Zakresy częstotliwości w Carrier Aggregation

Zakresy częstotliwości w Carrier Aggregation

Dziś przyjrzymy się dokładnie zakresom częstotliwości wykorzystywanym w technologii Carrier Aggregation (CA). To jedna z kluczowych funkcji umożliwiających zwiększenie przepustowości i efektywności sieci mobilnych LTE i 5G. Zrozumienie, jak działają różne pasma i jak są ze sobą łączone, jest podstawą efektywnego projektowania i optymalizacji sieci nowoczesnych standardów.

Carrier Aggregation polega na łączeniu kilku pasm częstotliwości (zwanych nośnymi lub component carriers – CC) w celu zwiększenia dostępnej szerokości pasma, co przekłada się na wyższą prędkość transmisji danych. Jednak nie każde pasmo nadaje się do agregacji, a dobór zakresów częstotliwości ma wpływ na zasięg, przepustowość oraz kompatybilność urządzeń. Dlatego istotne jest poznanie charakterystyki i ograniczeń poszczególnych zakresów.

Podstawowe informacje o pasmach wykorzystywanych w CA

Zakresy częstotliwości stosowane w CA pochodzą głównie z pasm LTE oraz pasm 5G NR. Zwykle dzielą się na:

• Pasmo niskie (low-band) – do ok. 1 GHz, np. 700 MHz, 800 MHz
• Pasmo średnie (mid-band) – od 1 GHz do około 3 GHz, np. 1800 MHz, 2100 MHz, 2600 MHz
• Pasmo wysokie (high-band, mmWave) – powyżej 24 GHz, wykorzystywane głównie w 5G, np. 26 GHz, 28 GHz

W praktyce agregacja może łączyć pasma z jednej kategorii lub różne kategorie – np. low-band z mid-band, co pozwala zrównoważyć zasięg i prędkość. Pasma niskie charakteryzują się dużym zasięgiem i lepszą penetracją budynków, lecz mniejszą przepustowością. Pasma średnie oferują kompromis, a pasma wysokie zapewniają ogromną przepustowość kosztem mniejszego zasięgu.

Agregacja nośnych LTE – zakresy częstotliwości

W LTE Carrier Aggregation stosuje się przede wszystkim pasma FDD i TDD. Oto kilka najczęściej wykorzystywanych zakresów:

W CA nośne z powyższych pasm łączy się często, by uzyskać szerokość do 100 MHz i więcej. Przykładowo, agregacja Band 3 i Band 7 jest popularna ze względu na połączenie zasięgu i przepustowości.

Charakterystyka częstotliwości i ich wpływ na agregację

Każde pasmo ma swoje ograniczenia fizyczne, które determinują jak skutecznie można je łączyć:

• Pasma niskie – doskonałe do pokrycia dużych obszarów, ale ich wąska szerokość (np. 10 MHz) ogranicza prędkość. W CA często działają jako nośne główne (primary carrier) dla zapewnienia stabilnego połączenia.
• Pasma średnie – oferują większą szerokość (20-40 MHz), pozwalając na znaczną poprawę prędkości w agregacji.
• Pasma wysokie – mogą osiągać bardzo szerokie pasmo, ale wymagają gęstej sieci stacji bazowych i są stosowane przede wszystkim w 5G.

Łączenie nośnych z różnych pasm wymaga zgodności urządzeń i sieci, które muszą obsługiwać wybrane zakresy i typy duplexingu (FDD/TDD). W praktyce występują scenariusze CA typu intra-band (nośne w tym samym paśmie) oraz inter-band (nośne w różnych pasmach). Inter-band jest częstszy i pozwala lepiej wykorzystać zasoby spektrum.

Carrier Aggregation w 5G – nowe pasma i możliwości

Technologia 5G wprowadza dodatkowe zakresy częstotliwości i większą elastyczność w agregacji. Pasma niskie i średnie są podobne do LTE, lecz dodano szeroko wykorzystywane pasma mmWave (high-band), które umożliwiają ekstremalnie wysokie prędkości, ale na krótkich dystansach.

Agregacja w 5G NR może łączyć pasma typu FR1 (do 6 GHz) oraz FR2 (mmWave, powyżej 24 GHz). Dzięki temu operatorzy mogą realizować bardzo złożone konfiguracje nośnych, dostosowując je do wymagań usług i topologii sieci.

W 5G agregacja nośnych jest częścią szerszego zestawu technik, które razem zwiększają efektywność, jak np. Massive MIMO, beamforming czy dynamiczne zarządzanie zasobami. W efekcie CA jest jeszcze bardziej elastyczne i wydajne niż w LTE.

Wyzwania i ograniczenia przy doborze pasm w CA

Podczas planowania CA ważne jest uwzględnienie kilku czynników:

1. Zgodność urządzeń – telefony i modemy muszą obsługiwać odpowiednie pasma, by korzystać z CA.
2. Regulacje i licencje – dostępność pasm zależy od przydziału częstotliwości dla operatorów.
3. Typ duplexingu – FDD i TDD mają różne właściwości i trudności przy agregacji.
4. Zasięg i propagacja – nie wszystkie pasma będą efektywne w każdym środowisku.
5. Zarządzanie interferencją – szczególnie w przypadku pasm TDD oraz w scenariuszach dense urban.

Dlatego planowanie CA wymaga analizy lokalnej charakterystyki pasm i wymagań użytkowników, a także możliwości sieci i urządzeń końcowych.

Podsumowanie

Zakresy częstotliwości w Carrier Aggregation mają kluczowe znaczenie dla efektywności transmisji w nowoczesnych sieciach mobilnych. Połączenie pasm niskich, średnich i wysokich pozwala operatorom dostarczać szybkie i stabilne usługi, dostosowane do warunków lokalnych i oczekiwań użytkowników. Zrozumienie właściwości poszczególnych pasm i ich roli w CA to podstawa skutecznego wdrożenia i optymalizacji.

Zapoznaj się również z tematem Techniki optymalizacji transmisji danych w sieciach LTE i 5G, aby jeszcze lepiej zrozumieć mechanizmy zwiększające wydajność sieci.