Parný valec 5G je už v pohybe, 4G však zatiaľ neohrozí

Tohtoročný Mobile World Congress v Barcelone bol okrem iného prehliadkou 5G technológií širokých sieťových vrstiev – od zariadení pre infraštruktúru, po účastnícke terminály a smartfóny s podporou 5G. Je to však trochu ako v prísloví, keď predávame kožu medveďa, ktorý ešte stále pobehuje po lese.

Mnoho operátorov už 5G a „pred 5G“ technológie v obmedzených lokalitách testuje a prvé siete sú už v prevádzke, preto dostupnosť mobilov a iných zariadení s 5G podporou príde vhod. Ale s prechodom na novú generáciu sietí to nie je také horúce.

Revolúcia prichádza nenápadne

Pravdou je, že nástup sietí 5G bude „divokou jazdou“ a pravdepodobne najrevolučnejšou zmenou v oblasti info-komunikačných technológií od príchodu GSM. Aby však všetky atribúty 5G fungovali spoľahlivo, musíme sa pripraviť na niekoľkoročné prechodové obdobie.

Pozrite siAké sú vyhliadky 5G technológie? Ericsson žiari optimizmom

Hovoríme o prenosových rýchlostiach rádovo 10 Gbit/s, o latencii nižšej ako 5 ms (možno len 1 ms), o používateľskej skúsenosti prakticky nezávislej od toho, kde mobil 5G využívate a podobne. Vyžiada si to však „kolonizáciu“ frekvenčného spektra v málo využívaných oblastiach, kde mobilné technológie dosiaľ neoperovali.

ZDROJ | archív

Za obeť 5G padne aj televízne pásmo 700 MHz v oblasti UHF dnes využívané terestriálnou digitálnou televíziou DVB-T, prípadne DVB-T2. Podľa rozhodnutia EÚ 2017/899 musia členské štáty pásmo 694 – 790 MHz „vypratať“ do 30. júna 2020 v prospech bezdrôtového broadbandu. Myslia sa tým hlavne siete 5G.

V tejto veci už koná aj slovenský Úrad pre reguláciu elektronických komunikácií a poštových služieb. Niektorí vysielatelia DVB-T tak budú musieť migrovať inde.

Pozrite siEÚ vyčlenila pre siete 5G pásmo 26 GHz. Dostupné musí byť do konca roku 2020

S takýmito relatívne nízkymi frekvenciami sa budú ľahko budovať makrobunky pre široké pokrytie siete 5G, no zároveň pre dosahovanie masívnej konektivity to bude malý príspevok. Rozhodujúcou podmienkou pre dosiahnutie oných zázračných rýchlostí 5G je totiž využívanie pásma milimetrových vĺn (mmWave).

V konvenčných frekvenčných pásmach určite nebude dostatok spektra na „hrubé rúry“, ktorými dokážeme pumpovať k jednotlivým smartfónom a počítačom 10 a viac Gbit/s. Žiadne zdokonalené modulačné schémy tento kvantitatívny faktor zatiaľ kompenzovať nedokážu.

ZDROJ | Android Authority

Hoci teda prvé komerčné siete 5G už fungujú a v roku 2020 sa začnú budovať masovo, v najbližšom období pôjde o akúsi soft verziu technológie.

Podľa portálu 5G Americas je aktuálne (k 24. júnu 2019) v prevádzke celosvetovo 15 komerčných sietí 5G a do konca roka sa operátori chystajú spustiť ďalších 47 sietí.

Rýchlosti sťahovania dát na úrovni 1 až 2 Gbit/s, ktoré zvládajú smartfóny predstavené na MWC 2019, síce vyzerajú atraktívne, ale stále to nie je tá očakávaná revolúcia. Takéto rýchlosti totiž dokážu ponúknuť aj pokročilé verzie sietí LTE-Advanced, teda 4G. A aj ich ponúkajú. Hoci s latenciou budú za 5G technológiou pokrivkávať, 4G siete nie sú a ešte dlho nebudú za zenitom.

Multimiliardový biznis štartuje investície

Podľa najnovšej štúdie GSMA príprava sietí 5G akceleruje, ale v roku 2025 bude globálny podiel 5G na produkcii mobilných technológií tvoriť len 15 % trhu. Počet pripojení 5G dosiahne do roku 2025 takisto 15 % celosvetovej bázy, hoci v niektorých regiónoch bude výrazne vyšší.

ZDROJ | Qualcomm

Očakáva sa, že v Číne a v Európe bude mať o 6 rokov 5G podiel približne 30 % všetkých pripojení, v USA má na novej technológii 5G fičať dokonca polovica mobilných terminálov.

Tento odstup Ameriky nie je prekvapujúci. Kopíruje scenár, ktorý sa odohral už pri nástupe LTE. Hoci v 2G a spočiatku aj v 3G sieťach USA preferovali technológie na báze CDMA, čo bolo dané dominanciou Qualcommu ako technologického lídra a držiteľa patentov, neskôr to operátori vzali skratkou cez 3G/HSPA. Globálne dáta hovorili jasnou rečou. 4G/LTE už bolo jedinou voľbou bez alternatívy vo forme CDMA, alebo WiMAX-u. Preborníkom „európskych“ technológií sa stali USA.

4G však ešte dlho nebude nástupom 5G sietí ohrozené. V najbližšom období podiel 4G technológie dokonca stále porastie – na úkor 2G a čiastočne aj 3G.

Podľa analytickej spoločnosti TeleGeography je vo svete v súčasnosti 646 LTE sietí a počet ich účastníkov ďalej rastie. Do roku 2025 má LTE obsiahnuť takmer 60 % z celosvetového počtu pripojení. Vlani si pritom 4G pripísalo zhruba 43 % mobilných účastníkov.

Pozrite siGigabitové LTE: hrozba pre optiku?

Podľa správy asociácie GSMA mobilné technológie a služby vlani dosiahli 4,6 percenta globálneho HDP, čo predstavuje 3,9 bilióna dolárov. Priamo, alebo nepriamo na seba biznis mobilných komunikácií v minulom roku viazal 32 miliónov pracovných miest. Analytici odhadujú, že tento príspevok do roku 2023 narastie na 4,8 bilióna dolárov, resp. 4,8 % HDP.

Ďalší vývoj už kalkuluje s nástupom sietí 5G, ktoré prinesú ďalšie stimuly do tohto biznisu. 5G má v nasledujúcich 15 rokoch prispieť do globálnej ekonomiky sumou 2,2 bilióna dolárov a z nových technológií budú profitovať mnohé odvetvia – od výrobnej sféry, po služby.

Čo vyťaží 5G? Aplikácie sa už chystajú

Aby boli používatelia ochotní migrovať na novú technológiu, potrebujú motiváciu. Napríklad vyššiu rýchlosť, lepšie pokrytie, nové sieťové služby a podobne. Súčasný mainstream aplikácií a služieb, ktoré veselo používame v mobiloch, však s rezervou dokáže kvalitne obslúžiť aj 4G (LTE, LTE-A), ba v pohode aj 3,5G (HSPA+) technológia.

Pozrite siBT demonštroval sono a eHealth budúcnosti cez 5G

Internetový prehliadač, sociálne siete, zdieľanie fotiek a videí, hoci aj vo FullHD rozlíšení, internet banking, či videohry dobre fungujú pri rýchlostiach rádovo desiatok Mbit/s. Načo potom tie preteky s rýchlym zavádzaním 5G? Dôvodov je viacero.

Jedným z dôležitých je Internet vecí (IoT). Hoci senzory a ďalšie zariadenia IoT dokážu komunikovať aj v špecializovaných sieťach ako Sigfox a okrem toho cez Wi-Fi, cez súčasné mobilné siete, ale aj po kábli, predstavujú pre 5G veľký potenciál odbytu.

Latencie v sieťach 2,75G, 3,5G, 4G a 5G.ZDROJ | Rysavy Research

IoT zariadení bude v blízkej budúcnosti o jeden, a možno aj o dva rády viac, ako ľudí na tejto planéte a budú potrebovať konektivitu. 5G siete sú atraktívne nielen kvôli vysokým rýchlostiam a nízkej latencii, hoci pri autonómnych autách to je kľúčová požiadavka, ale napríklad aj kvôli šetreniu batérií. A to je refrén, ktorému svet IoT fandí.

Zdá sa ale, že hlavným prúdom aplikácií schopných vyťažiť zo sietí 5G ich potenciál budú staré dobré multimédiá. A to nielen v podobe videa, ktoré je dnes hlavným požieračom dát v internete, aj v tom mobilnom. Full HD video v plnom rozlíšení 1080p, ktoré pokojne zvládnu aj dnešné siete 3G/4G, vyžaduje stream s rýchlosťou cca 5 Mbit/s a dátovú spotrebu 2 250 MB za hodinu.

Ak by ste takúto službu využívali denne 4 hodiny, za mesiac by ste stiahli okolo 270 GB dát. To ešte tie najsilnejšie aktuálne mesačné paušály (nielen slovenských operátorov) znesú.

Globálna mobilná dátová prevádzka (v exabytoch mesačne)ZDROJ | Rysavy Research

Horšie to ale vyzerá pri streamingu videa v rozlíšení 4K Ultra HD. Aby to fungovalo bez problémov, potrebujete variabilný dátový tok od 12 do 30 Mbit/s a za hodinu dátovým kanálom pretečie okolo 9 GB. Koľko hodín mesačne by ste strávili takýmto typom zábavy, je na vás.

Technicky takúto službu stále zvládnu aj siete 4G (v dobrom pokrytí), ale reálne hrozí kolízia s dnešnými FUP pravidlami operátorov. Pri dvoch hodinách denne by ste za mesiac preniesli viac ako 0,5 TB. Pre aplikácie 8K Ultra HD a pokročilé verzie virtuálnej reality však budú 4G siete zrejme príliš málo priepustné. Rozdiel medzi „marketingovou“ rýchlosťou a reálnou skúsenosťou môže byť podstatný.

Podľa analytickej spoločnosti Rysavy Research si prenos virtuálnej reality so šiestimi stupňami voľnosti vyžiada dátový tok v rozmedzí 200 až 1000 Mbit/s a hodinovú spotrebu dát 225 GB! To je takmer toľko, ako mesačné streamovanie Full HD videa 4 hodiny denne.

Pozrite siSwisscom spustil prvú komerčnú sieť 5G v Európe

Súčasné základňovky aj s technológiou LTE-A by pri pár takýchto zákazníkoch určite nestíhali. V zásade však nejde o nový trend – dátové nároky multimédií rastú dlhodobo, a to napriek účinnejším formám kompresie. Využíva ich pritom stále väčší počet ľudí čoraz dlhšiu dobu denne. 5G bude teda odpoveďou najmä na tieto nové používateľské preferencie.

5G nie je témou dňa, zrýchlenie áno

Tak ako EDGE priblížila 2G k rýchlostiam 3G a DC HSPA+ dosiahla na počiatočné možnosti LTE, podobný technologický mostík očakávame aj pri príchode 5G. Massive MIMO (mMIMO) je práve takouto technológiou, ktorá môže podstatne posilniť konektivitu existujúcich 4G sietí. V preklade skratka znamená „masívny mnohonásobný vstup-výstup“ a v sieťach 5G bude jedným z dôležitých pilierov.

Na Slovensku už v spolupráci s firmou Ericsson testuje mMIMO Telekom, aktuálne na troch základňových staniciach v bratislavskej Dúbravke. Anténa základňovej stanice s architektúrou mMIMO dokáže vďaka veľkému počtu anténnych prvkov (minimálne 16×16) vytvoriť viac užších zväzkov zameraných na konkrétneho používateľa. Rastie tak využiteľnosť prenosového pásma, ktoré sa bude môcť použiť viacnásobne v tej istej bunke siete.

ZDROJ | archív

Riešenie mMIMO môže v ideálnom prípade zvýšiť kapacitu bunky až päťnásobne, v praxi treba rátať s trojnásobkom. Výzvou ale bude vývoj mobilov a iných prenosných zariadení s integrovanými mMIMO anténami. Dnes operátori testujúci pokročilejšie formy 5G jazdia s „výbavičkou“ naloženou v dodávke. Ale to si pamätáme aj pred príchodom 4G.

Aj samotný Telekom, ktorý ráta s budúcim nasadením mMIMO v sieti 5G, priznáva, že technológiu zavedie na Slovensku už v sieti 4G . Pomôže to zvýšiť reálne rýchlosti pre 4G účastníkov. Technológia 5G zrejme príde na rad až po roku 2020. Podobný odhad uvádza aj Orange. Zámery ďalších slovenských operátorov zatiaľ nepoznáme.

Pozrite siElektrické stĺpy riešením pre siete 5G? Zrejme áno

Ďalším dôvodom, prečo netreba očakávať „pravé 5G“ už v najbližších dvoch rokoch, je práve ich kľúčový tromf – mmWave. Milimetrové vlny sú pre siete 5G darom, a zároveň prekliatím.

5G bude operovať v širokom rozsahu frekvencií, no mmWave ponesú najväčšie bremeno priepustnosti dát, na rozdiel od vlnových dĺžok 15-40 cm, ktoré používa 4G (a bude aj 5G).

Lenže extrémne krátke vlny majú veľkú nevýhodu – krátky dosah a veľký útlm. Kým v 4G sieťach môžete ísť kľudne 10 km od základňovej stanice a pravdepodobne nestratíte spojenie, mmWave v 5G sieti dosiahnu možno 300 metrov. Neprejdú múrmi a hustý dážď ich tiež spoľahlivo odreže.

Riešením je veľmi hustá sieť vysielačov rozmiestnených každých pár sto metrov. A čo vidiek? Zabudnime (opäť). 5G tam bude, ale väčšinou v nižších pásmach a s nižšou rýchlosťou.

Hustá sieť buniek na druhej strane enormne zvýši kapacitu mobilných sietí 5G. Ak dnešné 4G dokáže obslúžiť milión zariadení na ploche asi 500 km2, 5G technológia zvládne milión zariadení na 1 km2. Budovanie takejto hustej infraštruktúry – BTS, mrežovej a chrbticovej siete, však bude extrémne investične náročné.

A to je ďalší dôvod, prečo treba nadšenie zo skorého nástupu 5G technológie v jej plnohodnotnej podobe primerane racionalizovať. Dobrou správou je, že zrýchlenie mobilných dát je isté. V dnešných 4G, aj v budúcich 5G sieťach.

Zdroj5G Americas,Rysavy Research

Komentáre k článku