Sieć komórkowa piątej generacji ma zastąpić technologię 4G LTE, która niebawem może okazać się niewystarczająca, gdyż osób korzystających z mobilnych  urządzeń łączności bezprzewodowej przybywa, a przy tym cały czas rosną globalne potrzeby związane z pobieraniem danych. Dlatego też trwają intensywne prace nad nowym rozwiązaniem. Technologię 5G forsuje również Unia Europejska, która widzi w niej duży potencjał rozwoju dla całej Wspólnoty i wielu branż.

Dużo szybciej

Choć 5G wciąż znajduje się jeszcze w „fazie przedprodukcyjnej”, to da się już dziś wskazać kilka elementów, które mogą przesądzić o jej rewolucyjności. Główną cechą tej technologii ma być rozszerzony mobilny dostęp szerokopasmowy do internetu eMBB (enhanced Mobile Broadband), który zapewni bardzo szybką transmisję danych i pozwoli na przetwarzanie dużej ilości informacji w czasie niemal rzeczywistym. Według wstępnej specyfikacji Międzynarodowego Związku Komunikacyjnego (ITU) prędkość przesyłu danych będzie wynosiła co najmniej 20 Gb/s, przy czym na jednego użytkownika będzie to min. 100 Mb/s pobierania i 50 Mb/s wysyłania. Według niektórych założeń sieć 5G będzie w stanie oferować nawet prędkości rzędu 100 Gb/s. Przypomnijmy, że maksymalna przepustowość sieci LTE wynosi 1 Gb/s – to tyle, ile ma wynosić minimalna szybkość transmisji danych w 5G przy większej liczbie użytkowników. Sieć piątej generacji ma gwarantować sprawny przesył danych nawet w przypadku poruszania się z prędkością do 500 km/h, a ponadto zapewniać transmisję danych o niskich opóźnieniach URLLC (Ultra-Reliable Low Latency Communications). Dzięki opóźnieniom na poziomie 1 ms (Komisja Europejska chce, by standardy 5G przewidywały latencję maks. 5 ms) możliwe będą połączenia w czasie rzeczywistym i wykorzystanie ich w zastosowaniach krytycznych.

Kolejny filar nowej technologii to masowa komunikacja między maszynami mMTC (massive Machine Type Communications), która umożliwi podłączenie do sieci blisko 100-krotnie większej liczby urządzeń niż dzisiaj przy dużo większej przepływności. Według unijnej propozycji możliwa ma być obsługa do 100 urządzeń na 1 m2, co będzie miało gigantyczne znaczenie m.in. dla rozwoju inteligentnych miast czy usług internetu rzeczy.

Wciąż konieczne są jeszcze ustalenia m.in. zasięgu stacji, a przede wszystkim częstotliwości dla wysokiej przepustowości. W przypadku 5G mówi się o częstotliwościach rzędu 26–28 GHz, choć np. Apple testował swoje urządzenia w zakresie 39 GHz. Pełna standaryzacja jest niezbędna w celu zachowania kompatybilności między urządzeniami (np. stacją bazową i terminalem) różnych producentów, a także po szczególnymi elementami sieci pochodzącymi od różnych dostawców.

Są pewne zagrożenia

Choć wprowadzenie sieci 5G może przynieść wiele korzyści, to widać również pewne niedogodności i zagrożenia. Korzystanie ze znacznie wyższych częstotliwości oznacza spore ograniczenia zasięgu i konieczność stworzenia gęstszej sieci nadajników. W dużych miastach mogą pojawić się problemy ze znalezieniem odpowiednich lokalizacji dla stacji bazowych, co z kolei może prowadzić do pogorszenia jakości odbieranego sygnału. Rozwiązaniem mają być małe stacje bazowe, tzw. small cells.

Implementacja nowej technologii będzie się wiązała z olbrzymimi kosztami, liczonymi w setkach miliardów dolarów. Lwią część z nich poniosą operatorzy sieci komórkowych, którzy z całą pewnością będą chcieli przerzucić je na finalnych odbiorców. Dlatego też KE chce promować rozwiązania efektywne kosztowo i ograniczyć zużycie energii przez stacje nadawcze i urządzenia odbiorcze.

Pojawiają się również głosy, że gęsto rozmieszczone nadajniki 5G mogą stanowić zagrożenie dla zdrowia ludzkiego. A to właśnie w dużych skupiskach ludności liczba stacji nadawczych będzie musiała znacząco się zwiększyć.

5G w zastosowaniach przemysłowych

Choć pierwszymi beneficjentami, jako odbiorcy sieci 5G, mogą być osoby korzystające w sieciach mobilnych z materiałów wideo, to w dłuższej perspektywie korzyści odniesie cała gospodarka. Według raportów Ericsson Mobility Report oraz Statista do 2022 r. z technologii 5G na całym świecie będzie korzystało ok. 540 mln użytkowników, a w 2025 r. – już 1,1 mld. Kluczowa będzie jednak nie liczba użytkowników, ale liczba urządzeń podłączonych do globalnej sieci 5G (według szacunków 29 mld w 2022 r., z czego 19 mld to urządzenia IoT).

Korzystanie ze znacznie wyższych częstotliwości oznacza spore ograniczenia zasięgu i konieczność stworzenia gęstszej sieci nadajników

Tylko w krajach UE w 2025 r. Przychody z obszarów powiązanych z technologią 5G wyniosą ok. 113 mld euro przy planowanych inwestycjach rzędu 56,6 mld euro. Wszelkie działania związane z wdrożeniem nowej generacji sieci mają przyczynić się do powstania – bezpośrednio i pośrednio – prawie 2,4 mln nowych miejsc pracy na obszarze UE. Również w Polsce tzw. efekt 5G może przynieść znaczne ożywienie w niektórych obszarach gospodarki i w efekcie dodatkowe przychody budżetowe. Według Strategii 5G dla Polski wdrożenie sieci komórkowej piątej generacji wygeneruje dodatkowy przychód w wysokości 13 mld euro i przyczyni się do powstania ok. 570 tys. nowych miejsc pracy. Autorzy tego rządowego dokumentu wskazują na liczne sektory, w których sieć 5G będzie stymulować wzrosty. To m.in. motoryzacja, transport publiczny, branża energetyczna, rynek e-commerce, a także służba zdrowia.

Obszarami, w których technologia 5G będzie odgrywać kluczową rolę dla dalszego rozwoju, są m.in. inteligentne miasta (rozwiązania z zakresu komunikacji, zarządzania energią i innymi mediami, bezpieczeństwa oraz usług publicznych), autonomiczne pojazdy i inteligentne drogi (komunikacja pomiędzy pojazdami lub pojazdami a innymi obiektami, automatyzacja poboru opłat za przejazd drogami, optymalizacja tras przejazdu), sztuczna inteligencja i rozszerzona rzeczywistość (lepsze odwzorowanie rzeczywistości w aplikacjach AR, szybsze uczenie maszynowe) czy też telemedycyna (monitorowanie, transmisja i analiza pozyskanych danych).

Choć szeroko pojęta branża przemysłowa zmierza w kierunku automatyzacji procesów produkcyjnych, to jednak trudno powiedzieć, by miała ona specjalnie skorzystać na wdrożeniu sieci 5G do zadań stricte produkcyjnych. Obecnie w przemyśle do komunikacji używa się wielu sprawdzonych rozwiązań (WLAN, Bluetooth, sieci radiowe itd.) i superszybka transmisja danych czy też minimalne opóźnienia, jakie będzie zapewniać 5G, nie są w takich zastosowaniach niezbędne. Jeśli jednak na produkcję spojrzeć szerzej, w kontekście Przemysłu 4.0, okaże się, że potrzeby związane z transmisją danych będą znacznie większe. Inteligentne fabryki mają bowiem w większym zakresie korzystać z chmur obliczeniowych, cyfrowych bliźniaków, rozwiązań big data czy różnych nowych aplikacji przemysłowego internetu rzeczy i stanowić element większych sieci, skupiających producentów, dostawców, usługodawców i odbiorców.

Pierwsze wdrożenia 5G

Początek prac nad technologią 5G datuje się na 2008 r., ale wyraźne przyspieszenie nastąpiło dopiero w obecnej dekadzie. W 2012 r. Komisja Europejska uruchomiła program METIS 2020, a w 2015 r. METIS-II i 5GNORMA. Jednak pierwsze testy sieci 5G przeprowadzono w 2016 r. w Chinach (łącznie w 100 miastach). W Europie pierwszą próbną sieć 5G uruchomiono w 2017 r. (firmy Telia, Ericsson i Intel) w Tallinie, Sztokholmie, a nieco później również w Londynie.

Według optymistycznych założeń już w przyszłym roku dostępne będą pierwsze wdrożenia technologii 5G. W Europie pionierami korzystania z nowej sieci mają być mieszkańcy San Marino. Włoski operator komórkowy chce na obszarze tego niewielkiego kraju przeprowadzić publiczne testy nowej technologii. Jeśli wypadną pozytywnie, możemy się spodziewać, że sieci komórkowe nowej generacji będą już wkrótce sukcesywnie docierać do nowych odbiorców w całej Europie.