Nejzákladnější věci, co byste o 5G měli vědět

Sítě páté generace, zkráceně 5G, jsou nejmodernější verzí mobilních celulárních sítí. Stejně jako předchozí verze slouží k šíření mobilního signálu, díky kterému lze z pokrytých oblastí uskutečňovat hlasové hovory, zasílat zprávy či využívat rychlý mobilní internet. Oproti současným sítím se ovšem v mnohém liší, zejména v řadě technických parametrů. Tím se významně rozšířily i možnosti jejich využití, zejména v autonomních systémech. Přečtěte si základní strukturovaná fakta o sítích 5G.

Sítě 5G (5th Generation – páté generace) jsou dalším vývojovým stupněm současných sítí 4G LTE. Vyznačují se určitou kmitočtovou neutralitou a aplikují princip takzvaného „networking-slicingu“, kdy různé vrstvy sítě garantují i různé parametry pro danou aplikaci. Pro běžné uživatele pak bude nejdůležitějším – a nejcitelnějším – vylepšením samotná přenosová rychlost, která slibuje až desetinásobné hodnoty současných sítí a dosahuje až 20 Gbit/s, či klíčové snížení takzvané odezvy, která prakticky určuje dobu, za kterou daná informace projde sítí z jednoho zařízení do druhého.

Díky významnému technologickému pokroku najdou sítě 5G uplatnění v celé řadě oborů včetně autonomních systémů (ať už automobilových, či leteckých), robotice, automatizaci a podobně. Právě šíře jejich využití a možnosti propojit mezi sebou stroje napřímo však budí také řadu kontroverzí a otázek. Většina z nich však plyne spíše z neznalosti, jak mobilní sítě fakticky fungují. Přinášíme proto technologický základ, od kterého se při naší pouti světem 5G dále odpíchneme.

5G versus 4G sítě – hlavní rozdíly

Pokud se podíváme na nejzásadnější rozdíly sítí 4G a 5G, zjistíme, že přínosem nového celosvětového standardu je především kapacita sítě. Ta slibuje při určité kmitočtové neutralitě sahající od nyní používaného pásma ultra krátkých vln (UKV) po milimetrové (extrémně krátké) vlny (EKV) až milion připojených zařízení na kilometr čtverečný.

Zařízení navíc mezi sebou mohou komunikovat napřímo a zcela tak eliminovat vliv mobilních operátorů jako prostředníků, čímž se zrychlí celá komunikace. Tato schopnost je důležitá například pro průmyslové aplikace, ale i přímou komunikaci autonomních vozů či dronů (viz bod 5G sítě a aplikace).

Významným vylepšením je pak i již zmíněné vrstvení sítě, které vzniklo spíše z potřeb budoucího vývoje, a změnami prošla například i použitá modulace signálu či typ antén. Detailněji si technické rozdíly rozebereme v jednom z následujících článků.

5G sítě a přenosová rychlost

Zásadním přínosem sítí 5G pro laickou veřejnost je ale bezesporu navýšení přenosové rychlosti a prostupnosti. Díky tomu, že síť bude nabízet násobně více přístupových bodů (proto se mimo jiné testují i „neviditelné antény“ – více v textu S ŠÍŘENÍM SIGNÁLU 5G POMOHOU „NEVIDITELNÉ“ ANTÉNY), ale i technologickým vylepšením a použitím milimetrových vln, se teoretické hodnoty přenosové rychlosti 5G sítí uvádějí až na úrovni 20 Gbit/s. V praxi je tato hodnota sice nižší, stále se však pohybuje v rozmezí od 1 do 10 Gbit/s, což je více než průměrná rychlost pevného internetu.

5G sítě a odezva

Tím nejzásadnějším vylepšením oproti stávající síti ovšem představuje velmi nízká latence neboli odezva. Ta zjednodušeně řečeno určuje dobu, po kterou se jeden datový blok přesune pomocí bezdrátové sítě z jednoho bodu do druhého. Sítím páté generace tento čas rapidně snižují i díky již zmíněné vyšší hustotě vysílačů. Zatímco dosavadní nejmodernější sítě 4G LTE Advance mají odezvu zhruba 10 ms, což je pro aplikace typu autonomních vozidel stále nedostatečná hodnota, u sítí páté generace se ji podařilo stlačit dokonce pod jednu milisekundu. Více o vlivu latence popisujeme v textu PROČ SE K 5G UPÍRÁ TOLIK POZORNOSTI? JAKO PRVNÍ PROPOJÍ SVĚT LIDÍ A STROJŮ.

Srovnání latence (odezvy) u jednotlivých sítí opět ukazuje tabulka níže:

5G sítě a pokrytí

Vzhledem k šíři využití 5G sítí (viz následující bod) je třeba vybudovat také odpovídající pokrytí. Jak už jsme si řekli, zajišťovat ho bude násobně vyšší počet vysílačů, a to nejen vzhledem k technickým (zejména frekvenčním) parametrům sítě, ale i očekávané hustotě připojení. Jen predikce švédské telekomunikační společnosti Ericsson hovoří o více než miliardě uživatelů 5G sítí do konce roku 2023 a osminásobném zvýšení datového provozu k hodnotám kolem 100 exabytů měsíčně. A to je jen začátek.

Aktuální pokrytí sítí 5G v České republice si lze detailně prohlédnout v naší průběžně aktualizované infografice. Přehled pokrytí a provozovaných sítí ve světě pak naleznete v textu INFOGRAFIKA: SÍTĚ 5G UŽ BĚŽÍ V MNOHA ZEMÍCH. A se signálem 5G se rovněž brzy setkáme i v pražském metru.

5G sítě a aplikace

Možnosti, jaké sítě páté generace přinášejí, odhaluje už samotný telekomunikační standard, který je definuje. Ten byl dokončený už v průběhu roku 2018 a počítá se třemi hlavními způsoby využití:

a) eMBB (Enhanced Mobile Broadband) pro běžnou komunikace typu vysoce kvalitních hlasových hovorů, textových zpráv či vysokorychlostních dat, která v sítích 5G dosahují přenosové rychlosti až 20 Gbit/s

b) URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communications) pro vysoce spolehlivá spojení s nízkou latencí potřebná pro garantovanou rychlou komunikaci zejména v rámci kritické infrastruktury, kde sítě páté generace dosahují teoretické hodnoty odezvy nižší než 1 milisekunda

c) mMTC (Massive Machine Type Communications) pro hromadnou přímou komunikaci mezi stroji (Machine to Machine) důležitou zejména pro automatizaci průmyslu či státní správy, kde 5G standard slibuje hustotu až milion zařízení na kilometr čtverečný

Z výše uvedeného tak vyplývá, že sítě 5G jsou plně připraveny na očekávaný masivní nástup zcela autonomních systémů. Klíčovým parametrem je v tomto ohledu zejména odezva, která by ani v praktickém nasazení neměla přesáhnout hodnotu 10 ms, což je stále méně než rychlost zpracování obrazu lidským mozkem.

Hojně se tak zkratka 5G skloňuje v souvislosti s vývojem motorismu směrem k samořízeným automobilům, ale i masivně se rozvíjejícího trhu s bezpilotními letouny, které rovněž usilují o autonomní provoz. Bez dostatečně rychlé a robustní sítě by totiž tyto stroje zkrátka nemohly fungovat, jelikož vyhodnocení situace a reakce musí být okamžité, což by dosavadní mobilní sítě nezvládaly.

V budoucnu tedy sítě páté generace sehrají klíčovou roli například v rozvoji rychlého doručování zásilek, jelikož své „drony“, jak se bezpilotním strojům říká, už testují největší eshopy světa včetně známého Amazonu, ale samozřejmě i v armádních aplikacích.

Nízká latence má obrovskou šanci akcelerovat rovněž rozvoj e-sportů, ale i digitalizaci státní správy, kde se přirozeně předpokládá přenos vysokého objemu dat.