Co nabídnou sítě 5G Internetu věcí?

Na začátku letošního února oznámilo světové společenství 3GPP, že schválilo nové logo pro sítě páté generace. Bude se používat pro 5G od standardu R15 (Release 15) a dále. Tvorba specifikací je však stále v procesu. Co tedy můžeme v následujících letech očekávat a jaká je vize příští generace mobilních komunikací?

Využití sítí 5G

Mezinárodní telekomunikační unie (ITU) předpokládá hlavní možné využití v následujících oblastech:

  • Pokročilé mobilní vysokorychlostní sítě (eMBB)
  • Vysoce spolehlivé komunikace s nízkou latencí (mMTC)
  • Masivní komunikace mezi stroji/zařízeními (URLLC)

Vysokorychlostními sítěmi jsou myšleny přenosy dat rychlostí v řádu GB/s. Nízká latence by pak měla znamenat odezvy v řádu jednotek milisekund. To by mělo umožnit například přenosy videa ve 3D s ultravysokém rozlišením a lepší možnosti využívání cloudových služeb pro práci nebo zábavu. Sítě páté generace by také měly zajistit komunikaci pro samořiditelná auta, na jejichž vývoji pracuje již dnes řada firem. Velké téma budou také různé bezpečnostní aplikace a rozšířená realita, využitá například v průmyslové automatizaci. Zároveň by 5G sítě měly umožnit zpracování velkého počtu krátkých zpráv, například ze senzorů, bez přílišného zatížení infrastruktury. Signalizace v sítích páté generace má být efektivnější.

Parametry 5G sítí a Edge Computing

Jaké jsou v současnosti předpokládané minimální požadavky na sítě 5G? Uvádí se downlink okolo 20Gb/s a uplink 10Gb/s. U metropolitních buněk by to mohlo být až 100Gb/s. Pro vybudování sítí s těmito přenosovými rychlostmi ale budou muset mobilní operátoři vybudovat mnohem hustší síť základnových stanic, než mají dnes k dispozici.

Latenci, která je předpokládána v rozmezí 1-10 ms, se dosáhne pomocí technologie Mobile Edge Computing – to znamená přenesení výpočtů na okraj mobilní sítě. Výpočty jsou tedy prováděny na serveru umístěném v základnové stanici, která je co nejblíže ke koncovému zařízení. Edge Computing umožní také lepší optimalizaci řízení přístupové sítě a přidělování radiových prostředků jednotlivým zařízením. Díky tomu bude umožněna komunikace několikanásobně většího počtu zařízení než dnes. O komunikaci velkého počtu zařízení nebo senzorů se mluví v souvislosti s Internetem věcí (IoT).

5G a vliv na IoT

Jak vypadá 5G ve srovnání s dalšími technologiemi pro IoT? Například technologie NB-IoT by dle Release 13 měla rovněž umožnit dosažení latence do 10 ms, ale zdaleka neumožňuje takové přenosové rychlosti, jaké se uvažují pro sítě páté generace. Sítě pro Internet věcí založené na technologiích LoRa nebo Sigfox jsou na rozdíl od 5G určeny pouze pro datové přenosy s velikostmi zprávy do řádu stovek bytů. Navíc může být značně omezen počet těchto zpráv, které se mohou za den poslat (např. kvůli výdrži baterie). U LoRa se mohou za den posílat tisíce zpráv o velikosti 255 bytů, v případě Sigfoxu může senzor poslat zprávu o velikosti 12 bytů maximálně 144x za den.

Toto je výhodou z hlediska výdrže baterie v koncovém zařízení (senzoru), ale těžko si můžeme představit, že by se s takto omezeným počtem zpráv dal na dálku řídit automobil ve městě. Zde je právě prostor pro technologii 5G, která umožní plynulý a spolehlivý přenos dat mezi zařízeními. Přestože by u 5G měl být datový přenos méně energeticky náročný než u současných mobilních sítí, problém se zajištěním zdroje energie přetrvává při použití podobném jako pro samořiditelná auta. Tedy všude tam, kde jsou potřeba velmi časté přenosy zpráv ať již nepřetržitě nebo nárazově.

Avšak technologie sítí 5G by měla v budoucnosti umožnit také komunikaci velkého počtu senzorů. U 5G se do budoucna počítá s tím, že by měla využití také na odlehlejších a méně dostupných místech, kde by baterie v zařízení mohla mít životnost i deset let. Tím může 5G konkurovat ostatním technologiím a sítím budovaným pro Internet věcí. Otázkou proto zůstává, pro jaké konkrétní aplikace bude výhodnější použití 5G a kdy bude vhodnější uvažovat o jiných typech sítí pro Internet věcí? Přesnější určení této hranice umožní až znalost standardu pro 5G.

Plán standardizace

Do poloviny roku 2017 by mělo společenství 3GPP sestavit základní požadavky pro sítě 5G. Specifikace pro první fázi by měly být hotovy na konci roku 2018 a pro druhou fázi v roce 2020. V terminologii Mezinárodní telekomunikační unie (ITU) jsou systémy 5G označovány jako IMT-2020. Návrh IMT-2020 by měl být připraven v roce 2019 a standardizace bude dokončena v roce 2020. Finální specifikace proto nebude dříve než v roce 2020. Již dnes se ale přední výrobci HW a mobilní operátoři předhánějí v prohlášeních, kdo dříve spustí první 5G sítě a kdo již pro ně připravuje HW zařízení.

Zdroj: www.netmanias.com

Postupný vývoj k 5G

Vývoj nové generace mobilních sítí bude postupný. Operátoři zatím zahajují testování prvních rozšíření 4G sítí a přípravy, které by měly krok za krokem směřovat k budoucímu spuštění samostatných nových sítí, které možná už za 4 roky budeme moci nazývat skutečným 5G sítěmi. Z hlediska časového plánu standardizace se zdá, že minimálně po určitou dobu budou současně existovat různé typy sítí, které se budou využívat pro Internet věcí. Technologie 5G sítí by však měla nabídnout mnohem více než jen jednoduchou komunikaci s velkým počtem senzorů.

Autor: Dana Knoppová, iot-portal.cz


Zdroje: