Czy da się wyłączyć 2G, a może lepiej wybudować w Polsce wspólną sieć w tej technologii?

W moich dotychczasowych publikacjach omawiałem szeroko pojętą tematykę sieci 5G (można się z nimi zapoznać tutaj, tutaj, tutaj, tutaj i tutaj). Tym razem dla kontrastu przyjrzymy się jej pradziadkowi, czyli technologii GSM, zwanej popularnie 2G lub też siecią drugiej generacji.

Być może niektórym naszym Czytelnikom nasunie się pytanie, dlaczego nie zacząć od protoplasty, czyli generacji pierwszej? Cóż, sieci takie bazujące na systemach analogowych już od dawna nie działają. Ich technologia ma bardzo niewiele wspólnego z dzisiejszą, a telefony nie są z nią kompatybilne. Oprócz nielicznych wyjątków nie istniały sieci 1G/2G ani też urządzenia umożliwiające pracę w obydwu technologiach. Z kronikarskiego obowiązku muszę wspomnieć o innych niż GSM, a również zaliczanych do drugiej generacji rozwiązaniach. Były to CDMA i IDEN stosowane głównie w Ameryce Północnej oraz PDC działające w Japonii. Obecnie już od dawna nie są eksploatowane oprócz Republiki Naddniestrzańskiej, gdzie z powodów politycznych ostała się jedna sieć CDMA.

Tymczasem GSM nie dość, że nadal jest w powszechnym użyciu, to działa w oparciu o architekturę i rozwiązania będące podstawą również współczesnych technologii.  Zachowana jest wsteczna kompatybilność, tzn. nawet najnowsze ultranowoczesne smartfony działają w sieciach 2G.  Podobnie większość współczesnych SIMów może być użyta w 20 letnich, a nawet starszych aparatach GSM. Na odwrót niestety niekoniecznie, lecz tylko ze względu na różnice w rozmiarze kart.

Od kilku lat mówi się o zmierzchu sieci 2G. Niektóre kraje, takie jak Australia i USA, już pozbyły się tego, wydawałoby się niepotrzebnego, przeżytku. Większość jednak nadal wstrzymuje się z podobnymi decyzjami. Co więcej w wielu krajach mówi się o pozbyciu się 3G, a pozostawieniu jakiejś formy starszego GSM. Dlaczego?

Istnieje kilka powodów. Pierwszy z nich to olbrzymia powszechność i prostota GSM. Standard mający ponad 30 lat jest dojrzały, pozbawiony błędów i niedociągnięć. 2G zapewnia podstawowe usługi i działa na praktycznie każdym urządzeniu abonenckim. Niezależnie od regionu operuje na jednej z czterech standardowych częstotliwości czyniąc układy radiowe i obsługującą elektronikę prostymi i tanimi w konstrukcji. Znacznie ułatwia to świadczenie usługi roamingu międzynarodowego abonentom z różnych stron świata.  Przy najbardziej rozpowszechnionym paśmie 900 MHz promień pojedynczej komórki może wynosić do 37 km lub nawet dwa razy więcej przy zastosowaniu specjalnych rozwiązań tzw. extended cell. Są to wyniki nieosiągalne dla nowszych standardów. GSM bije je też na głowę pod względem odporności na zakłócenia oraz przenikalności przez przeszkody. Nie występuje charakterystyczne dla WCDMA oddychanie komórek, czyli spadek zasięgu wraz ze wzrostem obciążenia. Daje to świetne pokrycie na terenach z trudną propagacją radiową takich jak góry i obszary leśne. Zwykle infrastruktura istnieje tam od dawna, jest sprawdzona i niezawodna, co ma znaczenie tam gdzie często jest to jedyny środek komunikacji. Ani 3G ze swoim oddychaniem komórek, ani LTE z niezbyt powszechnym VoLTE nie mogą równać się z klasycznym GSM. Nie bez znaczenia są też małe wymagania dotyczące dosyłu do stacji 2G. Zwykle wystarczą radiolinie lub łącza kablowe o niedużej przepustowości. W ostateczności sprawdzą się nawet pasywne repeatery sygnału.

Dość popularny w ostatnim czasie jest temat tzw. internetu rzeczy (Internet Of Things). Nie wszyscy jednak zdają sobie sprawę, że podobne pojęcia funkcjonują już od dawna.  Płacąc kartą w sklepie, używając bankomatu, instalując alarm czy lokalizator w aucie – często nieświadomie korzystamy z transmisji danych nadal w dużej mierze realizowanej przez sieć 2G. Do tego dochodzą liczniki mediów, urządzenia diagnostyczne, latarnie czy nawet zdalnie otwierane bramy… można by wymieniać długo. Co prawda od pewnego czasu instaluje się już moduły komunikacyjne obsługujące 3G, a nawet LTE (oraz jego odmianę LTE-M), ale wciąż jednak na rynku pozostaje ogromna ilość starszych urządzeń. Ich przeciętny okres użytkowania jest wielokrotnie dłuższy niż terminali konsumenckich, ciężko więc liczyć na szybką zmianę sytuacji. Dodatkowo każda taka karta SIM to zysk dla operatora – dodajmy, że zysk pewny przy minimalnym nakładzie środków.  Umowy podpisywane przez klientów korporacyjnych zwykle obejmują duże wolumeny aktywacji liczone w tysiącach. Jakiekolwiek zmiany w sieci czy konieczność wymiany wielu urządzeń byłaby po prostu pretekstem do przejścia do konkurencji.  Trudno zatem spodziewać się wyłączenia sieci 2G przez pojedynczych operatorów. Byłaby to raczej decyzja podjęta na szczeblu państwowym, koordynująca działania wszystkich sieci oraz w pewien sposób regulująca rynek urządzeń abonenckich. Mam tu na myśli przede wszystkim zakaz sprzedaży telefonów i modułów komunikacyjnych bez wsparcia dla 3G/4G. Być może to zaskakujące dla entuzjastów nowych technologii, lecz wystarczy przejrzeć katalog któregoś z dużych sklepów RTV/AGD by przekonać się, ile jeszcze tych archaicznych słuchawek nadal znajduje się w ofercie.

Kiedy więc rozpocznie się proces definitywnego wyłączania staruszka GSM? Odpowiedź jest prosta i zaskakująca: trwa on już od dłuższego czasu. Jak bowiem inaczej nazwać stopniowy refarming? Spójrzmy na WCDMA/LTE 900 i 1800 korzystające z dawnych częstotliwości GSM czy LTE 2100 działające na bazie 3G. Błędne jest mniemanie, że pozbycie się 2G musi być niczym „naciśnięcie czerwonego przycisku”.  Rozsądniej jest stopniowo ograniczać zasoby radiowe w miarę zmniejszania się ruchu. Możliwa jest pewna stymulacja tego procesu poprzez blokowanie nowych urządzeń. W ostateczności 2G może zostać ograniczone np. tylko dla ruchu IoT, roamingu, połączeń alarmowych i rozmów „zrzuconych” poprzez CSFB z LTE. Najbardziej drastyczna, ale też optymalna wizja to powstanie jednej wspólnej sieci 2G dla wszystkich operatorów.  W Polsce mogłaby się tym zająć ta sama spółka, która ma budować zasięgowe 5G. Pozwoliłoby to na zachowanie ciągłości usług 2G na dłuższy czas, bez dużych strat w zasobach radiowych czy kosztach utrzymania, które byłyby dzielone po równo na wszystkie zainteresowane podmioty.

Z technicznego punktu widzenia można więc założyć następującą konfigurację jako optymalną: 5G oraz LTE (z dzieleniem DSS lub bez), do tego WCDMA900 dla urządzeń 3G oraz rozmów „zrzuconych” poprzez CSFB i niewielkie GSM900 dla urządzeń 2G, roamingu i IoT.  Zakładając popularyzację VoLTE można założyć możliwość wyłączenia WCDMA w relatywnie krótkim czasie. Pozostaje więc NR/4G + 2G. Przykłady takich sieci już istnieją, a będzie ich coraz więcej. Kolejni operatorzy ogłaszają plany wyłączenia sieci 3G w najbliższych latach i refarmingu częstotliwości na potrzeby LTE i 5G. Czy jednak nie byłoby lepiej wzorem USA, Australii czy operatorów indyjskich pozbyć się starej technologii raz na zawsze? Cóż pamiętajmy, że mówimy tu o dużych powierzchniowo krajach z relatywnie niewielką (w porównaniu np. z Europą) ilością działających sieci oraz spójnymi przepisami To ułatwia koordynacje i techniczne przygotowanie niezbędne przy tak dużej ingerencji. Duży ogólnokrajowy operator z kilkudziesięcioma milionami abonentów ma też silna pozycję przy współpracy z producentami sprzętu. Łatwiej mu implementować technologie takie jak VoLTE, VoWiFi i w przyszłości VoNR. A one to właśnie są kluczem do rozwoju nowych technologii oraz całkowitego pozbycia się starszych.

 W ten sposób dochodzimy do kolejnego problemu. Aby GSM oraz 3G mogły zniknąć musi istnieć coś, co je zastąpi. Mowa o wspomnianym przed chwila VoLTE, czyli rozmowach za pośrednictwem sieci 4G. Wydawałoby się nic trudnego, jednak, jeśli spojrzy się na rynek, zwłaszcza europejski, to wygląda to fatalnie. Być może trudno w to uwierzyć, lecz nadal istnieją oferty, zwłaszcza MVNO, z dostępem tylko do sieci 2G/3G - np. w Niemczech. Mało który operator oferuje też VoLTE w ofertach prepaid. A nawet jeśli to lista wspieranych telefonów jest niezbyt długa. Często muszą one mieć wgrane oprogramowanie danego operatora, choć ten problem powoli znika.  Bywa też tak, że VoLTE działa tylko na wybranym obszarze. Taka sytuacja występuje np. u operatora O2 w Wielkiej Brytanii.  Podsumowując - pozostawienie tylko LTE w większości przypadków obecnie nie wchodzi w grę, gdyż wielu abonentów zostałoby całkowicie pozbawionych możliwości rozmawiania.

Wygląda więc na to, że poczciwe GSM ma przed sobą jeszcze sporo lat działania. Niewykluczone, że za kilka lub kilkanaście lat ten standard będzie nadal istniał wraz z np. 6G lub może czymś jeszcze nowszym. Zapewne z czasem jego znaczenie będzie malało, lecz upłynie jeszcze sporo lat zanim zniknie na dobre.