstotliwości (w Polsce jest nim Urząd Komunikacji Elektronicznej, UKE). Przykładem może być tu pasmo 433,92 MHz, przeznaczone dla takich urządzeń jak np. piloty zdalnego sterowania bramą garażową czy centralnym zamkiem w samochodzie, albo pasmo 2,4 GHz, dedykowane m.in. dla urządzeń z interfejsem Bluetooth lub Wi-Fi, w którym może pracować wiele urządzeń powszechnego użytku. Część zakresów częstotliwości ma jednak zupełnie inne przeznaczenie, związane z szeroko rozumianymi bezpieczeństwem – są zarezerwowane do wykorzystania dla zapewnienia łączności w policji, straży pożarnej, służbach medycznych i wielu innych. Istnieją także pasma częstotliwości, które na etapie uzgodnień międzynarodowych przeznaczono dla łączności w systemach komórkowych. Dzięki temu mamy gwarancję, że ze swojego smartphona możemy skorzystać na terytorium wielu państw, ponieważ w każdym z nich wykorzystywane są te same zakresy częstotliwości.

Przy okazji warto wspomnieć, że przeznaczenie i możliwość wykorzystania konkretnego pasma częstotliwości zależne są od jego charakterystyki, obejmującej w szczególności dwa czynniki. Pierwszym czynnikiem jest sposób rozchodzenia się sygnału, czyli propagacja radiowa determinująca możliwe do uzyskania zasięgi w transmisji radiowej i pokrycie sygnałem radiowym. Pasma zapewniające dobre warunki propagacyjne nazywa się pasmami zasięgowymi. Należą do nich częstotliwości kilkuset MHz. Drugim czynnikiem jest pojemność zasobów widmowych, utożsamiana z dostępną ilością pasma z danego zakresu częstotliwości, która może być wykorzystana. Pasma zapewniające wystarczająco „szeroki” zasób częstotliwości nazywa się pasmami pojemnościowymi. Należą do nich częstotliwości kilku-, kilkudziesięciu GHz. Na przykład teoretycznie pomiędzy 700 MHz a 800 MHz można byłoby wykorzystać 100 MHz pasma, ale już pomiędzy 26 GHz a 27 GHz – aż 1000 MHz, czyli 10 razy więcej.

 

Rys. 1 Różnica między pasmami zasięgowymi i pojemnościowymi przypomina trochę różne ustawienia latarki.

Prowadzenie działalności komercyjnej przez operatorów komórkowej wiąże się z tym, że ich instalacje radiokomunikacyjne (czyli stacje bazowe) wykorzystują pewne zasoby częstotliwości zwane blokami, w których nadają / odbierają sygnały do / od abonentów. Blok ma pewną szerokość wyrażaną zazwyczaj w MHz, znajduje się wewnątrz określonego zakresu / pasma częstotliwości i jest jego częścią. Jedno pasmo może być podzielone na kilka lub nawet kilkanaście bloków. Im szerszy jest blok częstotliwości, tym większą pojemność może mieć system realizowany w tym bloku.

Aby operator mógł korzystać z określonego bloku częstotliwości, musi najpierw mieć prawo do dysponowania tzw. rezerwacją częstotliwości. Dysponowanie częstotliwościami odbywa się na zasadzie aukcji, przetargu lub konkursu, których przedmiotem jest właśnie rezerwacja częstotliwości. W przypadku aukcji ogłasza i prowadzi ją Prezes Urzędu Komunikacji Elektronicznej, a operatorzy składają swoje oferty. Oczywiście obowiązuje minimalna cena wywoławcza, a warunki rezerwacji częstotliwości są precyzyjnie opisane. Co ważne, prawo do korzystania z wylicytowanego zasobu częstotliwości, czyli przydzielona rezerwacja jest ograniczona czasowo.

Ogłoszona 6 marca 2020 r. aukcja na częstotliwości umożliwiające rozwój sieci 5G w Polsce obejmuje cztery ciągłe bloki widma na potrzeby świadczenia nowoczesnych bezprzewodowych usług szerokopasmowych w paśmie 3,6 GHz, należącym do tzw. pasma C (od 3400 MHz do 4200 MHz). Pasmo 3,6 GHz ma charakter pojemnościowy – zapewnia parametry wymagane do obsługi bardzo wielu podłączonych urządzeń w tym samym czasie i może być z powodzeniem, w pierwszej kolejności, wykorzystywane do budowy sieci 5G na obszarach dużych miast o intensywnej gęstości zabudowy do transmisji dużych ilości danych w czasie rzeczywistym.

Bloki w poszczególnych rezerwacjach zostały alokowane w następujący sposób:

• rezerwacja A: od 3480 MHz do 3560 MHz,

• rezerwacja B: od 3560 MHz do 3640 MHz,

• rezerwacja C: od 3640 MHz do 3720 MHz,

• rezerwacja D: od 3720 MHz do 3800 MHz.

Zgodnie z warunkami aukcji każda z czterech rezerwacji:

• przeznaczona jest do świadczenia usług telekomunikacyjnych w służbie radiokomunikacyjnej ruchomej lub stałej;

• będzie uprawniała do wykorzystywania częstotliwości do dnia 30 czerwca 2035 r;

• obejmuje obszar całego kraju.

Jak widać każdy blok ma szerokość aż 80 MHz (precyzyjnie 16 podzakresów po 5 MHz każdy), a to oznacza istotne zwiększenie pojemności budowanego systemu 5G i dostępnych dla użytkownika prędkości transmisji danych. Dla porównania: w systemie 3G pojedynczy blok częstotliwości nie przekracza 5 MHz, natomiast w systemie 4G stosuje się bloki 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz i 20 MHz.

 

Autor: Jakub Kwiecień, Rafał Pawlak - Instytut Łączności - Państwowy Instytut Badawczy