Tematem naszego dzisiejszego artykułu będzie technologia łączności 5G. Zrewolucjonizuje ona gospodarkę, społeczeństwo i nasz szybko zmieniający się styl życia na masową skalę. Tak przynajmniej uważają wiodące firmy z branży komunikacji bezprzewodowej, inwestując duże środki w jej rozwój. Przybliżmy więć, czym różni się internet 5G 2022 od znanego nam już 4g LTE.
Jak działa 5G?
Technologia 5G to innowacyjny standard mobilnej komunikacji komórkowej piątej generacji. Został on zaprojektowany tak, aby zapewnić wysoką szybkość transmisji danych przy niewielkich opóźnieniach i minimalnym zużyciu energii. Internet 5G 2022 charakteryzuje się wyższymi przepustowościami i obsługą dużej liczby połączeń na wieżę.
Technologia komunikacji 5G powinna obsługiwać 1 milion podłączonych urządzeń na kilometr kwadratowy. Pozwoli to na pełne funkcjonowanie technologii Internetu rzeczy (IoT).
Zaprojektowano go do pracy w szerszym zakresie częstotliwości radiowych, w tym w ultra wysokich pasmach fal milimetrowych. Ponieważ jest to zupełnie nowa technologia, telefony poprzedniej generacji są niekompatybilne z nowymi sieciami.
Technologia 5G umożliwia podział fizycznej sieci na kilka wirtualnych fragmentów. Operatorzy będą mogli udostępniać fragment sieci o określonej pojemności w zależności od potrzeb konkretnego abonenta, co znacznie poprawi efektywność zarządzania. W ten sposób tanie urządzenia mogą zostać odłączone od bardziej złożonych i wymagających aplikacji, takich jak zarządzanie autonomicznymi pojazdami.
Efektywność energetyczną i akceptowalny zasięg uzyskuje się dzięki zastosowaniu technologii Beamforming, która polega na dynamicznym kształtowaniu wiązki radiowej. Jest to możliwe dzięki zdolności stacji bazowej do wykrywania lokalizacji każdego mobilnego gadżetu i konstruowania optymalnej ścieżki sygnału.
Sieć stacjonarna i komórkowa
Wymóg precyzyjnej lokalizacji prowadzi do rozróżnienia między korzystaniem z sieci stacjonarnej i komórkowej. W pierwszym przypadku wykorzystujemy internet mobilny 5G 2022 jako alternatywę dla internetu przewodowego.
W niektórych krajach operatorzy sprzedają usługi Internetu domowego w oparciu o swoje sieci 5G o średnim i wysokim paśmie. Abonenci domowi wykorzystują zazwyczaj setki gigabajtów miesięcznie, co przekracza możliwości 4G. Sieci piątej generacji mają wystarczającą szerokość pasma, aby sprostać temu zapotrzebowaniu. Operatorom łatwiej jest wdrożyć internet domowy 5G niż uruchomić linie światłowodowe w każdym domu. Zamiast rozkopywać każdą ulicę, operatorzy muszą po prostu zainstalować światłowody w węźle komórkowym co kilka przecznic, a następnie dostarczyć klientom bezprzewodowe modemy.
Jednak internet domowy to nic nowego. Naprawdę nowe aplikacje czekają na rozległy zasięg 5G, które będzie zauważalnie szybsze niż 4G. Sieci piątej generacji mogą być więc wykorzystywane w wielu branżach.
Łączność 5G – jak może być wykorzystana?
Technologia łączności 5G jest niemal powszechna. Oto niektóre z branż, w których jest ona wykorzystywana:
- Inteligentne miasta i inteligentne budynki – Dzięki czujnikom Internetu Rzeczy (IoT) zdolnym do monitorowania i zbierania danych na temat jakości powietrza, zużycia energii, wzorców ruchu w miastach, władze cywilne będą mogły efektywnie zarządzać operacjami. Na przykład karetki pogotowia będą płynnie docierać do celu.
- Sektor produkcyjny – Sztuczna inteligencja będzie analizować ogromne ilości zgromadzonych danych, aby zautomatyzować procedury, które wcześniej wymagały interwencji człowieka. Na przykład kontrola jakości, standaryzacja i bezpieczeństwo. Dzięki temu roboty będą mogły być wykorzystywane do różnych zadań.
- Sektor rolniczy a środowisko naturalne – Podłączone urządzenia będą przeliczać dane dotyczące warunków pogodowych, stanu upraw, poziomu środków chemicznych i obecności szkodników. Umożliwia to prawidłową alokację siły roboczej, obniżenie kosztów i zwiększenie wydajności. Monitoring środowiska i przywracanie równowagi ekologicznej na dostępnych terenach stanie się faktem.
- Opieka zdrowotna, telemedycyna – Dzięki technologii 5G zdalna diagnostyka i operacje staną się powszechne, a implanty urządzeń medycznych będą z łatwością gromadzić i przesyłać dane o stanie zdrowia do specjalistów, umożliwiając wczesne wykrywanie chorób.
- Transport – Możliwe staną się bezzałogowe pojazdy, które mogą wchodzić w interakcje w czasie rzeczywistym z innymi pobliskimi pojazdami i stałymi infrastrukturami drogowymi.
- Wirtualna rzeczywistość stanie się bardziej immersyjna i realistyczna – Ludzie będą mogli pracować zdalnie z różnych miejsc na świecie lub odbywać prawdziwe imprezy sportowe na stadionie. Wirtualne sklepy będą pojawiać się w różnych miastach na całym świecie, a ściąganie rozrywki w trybie offline stanie się zbędne.
Technologia 5G ma do odegrania rolę w rzeczywistości rozszerzonej i „metaverse”. Chodzi o to, że jeśli zamierzasz nosić okulary AR na ulicy, widzieć oceny biznesowe pojawiające się nad drzwiami wejściowymi restauracji i rozmawiać z holograficznymi duchami ludzi idących obok ciebie, będziesz potrzebował niskich opóźnień i stabilnych prędkości oferowanych przez 5G.
Co sprawia, że sieci 5G są tak szybkie?
Internet mobilny 5G ma dwa różne pasma częstotliwości: sub-6 i mmWave.
- Sub-6 pracuje na częstotliwości poniżej 6 GHz. Widmo Sub-6 jest kluczowe dla wdrożenia 5G, ponieważ te fale radiowe o niskiej częstotliwości mogą rozchodzić się na duże odległości i przenikać przez ściany i przeszkody. Oznacza to, że operatorzy mogą wdrażać znacznie większe sieci bez konieczności budowy ogromnej liczby nowych wież radiowych. Krótko mówiąc, pasmo niskich częstotliwości poniżej 6 GHz zapewnia pełniejsze pokrycie i silny stabilny sygnał.
- mmWave operuje na falach radiowych o ultrawysokiej częstotliwości (24 GHz do 100 GHz) i bardzo niewielkiej długości. Służą one do przyspieszenia połączeń 5G, zapewniając prędkość pobierania danych na poziomie kilku gigabitów na sekundę.
Sygnały o wysokiej częstotliwości nie mogą pokonywać dużych odległości i pokonywać przeszkód. Nawet okno czy liść drzewa może zablokować połączenie. Aby stworzyć niezawodną sieć mmWave, operatorzy telekomunikacyjni potrzebują tysięcy małych komórek sieciowych w każdym mieście. To, czy w danym mieście jest internet 5G, można stwierdzić po liczbie stacji bazowych.
Wdrażanie sieci mmWave sprowadza się do ustawienia minikomórek na niemal każdym rogu każdego budynku. Krótkofalówka może obsłużyć niesamowitą ilość danych i dużą liczbę użytkowników w tym samym czasie. Jest to duża zaleta w gęsto zaludnionych miastach oraz w miejscach takich jak stadiony i areny. mmWave wykorzystuje również zupełnie nowe widmo, które nie jest przeciążone przez inne sieci, więc nie wymaga kompromisu w wykorzystaniu zasobów.
5G w Wielkiej Brytanii
W niektórych krajach, takich jak Wielka Brytania, 5G działa na trzech pasmach.
- Low-frequency 5G działa na częstotliwościach poniżej 2 GHz. Są to najstarsze częstotliwości komórkowe i telewizyjne.
- Średnia częstotliwość 5G to pasmo od 2 do 10 GHz. Obejmuje to większość obecnych częstotliwości komórkowych i Wi-Fi.
- Szerokopasmowe 5G, czyli pasmo milimetrowe, działa w zakresie 20-100GHz. Te fale radiowe nie były wcześniej wykorzystywane w zastosowaniach konsumenckich, ponieważ nie były dostępne przenośne urządzenia komputerowe i miniaturowe anteny.
Szczytowe prędkości internetu 5G mogą osiągnąć 20Gbps downlink i 10Gbps uplink na mobilną stację bazową. Rzeczywiste prędkości 5G: Chociaż szczytowe prędkości danych wydają się imponujące, w rzeczywistości będą znacznie niższe i różnią się znacznie w zależności od wielu czynników. Typowe prędkości 5G wynoszą od 50Mbps do ponad 1Gbps.
Sieci 5G wykorzystują rodzaj kodowania o nazwie OFDM, który jest podobny do kodowania stosowanego przez 4G LTE. Wraz z OFDM, technologia 5G wykorzystuje również interfejs air 5G NR. Interfejs Air został zaprojektowany z myślą o znacznie niższych opóźnieniach i większej elastyczności niż LTE.
5G jest niemal nie do odróżnienia od 4G na tych samych starych kanałach radiowych. Zamiast tego specyfikacja 5G pozwala smartfonom na korzystanie ze znacznie szerszych kanałów w szerszym zakresie częstotliwości. Operatorzy mają również możliwość elastycznego zamieniania kanałów między 4G i 5G za pomocą dynamicznego współdzielenia widma (DSS).
Opóźnienie sygnału
Opóźnienie wymagane do przesłania danych z jednego punktu do drugiego powinno wynosić 4 milisekundy w idealnych warunkach i 1 milisekundę w sytuacjach, w których wymagana jest maksymalna szybkość.
Efektywność energetyczna
Interfejs radiowy 5G zużywa umiarkowaną ilość energii i może przejść w tryb niskiego zużycia energii, gdy nie występuje obciążenie.
5G i cyberbezpieczeństwo
Istniejące systemy cyberbezpieczeństwa wymagają głębokiej modernizacji. Architektura sieci 5G jest znacznie bardziej złożona niż sieci konwencjonalne. Punktów routingu jest znacznie więcej i każdy z nich wymaga stałego monitorowania. Zwiększona przepustowość nieuchronnie pociąga za sobą konieczność ponownego przemyślenia sposobu zabezpieczenia sieci. Wysoka przepustowość mobilnego internetu 5G, zagraża bezpieczeństwu użytkowników i stawia nowe wyzwania przed twórcami podstawowych aplikacji.
Amerykańscy przewoźnicy lotniczy zgłosili zastrzeżenia do nowych sieci AT&T i Verizon w paśmie C, mówiąc, że częstotliwości są zbyt blisko tych używanych przez radiowysokościomierze, które określają odległość samolotu od ziemi. Podjęto decyzję o wymogu certyfikacji wszystkich modeli wysokościomierzy oraz instalacji „stref no-go” bez pasma C w pobliżu lotnisk.
Większość urządzeń podłączonych do internetu rzeczy nie posiada zabezpieczeń sieciowych. Nie ma nawet wspólnych standardów bezpieczeństwa IoT, co pozostawia wolne ręce cyberprzestępcom. Należy opracować jednolite ramy bezpieczeństwa cybernetycznego i rozwiązania w zakresie oprogramowania. Producenci gadżetów IoT muszą poprawić bezpieczeństwo swoich produktów.
Które telefony obsługują sieć 5G?
Jest mnóstwo smartfonów, które obsługują standard łączności piątej generacji. Najpopularniejsze modele to:
- iPhone 12;
- Samsung Galaxy S22+;
- Google Pixel 6 Pro;
- Samsung Galaxy A32 5G;
- Google Pixel 6;
- Samsung Galaxy S22;
- Samsung Galaxy Z Fold3 5G;
- Redmi Note 11S 5G.
Minusy 5G
W realnym świecie rzeczywiste prędkości internetu 5G są bardzo różne. W wielu obszarach internet mobilny 5G jest równie wolny, a czasem wolniejszy niż 4G LTE. Wynika to zazwyczaj z ograniczonej dostępności widma, ponieważ operatorzy starają się wykorzystać jeden fragment fal radiowych do jednoczesnej obsługi istniejących sieci 4G i nowych sieci 5G.
Ale to nie jest główna wada. Jest mnóstwo publikacji, które pokazują, że nowa technologia jest szkodliwa dla środowiska i samych ludzi. Niektórzy naukowcy uważają, że 5G może powodować mutacje i przyspieszać procesy starzenia. Promieniowanie z nowszych wież komórkowych może zabijać ptaki wędrowne i szkodzić zwierzętom domowym. Oczywiście są eksperci, którzy przekonują, że wszystko nie jest takie złe i problem jest wyraźnie wyolbrzymiony, ale nie ma dymu bez ognia.
Podsumowanie
5G może przynieść zmiany w naszym życiu. Ludzie, gadżety, budynki, infrastruktura będą się ze sobą komunikować dzięki tej technologii nowej generacji. Zdalne operacje, telemedycyna, samojeżdżące samochody, inteligentne miasta i inteligentne fabryki mogą powstać właśnie dzięki 5G.
Nie powinniśmy jednak zapominać, że zaawansowana technologia jest rozwijana w celu rozwiązania niektórych globalnych problemów. Ludzie zyskają większy komfort, ale każda nowa runda rozwoju high-tech nieubłaganie przybliża początek ery globalnego technotronicznego obozu koncentracyjnego. Nie wszyscy jednak tak myślą. Pojawiły się badania pokazujące, że fale milimetrowe wykorzystywane w telefonach komórkowych 5G nie są same w sobie fizjologicznie szkodliwe, o ile nie są łączone z niezbędnymi poziomami mocy powyżej bezpiecznego poziomu mocy kuchenki mikrofalowej. Nowa technologia obiecuje wielkie korzyści. A postęp i tak jest nie do zatrzymania. Co z tego wyniknie? Poczekajmy i zobaczmy.
