autor: Arkadiusz Dziermański
Sieć 5G w Polsce – zagrożenie czy nowe możliwości?
Rok 2020 zdecydowanie będzie rokiem 5G. Również w Polsce po raz pierwszy będziemy mogli na własnej skórze przekonać się, czym jest sieć komórkowa piątej generacji. No właśnie, czym jest 5G? Czy jest szkodliwe? Kiedy będzie dostępne w Polsce?
Spis treści
Sieć 4G, czyli LTE, to faktycznie szybki i wręcz coraz szybszy Internet mobilny. Ale to jednocześnie rosnąca liczba urządzeń i coraz większe ilości przesyłanych danych. W 2018 roku w Polsce średnie zużycie transmisji danych dla jednej karty SIM wynosiło 5,22 GB. Według szacunków w 2020 roku wartość ta wzrośnie do 11,62 GB. W 2023 roku będzie to już 38,58 GB, a w roku 2025 aż 85,86 GB.
Oprócz rosnącego zużycia danych, rośnie liczba urządzeń podłączonych do sieci. To już nie tylko telefony, komputery, czy tablety. To zegarki, samochody, lodówki, telewizory, pralki, liczniki, czujniki… A w dobie rozwoju inteligentnych miast (smart city), urządzeń podłączonych do sieci będzie coraz więcej.
Sieci komórkowe nie są z gumy i mają swoje ograniczenia. W przypadku LTE do tej granicy zaczynamy powoli docierać już teraz. Ci z Was, którzy mieszkają w większych miastach zapewne nie raz spotkali się z sytuacją, w której pomimo pełnego zasięgu LTE/LTE+, strony internetowe ładowały się w nieskończoność, a YouTube nie chciał odtwarzać filmu. Wynika to z faktu, że okoliczne nadajniki są przepełnione.
Obowiązkowy zarys historyczny problematyki
Rozwój sieci komórkowych postępuje na naszych oczach od 30 lat - kolejne generacje sieci komórkowych są oznaczane zazwyczaj kolejną cyfrą oraz literką G. Pierwsza była więc sieć 1G, w Polsce występująca też jako NMT. Pozwalała wyłącznie na prowadzenie rozmów za pomocą, zazwyczaj wielkich i ciężkich, telefonów komórkowych (w Polsce od 1992 roku w sieci Centertel). Nieco bliższa będzie nam sieć 2G, czyli GSM. Tutaj, obok możliwości prowadzenia rozmów, pojawiły się wiadomości tekstowe, czyli SMS-y. Pierwsze połączenie w sieci GSM wykonano w 1991 roku. W sieci GSM dało się też wysyłać obrazki, były to czarno-białe grafiki znane jako EMS, czyli wstęp do MMS-ów.
Prawdziwe wiadomości obrazkowe pojawiły się jednak dopiero w sieci 3G (UMTS), w której najgłośniej zapowiadaną nowością miały być wideorozmowy. W tym celu powstawały nawet specjalne telefony, nie tylko z przednimi aparatami, ale również obracanymi ekranami. Do łatwiejszego prowadzenia wideokonferencji, ale również oglądania filmów. I to takich z Internetu, choć w 2002 kiedy w Austrii wystartowała pierwsza w Europie sieć 3G, o YouTubie raczej nikt jeszcze nie myślał. Nie mniej jednak, w sieci 3G można teoretycznie uzyskać prędkości pobierania i wysyłania na poziomie, odpowiednio do 21,6 Mb/s oraz 5,76 Mb/s.
Sieć 4G, czyli LTE to coś, z czego korzystamy obecnie. Standard sieci komórkowej, który szybko rozwinął się i dosłownie zadomowił w naszych smartfonach w ciągu ostatnich kilku lat. LTE to przede wszystkim szybki Internet, bez którego mało kto wyobraża sobie współczesne telefony komórkowe. Coraz lepszy transfer danych i duże prędkości, które w odpowiednio zoptymalizowanych sieciach są w stanie sięgać kilkuset megabitów na sekundę. Mój rekord, to niemal 300 Mb/s w typowo komercyjnej sieci, ale widziałem znacznie wyższe wyniki.
Według zapowiedzi specjalistów sieć 5G będzie w stanie obsłużyć jednocześnie nawet milion urządzeń na kilometr kwadratowy. Co bardzo skutecznie upora się z problemem zapchanych nadajników. Dla porównania, sieć LTE obsłuży milion urządzeń, ale na 500 kilometrach kwadratowych. Kolejnymi zaletami 5G są niskie opóźnienia oraz wysoka prędkość. W przypadku opóźnień mówimy o typowo „światłowodowych” wartościach rzędu 1ms, a w przypadku prędkości o nawet dziesiątkach gigabitów na sekundę.
Podczas jednego ze szkoleń prowadzonych przez Ericssona miałem okazję usłyszeć bardzo mądrą rzecz. Sieć 5G daje ogromne możliwości. Ale nie wszystkie pomysły, jakie dzisiaj możemy na nią mieć, muszą się przyjąć. Oczywiście najbardziej uniwersalną cechą sieci 5G jest jej prędkość. Wszędzie tam, gdzie nie ma możliwości stworzenia gęstej sieci kablowej, bezprzewodowy Internet 5G będzie już nie tylko gorszą alternatywą, jak to bywa z LTE, ale realnym zamiennikiem. To zdecydowanie „najpewniejsza” z zalet 5G, która na pewno będzie wykorzystywana.
Niskie opóźnienia mogą być korzystne na wiele sposobów. Najczęściej mówi się o autonomicznych pojazdach. I faktycznie, zdolność podejmowania decyzji „samochodu bez kierowcy” w ciągu ułamka sekund będzie tutaj podstawą. A co powiecie na przeprowadzanie zdalnych operacji? Pierwsze interwencje chirurgiczne, na razie na zwierzętach, przeprowadzono już w Chinach. Lekarz był w stanie wykonać operację sterując robotem w sieci 5G z odległości 50 km. Ale docelowo będzie to możliwe nawet z innego kontynentu. Jeśli chodzi o rzeczy bardziej namacalne, niskie opóźnienie pozwoli nam oglądać z domu na żywo mecz ligi NBA – ale poczujemy się, jakbyśmy siedzieli w pierwszym rzędzie, metr od Lebrona Jamesa. Wystarczy, że użyjemy do tego gogli VR.
Z kolei duża pojemność sieci przyda się nie tylko do rozładowania przepchanego LTE, ale również do podłączenia wszystkich smart-urządzeń w naszym otoczeniu. To dzięki 5G tysiące czujników pozwoli na stworzenie tzw. inteligentnych miast. Z oświetleniem dopasowującym się do jasności otoczenia, koszami na śmieci informującymi że są pełne, licznikami przesyłającymi informacje o stanie zużycia mediów, parkingami informującymi o wolnych miejscach postojowych…
Oczywiście są rzeczy, które w 5G się nie przyjmą. Sieć nowej generacji jest w stanie np. za pomocą szeregu czujników pokazać nam poziom zmęczenia zawodnika piłki nożnej. Siedzimy na trybunach, kierujemy aparat smartfonu na zawodnika i widzimy poziom jego zmęczenia. To oczywiście mogłoby być wykorzystane przez drużynę przeciwną, czy nawet bukmacherów. Więc coś takiego raczej się nie przyjmie w codziennym użytkowaniu.
Emisja sygnału z nadajnika, jak również sama jego budowa, jest w sieci 5G zupełnie inna niż od LTE. Wprawdzie z zewnątrz raczej ich nie odróżnimy - to nadal będzie prostopadłościenna, biała skrzynka, lekko nachylona w dół. Ale w takiej od LTE umieszczonych jest kilka anten, ustawionych pionowo, natomiast w sieci 5G tych anten jest kilkadziesiąt i są ułożone w strukturze przypominającej siatkę lub plaster miodu. To tzw. antena w systemie Massive MIMO, która pozwala na generowanie sygnału w tzw. beamformingu (formowanie wiązki).
Wiecie jak generuje sygnał nadajnik sieci LTE? Jest on generowany ciągle i stale, przez 24 godziny na dobę w płaszczyźnie poziomej oraz obejmuje określony kąt, nazwijmy to, widzenia. W przypadku sieci 5G, jeśli kompletnie nikt nie jest podłączony do nadajnika, nie generowany jest żaden sygnał. Jeśli podłącza się do niego telefon, stacja generuje cienką wiązkę sygnału skierowaną konkretnie do urządzenia. Dziesięć telefonów to dziesięć takich wiązek. Sto dla stu, itd… To jest właśnie formowanie wiązki. Również z tego powodu nadajnik 5G generuje mniejsze promieniowanie elektromagnetyczne, bo nie wysyła sygnału ciągle i wszędzie, ale tylko wtedy i tylko tam, gdzie jest to potrzebne.
