Warstwa fizyczna 5G New Radio (NR)

Warstwa fizyczna (PHY) to "fundament" każdej sieci bezprzewodowej. To tutaj dane zamieniane są na fale elektromagnetyczne, które niosą informacje przez powietrze.

W 5G New Radio (NR) wprowadzono szereg innowacji, aby osiągnąć:

• Ogromne pasmo: do 400 MHz (a nawet więcej) w jednym kanale.
• Ekstremalną wydajność: więcej bitów na sekundę z każdego herca częstotliwości.
• Elastyczność: ta sama sieć musi obsługiwać tanie czujniki oraz szybkie smartfony.

Dwa główne zakresy 5G

3GPP podzieliło częstotliwości 5G na dwa tzw. Frequency Ranges:

• FR1 (Sub-6 GHz): Od 410 MHz do 7125 MHz.
  • Zapewnia dobry zasięg i przenikanie przez ściany.
  • Główne pasmo w Polsce: 3.4-3.8 GHz (pasmo C).
• FR2 (mmWave): Od 24.25 GHz do 71 GHz.
  • Bardzo wysokie prędkości (Gbps), ale mały zasięg (setki metrów).
  • Podatne na tłumienie przez deszcz, liście, a nawet dłoń użytkownika.

SCS - Scalable Subcarrier Spacing

W 4G LTE odstęp między podnośnymi był stały i wynosił 15 kHz. W 5G NR mamy skalowalną numerologię:

Wyższe SCS oznacza krótsze ramki czasowe, co redukuje opóźnienia, ale wymaga szerszych kanałów.

Czas i częstotliwość

Podstawowa struktura czasowa jest stała niezależnie od numerologii:

• Ramka (Frame): 10 ms.
• Podramka (Subframe): 1 ms (zawsze 10 podramek w ramce).
• Slot (Szczelina): Zależy od numerologii. Zawsze zawiera 14 symboli OFDM.

W numerologii 0 (μ=0, 15 kHz) mamy 1 slot na podramkę. W numerologii 1 (μ=1, 30 kHz) mamy 2 sloty na podramkę. Dzięki temu 5G może wysyłać dane "częściej", skracając czas oczekiwania.

Techniki modulacji sygnału

5G wykorzystuje dwie główne techniki transmisji:

1. CP-OFDM (Cyclic Prefix OFDM): Stosowana w Download i Upload. Bardzo wydajna spektralnie, pozwala na MIMO.
2. DFT-s-OFDM (Discrete Fourier Transform spread OFDM): Opcjonalna w Upload (wysyłanie). Zużywa mniej energii, co wydłuża życie baterii w smartfonie, ale nie wspiera MIMO tak dobrze jak CP-OFDM.

Sieć dynamicznie decyduje, której techniki użyć w zależności od Twojego zasięgu i stanu baterii.

Więcej bitów w każdym symbolu

Modulacja to sposób "rysowania" fali, aby zakodować bity. 5G używa standardowo 256-QAM:

• QPSK: 2 bity na symbol (bardzo odporne, ale wolne).
• 64-QAM: 6 bitów na symbol.
• 256-QAM: 8 bitów na symbol (wymaga idealnego sygnału).

Dzięki 256-QAM, przy tej samej szerokości pasma, 5G przesyła o ok. 33% więcej danych niż przy standardowym 64-QAM stosowanym wcześniej w 4G.

Od 5 MHz do 400 MHz

5G NR wspiera ogromne szerokości kanałów, co jest kluczem do prędkości "Gbps":

• FR1: kanały o szerokościach 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 80, 100 MHz.
• FR2: potężne kanały 50, 100, 200, 400 MHz.

Dla porównania, w 4G maksymalny kanał to 20 MHz (łączone tylko przez Carrier Aggregation). 5G ma 5-krotnie większą "rurę" na dane już w podstawowym paśmie 3.5 GHz.

Nie zawsze potrzebujesz 100 MHz

Szerokie kanały zużywają dużo prądu w smartfonie. 5G wprowadza Bandwidth Parts:

• Telefon może monitorować tylko mały wycinek pasma (np. 5 MHz), gdy tylko czeka na powiadomienia.
• Gdy zaczniesz pobierać duży plik, stacja gNB błyskawicznie przełączy Cię na pełne 100 MHz.
• Pozwala to na oszczędność baterii przy zachowaniu gotowości do wysokich prędkości.

Multiple Input Multiple Output

To jedna z najważniejszych technologii 5G. Zamiast 1 czy 2 anten na maszcie, używamy matryc składających się z 64 lub nawet 128 anten.

• Spatial Multiplexing: Wysyłanie różnych strumieni danych do tego samego użytkownika (prędkość x2, x4, x8).
• Multi-user MIMO (MU-MIMO): Wysyłanie danych do wielu użytkowników na tej samej częstotliwości w tym samym czasie, dzięki separacji przestrzennej.

Dzięki temu sieć staje się znacznie bardziej pojemna bez kupowania kolejnych herców pasma.

Światło zamiast żarówki

Starsze sieci działają jak żarówka – świecą radiem wszędzie wokoło. Massive MIMO umożliwia Beamforming, który działa jak latarka:

• Antena cyfrowo formuje wąską wiązkę sygnału skierowaną prosto w Twój telefon.
• Wiązka "podąża" za użytkownikiem, gdy ten się przemieszcza.
• Zalety: Wyższy poziom sygnału (lepsza prędkość) i mniejsze zakłócenia dla sąsiadów korzystających z innej wiązki.

Kierowanie w pionie i poziomie

Beamforming w 5G nie działa tylko lewo-prawo (horyzontalnie), ale też góra-dół (wertykalnie). To pozwala obsłużyć:

• Ludzi na różnych piętrach wieżowca.
• Drony latające nad miastem.

Sieć stale wykonuje Beam Management – co kilka milisekund sprawdza, która z tysięcy możliwych wiązek jest obecnie najlepsza dla Twojego urządzenia.

Przełączanie między wysyłaniem a odbieraniem

W 4G większość pasm była FDD (oddzielne pasmo na upload i download). W 5G dominuje TDD (Time Division Duplex):

• Ta sama częstotliwość jest używana do Downloadu i Uploadu, ale w innych momentach czasu.
• Dynamic TDD: Sieć może dynamicznie zmieniać proporcje. Jeśli wszyscy oglądają Netflixa, sieć daje 90% czasu na Download.
• Pozwala to na znacznie lepsze wykorzystanie dostępnego pasma.

Fizyka nie wybacza

Wyższe częstotliwości (3.5 GHz vs 800/900 MHz) mają gorszą propagację:

• Tłumienie: Sygnał szybciej traci moc wraz z odległością.
• Przeszkody: Ściany, drzewa i szkło tłumią sygnał 3.5 GHz znacznie silniej niż w 4G LTE.
• Rozwiązanie: Massive MIMO i Beamforming kompensują te straty, skupiając moc tam, gdzie jest potrzebna, co pozwala uzyskać zasięg zbliżony do pasma LTE 2100/2600 MHz.

Matematyka na krawędzi sygnału

5G wprowadza nowocześniejsze kody korekcyjne (FEC), które ratują dane przed szumem:

1. LDPC (Low-Density Parity-Check): Używane do danych użytkownika. Są niesamowicie szybkie w dekodowaniu, co umożliwia Gbps.
2. Polar Codes: Używane do kanałów sterujących (sygnalizacji). Są ekstremalnie skuteczne w wyłapywaniu błędów przy słabym sygnale.

To zmiana względem Turbo Codes używanych w 4G LTE, które nie nadążałyby za gigabitowymi prędkościami 5G.

4G i 5G na jednym paśmie

Zanim operatorzy zbudują nowe stacje 3.5 GHz, używają DSS na starych pasmach (np. 1800/2100 MHz):

• Ta sama częstotliwość obsługuje jednocześnie telefony LTE i 5G.
• Działa to jak skrzyżowanie z inteligentnymi światłami – co kilka milisekund zasoby są przydzielane tym, którzy ich aktualnie potrzebują.
• Minus: Prędkość jest podobna do LTE. Plus: Szybkie pokrycie kraju ikonką 5G.

Jak zorganizowane są bity w powietrzu?

Dane w 5G NR są przesyłane w tzw. kanałach fizycznych. Dzielimy je na trzy grupy:

• W dół (Downlink - gNB do UE):
  • PDSCH: Dane użytkownika (filmy, strony www).
  • PDCCH: Sterowanie (instrukcje: "Ty odbieraj dane w tym miejscu pasma").
  • PBCH: Informacje systemowe niezbędne do wejścia do sieci.
• W górę (Uplink - UE do gNB):
  • PUSCH: Dane użytkownika (wysyłane zdjęcia, maile).
  • PUCCH: Sterowanie (np. potwierdzenia ACK/NACK).
  • PRACH: Dostęp (używany przy logowaniu i "pukaniu" do stacji).

Jak telefon wie, co jest przeznaczone dla niego?

1. Telefon stale monitoruje PDCCH (Physical Downlink Control Channel).
2. W PDCCH znajduje się DCI (Downlink Control Information) – to krótka wiadomość: "Hej, w slocie nr 5, na częstotliwościach od A do B, są dane dla Ciebie z modulacją 256-QAM".
3. Telefon natychmiast przestraja się na te parametry i odczytuje swoje dane z głównego kanału PDSCH.

W 5G kanał PDCCH jest bardzo elastyczny – może zajmować różne fragmenty pasma (CORESET), co pozwala oszczędzać energię urządzenia.

Od bajtów do fal radiowych

Dane przechodzą przez stos protokołów, zmieniając swoją nazwę i postać:

• SDU (Service Data Unit): Dane "surowe" przychodzące z wyższej warstwy.
• PDU (Protocol Data Unit): Dane wzbogacone o nagłówek danej warstwy (np. PDCP Header).

Warstwa MAC zbiera małe porcje danych z różnych aplikacji i pakuje je w jeden duży Transport Block (TB), który trafia do warstwy fizycznej. Wielkość TB może wynosić od kilku bajtów do ponad miliona bitów w jednym mili-sekundowym slocie!

Po co wysyłać bity, które nie niosą danych?

Oprócz kanałów z danymi, 5G wysyła Reference Signals (RS). Działają one jak "latarnie morskie":

• DMRS (Demodulation RS): Pomaga telefonowi zrozumieć, jak bardzo zniekształcona została fala (faza i amplituda), aby poprawnie odczytać bity w 256-QAM.
• CSI-RS (Channel State Information RS): Służy do pomiaru jakości kanału – telefon melduje: "Tu sygnał jest super, daj mi szybszą modulację".
• PTRS (Phase Tracking RS): Kluczowy w 5G mmWave – pomaga korygować szybkie zmiany fazy (szum fazowy) przy bardzo wysokich częstotliwościach.

Oczy stacji bazowej

W 5G to telefon wysyła sygnał SRS do stacji bazowej. Dzięki temu gNB wie dokładnie:

• Gdzie fizycznie znajduje się telefon.
• Jak najlepiej uformować wiązkę Beamformingu, aby trafić w to konkretne urządzenie.
• Które fragmenty pasma FR1/FR2 działają najlepiej dla tego użytkownika.

Dzięki SRS stacja Massive MIMO 64T64R "widzi" każdego użytkownika w przestrzeni 3D i może do niego precyzyjnie celować energią radiową.

Jak telefon w ogóle znajduje 5G?

Zanim telefon się zaloguje, musi zsynchronizować się ze stacją bazową. Służy do tego SSB:

• Zawiera sygnały PSS i SSS (Primary/Secondary Sync Signal).
• Wysyłany jest w pęczkach wiązek (Beam Sweeping) – stacja "omiecia" teren sygnałem synchronizacji.
• Dzięki temu telefon dowiaduje się: "O, tu jest sieć o ID 123 i ma taką a taką strukturę ramek".

W 5G SSB pojawia się co 5, 10, 20, 40, 80 lub 160 ms (standardowo 20 ms), co pozwala telefonowi oszczędzać baterię, bo nie musi szukać sieci non-stop.

Proces nawiązywania wiązki

W 5G wysokie prędkości wymagają precyzyjnego celowania. Proces ten ma dwa etapy:

1. Beam Sweeping (Gruby wybór): Stacja wysyła kilka szerokich wiązek SSB. Telefon mówi: "Wiązka nr 3 jest najmocniejsza".
2. Beam Refinement (Precyzyjne dostrojenie): Stacja w obrębie wiązki nr 3 tworzy kilkanaście bardzo wąskich wiązek. Telefon dba, aby zawsze być w centrum tej najjaśniejszej "plamki" sygnału.

74 sposoby na jeden slot

W 5G NR każdy z 14 symboli w slocie może mieć inną rolę. 3GPP zdefiniowało 74 standardowe formaty slotów:

• D (Downlink): Symbol tylko do odbierania.
• U (Uplink): Symbol tylko do wysyłania.
• F (Flexible): Symbol, którego rola zmienia się dynamicznie (może być D, U lub pusty - Guard Period).

Najpopularniejszy format w Europie (w paśmie 3.5 GHz) to tzw. DDDSU lub DDDDU, co zapewnia dużą przewagę pobierania nad wysyłaniem.

26 GHz i wyżej

Prawdziwe Gbps osiąga się w FR2. Ale mmWave ma specyficzne cechy fizyczne:

• Gigantyczne pasmo: Możliwość użycia kanałów 400 MHz (lub 800 MHz przez agregację).
• Liniowa propagacja: Fale działają jak promień światła – nie odbijają się dobrze, nie przechodzą przez przeszkody.
• Wymagany Beamforming: Sygnał bez skupionej wiązki zanikłby po kilkunastu metrach.

W Polsce pasmo 26 GHz jest przewidziane dla stadionów, lotnisk i centrów handlowych.

Sumowanie pasm dla prędkości

5G pozwala łączyć wiele kanałów w jeden logiczny ciąg danych:

• Intra-band: Łączenie kanałów w tym samym pasmie (np. 40 + 60 MHz w 3.5 GHz).
• Inter-band: Łączenie różnych pasm (np. 3.5 GHz + 1800 MHz LTE + 26 GHz).

Agregacja pozwala osiągnąć wynik typu 1 Gbps + 2 Gbps = 3 Gbps na ekranie Twojego smartfona.

Skalowanie warstw danych

Liczba anten to nie to samo co liczba warstw danych (layers):

• Anteny: Masz ich 64, aby precyzyjnie formować wiązkę.
• Warstwy (Layers): Większość współczesnych telefonów 5G wspiera MIMO 4x4 dla downloadu.

Oznacza to, że telefon odbiera 4 niezależne strumienie danych jednocześnie. Massive MIMO po stronie stacji bazowej pozwala utrzymywać te 4 strumienie stabilnie, nawet gdy sygnał jest słaby.

Dlaczego wysyłanie jest zawsze wolniejsze?

Głównym problemem 5G jest budżet łącza w górę (Link Budget):

• Stacja bazowa ma ogromną moc i tysiące anten (łatwo "krzyczy").
• Telefon ma malutką baterię, małe antenki i restrykcyjne limity promieniowania dla zdrowia (SAR).
• Wysokie pasma (3.5 GHz) mają mały zasięg, więc telefon często "nie dociąga" sygnału do nadajnika.

Rozwiązaniem jest SUL (Supplementary Uplink) – telefon pobiera dane przez 5G (3.5 GHz), ale wysyła je przez stare pasmo 800 MHz.

Rysowanie bitów na fali

Modulacja kwadraturowa (QAM) zmienia dwa parametry fali nośnej jednocześnie:

• Amplituda (Siła): Jak wysoka jest fala.
• Faza (Przesunięcie): Kiedy fala zaczyna rosnąć.

Przykładowe punkty na konstelacji 256-QAM to unikalne kombinacje fazy i amplitudy. Im gęściej są ułożone (256 punktów!), tym trudniej je rozróżnić przy szumie – dlatego Gbps wymaga dobrej widoczności anteny stacji.

Wrogowie sieci milimetrowych

W pasmach 26 GHz i wyżej (FR2) zjawiska pogodowe mają ogromne znaczenie:

• Krople deszczu: Mają wielkość zbliżoną do długości fali 5G, co powoduje ogromne rozpraszanie sygnału.
• Wilgoć w powietrzu: Cząsteczki wody i tlenu pochłaniają energię radiową.
• Liście na drzewach: Mokry liść to niemal nieprzezroczysta ściana dla milimetrowego 5G.

Dlatego planowanie sieci mmWave wymaga precyzyjnych map 3D z uwzględnieniem roślinności.

Czy sygnał doleci?

Inżynierowie planujący 5G sumują zyski i straty mocy [dBm]:

Moc Odbiornika = Moc Nadajnika + Zysk Anten - Straty Drogi (Path Loss) - Straty Przeszkód - Margines Szumu.

• W 5G dążymy do tego, aby poziom sygnału (RSRP) był wyższy niż -110 dBm.
• Poniżej -120 dBm połączenie staje się niestabilne lub zrywa.

Dwie drogi do większej prędkości

• Carrier Aggregation (CA): Jeden ruter w stacji gNB zarządza wieloma pasmami jednocześnie. Dane są dzielone na poziomie warstwy MAC. To bardzo szybki i wydajny mechanizm.
• Dual Connectivity (DC): Telefon łączy się z dwiema różnymi stacjami bazowymi (np. LTE i 5G). Dane są dzielone wyżej, w warstwie PDCP. Jest to bardziej złożone, ale pozwala łączyć technologie różnych generacji (EN-DC).

W 5G często używamy obu technik naraz, aby "wycisnąć" maksimum z dostępnych anten i częstotliwości.

Złoty środek dla FR1

Większość sieci 5G na świecie w paśmie 3.5 GHz używa numerologii μ=1 (30 kHz). Dlaczego?

• Odporność na szum fazowy: Przy 3.5 GHz 15 kHz (z LTE) byłoby zbyt wrażliwe na drgania fali.
• Opóźnienia: Slot trwa 0.5 ms zamiast 1 ms, co ułatwia uRLLC.
• Współistnienie: 30 kHz idealnie "mieści się" w kanałach o szerokości 40-100 MHz.

Jak nie rozładować telefonu w godzinę?

Ciągły monitoring 100 MHz pasma z MIMO 4x4 błyskawicznie zużyłby baterię. 5G używa C-DRX:

• Telefon i sieć umawiają się na cykle: "Przez 10 ms słuchaj, przez 40 ms śpij".
• W fazie uśpienia telefon wyłącza większość układów odbiorczych.
• Gdy nadejdą dane, stacja w fazie "słuchania" (On-Duration) daje sygnał do pełnego wybudzenia.

Control Resource Set

W 4G sygnały kontrolne (PDCCH) zajmowały całą szerokość pasma na początku ramki. W 5G są uwięzione w CORESET:

• To konkretny prostokąt w siatce czas-częstotliwość, gdzie telefon szuka instrukcji.
• Może być ich kilka w jednym kanale.
• Pozwala to urządzeniom o ograniczonej mocy obliczeniowej monitorować tylko swój fragment sieci.

Random Access Channel

Gdy telefon chce wysłać dane po długiej przerwie, używa kanału PRACH:

• Wysyła tak zwany "Preamble" – sygnał: "Tu jestem, chcę rozmawiać".
• W 5G istnieje tryb 2-step RACH (Release 16+), który skraca proces połączenia, oszczędzając czas i baterię.
• Jest to kluczowe dla urządzeń IoT, które wysyłają małe paczki danych bardzo rzadko.

5G w szybkim pociągu

Przy prędkości 300 km/h częstotliwość fali radiowej ulega przesunięciu (efekt Dopplera). W 5G jest to wyzwanie:

• Przesunięcie to psuje ortogonalność podnośnych (ICI - Inter-Carrier Interference).
• 5G radzi sobie z tym przez użycie szerszego SCS (np. 60 kHz), który jest bardziej odporny na przesunięcia częstotliwości.
• Dzięki temu 5G wspiera stabilne połączenia nawet przy prędkości 500 km/h.

Jak ocenić jakość 5G?

• RSRP (Reference Signal Received Power): Czysta moc sygnału [dBm]. Powyżej -80 dBm to sygnał idealny.
• RSRQ (Reference Signal Received Quality): Czystość sygnału względem szumów. Im bliżej 0, tym lepiej.
• SINR (Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio): Stosunek sygnału do zakłóceń. Kluczowy dla osiągnięcia modulacji 256-QAM. Wymaga wartości powyżej 20-25 dB.

Komunikacja bez udziału stacji bazowej

5G wprowadza udoskonalony Sidelink (interfejs PC5):

• Urządzenia mogą rozmawiać bezpośrednio ze sobą (UE-to-UE).
• Kandydaci: samochody ostrzegające się o hamowaniu, telefony w kopalniach bez zasięgu stacji.
• V2X (Vehicle-to-Everything): Samochody wymieniają się informacjami o pogodzie i zagrożeniach w czasie rzeczywistym.

Ewolucja sprzętu na maszcie

• Anteny pasywne (4G): Elektronika (RRU) jest w szafie pod masztem, a antena to tylko kawałek metalu podłączony długim kablem. Duże straty mocy.
• AAU (Active Antenna Unit - 5G): Cała elektronika, procesory sygnałowe i setki anten są zamknięte w jednej obudowie na górze masztu. Zero strat na kablach, ogromna precyzja sterowania wiązką.

Sieć na latarniach

Ponieważ wysokie pasma (3.5 GHz i mmWave) mają mały zasięg, 5G wymaga zagęszczenia stacji:

• Macro Cells: Duże maszty (zasięg km).
• Small Cells: Małe nadajniki wielkości pudełka od butów montowane na latarniach, przystankach i wewnątrz budynków (zasięg setki metrów).

To jedyny sposób, aby zapewnić Gbps w gęstej zabudowie miejskiej.

Najważniejsze punkty do zapamiętania

• Pasma: FR1 (poniżej 7 GHz) dla zasięgu i FR2 (mmWave) dla prędkości.
• Numerologia: Skalowalny SCS (30, 60, 120 kHz) dopasowany do potrzeb.
• Massive MIMO: Matryce antenowe zwiększające pojemność i zasięg.
• Beamforming: Precyzyjne kierowanie sygnału do użytkownika.
• Kanały: PDSCH/PUSCH dla danych, PDCCH/PUCCH dla sterowania.
• FEC: Kodowanie LDPC i Polar dla maksymalnej wydajności.

Od teorii do praktyki

Planowanie sieci 5G PHY wymaga uwzględnienia:

• Asymetria TDD: Ustawienie odpowiedniego wzorca (Pattern) dla DL/UL.
• Koordynacja PCI: Unikanie konfliktów identyfikatorów warstwy fizycznej (0-1007).
• Współdzielenie infrastruktury: Anteny AAU muszą być montowane z uwzględnieniem obciążenia masztu.
• EMF: Limity pola elektromagnetycznego wymuszają inteligentne zarządzanie mocą w Beamformingu.

Sprawdzanie parametrów radiowych

W systemie RouterOS możemy monitorować stan połączenia 5G za pomocą terminala. Jest to kluczowe dla inżyniera terenowego:

[admin@MikroTik] > /interface/lte/monitor lte1
      status: connected
       model: RG500Q-EA (5G)
    operator: Plus / Orange / T-Mobile
        band: n41 (2500 MHz)
      ca-band: n41(100MHz), n28(20MHz)
        rsrp: -85dBm
        rsrq: -11dB
        sinr: 18dB
       nr-pci: 402

Polecenie to pokazuje aktualnie używane pasma (NR bands) oraz jakość sygnału.

Analiza wydajności PHY

Aby sprawdzić, czy stacja bazowa wykorzystuje pełną moc 5G, warto zwrócić uwagę na szerokość kanału (CH BW) oraz liczbę warstw MIMO:

[admin@MikroTik] > /interface/lte/at-chat lte1 input="AT+QENG=\"servingcell\""
  output: +QENG: "servingcell","NOCONN"
  +QENG: "NR5G-SA","TDD",260,01,43A2B,402,630000,78,12, -85,-11,18,1

Komendy AT pozwalają wyciągnąć głębsze informacje z modemu 5G, takie jak dokładne numery ARFCN (częstotliwości).

5G nie tylko dla gigabitów

3GPP Release 17 wprowadza RedCap (znane też jako NR-Light):

• Cel: Urządzenia tańsze i mniejsze niż smartfony (np. smartwatche, kamery przemysłowe).
• Redukcja PHY: Maksymalna szerokość kanału to 20 MHz (FR1).
• Mniej anten: Tylko 1 lub 2 anteny odbiorcze zamiast 4.
• Efekt: Prędkości rzędu 150 Mbps, ale ogromne oszczędności energii.

Warstwa nad fizyczną

SDAP (Service Data Adaptation Protocol) to nowa warstwa w 5G, która pilnuje, aby właściwe dane trafiły do właściwego "kawałka" radia:

• Mapuje strumienie danych (IP flows) na odpowiednie poziomy priorytetów QoS.
• Dodaje specjalny znacznik do pakietów radiowych, dzięki czemu baza gNB wie, że dany pakiet to np. sterowanie chirurgicznym robotem (pilne!) a nie aktualizacja systemu (może poczekać).

Czas reakcji w 5G

Fale radiowe pędzą z prędkością światła, ale przy dystansie kilku kilometrów pakiety od różnych użytkowników przylatywałyby do bazy w bałaganie.

• Timing Advance: Stacja bazowa mierzy czas dolotu sygnału i rozkazuje telefonowi: "Wysyłaj dane 10 mikrosekund wcześniej, bo jesteś daleko".
• W 5G TA jest o wiele bardziej precyzyjne niż w LTE, co jest kluczowe dla działania na bardzo małych slotach (0.25 ms).

Physical Cell ID

Każda komórka 5G ma swój unikalny numer PCI w danej okolicy:

• PCI wyliczany jest z sygnałów PSS i SSS.
• Zakres: 0 - 1007 (w LTE było tylko 503).
• Kontekst: Jeśli dwie stacje o tym samym PCI "widzą się", dochodzi do zakłóceń, których telefon nie potrafi odfiltrować. Planowanie PCI to "kolorowanie mapy" w świecie radiowym.

Jak powstaje wiązka?

Aby sygnał z 64 anten "złożył się" w jedną mocną wiązkę, stacja bazowa stosuje Precoding:

• Mnoży dane przez specjalne macierze matematyczne (Codebooks).
• Zmienia fazę i amplitudę na każdym z 64 transmiterów tak, aby fale zsumowały się konstruktywnie w miejscu, gdzie jest telefon, a wygasiły tam, gdzie siedzi inny sąsiad.

Koniec Części 2: Warstwa Fizyczna

Przeszliśmy od elementarnych fal radiowych po zaawansowane techniki sterowania wiązką i monitorowania sieci.

Zapamiętaj: 5G to nie tylko szybsza modulacja, to przede wszystkim elastyczność i precyzja w przestrzeni.

Masz pytania dotyczące Massive MIMO lub konfiguracji MikroTika?