Téma malých buňek jsme otevřeli již v článku Souboj Wi-Fi a 5G není na pořadu dne, kde jsme se věnovali tomu, zda se blíží konec Wi-Fi či nikoli. Je téměř jisté, že se tak nestane, mimo jiné i proto, že technologie pro small cells předpokládají vždy zapojení kombinace 4G/5G a Wi-Fi v různých kombinacích licencovaných a volných pásem.Malé buňky mají od počátku tři primární účely. Firemní buňky GSM (private cells) zajišťovaly hlasovou komunikaci uzavřené skupiny telefonů. V nastávající době datové měly také přinést operátorům byznys, o který se nyní dělí s kabelovými providery. I domácí Wi-Fi, napojená na kabel nebo obecní Wi-Fi je malou buňkou a stojí za to o tento trh bojovat. Malé buňky měly umožnit i zvýšení kapacity spektra v budovách, firmách nebo i v domácnostech sdílením pásem. Na rozdíl od hlasových služeb se pro datové aplikace neprosadily.

Asociace Small Cell Forum analyzuje malé buňky důkladně

V době 3G sítí mělo být hlavní výhodouz zejména o navýšení přenosové rychlosti. Statický modem s externím napájením poskytoval lepší přenosové parametry než telefon s baterií (jedná se o historii, doslova z minulého století). Vize byla ale rychlejší než skutečnost, tehdejší obsah internetu, ani online služby netlačily domácnosti ani korporátní sféru k tomu, aby malé buňky využili.
Skutečný rozmach přišel až se 4G a smartphony. Malé buňky u 4G staví na možnosti LTE využít najednou více pásem a kanálů pro jeden datový tok. To může přinést nejen výrazně rychlejší stahování dat, ale také více či méně úspěšně nahradit  pevný internet mobilní sítí. Tato myšlenka se ukázala jako nereálná u providerů s metalickým a optickým přístupem, jako náhrada Wi-Fi přístupu je tato technologie konkurenceschopná a to i cenově. Své uplatnění našla také jako brána pro mobilní zařízení v lokacích, kde veřejné LTE není dosud k dispozici. Toto se netýká hustě pokryté Evropy, ale hlavně odlehlých oblastí Severní Ameriky, Asie nebo Austrálie. LTE přitom dokáže nabídnout dostatečně rychlé, spolehlivé a bezpečné připojení i pro průmyslové nebo zdravotnické systémy, takže operátoři tento trh považují za velmi perspektivní, bez ohledu na budoucí nástup sítí 5G.
V případě 5G se k využití datové kapacity přidává ještě jeden aspekt. Zatímco někteří lidé si sítě 5G dosud představují jen jako ještě rychlejší internet, experti mají vyšší očekávání. Různé sub standardy 5G by měly přinést protokoly pro pokročilou virtuální realitu nebo IoT autonomní systémy. Zařízení pro 5G tak pravděpodobně s Wi-Fi  nebo LTE nebudou schopná plnohodnotně fungovat. Malé buňky by měly poskytnout prostor pro agregaci těchto zařízení a zlevnit tak infrastrukturu. Připomeňme, že posun 5G sítí do pásem 5G mmWave, tedy 24-85 GHz s sebou nese dosud nepřekonané problémy s malým dosahem, MIMO, počtem antén a buněk a malé buňky by tento problém pomohly vyřešit. Generační rozdíl mezi LTE a 5G bude znamenat také zlom na trhu optických služeb. LTE je z pohledu vyšších vrstev a protokolů téměř 100% kompatibilní s Ethernetem. Pokud je malá buňka napojena na optickou nebo metalickou síť komunikuje přes klasický IP protokol. Malé buňky a přípojky 5G pravděpodobně budou vyžadovat specifické „optické 5G“ právě proto, aby zajistily kompatibilitu služeb a minimální latenci (obdobně jako speciální průmyslové Ethernet protokoly).

Pokusíme se to vysvětlit na příkladu: Herní brýle nebo kombinéza pro virtuální realitu s 5G kvalitou – nulová latence, žádné výpadky signálu, velké množství senzorových dat jedním směrem, obraz a pokyny směrem druhým, zpracovávané globálním herním centrem. Klasický Ethernet nedokáže zajistit dostatečnou kvalitu, přípojka bude muset běžet pod standardem 5G. Malá buňka zajistí, že nářadí bude moci používat každý doma. Odtud je jen krok k tomu, celou hru posunout do prostředí staré továrny nebo do ulic - to zajistí opět malá buňka nebo veřejná síť 5G. Zdá se to nereálné? Vzpomeňte si na zlatá devadesátá a laserové střílečky a také na pološílené lovce pokémonů dnů včerejších.

Small, femto, pico, micro – trocha názvosloví

Pokusme se rozklíčovat názvosloví. Malé, menší a nejmenší nestačí.

• Small Cell je jakákoli základnová stanice, která poskytuje mobilní signál pro malou oblast s vnitřním nebo i venkovním pokrytím. Zpravidla umožňuje specifikovat, jaká zařízení se k ní mohou připojit, případně počet uživatelů.
• Femto Cell – nejmenší z jmenovaných má typické pokrytí 10-50 metrů, vysílací výkon kolem 100 mW a je určena zejména pro vnitřní připojení 8-16 uživatelů najednou.
• Pico Cell – malá buňka pro Enterprise segment s indoor pokrytím 100-250 metrů, vysílacím výkonem 250 mW a 32-64 uživateli – firmy, obchodní centra, zdravotnická zařízení, atd.
• Micro Cell – počítá s pokrytím širší venkovní oblasti od 500 m do 2,5 km a více uživatelských terminálů (kolem 200 – 250), vysílací výkon cca 5W.  Zde se již předpokládá, že buňka není tvořena pouze jednou RF jednotkou, ale může jich být více, včetně využití technologie MIMO.

Small, femto, pico, micro podle Qualcomm.

Jaký je byznys model?

Jak jsme naznačili v úvodu, hlavním tahounem trhu má být zájem mobilních operátorů o nové služby s využitím pevných 5G přípojek. Nejde o služby, které dosud vystačily s Wi-Fi, protože odtud pramenil vlažný zájem o malé buňky v předchozích letech. Technologicky jsme velmi blízko. Smartphone u uživatele dnes nahradil řadu starších terminálů, včetně počítače, přenosného telefonu, organizéru a podobně. Personalizace obsahu dosahuje i v byznysu obrovských rozměrů. Mobilní služby tak v mnoha ohledech potřely starší metody komunikace.
Operátoři v USA umí s tímto trhem zacházet. Není tak problém zajistit, aby si uživatelé v rámci buňky volali zdarma, aby měli přístup jen ke speciálně vybraným službám VPN a podobně – to je realita byznys segmentu. Nejde přitom primárně o to, omezit zaměstnancům brouzdání po internetu, ale ochránit citlivá data a zařízení průmyslového systému nebo lékařského zařízení a jeho pacientů.
Důsledné oddělení privátní 5G sítě od veřejné je zásadním požadavkem pro aplikaci 5G v průmyslovém prostředí. Tato podmínka opakovaně zazněla mimo jiné na evropském 5G fóru v Hannoveru.

Pro vývoj zařízení je to dvojsečné. Na jedné straně to představuje významný potenciál, na straně druhé pak specifické kombinace pásem a kanálů, které známe od LTE, kombinované s nutnou certifikací zařízení pro vybraného operátora. To se týká nejen samotné infrastruktury malých buněk, ale i zařízení, která v nich půjdou spustit. Nejdivočejší bude souboj v pásmu 6 HGz ,kde jsou k dispozici jak volná, tak licencovaná pásma a současné RF technologie pásmo už zvládnou obsloužit. Se 6 GHz počítá navíc také LTE.

LTE umožňuje využít pro přenos více kanálů současně.

To je trh, který ve střední Evropě prakticky neexistuje, ale operátoři na celém světě jej umí velmi dobře monetizovat. Sprint, AT&T i Verizon předpokládají, že v letech 2019 až 2021 v USA ročně spustí 500 tisíc malých buněk. Znásobení růstu má přinést start 5G, očekávaný v letech 2022 a 2023. Proto není překvapením, že se tomuto trhu věnuje hned několik sdružení výrobců a operátorů, jako je 3GPP, Small Cell Forum nebo Alliance CBRS.

https://www.smallcellforum.org/
https://www.cbrsalliance.org/
https://www.qualcomm.com/solutions/networking/carrier-networks/small-cells