Technologia 5G – jak zaznacza Ireneusz Borowski, country manager Poland w Dassault Systèmes – to znacznie więcej niż tylko szybki internet dla indywidualnego użytkownika. Może ona radykalnie zmienić świat, w którym żyjemy. – 5G to kolejny krok w mobilnej łączności szerokopasmowej. Początkowo będzie uzupełniać istniejącą technologię 4G, wykorzystując podobne pasma częstotliwości, ale z wyższymi prędkościami transmisji danych, większą niezawodnością i mniejszymi opóźnieniami – zapowiada.

Z czasem, jak dodaje Ireneusz Borowski, operatorzy i producenci urządzeń będą mogli korzystać z pasm częstotliwości, które wcześniej nie były używane w łączności komórkowej, ale są powszechnie stosowane w radarach oraz w lotnictwie. – Pasma te wraz z nową technologią sterowania wiązką zapewnią znaczny wzrost przepustowości sieci. Będzie to oznaczać zwiększenie liczby urządzeń, które można jednocześnie podłączyć, w tym urządzeń konsumenckich, pojazdów i urządzeń IIoT (Industrial Internet of Things – przemysłowego internetu rzeczy). Ze względu na charakter łączności nowych pasm „w linii widoczności” najlepsze aplikacje będą prawdopodobnie znajdować się w gęstym otoczeniu, takim jak produkcja, z wieloma stacjami bazowymi zapewniającymi ciągły zasięg – wyjaśnia Borowski.

W dobie Przemysłu 4.0 – jak zauważa Stefan Życzkowski, prezes zarządu firmy Astor – produkcja już wykorzystuje szeroko pojętą komunikację między wieloma warstwami systemów sterowania, maszyn, czujników, oprogramowania nadrzędnego na produkcji i oprogramowania po stronie biznesowej, a nawet konsumenckiej. Daje to szereg nowych możliwości produkowania szybciej, w lepszej jakości, bardziej ekonomicznie. – Czy do tego, co dzieje się już dziś na produkcji, potrzebujemy nowej technologii komunikacji GSM? Nie wydaje mi się. Technologia sieci komórkowych piątej generacji raczej nie zmieni sposobu komunikacji na samej produkcji, bo nawet dzisiaj GSM ustępuje takim technologiom bezprzewodowym, jak przemysłowe Wi-Fi, radiomodemy UHF, LoRa czy Xbee – wyjaśnia. – Komunikacja nie wymaga wielkiej przepustowości i nie jest aż tak rozproszona terytorialnie. Technologia 5G zmieni jednak świat przemysłu i produkcji od strony biznesowej. Rozwój zaobserwujemy w ewolucji systemów gromadzenia i analizy ogromnej ilości danych, tzw. big data, co odbywa się w chmurze.

Co zyska przemysł

Jak podkreślają nasi rozmówcy, technologia 5G jest skazana na sukces i to nie tylko dlatego, że skorzystają z niej firmy z każdej branży.

Wyobraźmy sobie zakład przemysłowy, który udostępnia swoje zasoby linii produkcyjnych tzw. otwartym umysłom, które chcą wdrażać w życie nowe pomysły. W tym, jakie wypracujemy produkty, ograniczać nas będzie jedynie wyobraźnia. Jedno jest pewne: 5G będzie platformą dla ogromnej ilości nowych pomysłów na produkty, które trzeba będzie dostarczyć – przekonuje Grzegorz Szmigiel, dyrektor techniczny w Veracomp.

Jego zdaniem przemysł, aby zaspokoić te potrzeby i otworzyć się na nowe możliwości, będzie wykorzystywał platformy usługowe realizowane z wykorzystaniem chmury, gdzie zleceniodawcy będą mogli zaplanować, przetestować i zlecić cały proces produkcyjny. Te wyobrażenia – co podkreśla Szmigiel – weszły już w fazę realizacji i zakłady pracujące w ten sposób już działają.

Czy to oznacza, że w sieciach przemysłowych nastąpi rewolucja? – W pewnym sensie tak. Będą one wymagały dostosowania się do nowych warunków. Programowane linie produkcyjne sprzężone z platformami usługowymi i aplikacjami podwykonawców, kontrahentów, firm logistycznych będą potrzebowały sprawnych i wydajnych kanałów komunikacyjnych do nadzorowania realizowanych procesów, które technologia 5G będzie mogła dostarczyć – uważa dyrektor techniczny w Veracomp.

Jak przewiduje, technologia 5G stworzy nowe możliwości dla funkcjonowania ekosystemów urządzeń IoT (Internet of Things – internetu rzeczy). Bo to właśnie możliwości komunikacyjne są barierą dla rozwoju inteligentnych domów, miast, infrastruktury drogowej, motoryzacji czy usług publicznych. – To nie znaczy, że tego typu projekty nie powstają. Wręcz przeciwnie. Jest ich coraz więcej, uczestniczymy w nich jako Veracomp już od kilku lat. Wymagają odpowiedniej infrastruktury, systemów zarządzania i monitorowania, które dzięki platformom chmurowym mogą być dowolnie skalowane i kopiowane do nowych lokalizacji. Wzbogacone o elementy uczenia maszynowego i sztucznej inteligencji dostarczają nowej jakości w zakresie użytkowym i optymalizacji – opowiada Szmigiel.

Jak zauważa Ireneusz Borowski, 5G będzie w stanie obsługiwać szybko rosnącą liczbę podłączonych i inteligentnych urządzeń zarówno w kontekście konsumenckim (IoT), jak i przemysłowym (IIoT). Powołuje się na dane firmy badawczej Gartner, która przewiduje, że do 2020 r. na świecie będzie podłączonych 20,4 mld urządzeń.

Pojemność, niezawodność, opóźnienia i gęstość 5G będą wspierać ten wzrost i pozwolą na wiele nowych zastosowań w różnych branżach. – Po stronie konsumenta użytkownicy doświadczą niezawodnej i szybkiej komunikacji oraz nowych aplikacji w czasie rzeczywistym, takich jak wirtualna lub rozszerzona rzeczywistość i wysoce interaktywne gry. Pojazdy i ich czujniki będą stale połączone zarówno ze sobą (V2V), jak i z lokalną infrastrukturą (V2I), umożliwiając wydajną, bezpieczniejszą i autonomiczną jazdę. W produkcji ultraniskie opóźnienia sieciowe – niższe niż WiFi – pozwolą na wypracowanie nowych technik precyzyjnego wytwarzania obniżających koszty przeróbek – wylicza Ireneusz Borowski.

Jako największą korzyść wynikającą z wdrożenia technologii 5G Stefan Życzkowski wskazuje więcej dostępnych danych: – Oczywiste jest, że szybszy i globalny internet wpływa na rozwój gospodarczy. Mogliśmy to zaobserwować już wcześniej i widzimy to dzisiaj przy jeszcze nie w pełni wykorzystywanej technologii LTE. Jeżeli idea 5G się sprawdzi i ostatecznie będzie miała swój finał, zostanie wdrożona, to możemy się spodziewać przyrostu bardzo dużej ilości danych, które będą rozwijały przemysł – zaznacza prezes firmy Astor. Jak dodaje, część z nich będzie wpływała pozytywnie na sposób i planowanie transportu, analizy globalnego zapotrzebowania na produkowane dobra, prognozy kosztów związanych z produkcją, szybsze podejmowanie decyzji na podstawie już nie tylko prognoz i statystyk, ale rzeczywistych danych online.

Jednym z elementów Przemysłu 4.0 jest rozwój systemów predykcyjnych. Algorytmy, które będą wspierały decydentów, a ostatecznie wpływały wprost na działanie systemów, potrzebują sporej ilości danych, by uniknąć błędu. Potrzeby dużej przepustowości, globalnego zasięgu i komunikacji z silnikami obliczeniowymi dla zaawansowanych algorytmów widzę już dzisiaj przy bardzo szybko rozwijającej się robotyzacji autonomicznej np. w postaci AGV i dronów przemysłowych – mówi Stefan Życzkowski.

Obecnie, jak wyjaśnia, systemy dostarczane przez rynek komunikują się w obrębie zakładów przy wykorzystaniu innych niż GSM sposobów komunikacji. Działają niezawodnie, szybko i bezpiecznie. Według Życzkowskiego rozwój technologiczny będzie jednak rozszerzał tę technologię i wychodził coraz dalej na większe obszary geograficzne, rzucając nowe wyzwania i potrzeby dla komunikacji. – Podobne wyzwania możemy zaobserwować na rynku automotive, gdzie rozwija się rynek autonomicznych samochodów. Trzeba natomiast pamiętać o tym, że technologia 5G to transmisja na bardzo wysokiej częstotliwości kilkudziesięciu GHz o jednak małej mocy – ograniczenie to jest podyktowane bezpieczeństwem środowiskowym; jednym z wyzwań jest też zminimalizowanie zużycia energii przez urządzenia nadawczo-odbiorcze. To z kolei wpływa na słabą penetrację przeszkód dla fali radiowej i stosunkowo mały zasięg – podkreśla.

Jego zdaniem wyzwaniem dla inwestycji jest budowa bardzo rozproszonej infrastruktury wielu nadajników odległych od siebie o kilkaset metrów. – Projekt jest bardzo ambitny, ale przez to nie spodziewam się szybkiego wdrożenia, a jeszcze później wykorzystania w przemyśle, który zawsze musi zweryfikować przede wszystkim bezpieczeństwo nowej technologii – przekonuje Życzkowski.

Kluczowe jest bezpieczeństwo

Wywołana kwestia bezpieczeństwa jest bardzo istotnym założeniem standardu 5G.

Nie chodzi tu tylko o funkcje ochronne, które mają zapewniać infrastruktura telekomunikacyjna i urządzenia IoT wykorzystujące tę technologię. Transformacja, która nastąpi, spowoduje integrację różnych branż przemysłowych oraz aplikacji i będzie się wiązała z przetwarzaniem olbrzymiej ilości wymienianych danych. Powstaną nowe wektory ataków celujących w połączone systemy cyfrowe – mówi Grzegorz Szmigiel.

Jak dodaje, dostawcy rozwiązań bezpieczeństwa już od dłuższego czasu dostosowują swoje produkty, aby sprostać tym wyzwaniom. – W naszych projektach rozmawiamy o mechanizmach rozpoznawania nowych systemów w infrastrukturze przemysłowej, badaniu ich podatności, mikrosegmentacji, autoryzacji, bezpiecznym dostępie do infrastruktury, bezpieczeństwie aplikacji, zarówno dostarczanej lokalnie, jak i poprzez chmurę.

Ireneusz Borowski nie ma wątpliwości, że kluczem do przyjęcia i akceptacji technologii 5G będzie opracowanie skutecznych i bezpiecznych produktów oraz odpowiedniej infrastruktury. – Producenci urządzeń będą musieli opracować nowe produkty 5G lub pozostaną w tyle z gorszą technologią. Złożoność 5G i odrębne pasma częstotliwości stwarzają wiele wyzwań. Obejmują one wdrożenie 5G przy jednoczesnym wspieraniu dotychczasowych technologii komórkowych, co zazwyczaj wymaga całkowitego przeprojektowania urządzeń. Charakterystyka materiału staje się znacząca w wyższych pasmach, co z kolei wymusza dokładne rozważenie projektu. Prędkości danych będą wyższe, a efekty interferencji wewnętrznych i zewnętrznych trzeba będzie złagodzić. Ponadto należy wziąć pod uwagę bezpieczeństwo urządzenia mobilnego, a także infrastrukturę sieci i spełnić nowe wymagania prawne – tłumaczy Borowski.

Według przedstawiciela Dassault Systèmes, aby osiągnąć to wszystko w krótkim cyklu rozwoju urządzeń konsumenckich i pozostać konkurencyjnym w rosnącym sektorze przemysłowym, producenci będą musieli korzystać z oprogramowania pozwalającego na zwirtualizowane prototypowanie. – Ten typ oprogramowania umożliwia zbadanie wielu zmiennych przestrzeni projektowych i rozważenie całej fizyki elektromagnetycznej i strukturalnej w celu osiągnięcia ogólnego optymalnego projektu w możliwie najkrótszym czasie. Niezbędna jest dokładna symulacja na wszystkich etapach procesu projektowania, od wczesnej analizy koncepcji do wirtualnych testów zgodności – podkreśla.

Stefan Życzkowski z firmy Astor wymienia dwa główne zagrożenia związane z technologią 5G: negatywny wpływ fal radiowych wysokiej częstotliwości na zdrowie ludzi i zwierząt oraz cyberbezpieczeństwo. – Co do pierwszej kwestii należałoby pewnie zaufać trwającym od lat badaniom, które nie potwierdzają zagrożenia utraty zdrowia. Te same argumenty podnoszone są od lat, począwszy od kategorii 1G do LTE. Z pewnością dobrze by było, gdyby rozwój cywilizacyjny i technologiczny prowadził do zwiększenia jakości życia i ochrony środowiska naturalnego. Wierzę, że wykorzystanie technologii 5G wpłynie na optymalizację zużycia mediów, wytwarzania dóbr, generowania zanieczyszczeń. Będzie miało pozytywny wpływ na transport publiczny, rolnictwo, produkcję i zużycie energii elektrycznej. Wszystko zależy od nas, ludzi. Jeżeli chodzi o drugą kwestię – cyberbezpieczeństwo – to obawiam się ingerencji działań politycznych, które zawsze były zagrożeniem i prowadziły do wykorzystywania technologii w złych intencjach – przestrzega Stefan Życzkowski.