W telekomunikacji nadchodzi rewolucja i ewolucja w jednym

Potencjał technologii 5G pozwala na wprowadzenie nowoczesnych usług, które zapewnią jednoczesną obsługę wielu urządzeń i czujników lub istotne zwiększenie przepływności sieci. Oznacza to zupełnie nowe możliwości wykorzystania sieci komórkowych choćby w kontekście gromadzenia danych czy automatyzacji procesów.

Z najnowszych analiz Ericssona wynika, że do końca 2029 roku średnia ilość danych przesyłanych poprzez sieci komórkowe będzie rosła w tempie 20% rocznie. Te same prognozy zakładają dynamiczny wzrost skali wykorzystania technologii 5G. O ile pod koniec 2023 roku, w skali świata tylko ok. 25% ogólnego wolumenu danych przesyłanych w sieciach komórkowych było obsługiwane w technologii sieci piątej generacji, o tyle na koniec 2029 roku odsetek ten ma wynosić ok. 75%.

Jednocześnie, tylko w I kwartale 2024 roku operatorzy sieci 5G pozyskali niemal 160 mln nowych użytkowników. Oznacza to, że łączna ich liczba przekroczyła 1,7 mld. Do końca 2024 roku zapewne przekroczy 2,3 mld. Z kolei pod koniec 2029 roku liczba abonentów sieci 5G na świecie ma sięgać ponad 5,5 mld. Dynamika rozwoju jest tu zatem ogromna. Zdaniem ekspertów Ericssona, technologia 5G w znaczący sposób zmienia strategie rynkowe wielu dostawców usług telekomunikacyjnych. Wykorzystując sieci 5G, coraz częściej oferują oni m.in. usługi szybkiego, stałego, bezprzewodowego dostępu do internetu (Fixed Wireless Access – FWA). Według autorów tegorocznego Ericsson Mobility Report, duża szybkość transmisji danych i niskie opóźnienia zwiększają atrakcyjność planów taryfowych FWA, opartych na prędkości dla dostawców z parametrami podobnymi do ofert światłowodowych.

Technologia 5G zapewnia możliwości, które dobrze odpowiadają aktualnym potrzebom wielu organizacji. Przede wszystkim umożliwia łączność z wieloma urządzeniami jednocześnie. Sprawdzi się to w kontekście trendów związanych z potrzebą gromadzenia i przetwarzania danych z wielu źródeł, a także zapewnieniem sprawnej komunikacji między różnego typu urządzeniami.

Innowacja telekomunikacyjna w praktyce

Z drugiej strony, 5G pozwala na tworzenie sieci prywatnych, które mogą zrewolucjonizować reguły funkcjonowania środowisk IT wielu instytucji i przedsiębiorstw. Oczekuje się, że sieć 5G będzie odgrywać kluczową rolę dla przebiegu inicjatyw cyfrowej transformacji, a mówiąc wprost – rozwoju takich sektorów jak: przemysł, transport, opieka zdrowotna czy administracja publiczna.

„Aby mówić o innowacjach wprowadzonych w standardzie 5G, warto wyjść od podsumowania aspektów, które odróżniają tę technologię od poprzedniej generacji. Piąta generacja sieci mobilnych to przede wszystkim większe przepływności i większa efektywność wykorzystania pasma radiowego. Istotne jest też zmniejszenie opóźnień w transmisji danych” – tłumaczy dr hab. inż. Andrzej Bęben, kierownik Zakładu Architektur i Zastosowań Internetu w Instytucie Telekomunikacji Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechniki Warszawskiej. Zwiększenie przepustowości sieci w standardzie 5G stało się możliwe dzięki zastosowaniu szerszych kanałów radiowych transmisji, a także efektywniejszych częstotliwości radiowych za sprawą bardziej wydajnych modulacji sygnału i systemów wieloantenowych. W połączeniu z podniesieniem czułości odbiorników 5G, oznacza to możliwość zwiększenia szybkości przesyłania danych.

Z kolei redukcja opóźnień w transmisji umożliwia wykorzystanie technologii 5G w odniesieniu do systemów działających w czasie zbliżonym do rzeczywistego, w tym wyspecjalizowanych systemów sterowania, a nawet pojazdów autonomicznych. „Opóźnienia rzędu 1 ms i niższe uzyskano dzięki nowym protokołom dostępowym i technikom modulacji sygnału. Istotne okazało się też przeniesienie procesów przetwarzania danych na brzeg infrastruktury sieci 5G, a więc w pobliże stacji bazowych” – dodaje Andrzej Bęben.

Co nie mniej istotne, technologia 5G zapewnia możliwość jednoczesnej obsługi zdecydowanie większej liczby urządzeń niż było to możliwe w sieciach poprzednich generacji. Wspiera również kilka różnych scenariuszy wykorzystania łączności 5G, dopasowanych do konkretnych zastosowań. Mowa tu o zastosowaniach wymagających np. niskich opóźnień, wysokiej przepływności lub komunikacji z wieloma urządzeniami o niewielkich potrzebach transmisyjnych jednocześnie.

Ostatni ze wspomnianych scenariuszy odpowiada potrzebom typowym dla komunikacji M2M (Machine to Machine) oraz IoT. Co ważne, infrastruktura operatorska 5G jest przygotowana do obsługi wszystkich wspomnianych scenariuszy wykorzystania tej technologii. Wymagane są jednak odpowiednie, dopasowane do konkretnego trybu działania sieci 5G i urządzenia końcowe.

Stacja bazowa 5G na komputerze osobistym

„Zastosowania technologii 5G są bardzo różnorodne i odpowiadają zróżnicowanym potrzebom użytkowym. Technologia ta może znaleźć szerokie zastosowanie w ramach sieci IoT dużej skali, a także pod kątem sterowania i automatyzacji różnych procesów, np. w przemyśle czy rolnictwie” – mówi Andrzej Bęben. Może też przydać się do zapewnienia ciągłej obsługi wszelkiego rodzaju zautomatyzowanych procesów, monitorowania parametrów środowiskowych, a nawet rozszerzonej i wirtualnej rzeczywistości.

Ważną innowacją jest także uproszczenie infrastruktury operatorskiej sieci 5G, co otwiera nowe możliwości wykorzystania tej technologii w ramach sieci prywatnych. „Poprzednie generacje sieci komórkowych najczęściej pozostawały domeną dużych operatorów ze względu na wysokie koszty zakupu niezbędnego sprzętu. Obecnie jest on dużo tańszy, zarówno w zakupie, jak i w utrzymaniu. Znaczenie ma tu też fakt, że wiele mechanizmów związanych z działaniem sieci 5G jest realizowanych w pełni programowo, bez potrzeby zakupu dedykowanych urządzeń” – zauważa Andrzej Bęben. Stację bazową 5G możemy dziś uruchomić nawet na zwykłym komputerze dysponującym odpowiednią mocą obliczeniową. Potrzebna jest oczywiście także karta radiowa.

Sieć 5G na własność

Standard 5G obejmuje wiele rozwiązań wpływających na możliwość uproszczenia działań zmierzających do uruchomienia prywatnych sieci komórkowych, działających w pełni niezależnie od usług oferowanych przez większych operatorów. Pozwala to na precyzyjne ich dopasowanie do potrzeb konkretnej organizacji.

„Prywatne sieci 5G zapewnią np. możliwość stosunkowo łatwego gromadzenia danych z wielu czujników. Przełoży się to na innowacje w zakresie automatyzacji produkcji, obsługi magazynów i logistyki czy upowszechnienia zaawansowanej robotyki i innych systemów wymagających dostępu do aktualnych danych w czasie zbliżonym do rzeczywistego. Realne stanie się też precyzyjne zarządzanie zapasami i flotami pojazdów, a także rozbudowa infrastruktury tzw. inteligentnych miast” – podkreśla Paweł Dąbroś, CEO firmy INNERGO, która jako jedna z pierwszych wdrożyła prywatną sieć 5G dla klienta w Polsce. „Spodziewany jest również rozwój usług z obszaru zdalnej chirurgii i telemedycyny. Szerokie zastosowania prywatnych sieci 5G widoczne są też w kontekście bezpieczeństwa publicznego, edukacji i energetyki, a więc praktycznie wszędzie tam, gdzie potrzebne jest zapewnienie sprawnej, dwukierunkowej transmisji danych, zwłaszcza dla urządzeń pozostających w ruchu” – dodaje.

Największą barierą dla uruchomienia prywatnych sieci 5G pozostaje konieczność rezerwacji wybranego pasma częstotliwości. Istnieje jednak możliwość zbudowania takich sieci na bazie pasma nielicencjonowanego, w zakresie częstotliwości typowych sieci bezprzewodowych Wi-Fi. Pojawiają się jednak inicjatywy zmierzające do uwolnienia pewnych zakresów częstotliwości 5G właśnie pod kątem zastosowania w sieciach prywatnych – działających lokalnie i z dość ograniczonym zasięgiem. Jest to także sposób na zapewnienie sprawnej transmisji danych wszędzie tam, gdzie niemożliwe jest położenie tradycyjnego okablowania sieciowego.

Zastosowania dopasowane do potrzeb

„Technologicznie standard 5G oznacza swego rodzaju rewolucję. Wprowadza wiele istotnych zmian w działaniu sieci komórkowej. Co ważne, przewidziana została możliwość wdrożenia standardu 5G w sposób ewolucyjny, niewymagający porzucenia wykorzystywanych już rozwiązań LTE” – zauważa Andrzej Bęben. W ramach podejścia 5G Non-Standalone możliwe jest zastosowanie rdzenia i funkcjonalności sieci LTE poprzez włączenie do niej stacji bazowych 5G. „Tak zbudowana sieć nie zapewnia pełni możliwości 5G, jednak jest to krok w kierunku tego standardu. Na takim podejściu opiera się zresztą większość dostępnych dziś powszechnie usług telekomunikacyjnych 5G. Na uruchomienie pełnego standardu 5G mogą pozwolić sobie w praktyce tylko nowi operatorzy” – mówi Andrzej Bęben.

Istotny jest również fakt, że technologia 5G została przewidziana jako standard integrujący wszystkie pozostałe techniki sieciowe – bezprzewodowe, w tym Wi-Fi oraz kablowe. „Koncepcja 5G przewiduje, że do tego samego rdzenia sieci możemy podłączyć się z wykorzystaniem dowolnej techniki dostępowej i przy zachowaniu spójnego uwierzytelnienia i autoryzacji. Taka funkcjonalność oznacza nowe możliwości budowania sieci wielodostępnych, przy zachowaniu wysokiego poziomu bezpieczeństwa” – podsumowuje Andrzej Bęben.