Nokia Airscale 4x4 4G LTE

Telia on aloittanut asentamaan Nokian uusimpia Airscale 4G 4x4 MIMO -tekniikan radioita ja 5G MassiveMIMO-tukiasemia nykyisille ja uusille tukiasemapaikoille. Uudet Airscale-tuotteet tarjoavat uusia ominaisuuksia, joita ei aiemmin Flexiradioon pohjautuvalla tekniikalla ollut käytettävissä. Yksi päivitetyistä tukiasemista löytyy Keravalta Jäspiläntien varrelta. Toinen vierailluista tukiasemista on Orimattilan Pakaalla. Alla on kuvapari Pakaan tukiasemasta ennen uudistustötä ja niiden jälkeen. Voidaan havaita, että tukiaseman tekniikka on vaihdettu täysin uuteen.

Nokia Airscale 4G-radiot ovat tilaa säästäviä, sillä yhdellä radiolla voidaan lähettää jopa kolmea eri taajuutta samanaikaisesti. Matalien taajuuksien radio tukee 700/800/900 MHz-taajuuksia 2G/3G/4G/(5G) tekniikoilla. Tällä hetkellä 5G:tä ei ole Suomessa käytössä matalilla taajuuksilla, mutta Telia on kertonut, että 5G 700 MHz tulisi tuotantoon alkuvuonna 2021. Airscale-radio tukevat DSS (Dynamic Spectrum Sharing)-toiminnetta, eli 4G:n ja 5G:n lähettämistä samalla taajuuskaistalla tekniikoiden välistä suhdetta vaihdellen. Telian uusia 700 MHz-tukiasemia kannattaakin pitää silmällä n28:n osalta. Nähtäväksi jää, tullaanko radioita ajamaan DSS-tilassa (4G/5G).

Uusissa Airscale-tukiasemissa on päätelaitteen tukiessa käytössä 1800-2600 MHz taajuuksilla transmission modena TM9. Se viittaa keilanmuodostukseen (beamforming). Testiohjelmasta tai päätelaitteesta (Oneplus 8) johtuvasta syystä transmission modet vaihtelivat TM7-9 välillä siten, että Rank 1 ollessa käytössä oli TM7, Rank 2 vastasi TM8 ja Rank 3-4 TM9:aa. Tämä johtui mitä ilmeisemmin sovelluksen tavasta tulkita RCC Connection Reconfiguration-viestejä vaikkakin niissä selkeästi kerrottiin transmission moden olevan 9, joten TM7-8 johtuvat testiohjelman esitystavasta. Hieman vanhempi päätelaite, Sony Xperia XZ1 käyttää testiohjelman mukaan ainoastaan TM9:aa riippumatta rank-arvosta.

Pakaan tukiasemalla otetussa kuvakaappauksessa on huomattavissa TM9 maininta (tm9-v1020) , mutta Rank 2:n vuoksi alinna on parametrina twoLayers, joka muuttuu fourLayers, kun verkko pyytää Rank 3 tai 4 rekonfiguraatiota.

Antennikeilanmuodostuksella voidaan suunnata digitaalisesti tukiaseman lähetettä kohti päätelaitteita. Tekniikasta on hyötyä, kun päätelaite on kauempana tukiasemasta tai tukiasemasolujen kuuluvuusalueen rajalla. Tämä on yksi avaintekniikka erityisesti 5G:ssa. TM9:n käyttö ei kuitenkaan tarjoa maksimaalista huippunopeutta. Keravan tukiasemalla huomattiin, että tarjolla oli viisi eri 4G-taajuutta, mutta se oli konfiguroitu siten, että carrier aggregation toimi enimmillään kolmen eri taajuden välillä. Myös monimutkaisempi prosessointi tukiasemakontrollerissa todennäköisesti syö hieman huippunopeuksia.

5G Massive MIMO

Massive MIMO ja keilanmuodostus havainnollistettuna. Kuva: Nokia 2018. Saatavissa: https://onestore.nokia.com/asset/201128

  • Telia Airscale tukiasema Keravalla
  • Upload CA toimii loistavasti

4G:n päivittymisen lisäksi toisen sukupolven 5G MassiveMIMO-asennukset ovat Telialla kiihtyneet ja Telia on korvannut pitkälti aikaisemmat 8x8 5G-asennukset uusimmalla Nokian MassiveMIMO:lla. MassiveMIMO:n on tarkoitus tarjota reilusti kapasiteettia 32 tai 64 antennielementillä ja digitaalisella antennikeilanmuodostuksella.

  • Kuva Airscale 4G-radioista, yksi radio on B7 2600 MHz, toinen B1 (2100 MHz) ja B3 (1800 MHz) ja kolmas matalille taajuuksille
  • Kuva Airscale 4G-radioista ja toisen sukupolven MassiveMIMO 5G-antennista

Parhaimman nopeuden 5G MassiveMIMO-tukiasemista saimme Helsingin Vallilassa, missä päästiin gigabitin latausnopeuteen. Kuluneen syksyn aikana Telian MaMIMO tukiasemissa on saavutettu selvästi aiempaa parempia nopeuksia. Taustalla ovat todennäköisesti verkkoon tulleet ohjelmistopäivitykset. Tyypilliset nopeudet ovat yleensä 600-800 Mbit/s luokkaa 5G:llä.

  • Nokia MassiveMIMO-antenni Telian entisen pääkonttorin katolla Vallilassa

  • Kuvakaappaus Network Signal Guru-sovelluksesta

Nähtäväksi jää, päivittääkö Telia jatkossa laajemmin tukiasemiaan Airscale-tuoteperheen ratkaisuilla myös 4G-puolella. Telian nykyiset MaMIMO asennukset ovat 64TRx pohjautuvia. Vaihtoehtona on 32TRx, jota on havaittu Elisan verkossa Keravalla. Ulkonäöllisesti nämä erottaa 64TRx:n hieman paksummasta antennikotelosta. Alla olevassa galleriassa on kuva myös Ericssonin uusimmasta 32TRx-antennista.

  • Nokia 64TRx MaMIMO
  • Ylinnä Nokian 32TRx MaMIMO ja alempana Ericssonin 32TRx-MaMIMO

256QAM Upload

Telian uusin 4G-verkon ominaisuuspäivitys toi mukanaan uuden UL 256QAM modulaatiotekniikan lähetyspuolelle. 64QAM on ollut pitkään käytössä parhaimpana modulaationa lähetyspuolella. UL 256QAM ei ole vielä käytössä kovin monessa verkossa. Mahdollisesti Nokian ja Telian läheisestä yhteistyöstä johtuen aivan uunituore ominaisuus saatiin käyttöön juuri suomalaiseen verkkoon. Käytännössä UL 256QAM vaatii matalaa häiriötasoa tukiaseman vastaanottopäästä ja myös hyvää paluusuunnan signaalivoimakkuutta. Alla olevassa taulukossa on kuvattu teoreettiset lähetysnopeudet 4G-verkossa 20 MHz taajuusjakoisella (FDD) kaistalla eri modulaatioilla.

LTE FDD 20 MHz lähetyskaista**
AntennikonfiguraatioModulaatioUL 1x1 SISO****256QAM UL98 Mbps64QAM UL75 Mbps16QAM UL**50 MbpsTeoreettiset lähetysnopeudet LTE-verkossa eri modulaatioilla

Päätelaitetuki modulaatiolle on artikkelin kirjoitushetkellä vielä suppea. Tuettuja laitteita on tähän asti ollut vain uusimmissa X55-piirisarjan puhelimissa, kuten Oneplussan 8-sarjan puhelimet. Cacombos.com-sivuston perusteella muita UL 256QAM - tukevia puhelimia ovat ainakin uusimmat Xiaomin, Samsungin ja Realmen huippumallit. On mahdollista, että ohjelmistopäivityksien myötä muutkin X55-modeemilla varustetut laitteet saavat tuen.

  • Orimattilan Pakaan tukiasema, LTE1800 256QAM UL
  • Orimattilan Pakaan tukiasema, LTE1800+LTE700 256QAM UL-CA

Parhaimmillaan UL 256QAM tarjoaa rutkasti korkeampia lähetysnopeuksia. Orimattilan Pakaan tukiasemalla saavutettiin yhdellä 20 MHz lähetyskaistalla jopa 96 Mbps lähetysnopeus ja 30 MHz Upload-CA:lla likimain 120 Mbps lähetysnopeus. Yhteys olisi saattanut olla vieläkin nopeampi, mutta pullonkaulaksi muodostui liittymän nopeusprofiili, joka signaloinnin perusteella on 1100/110 Mbps. On miellyttävää huomata LTE:n kehittymisen jatkuneen vaikkakin suurin pöhinä on 5G:n ympärillä. Harmillista vain on, ettei yksikään tällä hetkellä operaattorien myymistä kiinteään käyttöön tarkoitetuista päätelaitteista tue UL 256QAM modulaatiota. Näkisimme kiinteän langattoman laajakaistan olevan suurin hyötyjä lähetysnopeuden kasvusta, koska mobiilissa nopeuden epäsymmetriaa on kutsuttu pitkään pilvipalveluiden käyttöä rajoittavaksi tekijäksi.