Po co nam w ogóle 5G? To technologia rodem z przyszłości, wokół której narosło wiele mitów i uprzedzeń

Lokowanie produktu Technologie dołącz do dyskusji (38) 17.07.2020
Po co nam w ogóle 5G? To technologia rodem z przyszłości, wokół której narosło wiele mitów i uprzedzeń

Paweł Grabowski

5G to jedno z najważniejszych, jeżeli nie najważniejsze pojęcie technologiczne, które zdominuje 2020 r. Jednak nie wszystkie jego aspekty są dobrze znane przyszłym użytkownikom. W Polsce pierwszą komercyjną i najszybszą sieć 5G na częstotliwości 2600 MHz TDD uruchomił Plus. Czym różni się sieć 5G od 4G?

Świat zmienia się niezwykle dynamicznie. Kilkanaście lat temu, gdy debiutowała sieć 3G (third generation), myśleliśmy, że teraz to już osiągnęliśmy praktycznie szczyt możliwości rozwoju sieci komórkowych. Internet działał na przyzwoitym poziomie, pojawiły się MMSy, możliwość przesyłania filmów i zdjęć. Przeskok z kilkunastu kb/s do kilku Mb/s był ogromnym skokiem jakościowym. Jednak okazało się, że wydajność sieci nie jest wystarczająca. 3G padło ofiarą swojego sukcesu – upowszechniło dostęp do internetu, ale przez zapchanie łączy jakość połączeń spadała coraz bardziej. Problemy te miała wyeliminować sieć czwartej generacji, czyli 4G. Miała być pozbawiona wad poprzednich generacji, w zamian za to oferować nieosiągalną do tej pory prędkość i jakość połączenia.

Sieć 4G, która była następnym etapem była jeszcze bardziej spektakularna. Pozwalała na transfery teoretycznie nawet przekraczające 1 Gb/s. Decydujące dla transferu były takie parametry, jak dostępna dla operatora szerokość pasma, odległość od nadajnika, rzeźba terenu, model telefonu, oraz obciążenie sieci. Gwałtowny rozwój rynku usług mobilnych zaczął jednak stanowić wyzwanie nawet dla sieci 4G. Ilość transferowanych danych w sieciach mobilnych rośnie o kilkadziesiąt procent rok do roku, podobnie zresztą jak liczba podłączonych do sieci urządzeń. Rozwiązaniem problemów jest piąta generacja, czyli 5G.

Obecnie 5G to ewolucja, a nie rewolucja

Owszem 5G oferuje nowe możliwości, które widzieliśmy do tej pory w filmach sci-fi, ale to ewolucja już stosowanych rozwiązań. Do futurystycznej rzeczywistości jeszcze długa droga, na której jednak już poczyniliśmy pierwsze kroki. Obecnie sieć 5G to przede wszystkim szybszy przesył danych, wygodniejsza konsumpcja multimediów. Możemy korzystać z filmów w rozdzielczości 4k, 8k bez obawy, że zobaczymy na ekranie kółko ładowania się materiału. Możemy oglądać transmisje sportowe w niespotykanej jakości. 5G to ogromny postęp dla graczy online. Szybkie transfery przy niskich opóźnieniach pozwolą cieszyć się płynną grą online, bez obawy o stabilność łącza i wysoki ping.

W przyszłości 5G pozwoli na stworzenie inteligentnych miast, domów, miejsc pracy zapewniając możliwość transmisji danych milionom najróżniejszych urządzeń. Błyskawiczny transfer i wymiana informacji pomiędzy poszczególnymi urządzeniami pozwoli na płynne zarządzanie ruchem w mieście. Bez trudu można sobie wyobrazić sytuację, w której musimy szybko dowieźć rodzącą żonę do szpitala, ale mamy do pokonania kilka ruchliwych skrzyżowań. Po krótkim połączeniu z numerem alarmowym dyspozytor byłby w stanie namierzyć konkretny samochód, którym porusza się rodząca i dynamicznie zmieniać światła na poszczególnych skrzyżowaniach, by jak najszybciej dotarł do szpitala. Pozostając w temacie motoryzacyjnym. Od kilku lat producenci aut kuszą nas wizją autonomicznych pojazdów lub zaawansowanych autopilotów. Do poprawnego i bezpiecznego funkcjonowania takiego rodzaju pojazdów potrzebna jest dobrze rozwinięta sieć 5G, dzięki której pojazdy mogą komunikować się między sobą a także z elementami infrastruktury drogowej.

Innym obszarem, który znacznie skorzysta po upowszechnieniu się 5G jest telemedycyna. Dzięki szybszym połączeniom i powszechnemu dostępowi do sieci będzie możliwe kompleksowe zbieranie danych o pacjencie z wielu urządzeń. Popularniejsze staną się wizyty online, które tak bardzo się rozpowszechniły podczas epidemii koronawirusa. Mówi się nawet o możliwości przeprowadzenia zdalnych operacji. Już teraz w serialach można obejrzeć sceny, w których lekarz z drugiego końca świata udziela instrukcji online jak przeprowadzić operację. Możliwe, że w przyszłości taki chirurg będzie wydawał polecenia, nie ludziom, a urządzeniom operacyjnym z wykorzystaniem 5G. Ale to wszystko jeszcze pieśń przyszłości.

Jak obecnie działa sieć 5G?

Plany budowy sieci 5G na świecie podzielone są na 2 etapy: NSA (Non-standalone) i SA (standalone). Obecnie wdrożone sieci 5G wykorzystują architekturę NSA. Ten sposób budowy sieci polega na tym, że stacje bazowe, na których działa 5G wykorzystują już istniejącą infrastrukturę używaną do sieci 4G. Stosując ten sposób można najszybciej wdrożyć sieć 5G. Jego główną zaletą jest skupienie się na poprawie dostępności szybkiego internetu oraz na zwiększaniu pojemności sieci. Bez sieci 4G połączenie 5G nie może zostać zrealizowane. Użytkownik, który znajduje się w zasięgu sieci nowszej technologii, będzie również korzystał z 4G choć niekoniecznie na tej samej częstotliwości. Odbywa się to w taki sposób, że sieć 4G odpowiada za uzyskanie połączenia ze stacją bazową. Kiedy jest już stabilne, do akcji wkracza sieć 5G, która odpowiada za przesył danych. Taki model połączenia nazywany jest Dual Connectivity.

SA, czyli samodzielna architektura sieci 5G, będzie najbardziej zaawansowanym sposobem realizacji sieci 5G. Wiąże się ze zmianą infrastruktury u operatorów sieci komórkowej. W stosunku do NSA jest o wiele bardziej skomplikowanym sposobem budowy 5G, ale sieć 5G w standardzie SA będzie oferowała najlepsze warunki i możliwości. To 5G w architekturze SA docelowo ma obsługiwać internet rzeczy, który wymaga wyeliminowania opóźnień i ogromnej przepustowości sieci. Światowy standard budowy sieci 5G w technologii standalone jest jeszcze wciąż opracowywany.

Co wyróżnia sieć 5G w Plusie?

Sieć Plus, jako jedyna oferuje komercyjną sieć 5G, w której zasoby stacji bazowych dedykowane są wyłącznie dla abonentów 5G i nie są współdzielone z użytkownikami korzystającymi z 4G. Plus w swojej sieci 5G jako jedyny operator wykorzystuje częstotliwość 2600 MHz w trybie TDD. Taką samą częstotliwość wykorzystują takie potęgi telekomunikacyjne jak USA, czy Chiny. TDD (Time Division Duplex) pozwala na realizację transmisji danych z wykorzystaniem jednego, wspólnego fragmentu pasma do naprzemiennej w czasie transmisji z i do nadajnika. Taka transmisja jest nazywa downlink – jeżeli mowa o transmisji ze stacji bazowej do urządzenia końcowego, np. smartfona i uplink kiedy mowa o transmisji z telefonu do nadajnika. Jak wspomniałem wyżej 5G w Plusie powstało w standardzie NSA. Na sieć 5G w Plusie został przeznaczony dodatkowy pas ruchu, której zadaniem będzie obsłużenie zwiększonego ruchu związanego z transmisją danych. Czyli użytkownicy 5G w sieci Plus nie będą dzielić wspólnego pasma z użytkownikami korzystającymi z 4G.

Dlaczego to jest takie ważne? Z powodu przepustowości. Wspólne pasmo ma określoną pojemność i musi być dzielone dynamicznie w zależności od obciążenia, co oznacza że liczni użytkownicy sieci 4G skonsumują część wspólnych zasobów. W takim przypadku prędkości sieci 5G mogą w obszarach o dużych potrzebach użytkowników, takich jak centrum dużego miasta, w niczym nie odbiegać od zwykłej prędkości osiąganej przy użyciu technologii 4G. Natomiast osobne pasmo wyłącznie dla 5G pozwoli użytkownikom Plusa zawsze mieć najszybszą dostępną prędkość połączenia – nawet do 600 Mb/s. Osobne pasmo to również inne zalety – stabilne połączenie, mniejsze opóźnienia w transmisji danych oraz znacznie większa pojemność sieci.

Plus w swojej sieci 5G wykorzystuje technologię MIMO 4×4 i QAM256.

Multiple Input, Multiple Output (MIMO) to technologia, która pozwala na zwiększenie przepustowości sieci komórkowej. Opiera się na równoczesnej transmisji z wielu anten, zarówno w stacji bazowej, jak i w odbiorniku. Jest to o tyle ważne, że użycie wielu anten pozwala na zniwelowanie takich niekorzystnych czynników, jak np. słabszy zasięg jednej z anten. Dodatkowo niweluje niekorzystny szum radiowy. Oznaczenie 4×4 przy nazwie wskazuje na liczbę anten nadawczych i odbiorczych stosowanych w urządzeniach. Moduł nadawczy to cztery nadajniki połączone z oddzielnymi antenami, które mogą wysłać sygnał do czterech odbiorników w urządzeniu końcowym. Pozwala to na znaczące zwiększenie przepustowości łącza. QAM256 to modulacja sygnału. W połączeniu z MIMO 4×4 pozwala na uzyskanie najlepszych prędkości transferów internetu mobilnego dostępnego na rynku.

Jakie jest pokrycie sieci 5G od Plusa w Polsce?

Od 11 maja klienci Plusa mogą korzystać z sieci 5G w 7 polskich miastach: w Warszawie, Gdańsku, Katowicach, Łodzi, Poznaniu, Szczecinie i Wrocławiu. Infrastruktura przeszła pomyślnie wymagane testy. Sieć swoim zasięgiem obejmuje 900 tysięcy osób, a ich liczba będzie wzrastać. Rozpoczęły się już prace nad umieszczeniem kolejnych 600 nadajników, które po włączeniu będą oferować standard 5G dla kolejnych 2 milionów osób w aglomeracji warszawskiej. Zakończenie budowy nadajników zapowiedziane jest na pierwsze miesiące przyszłego roku, przy czym większość zostanie zbudowana jeszcze w 2020 r. Po zakończeniu drugiego etapu w zasięgu sieci 5G znajdzie się 3 miliony Polaków.

Jakie urządzenia dostępne w ofercie sieci Plus obsługują 5G?

W Plusie w ramach abonamentu dostępnych jest kilka modeli. Rozsądnym wyborem jest Motorola Edge z usługami Google Mobile Service, która wyróżnia się obłędnym, zakrzywionym ekranem wykonanym w technologii OLED z odświeżaniem o częstotliwości 90 Hz. Całość znajduje się pod kontrolą ośmiordzeniowego Snapdragona 765G, na pokładzie znajduje się 6 GB RAMu oraz 128 GB pamięci. Do tego dochodzą 4 aparaty –  główny o rozdzielczości 64 MP,  moduł tele o rozdzielczości 8 MP, ultraszeroki obiektyw 16 MP oraz sensor głębi ToF. Smartfon ma wszystko, by z powodzeniem sprawdzał się w codziennym użytkowaniu.

Sieć Plus oferuje Samsunga Galaxy A51 5G – typowego solidnego średniaka. Tutaj również znajdziemy ośmiordzeniowy procesor i 6 GB RAMu. Do tego duży 6,5 calowy wyświetlacz Super AMOLED ze znakomitym odwzorowaniem kolorów i świetnym kontrastem. Wyjątkowe chwile pozwolą uwiecznić 4 obiektywy.

Oprócz smartfonów w ofercie sieci Plus są jeszcze dwa routery mobilne: ZTE MC801 i HUAWEI 5G CPE Pro 2, oba wykorzystują częstotliwość 2,6 GHz.

Czy sieć 5G jest niebezpieczna? Nie bardziej niż kiszona kapusta

Zgodnie z danymi WHO do tej pory ukazało się ponad 25 tysięcy artykułów naukowych, które poruszały zagadnienie wpływu pola elektromagnetycznego o natężeniu, które wykorzystuje się w telekomunikacji na zdrowie człowieka. Do tej pory nie wykazano takiego związku. Co ciekawe, Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem (IARC) zaklasyfikowała pole elektromagnetyczne o częstotliwości używanej w telekomunikacji do grupy 2B, razem z czynnikami takimi jak wyciągi z aloesu i miłorzębu japońskiego, czy kiszone warzywa. Dowody na temat rakotwórczości fal o tej częstotliwości dla organizmu człowieka nie istnieją. Zwykła kuchenka mikrofalowa wytwarza większe pole niż telefon i sieć 5G. Warto pamiętać, że pole elektromagnetyczne jest szeroko stosowane w medycynie – używa się go do przeprowadzania rezonansu, czy obrazowania mikrofalowego.

Warto zaznaczyć, że sieci 5G korzystają z nieco optymalizowanych ale wciąż tych samych technologii radiowych znanych od kilkudziesięciu lat i powszechnie wykorzystywanych w Polsce, m.in. w sieciach LTE. Nadajniki 5G są zbudowane zgodnie z wytycznymi opracowanymi przez Ministerstwo Zdrowia i Ministerstwo Cyfryzacji. Określają one parametry pola elektromagnetycznego dopuszczalne w Polsce. Normy te muszą być ponadto zgodne z międzynarodowym standardem i zaleceniami WHO i Międzynarodowej Komisji ds. Ochrony Przed Promieniowaniem. Dla bezpieczeństwa normy zostały określone na poziomie 50 razy niższym, niż bezpieczny poziom zalecany przez naukowców. Nie mamy się więc czego obawiać.

Co dalej? Jakie obszary zmieni sieć 5G?

W najbliższej przyszłości czeka nas rozwój technologii. Coraz bardziej na znaczeniu będzie zyskiwał internet rzeczy. Będąc w pracy w przyszłości połączymy się ze swoim domem, sprawdzimy stan zapasów w lodówce, zamówimy dostawę potrzebnych produktów, którą przywiezie autonomiczny samochód, albo dostarczy dron prosto pod dom. Na ręku będziemy nosić opaskę, która na bieżąco zmierzy ciśnienie, saturację, skład krwi, poinformuje nas, gdy zacznie się rozwijać jakaś infekcja. Jednocześnie dane trafią do lokalnej przychodni, w której superwydajny komputer przeanalizuje dane, podsunie lekarzowi diagnozę, ten ją przeczyta i zatwierdzi i wystawi nam receptę. Informacja o potrzebnych lekach trafi do apteki, ta przygotuje paczkę, którą będziemy mogli odebrać w dowolnym momencie. Jadąc przez miasto wolne od korków, samochodem, który sam będzie się prowadził uśmiechniemy się na myśl o tym, jakie obawy sieć 5G budziła 15 lat temu.

Mrzonka? Niekoniecznie. 15 lat temu nie myślałem o tym, że w kieszeni będę nosił urządzenie, które zastąpi mi komputer, aparat, nawigację satelitarną. Nie wyobrażałem sobie, że mecze będę oglądał na ekranie smartfona, że będę używał go do pracy, że zamiast dzwonić do rodziców na numer stacjonarny, zadzwonię do nich z video rozmową. Nie wiedziałem, że w samochodzie będę miał stałą łączność z internetem i będę miał do niego dedykowaną aplikację. To jak nowe technologie i szybkie połączenia są potrzebne mogliśmy wszyscy doświadczyć w marcu, kwietniu i maju, kiedy w Europie szalał koronawirus. Do internetu przeniosły się szkoły, zakłady pracy. Wiązało się to jednak ze znacznym obciążeniem sieci. Dzięki 5G ten problem zniknie. Świat będzie się coraz bardziej rozwijał, a życie stanie się prostsze.

Plus dla osób, które już teraz chcą dołączyć do prawdziwej sieci 5G przygotował świetne oferty przeniesienia numeru. Warto je sprawdzić i korzystać z technologii przyszłości już dziś.

Artykuł powstał we współpracy z siecią Plus