18.11.2020

„Blaski i cienie sieci 5G” – felieton


Skrócona wersja poniższego felietonu autorstwa prof. Ryszarda Tadeusiewicza została opublikowana w Gazecie Krakowskiej 18.11.2020 r.

Wszyscy, wszędzie i do wszystkiego używamy dziś komórek, które z prostych telefonów bezprzewodowych przekształciły się w przenośne komputery o bardzo bogatych i stale rosnących możliwościach. Dlatego każda nowość w tej dziedzinie bardzo wszystkich interesuje, a nawet emocjonuje. Taką nowością, o której słyszymy od ponad roku, a która dla wielu jest ciągle trochę tajemnicza, jest sieć 5G. Podobno już dawno miała być – a ciągle jej nie ma. W powszechnych oczekiwaniach miała nam lepiej służyć – a podobno może nam zagrażać. Dowiedzmy się więc, czym jest owa sieć 5G?

Zacznijmy od numeru. 5G oznacza piątą generację w rozwoju komunikacji bezprzewodowej, przypomnijmy więc sobie najpierw, jakie były te 4 wcześniejsze generacje. Pierwsze były analogowe telefony komórkowe. W Polsce udostępniała je sieć Centertel. Druga generacja to były sieci cyfrowe GSM – znacznie lepsze od analogowych, ale nadal służące głównie do rozmów. Mobilny dostęp do Internetu zapewniły sieci trzeciej generacji oparte na technologii UMTS, które w sposób prawie niezauważalny zastąpiły sieci czwartej generacji, oparte na technice LTE. To z nich dzisiaj głównie korzystamy.

Ale potrzeby rosną, zwłaszcza w związku z dopuszczeniem do komunikacji w Internecie także urządzeń technicznych. Tak zwany Internet Rzeczy i związany z nim Przemysł 4.0 to piękne idee – ale też nowe wyzwania przed sieciami łączności, które muszą dziś łączyć o wiele więcej nadawców i odbiorców informacji. Nie tylko wyposażone w sztuczną inteligencję maszyny są tu winne. My sami nie zadowalamy się też już rozmowami przez telefon komórkowy, smsami czy zdalnym dostępem do Internetu. Wymagamy możliwości oglądania na komórce filmów dobrej jakości, korzystania z gier komputerowych, udziału w telekonferencjach z dużą liczbą uczestników (to zwłaszcza ostatnio, przy konieczności zdalnej pracy i zdalnej nauki) czy korzystania z tak zwanej rzeczywistości wirtualnej lub rozszerzonej.  

Wszystko to stawia przed sieciami łączności zupełnie nowe i bardzo wysokie wymagania. Mają im sprostać właśnie sieci 5G. Sieci te oczywiście będą współpracować ze wszystkimi urządzeniami 4. generacji, czyli nie będziemy musieli wyrzucać starych telefonów, które nadal będą działały – tylko lepiej. Ale sieci 5G będą oparte na zupełnie nowym standardzie dostępu radiowego, zwanym New Radio. Standard ten zakłada trzy tak zwane makro-scenariusze ich użycia. Pierwszy dotyczy tych zastosowań, gdzie najważniejsza jest szybkość transmisji – na przykład przy zastosowaniach wirtualnej i rozszerzonej rzeczywistości. Drugi wymusza bardzo dużą niezawodność i gwarantowany nieprzekraczalny poziom opóźnień. To dotyczy głównie systemów automatyki i robotyki przemysłowej oraz autonomicznych (jeżdżących bez kierowcy) pojazdów. Trzeci ma służyć do obsługi Internetu Rzeczy, gdzie liczba równocześnie obsługiwanych urządzeń będzie przekraczała 1 mln/km2.

Żeby sprostać tym wymaganiom sieć 5G będzie wykorzystywała trzy zakresy częstotliwości: 700 MHz do komunikacji o dużym zasięgu, 3,8 GHz o małym zasięgu, ale o dużej pojemności, oraz 26 GHz, gdzie zasięg jest najwyżej kilkaset m, ale pojemność jest gigantyczna. Do pierwszego zakresu wystarczą duże bazowe stacje przekaźnikowe (BTS), które obecnie widujemy na dachach wysokich budynków lub na specjalnych wieżach w terenie. Dwa pozostałe zakresy będą wymagały instalowania urządzeń łączności blisko użytkowników, co budzi różne obawy. Wprawdzie nie ma dowodów naukowych na to, że nadajniki sieci komórkowych są szkodliwe dla zdrowia, ale ludzie się ich obawiają.

Obecnie w Polsce obowiązują bardzo ostre normy emisji pola elektromagnetycznego (PEM), które były wprowadzone jeszcze w czasach PRL, kiedy oczywiście telefonii komórkowej jeszcze nie było. Operatorzy sieci narzekają, że te polskie normy są sto razy ostrzejsze, niż obowiązujące w innych krajach UE, ale przy sieciach 4G jeszcze dało się godzić te wymogi z praktyką. Ale sieci 5G przy tych normach się nie zbuduje. Czeka nas więc batalia między ich zwolennikami i przeciwnikami!

 

Wykaz wszystkich publikacji popularnonaukowych prof. Tadeusiewicza wraz z odnośnikami do ich pełnych wersji