Czy Twój telefon komórkowy wspiera 5G?

  • BLOG

Na początek roku, szybki wpis, którego bohaterem jest telefon komórkowy 5G.

Przekonam Was, że to nie jest takie oczywiste, jaki telefon komórkowy 5G wybrać, skoro jest wiele technicznych aspektów dotyczących tego urządzenia.

Tak się składa, że dostąpiliśmy zaszczytu zakupu tego urządzenia z grupy ponad 500 różnych modeli, co ogłosiła organizacja GSA (Global mobile Suppliers Association) monitorująca rynek 5G.

Popatrzmy zatem, co to za urządzenia, do czego służą i na jakie rynki są przeznaczone.

Dlaczego kwestia rynków a ściślej kontynentów ma znaczenie? Dlatego, że nie każdy kraj i kontynent korzysta z tych samych częstotliwości radiowych.

Jakich pasm radiowych używa telefon komórkowy 5G?

Ogólnoświatowe pasma radiowe dla technologii 5G to dwa bardzo szerokie zakresy.

Zakres pasm sieci 5G, Źródło: Qualcomm

Sub-6

Pierwszy nazywany FR1 pokrywa częstotliwości od 410 Mhz do 7125 MHz. FR1 zawiera w sobie wszystkie pasma komórkowe używane do budowy sieci 2G, 3G i 4G, a także nowe częstotliwości z podzakresu 3.4-3.8 GHz. Pasma te wchodzą w zakres pasm średnich nazywanych Sub-6 band.

mmWave

Drugi zestaw pasm FR2 to pasma o wysokiej częstotliwości, potocznie nazywane pasmami milimetrowymi, z ang. mmWave. FR2 pokrywa częstotliwości od 24.25 GHz do 52.60 GHz.

W niektórych krajach jak USA i Kanada stosuje się dodatkowo częstotliwości z zakresu 57 GHz – 95 GHz. Unia Europejska też się zastanawia, czy nie zastosować tego pasma do sieci komórkowych w Europie.

Zapamiętajmy te dwie nazwy (Sub-6 i mmWave), bo to podstawowe pasma dla telefonów komórkowych 5G. Usłyszycie o nich jeszcze nie raz w najbliższych latach.

Nazewnictwo pasm 5G

Poszczególne zakresy pasma mają różne nazwy i odpowiadają innym częstotliwościom.

Pasma używane przez sieci 4G zaczynają się od litery „b”.

Pasma wykorzystywane do sieci 5G zaczynają się od litery „n”. Numery pasm oznaczone są jedną, dwoma lub trzema cyframi. Niestety, kolejne numery nie oznaczają, wzrastającej częstotliwości. Jedno i dwucyfrowe nazwy dotyczą pasm Sub-6 a trzy cyfrowe pasm mmWave.

Zachodzenia na siebie pasm radiowych

W numeracji pasm ukryte są niestety pewne nieścisłości. Dotyczy to pasm Sub-6 i mmWave.

  • Kawałki poszczególnych pasm wg normy z tym samym numerem mogą oznaczać inne częstotliwości, wydzielone są kawałki spektrum. I tak dla przykładu, w USA używa się pasm n258 (mmWave) na częstotliwościach 24GHz i 28GHz, a w Europie ta sama nazwa pasma n258 dotyczy częstotliwości 26GHz.
  • Poszczególne pasma mogą zachodzić na siebie kawałkiem pasma. Przykładowo n257 i n258.
  • Dodatkowo mniejsze pasma mogą być wydzielone w ramach zakresu większego pasma, tak jak n261 mieści się w zakresie pasma n257.

Te niuanse są niezmiernie ważne przy wyborze telefonu komórkowego 5G. Przykładowo, wspomniany powyżej band n258 wspierany jest przez iPhone12, ale tylko dla części pasma z USA nie dla Europy.

Ta niestety niefortunna kwestia nazywania szerokiego pasma jedną i tą samą nazwą jest uciążliwa dla ekspertów i może wprowadzić w błąd klientów. Dostawcy anten i stacji bazowych muszą wziąć to pod uwagę przy zakupie sprzętu do budowy sieci.

Dodatkowym zamieszaniem jest brak zależności nazwy pasma od częstotliwości. Ta sama częstotliwość np. 2600 MHz, ale użyta z różnymi parametrami technicznymi, może być używana na różnych pasmach. W tym przypadku dla częstotliwości 2600 MHz są zdefiniowane dwa pasma: n7 i n38. Pierwsze używane do technologii FDD a drugie do TDD.

Pojawia się na rynku coraz więcej dostawców nadajników radiowych 5G RRU. Dostawcy rozwiązań Open RAN, z różnych części świata inaczej rozumieją kwestię pasm podstawowych.

Zanim sięgniecie po tabletki przeciwbólowe, chcę Was uspokoić. Telefon komórkowy 5G kupiony w oficjalnym sklepie lub u operatora, pełni odpowiednie kryteria. Jednak, jeżeli skuszeni promocją odważycie się kupować telefon sami na AlliExpres bez rady eksperta, radzę najpierw kupić tabletki przeciwbólowe. Problemy macie gwarantowane.

No dobrze, wystarczy tej teorii, wystarczy straszenia, przejdźmy do tego, co ciekawsze.

Czy wszystkie telefony komórkowe to produkty komercyjne?

W listopadzie 2020 ogłoszono listę 500+ urządzeń 5G, ale nie wszystkie z nich to urządzenia produkowane, część to produkty dopiero zapowiedziane. Komercyjny telefon komórkowy reprezentowany jest przez mniej niż 300 modeli.

Urządzenia komercyjne 5G, Źródło: gsacom.

Niemniej jednak sukces jest.

Dlaczego nazywam to sukcesem, mimo że liczby znacząco się od siebie różnią?

Z powodu osiągalności telefonów komórkowych 5G, zanim powstały sieci 5G.

W przeszłości, pracując u operatorów komórkowych miałem często dylemat czy wprowadzać nową technologię, w momencie, gdy nie było na rynku wspierających ją terminali.

W przypadku 5G jest odwrotnie. Tak, to powinno wyglądać.

Krzywa wspieranych telefonów komórkowych 5G rośnie, popatrzmy zatem na szczegóły, bo diabeł zawsze tkwi w szczegółach.

Czy wszystkie urządzenia 5G to telefony komórkowe?

Urządzenia komórkowe to nie tylko telefony komórkowe.

Typy urządzeń 5G. Udział w rynku. Źródło: gsacom.

Statystyki producentów pokazują następujące zastosowania i ich udział w rynku:

  • 48,4% to telefony komórkowe, czyli to, co nosimy w torebkach i kieszeniach.
  • 19,3% to urządzenia typu FWA CPE (Fixed Wireless Access Customer Premises Equipment). Nazwa strasznie długa, ale urządzenie są uwielbiane przez klientów mieszkających w domach. Te urządzenia to nic innego jak modemy do dostępu do Internetu 5G montowane na dachach albo ustawiane na parapecie. Jak widzicie to spora kategoria, jedna piąte całej gamy urządzeń.
  • 13,9% to kategoria modułów 5G. Moduły, to bardzo małe komponenty elektroniczne do montażu w innych urządzeniach. Mogą to być maszyny do sprzedaży napojów, urządzenia do śledzenia pozycji samochodów, liczniki energii, wody etc. To spora kategoria i nie ma się co temu dziwić. Słyszeliście o rozwoju rynku IoT (Internet of Things)? To najważniejsza gałąź przemysłu zdobywająca rynek urządzeń kontrolnych.
  • Wspomnę jeszcze o zsumowanych kategoriach urządzeń 5G montowanych do laptopów (1,7%) i tabletów (1,3%). Praktyka pokazuje, że nie ma sensu montować dedykowanych modemów 5G w przenośnych urządzeniach innych niż telefony komórkowe. Wystarczy przecież dostęp WiFi.

A na które pasma producenci szykują swoje nowe urządzenia 5G?

Chcesz dowiedzieć się więcej o pasmach 5G używanych w telefonach komórkowych?

Na początku artykułu pokazałem bardzo szerokie spektrum częstotliwości przewidzianych do sieci 5G.

Ze szczegółowej statystyki widać, że przeważająca część urządzeń obsługuje jednak pasma Sub-6. To mnie nie dziwi, bo podstawowym pasmem 5G jest zakres pasma 3.4-3.8 GHz z zakresu Sub-6.  

Główne pasma 5G wspierane przez terminale. Źródło: gsacom.

Jedną piątą stanowią urządzenia przystosowane do odbioru pasm mmWave. Jest to podstawowe pasmo stosowane w urządzeniach FWA CPE, na rynku amerykańskim. Pasma te są tam obecne już od paru lat. Urząd regulacyjny w USA dużo wcześniej niż Europejskie urzędy przydzielił pasma mmWave do użytku komercyjnego dla klientów indywidualnych. W przeszłości pasma mmWave były używane w Europie głównie do obsługi urządzeń transmisyjnych, tak zwanych łączy mikrofalowych.

Najbardziej zaskoczył mnie jednak fakt, że mniej niż 20% typów terminali jest przygotowana do odbioru pasm FR1 i FR2. O tym fenomenie wspominałem przy okazji artykułu o telefonie iPhone 12.

Zakres pasma n258 jest szeroki i tylko jego część pokrywa się z zakresem Europejskim czy Azjatyckim. W USA używa się już pasma n258 i to obsługują obecne telefony komórkowe 5G. Europa i Azja dopiero się przygotowują do wyboru i przydzielenia licencji na poszczególne zakresy pasma mmWave.

To producent telefonu komórkowego decyduje, jakie pasma będą obsługiwane przez telefon, a to jest uzależnione od czynników ekonomicznych.

Telefon komórkowy ma być jak najtańszy (patrząc z perspektywy producenta nie klienta, to tak na marginesie), ma mieć duży wyświetlacz a bateria ma działać długo.

Najdroższą częścią urządzenia komórkowego, jest procesor radiowy (chipset). To on odpowiada za obsługę różnych pasm radiowych. Więcej pasm obsługiwanych równocześnie oznacza większy pobór prądu, większy rozmiar i wyższą cenę telefonu komórkowego.

Ma być tanio? To jest tanio.

Chciałbym z wami jeszcze popatrzeć jakie dokładnie numery pasm, są wspierane przez telefony komórkowe.

Jakie zakresy pasm są najpopularniejsze w telefonach komórkowych 5G?

Wiemy już, że dominują terminale z zakresu pasm Sub-6. Jakie dokładnie częstotliwości są najpopularniejsze w tych telefonach ma duże znaczenie dla operatorów komórkowych.

Szczegóły pasm 5G wspieranych przez terminale. Źródło: gsacom.

Im więcej telefonów komórkowych jest w stanie działać na wybranej częstotliwości, tym większa szansa, że operator użyje tego pasma do budowy sieci 5G. Pokazuję, jakie to ma konsekwencje dla klientów na przykładzie pasma 2100 MHz w poniższym zestawieniu.

Przeanalizujmy szczegółowo statystykę poszczególnych pasm:

  • Na pierwszym miejscu dominuje n78, czyli 3.4-3.8 GHz, jak już wspomniałem to najważniejsze pasmo 5G. Ilość zatem nie dziwi.        
  • Na drugim miejscu jest pasmo n41, na częstotliwości 2500 MHz. To dość specyficzna częstotliwość, używana od dość dawna przez operatora komórkowego Sprint w USA.
  • Trzecie miejsce zajmuje pasmo n1 na częstotliwości 2100 MHz. To pasmo używane jest przez operatorów komórkowych do obsługi sieci 3G/UMTS, 4G/LTE a ostatnio i 5G ze wsparciem technologii DSS. Polscy operatorzy dokładnie na tym paśmie uruchomili obecne pierwowzory sieci 5G. Pisałem o tym artykule o prawdziwym 5G. W tym przypadku jest to dla operatora zaleta, bo może wdrożyć sieć 5G na istniejącym paśmie. Dla klienta to niestety jest wada. Część zakresu 2100 MHz została przeznaczona do sieci 5G kosztem szybkości Internetu 4G oraz koniecznością wyłączenia lokalnie sieci 3G. Od stycznia 2021 tak właśnie miejscami postąpił PLAY.
  • Czwarte pasmo to zakresy n77 (3.3-4.2GHz) trochę szersze spektrum niż zakres n78 (3.3-3.8 GHz) i n79 (4.4-5.0 GHz). Pasmo n79 jest używane w Chinach i Japonii.
  • Warto jeszcze chyba wspomnieć o paśmie n3 (1800 MHz). W Europie masowo używane jest przez operatorów do sieci 2G, 3G i 4G. Jak widać z tej statystyki, będzie można się spodziewać użycia go przez operatorów do dostarczania sieci 5G kosztem starszych technologii.  O wyłączaniu starych pasm do celów sieci 4G i 5G pisałem w artykule o VOLTE roaming.

To jakie pasmo jest najważniejsze dla telefonu komórkowego 5G?

Podsumowując ten watek, warto zauważyć, że klienci kupując telefon komórkowy 5G zawsze mogą używać pasma 3.4-3.8 GHz. W Polsce jednak nie rozpoczęto przetargu na budowę sieci 5G na bazie tej częstotliwości.

Cóż, musimy poczekać na przetarg w Polsce i rozwój sieci 5G, a do tego czasu korzystajmy z „prawie sieci 5G” w paśmie n1.

Jakie ma znaczenie chip 5G dla producenta telefonu komórkowego 5G?

Wcześniej wspomniałem o kwestii chipa radiowego, używanego przez producentów telefonów komórkowych. Okazuje się, że nie każdy producent telefonów może sobie pozwolić na produkcję własnych chipów. Zaprojektowanie i produkcja chipu to bardzo drogi i skomplikowany proces. Z tego też powodu, większość producentów, włącznie flagowymi, kupuje chipy radiowe od partnerów.

Pora poznać producentów kluczowych komponentów telefonu komórkowego.

Kto produkuje chipy radiowe do telefonów komórkowych 5G?

Ilość producentów chipów jest skromna, ale ich zyski astronomiczne. Do niedawna rynek był zdominowany przez dwóch trzech producentów, sytuacja jednak się zmienia z kwartału na kwartał.

Rynek producentów chipów 5G. Źródło: techspot.

W ostatnich miesiącach nastąpiła zmiana lidera wśród producentów chipów do telefonów komórkowych. Niekwestionowanym liderem była firma Qualcomm z USA. Od jakiegoś czasu deptała jej po piętach firma MediaTek z Tajwanu. Tak deptała, deptała, że wydreptała w trzecim kwartale 2020 roku pierwsze miejsce.

Jak to się stało, że do niedawna nieznana firma MediaTek osiągnęła wzrost sprzedaży i udziału w rynku? Tak ogromny sukces zawdzięcza współpracy z chińskimi producentami telefonów, stawiającymi na sprzedaż ogromnej ilości relatywnie tanich urządzeń.

Mowa o coraz bardziej znanych nam w Europie firmach jak Xiaomi (3-krotnie zwiększył się udział chipów MediaTek w telefonach komórkowych Xiaomi), Oppo czy Realme.

Jako przykład podam cenę terminala Realme 7 5G firmy Relame, szeroko promowanego w Europie. W styczniu 2021 to urządzenie kosztowało zaledwie 180 EUR! Dla porównania sam koszt produkcji iPhone12 to około 431USD (w wersji ze 128 GB pamięci). Głównym czynnikiem wzrostu ceny iPhone12 były chip radiowy 5G i wyświetlacz OLED. W porównaniu do iPhone11 koszt wzrósł o 26%.

MediaTek postawił na strategię prostych, sprawnych chipów. Oczywiście chipy te nie dorównują produktom z firm Qualcomm czy Apple, ale technicznie i sprzedażowo się sprawdzają.

Qualcomm pod presją MediaTek, ogłosił pod koniec 2020 roku wdrożenie prostszej wersji chipu radiowego, tak żeby utrzymać rynek tanich telefonów komórkowych. Konkurencja jest piękna, prawda?  

Mniejsi, równie ważni producenci chipów 5G do telefonów komórkowych.

Co się dzieje z liderem sprzedaży telefonów komórkowych firmą Samsung?

Samsung bazuje głównie na własnych procesorach z rodziny Exynos (czy tylko?), jednak traci udział w rynku a ich największy rywal Apple z rodziną procesorów A, powoli rośnie. Apple dzięki pierwszemu terminalowi 5G z własnym chipem A14 z pewnością zacznie zdobywać tę część rynku. iPhone12 jest obecnie jednym z lepiej sprzedających się urządzeń 5G.

Przed ostatnim w zestawieniu producentem jest firma HiSilicon, spółka zależna Huawei. Utrzymuje ona pozycję, ale nie może zbytnio się rozwijać ze względu na zakaz sprzedaży ich terminali w USA czy Australii.

Piątym, liczącym się graczem jest firma Unisoc z Chin. Z procesorów tej firmy korzystają tacy producenci jak ZTE, Lenovo oraz wiele małych chińskich firm, startujących w tej branży. Co ciekawe, nawet Samsung używa ich chipów do prostszych wersji telefonów komórkowych.

Zdecydowanie, rynek chipów 5G, zaczyna być domeną chińskich firmy, a do tego sumarycznie prowadzą firmy azjatyckie.

W kwestii producentów chipów 5G przyszłość jest jasna, zdecydowanie azjatycka. Napomknę tylko, że cała wojna USA Chiny, rozpoczęła się od próby przejęcia firmy Qualcomm przez firmę Broadcom, która należy do przedsiębiorstw z Singapuru, z powiązaniami Chińskimi.

Jak wspomniałem, procesor nierówny jest procesorowi. Czego nie ma telefon komórkowy z tańszym procesorem radiowym?

Jakich funkcji nie mają tanie telefony komórkowe 5G?

To, czym różnią się między sobą te procesory to zakres funkcjonalności.

Podstawowe funkcjonalności różniące chipy radiowe:

  • Wsparcie dla sieci 5G SA, czyli nowej generacji sieci 5G core. To dopiero rozwijający się standard, ale kluczowy dla rozwoju prawdziwych sieci 5G.
  • Wsparcie dla agregacji pasm do 100 MHz (TDD i FDD). Tego nie potrafią tańsze produkty.
  • Agregacja pasm Sub-6 i mmWave. To potrafią tylko najlepsze i najdroższe chipy typu Qualcomm X60.
  • Wsparcie szerszego pasma mmWave bo aż 800 MHz. Tańsze wersje wspierają do 400 MHz.
  • Brak wsparcia dla pasm mmWave. Ten temat opisałem powyżej.
  • Wsparcie dla funkcji DSS, używanej do wspierania sieci 4G i 5G na tym samym paśmie. Tak robią to operatorzy w Polsce.

Im więcej funkcjonalności tym droższy chip.

Patrząc na to wszystko realnie, dzisiaj operator musi być gotowy do budowy sieci w paśmie n78 (3.4-3.8 GHz) oraz wspieranie sieci 5G przy użyciu DSS na paśmie 2100 MHz.

Jakie funkcje telefonów komórkowych będą ważne dla operatorów w Europie w przyszłości?

Wsparcie dla technologii 5G SA oraz mmWave na 28 GHz?

Gdybym ja dzisiaj miał decydować o wprowadzaniu telefonów komórkowych 5G, wybrałbym jako niezbędne następujące funkcje: pasmo n78, pasmo n258, 5G SA, DSS na 2100 MHz i 1800 MHz. W przyszłości szukałbym terminali z agregacją pasm n78 i n258.

Na koniec jeszcze parę słów na temat mmWave, bo ta technologia ma równie dużo zalet, jak i wad.

Jakie są zalety i wady telefonów komórkowych na fale milimetrowe (mmWave)?

Przekornie zamiast we wstępie, napiszę Wam na końcu, jakie są zalety i wady pasm mmWave.

Zalety:

  • Operatorzy będą mieli do dyspozycji bardzo szerokie pasma mmWave. 400 MHz, a nawet 800 MHz. Co to oznacza? Im szersze pasmo, tym większą prędkość Internetu oferuje operator lub inaczej ujmując ma możliwość obsługi większej ilości klientów z dobrą jakością.
  • Nie ma potrzeby agregacji kilku pasm. Spektrum pasm mmWave jest ogromne, bo sięga nawet 2 GHz. Dzięki temu operator może budować tańsze stacje bazowe.

Największe wady:

  • Bardzo mały zasięg działania takiej częstotliwości ze względu na odbijanie i pochłanianie fal przez przeszkody. Klient musi być blisko anteny, żeby osiągnąć dużą prędkość.
  • Wątpliwości dotyczące bezpiecznego używania fal z zakresu mmWave.

Z jednej strony mowa jest o wsparciu jednego pasma o szerokim spektrum 800 MHz, ale z drugiej strony mowa jest o falach o niskim zasięgu. Te pasma wymagają znalezienia nowej generacji technologii i urządzeń do poprawy sytuacji. Jest się o co bić, bo szerokość pasm mmWave daje wszystkim szanse na dostęp do naprawdę szybkiego i bardzo pojemnego Internetu.

Producenci urządzeń mmWave stawiają na szukanie nowatorskich technologii radiowych, które pozwolą poprawić pierwszą z tych niedogodności, czyli mały zasięg.

Technologie takie, jak systemy anten aktywnych czy anten sterujących wiązkami dedykowanymi (Beam forming) mają rozwiązać ten problem.

Czy już wiesz, jaki telefon komórkowy 5G będzie Twój?

Wkrótce, typów telefonów komórkowych 5G będzie na runku dużo. Spokojnie mogę się założyć, że pod koniec 2021 roku, 70-80% terminali w ofercie operatorów to będą urządzenia wspierające 5G.

To, co najbardziej nas powinno cieszyć to fakt spadku cen urządzeń. Zadziałała stara dobra zasada konkurencyjności. Chińskie i Tajwańskie firmy, skutecznie konkurujące z Amerykańskimi producentami chipów i telefonów komórkowych zmieniają poziomy cen.

Czy Ty już wiesz, kiedy kupisz swój telefon komórkowy 5G?

Jestem przekonany, że to kwestia co najwyżej najbliższych 2 lat.

Zatem, wybierając telefon komórkowy w 2021, koniecznie wybierz taki wspierający sieci 5G.

Pokaż operatorom, że czekamy na nowe szybkie i pojemne sieci, lepszy Internet i fajne, bajeranckie telefony komórkowe.

Bądź pierwszy!

Wszystkiego dobrego w Nowym Roku.

Dla zainteresowanych, podsyłam link z listą pasm 5G wraz ze wszystkimi szczegółami.

  • Jeśli podoba Ci się tekst – podziel się nim ze znajomymi.
  • Zostaw proszę komentarz. Dla mnie to źródło wskazówek.
  • Możesz śledzić mnie na LinkedIN i Facebook.