Internet věcí a věci v síti – už 5. generace
Svět se připravuje na další zásadní technologickou změnu: nástup komunikační infrastruktury zahrnující pokročilejší a výkonnější sítě tzv. 5. generace. Ta by měla pomoci řešit neustále rostoucí přenosové nároky na rovněž rostoucí objemy digitálních dat. S těmito nejmodernějšími technologiemi už koketují i čeští operátoři.
Není to tak dávno, co si svět teprve zvykl na nové možnosti 3G sítí, a telekomunikační operátoři už budují a nabízejí pokročilejší infrastrukturu 4G, reprezentovanou obvykle zkratkou LTE (Long Term Evolution). A i když je teprve na počátku své kariéry, vývojáři už pracují na sítích další generace – 5G. Mnohým se zavádění nových technologií v době, kdy jsme ještě naplno nestačili využít ani kapacitu a možnosti těch předchozích, může zdát zbytečné, ale zdá se, že si je vynucuje sama doba.
Cesta k 5G vyžaduje společné standardy
Nároky na mobilní sítě se neustále zvyšují a do roku 2020 lze podle analytiků očekávat až 50 mld. připojených subjektů. Nejde jen o osoby a místa, které představovaly základ internetových připojení dosud, ale zejména masivní a rychlý nárůst připojených zařízení z oblasti IoT (Internet of Things - Internet věcí). Mobilní sítě tedy musí splňovat především vysokou přenosovou rychlost a kapacitu s minimální mírou zpoždění dat. Je také nutné, aby byla zajištěna cenová dostupnost, energetická nenáročnost a extrémní spolehlivost.
Jak zdůrazňují experti společnosti Ericsson, která se významně podílí na zavedení a rozšíření 5G sítí, všechny tyto výzvy vyžadují nové globální standardy a využívání specifických přenosových technologií. Po celém světě vznikla v souvislosti s vývojem 5G řada iniciativ. Např. v Evropě jsou to projekty Metis a Metis II, další vznikly v USA, Japonsku, Číně nebo Koreji. Cílem všech těchto inciativ je technická specifikace 5G a její začlenění do společnosti.
„Jednou z hlavních výzev pro mobilní sítě bude stále větší interakce mezi člověkem a strojem a tlak na možnosti rozšíření vzdálených operací, ať už půjde o vzdáleně kontrolované stroje (např. složité lékařské operace), měřiče a senzory, nebo to bude využívání her. V současné době vidíme také dramatický nárůst přenosu videa ve stále lepší kvalitě, což znamená další zvětšování datových toků. S tím vším se budou muset budoucí 5G sítě vyrovnat,“ říká Jiří Rynt ze společnosti Ericsson.
Technologie NX
Řešení přináší využití 5G architektury založené na využití zdokonalené pokročilé technologie LTE (4G) ve spojení s novou technologií NX. Tato koexistence umožní rozšíření přenosových možností v pásmu frekvencí od 1 po 100 GHz, to vše s minimálním zpožděním pro datový provoz (v řádech 1 ms) a se záměrem dosažení nízké ceny za připojení. Technologie NX využívá zdokonaleného sytému antén MIMO (Multiple Input Multiple Output), kdy terminál komunikuje s několika základovými stanicemi současně. Tím je výrazně navýšena kapacita stávajících systémů bezdrátové komunikace. Klíčovým rysem NX je flexibilita, rychlost a maximalizace energetické účinnosti.
Významnou součástí 5G je právě IoT, který bude zahrnovat nejrůznější aplikace, jako např. inteligentní vozidla, dopravu a infrastrukturu, kritické řízení vzdálených zařízení, všudypřítomná média a samozřejmě interakci člověk - IoT. Podle průzkumu Ericssonu Internet věcí už zkoumá na 75 % firem z oblasti průmyslu a 95 % jich počítá s jeho využitím během tří let. Zhruba 94 % se domnívá, že fenomén IoT bude mít v blízkém časovém horizontu významný dopad na trhy a průmysl.
Ještě dříve, než se čekalo
Původní plány odhadovaly start sítí 5G v roce 2020, ale představitelé Korea Telecom na summitu LTE prozradili, že první mobilní 5G síť bude v Jižní Koreji veřejně dostupná již v roce 2018. Tedy v době, kdy se v jihokorejském městě Pchjongčchang budou odehrávat zimní olympijské hry. Také firma Huawei spolu s ruským operátorem MegaFon oznámili záměr spustit technologii 5G ve zkušebním provozu na fotbalovém mistrovství světa v Rusku v roce 2018.
S výzkumem 5G sítí má Jižní Korea značné zkušenosti – firma Samsung dosáhla loni při testování pozoruhodné výsledky: při statickém testu se jim podařilo dosáhnout rychlosti 7500 Mb/s, tedy 940 MB/s, a v případě pohybujícího se vozidla pak 1200 Mb/s, tedy 150 MB/s. Při zmíněném testu byla použita 5G síť na frekvenci 28 GHz, která má sice krátký komunikační dosah, ale díky technologii Hybrid Adaptive Array, která využívá kmitočtová pásma milimetrových vln, mohli dosáhnout větší vzdálenosti u vyšších frekvencí.
Právě využití těchto vysokofrekvenčních pásem bude pro rozvoj sítí nové generace klíčové. Jak se shodli experti na letošní konferenci 5G World Summit v Amsterdamu, pokud mají sítě páté generace umožňovat stahování rychlostí několika gigabitů za sekundu, bude nezbytné, aby pro ně regulátoři uvolnili pásmo mezi 6 a 100 GHz. Jak uvedli představitelé Samsungu, k přenosu dat na frekvenci vyšší než 6 GHz, bude třeba použít nové antény a systémy umožňující data na radiových vlnách při jejich přenosu efektivněji ”zabalit”. Mobilní operátoři mohou zvýšit rychlost svých sítí i za použití stávajících frekvencí, ovšem přes veškerá vylepšení se přenosové rychlosti s 5G nedají srovnat. Podle prvních očekávání by síť 5G měla přinést až 50krát vyšší rychlost stahování než sítě 4. generace, rychlejší odezvu a především bude schopná pojmout obrovská data, jako např. v případě car-to-car komunikace, důležité pro samořídicí auta.
Čeští průkopníci 5G technologií
Ani ČR nezůstává stranou tohoto trendu. Česko se dokonce může pochlubit v rozvoji sítí pro IoT světovým primátem: celosvětově první test technologie SIC, jejímiž hlavními výhodami jsou možné zvýšení efektivity využití spektra a kapacity mobilní sítě, provedl letos v reálném operátorském prostředí v Praze operátor T-Mobile ve spolupráci s Deutsche Telekom a Kumu Networks. Až do té doby probíhalo testování pouze v laboratorních podmínkách. „Díky tomuto experimentu jsme lépe pochopili potenciál SIC pro možné využití v 5G,“ uvedl technologický ředitel T-Mobile Vladimír Klein.
V mobilních sítích probíhá vysílání a příjem signálu dvěma různými způsoby: na dvou odlišných frekvencích ve stejném čase, nebo na jedné frekvenci, ale v různých časových intervalech. Technologie SIC přináší možnost současného vysílání a příjmu signálů na stejné frekvenci, což má umožnit plně obousměrnou komunikaci na jedné frekvenci ve stejném čase s potenciálem využití pro budoucí síť 5G nebo třeba pro snazší připojení malých buněk do stávajících sítí. V síťové architektuře 5G by měla umožnit efektivní začlenění nových rádiových funkcí, např. pro dosažení vyšší spektrální účinnosti a zvýšení kapacity sítě.
Také O2, i když momentálně je pro něj hlavní prioritou dokončení infrastruktury LTE, se chystá na očekávaný příchod mobilní sítě páté generace a aktuálně se zapojuje do několika pracovních skupin na evropské úrovni.
423
