Koti » Testasimme Elisan 5G Standalone -verkkoa

Testasimme Elisan 5G Standalone -verkkoa

5G SA – seuraava etappi 5G:n käyttöönotossa

Tällä hetkellä 5G-verkot toimivat Suomessa Non-Standalone-tilassa (jatkossa NSA), jossa 5G-verkko vaatii rinnalle 4G-verkon vähintään signalointia varten. Signalointi on mobiiliverkossa kontrollidataa eli tukiaseman ja päätelaitteiden välistä kommunikointia, joka ohjaa verkon toimintaa. Standalone-tilassa (jatkossa SA) signalointi tapahtuu täysin 5G:n kautta ja se ei vaadi 4G-verkon olemassaoloa. Yksinkertaisempi topologia mahdollistaa pienemmät verkkoviiveet. SA mahdollistaa myös uusien 5G-ominaisuuksien käyttöönoton, kuten verkon viipaloinnin (slicing).

5G:n toteutus suoraan Standalone-verkoksi ei ole ollut mahdollista monista eri syistä. Yksi merkittävä tekijä asiassa on varmasti ollut se, että operaattorit ja valmistajat halusivat saada 5G:n nopeasti käyttöön. SA ei ollut valmis samaan aikaan NSA:n kanssa, sillä SA vaatii laajoja teknisiä uudistuksia. 5G NSA tukeutuu 4G-verkon EPC-coreen, mutta 5G SA vaatii kokonaan uuden 5G Coren. Uuden 5G Coren rakentaminen, testaaminen ja käyttöönotto vaativat huomattavasti pidemmän ajan. Ensimmäisen sukupolven Snapdragon X50-päätelaitteet eivät edes tukeneet 5G SA:ta. Lisäksi siirtymä 4G:stä 5G:hen olisi käytännössä liian hankalaa ilman NSA:ta.

Elisan 5G-SA-tukiasemien sijainnit CellMapperin kartalla Vantaalla

Testasimme Elisan 5G SA-verkkoa Kirkkonummella (Ericssson) ja Vantaalla (Huawei). Tätä varten Elisa toimitti meille ystävällisesti testiliittymät. Nykyisillä kaupallisilla liittymillä 5G SA-verkkoon ei pääse. Elisalla on myös muutamia 5G SA tukiasemia Tampereella.

Jouduimme muokkaamaan OnePlus 8, OnePlus ja 9 Pro ja Mi 11 Lite 5G puhelimien modeemeja, jotta pääsimme hyödyntämään 5G SA-verkkoa. Käytimme testilaitteena myös Huawei 5G CPE Max ulkomodeemia, jossa oli jo vakiona 5G SA käytettävissä.

Elisan 5G SA-verkko toimii rinnakkain NSA:n kanssa. NSA tulee toimimaan tulevaisuudessakin SA:n rinnalla. Tällä hetkellä SA:ta tukevia päätelaitteita on markkinoilla hyvin vähän, joten kiirettä ostoksille ei ole sen takia. Lisäksi 5G NSA on todennäköisesti alussa nopeampi kuin SA, koska 4G-taajuudet antavat nopeustukea 5G NSA-käytössä.

5G SA (Huawei) Vantaa

Vantaalla 5G SA-verkko on toteutettu Huawein radioverkossa. Elisalla on käytössä 5G:llä taajuudet n1 (2100 MHz), n28 (700 MHz) ja n78 (3500 MHz). 2100 MHz n1-taajuuden käyttöönotto oli testaushetkellä vielä kesken eikä sitä pystynyt käyttämään. n1 tulee todennäköisesti käyttämään hyödyksi DSS-tekniikkaa (Dynamic Spectrum Sharing), jossa saman 2100 MHz taajuuden jakavat sekä 4G- ja 5G -teknologiat, jolloin kapasiteettia voidaan jakaa dynaamisesti tarpeen mukaan molemmille teknologioille riippuen verkon kuormituksesta.

Vantaan Kuninkaanmäki: Maston huipulla Elisan 8×8 radiot ja antennit. Keskellä DNA:n antennit ja alimpana Telian passiiviantennit.


Testeissämme hyvissä olosuhteissa 5G SA tarjoaa käytännössä saman nopeuden kuin NSA:ssa 5G yksinään tarjoaa. SA:ssa 3,5 GHz apuna ei ole 4G:n lisäkapasiteettia ja matalampien taajuuksien tuomaa varmuutta kuuluvuuden osalta, joten SA n78 ei ole tässä vaiheessa yksittäisenä taajuutena erityisen käyttökelpoinen matkapuhelinkäytössä.

Esimerkiksi sisällä autossa 3,5 GHz signaali heikkenee niin paljon, että varsinkin lähetysnopeudet jäävät hyvinkin vaatimattomiksi ja yhteys muuttuu helposti epävakaaksi. Käytännössä 5G SA 3,5 GHz taajuudella tarvitsee NR-CA:n, jolla voidaan yhdistää Carrier Aggregationin avulla matalampi taajuus tukemaan korkeampaa taajuutta – erityisesti uploadin osalta.

Testeissämme SA toimi pääsääntöisesti hyvin, pieniä ongelmia lukuunottamatta. Pienet lastentaudit ovat täysin ymmärrettäviä, koska kyseessä on vielä testivaiheessa oleva verkko. Esimerkiksi datayhteys saattoi jumiutua pidemmän tyhjäkäyntijakson jälkeen ja vaati laitteen lentotilassa käyttämisen. Nämä tiedossa olevat ongelmat korjaantuvat 5G core-verkon päivitysten myötä kuitenkin vielä lähiaikoina.

5G SA Upload MIMO

Yleensä päätelaitteet tukevat vain 1×1 SISO antennikonfiguraatiota lähetyssuunnassa. Huawein 5G CPE Max ulkomodeemi tukee kuitenkin poikkeuksellisesti UL 2×2 MIMO-ominaisuutta, jolla lähetysnopeus saatiin lähes tuplattua tavallisiin päätelaitteisiin verrattuna. Pääsimme testeissä parhaimmillaan jopa yli 190 Mbps lähetynopeuksiin ja 5 ms viiveeseen 5G SA-verkossa.

5G Carrier Aggregation

5G Carrier Aggregation (NR-CA) yhdistää useita 5G-taajuuksia keskenään samalla tavalla kuin 4G:ssä Carrier Aggregationissa. NR-CA toimii molempien SA:n ja NSA:n kanssa, mutta Elisan verkossa saimme testattua NR-CA:ta vain 5G SA:lla.

Testilaitteistamme ainoastaan Xiaomi Mi 11 Lite 5G:ssä oli tuki n28+n78 NR-CA:lle. 700 MHz + 3500 MHz 5G NR-CA auttaa erityisesti verkon kuuluvuusalueen rajalla, jossa 3.5 GHz taajuus heikkenee niin paljon ettei lähetyspuoli toimi kunnolla ilman 700 MHz apua. NR-CA:ssa n28 toimi päätaajuutena (PCC) ja n78 lisätaajuutena (SCC).

5G NR-CA n28+n78 taajuuksilla Xiaomi Mi 11 Lite 5G-puhelimella

5G SA (Ericsson) Kirkkonummi

Kirkkonummella Elisan 5G SA-tukiasema on Ericssonin toimiston katolla Jorvaksessa. Tässä tukiasemassa SA toimi vain 3.5 GHz n78 -taajuudella. Tukiasemassa oli käytössä myös n28, mutta se toimi vain NSA-tilassa, joten NR-CA:ta ei voinut testata SA:ssa.

Viive ei ollut erityisen hyvä Ericssonin 5G SA-verkossa, vaikka se olikin pienempi verrattuna NSA-verkkoon. 8ms viiveeseen on jo mahdollista päästä mm. Helsingissä Huawein 5G NSA-verkossa.

Yhteenveto

5G SA:n kehitys on menossa hyvää vauhtia eteenpäin. Erityisen hyvää viivettä ei tässä vaiheessa saavutettu Qualcomm -pohjaisilla päätelaitteilla, mutta Huawein CPE:llä päästiin jopa 5ms viiveeseen, joka on jo erittäin hyvä 5G-verkossa. Todennäköisesti Huawein radioverkossa ja päätelaitteissa on jotain valmistajan omia kehittämiä teknologioita käytössä, jotka parantavat viivettä verrattuna muihin valmistajiin.

Loppukäyttäjälle SA:n käyttöönotto on yksinkertainen ohjelmistopäivitys, mutta käyttöönottoprosessi taustalla on monimutkikas. Nähtäväksi jää, kuinka hyvin päätelaitteet tulevat saamaan ohjelmistopäivityksiä SA:n aktivoimiseksi. Monet edullisemmat päätelaitteet eivät välttämättä tule koskaan saamaan 5G SA päivitystä.

Ensi vuonna Qualcomm X65-pohjaiset päätelaitteet mahdollistavat NR-CA:n kolmella eri taajuudella, joka mahdollistaa SA:n käyttämisen jo täysipainoisemmin. Tällöin 5G SA:lla taajuusyhdistelmä n28+n1+n78 (700 MHz + 2100 MHz + 3500 MHz) varmistaa jo riittävän nopeuden ja kuuluvuuden sekä lataus- ja lähetyssuunnissa myös liikkuvassa käytössä.

Avainsanat:

Kommentoi