Perspektywy technologii 5G


14-05-2017 15:55:19

Na początku lat 90. pierwsi operatorzy i dostawcy radiowego sprzętu telekomunikacyjnego opracowali zasady budowy sieci w technologii 2G. Od tego czasu standardy te ewaluowały do technologii 3G oraz 4G, udostępniając użytkownikom coraz wyższą jakość usług głosowych, transferu danych oraz wideo. W przypadku standardu 5G jest inaczej.

To użytkownicy i przede wszystkim ośrodki przemysłowe kreują wymagania oraz standardy dla przyszłych sieci telekomunikacyjnych. Oczekiwania rynku w stosunku do 5G to przede wszystkim komunikacja dla wszelkiego typu przedmiotów (rzeczy), potocznie definiowana jako Internet Rzeczy (IoT, Internet of Things). Ericsson przewiduje, że do 2022 r. na świecie będzie 29 mld podłączonych przedmiotów.

Czym jest 5G?

Obejmuje zarówno radiowe sieci dostępowe, sieci szkieletowe, jak i nowoczesne centra przetwarzania danych. Pozwoli na wykorzystanie znaczenie większych zasobów częstotliwości, często nieprzylegających do siebie fragmentów spektrum radiowego i dzięki temu zagwarantuje jego lepsze wykorzystanie.

Sprzęt radiowy 5G będzie wykorzystywał techniki wieloantenowe (Massive MIMO) i formowania wiązki radiowej podążającej za odbiornikiem. Inaczej niż obecnie antena stacji radiowej, 5G będzie w stanie kierować dedykowaną wiązkę fali radiowej w pionie i poziomie, ograniczając w ten sposób interferencje pomiędzy użytkownikami oraz moc emitowaną z nadajnika.

Sieć szkieletowa 5G będzie musiała sprostać wymaganiom jak najmniejszych opóźnień, dlatego będzie bardziej rozproszona. Przełączniki pakietów powstaną w większej liczbie miast. Sieć obsłuży aplikacje różnego przeznaczenia, o różnych poziomach jakości, jak czas przełączenia, czas trwania połączenia, prędkość transmisji, itd.

Usprawnienia technologii

Dzięki rozwojowi telekomunikacji mobilnej powstało wiele nowych usług wykorzystujących nowe modele biznesowe. Jednym z przykładów jest branża muzyczna i filmowa, która w ciągu dziesięciu lat uległa olbrzymiej transformacji.

Jeszcze szybsze zmiany czekają nas po wprowadzeniu standardów 5G. Konsumpcja danych na przełomie kolejnych lat wzrośnie 1000 razy, podłączymy 100 razy więcej urządzeń do sieci mobilnej, 5 razy zmniejszą się opóźnienia w transmisji danych, 10 razy wydłuży się czas życia baterii urządzeń. Dodatkowo poprawi się bezpieczeństwo przesyłanych danych, jakość usług oraz pokrycie sieci komórkowej.

Technologia 5G zagwarantuje jednoczesny dostęp do informacji z różnych źródeł, których agregacja pozwoli na budowę zupełnie nowych usług. Wesprze koncepcje budowy czystszych i mniej zatłoczonych miast. Przyczyni się do rozwoju aplikacji z wykorzystaniem sztucznej rzeczywistości. 5G oraz robotyka ułatwią pracę człowieka i poprawią bezpieczeństwo osób pracujących w zawodach dużego ryzyka.

Zastosowania

Można je podzielić na kilka podstawowych obszarów: komunikacja dla urządzeń masowego zastosowania (liczniki wody, czujniki o niskim poborze prądu w budynkach i małej ilości przesyłanych danych); komunikacja dla urządzeń do zastosowań krytycznych (samochody autonomiczne, pociągi, maszyny w górnictwie, urządzenia wymagające ultrakrótkich czasów reakcji, niezawodności i ciągłej gotowości) oraz sieci szerokopasmowe np. dla stałego dostępu bezprzewodowego, usług UHDTV czy wykorzystujących sztuczną rzeczywistość i wymagających dużej przepustowości.

W przyszłości koparki stosowane w górnictwie będą zdalnie sterowane, bez narażania operatora np. na obsunięcie ściany. Ten sam operator obsłuży zdalnie kilka innych maszyn. Aby umożliwić zdalne sterowanie koparką, niezbędne będzie przesłanie dobrej jakości wideo, audio oraz jednoczesna obsługa wielu czujników motoryki urządzenia, włączając informację zwrotną o sile nacisku maszyny na powierzchnię. Zachowanie się urządzenia i informacja zwrotna z czujników musi być przekazywana operatorowi w czasie rzeczywistym, bez zauważalnych opóźnień.

Z punktu widzenia sieci 5G to wymagania, które muszą jednocześnie spełniać wszystkie podsystemy: sieć radiowa, transportowa i szkieletowa. Odległości między siecią radiową a szkieletową powinny pozostać jak najkrótsze, a przełącznik sieci szkieletowej wraz ze stosowną aplikacją powinien znajdować się jak najbliżej koparki lub jej operatora. Dodatkowe wymagania dla sieci 5G pojawią się, gdy maszyna lub operator będą w ciągłym ruchu. Te i wiele innych wyzwań stanowią zagadnienia opracowywane przy tworzeniu standardu 5G, a jednym z jego założeń jest gwarancja niezawodności dla zastosowań krytycznych.

Społeczności, które pierwsze zaadoptują nowoczesne technologie, staną się pionierami Czwartej Rewolucji Przemysłowej (Industry 4.0) wykorzystującej nowoczesne systemy telekomunikacji mobilnej 5G i technologię przetwarzania danych w chmurze. Ericsson w raporcie „The 5G Business Potential” przewiduje, że do 2026 r. wydatki na budowę sieci kolejnej generacji sięgną 1.2 bln euro, a przychody operatorów wyniosą 582 mld euro.

Kiedy w Polsce?

Wiele firm z branży ICT również w Polsce prowadzi prace badawcze i rozwojowe technologii nowych generacji, zajmują się tym także inżynierowie zatrudnieni w firmie Ericsson w Łodzi, Warszawie i Krakowie. Technologie 5G pojawią się w Polsce – tak jak i na całym świecie – po osiągnięciu standaryzacji technologii 5G, czyli po 2020 r. W tym celu niezbędna jest współpraca między przemysłem, rządem i samorządami, gdyż potrzebne są: liczniejsze stacje bazowe, zwiększenie dopuszczalnej gęstości mocy oraz przyznanie właściwego dla 5G spektrum radiowego. Obecnie obowiązująca w Polsce wynosi 0,1 W/m2, podczas gdy w innych krajach europejskich stosowane są wyższe limity, rekomendowane również przez WHO jako bezpieczne - 10 W/m2. Spektrum radiowe dla 5G musi zostać zharmonizowane w takich pasmach jak 700 MHz, 3,4-4,2 GHz i 26-28 GHz. Rozwój innowacyjnych usług i produktów stanowiących istotę rewolucji przemysłowej 4.0 jest kluczowy dla całej gospodarki kraju.

Polska gospodarka, która wdroży technologię 5G, z pewnością stanie się bardzo innowacyjna oraz konkurencyjna. Pozytywne zmiany wymagają jednak jednomyślnego działania w kierunku poprawy warunków budowy sieci 5G w Polsce.

Martin Mellor, Arkadiusz Tracz - Ericsson

Komentuje Waldemar Rukść

9-10
Aktualny numer WSZYSTKIE
eNOT.pl - Portal Naczelnej Organizacji Technicznej | eNOT.pl