Telefonia trzeciej generacji spowodowała, że staliśmy się mobilni, 4G umożliwiło nam nielimitowany dostęp do rozrywki, a co przyniesie tzw. piąta generacja? Na razie coraz bardziej zasadne staje się pytanie, czy jest nam ona tak naprawdę potrzebna i czy rzeczywiście zrewolucjonizuje świat? A może rewolucja już się odbyła?
Na początku roku wraz z pandemią COVID-19 Internet zalała informacja, że sieć 5G wywołuje koronawirusa, blokuje układ odpornościowy, albo ułatwia wirusom dostęp do komórek ciała. Teorie spiskowe zostały potępione przez naukowców, jednak nie powstrzymało to wandali od niszczenia masztów telefonii komórkowej (w czasie pisania artykułu spłonął maszt sieci Play). Jak zaznacza Ministerstwo Cyfryzacji, osoby nierozumiejące zasad działania sieci komórkowej twierdzą, że to zagrożenie, gdy w istocie jest dokładnie na odwrót – gęstsza sieć małych nadajników o niskiej mocy to szansa na zmniejszenie oddziaływania fal elektromagnetycznych na człowieka. A przecież z punktu widzenia fizyki i biologii oddziaływanie telefonii komórkowej na człowieka nie różni się od oddziaływania nań innych urządzeń wykorzystujących fale radiowe.
– Porównałbym to z oświetleniem Polski. Zamiast jednej ogromnej lampy, można postawić 10 mniejszych albo 100 tys. lamp malutkich. Dokładnie tak samo jest z falami elektromagnetycznymi, ale dlatego że są one niewidoczne, bardziej się ich boimy. Generalnie w interesie producentów jest, aby anteny miały niewielką moc. Jeśli na budynku Wydziału Fizyki zainstalujemy antenę o małej mocy, to na tej samej częstotliwości na Wydziale Biologii będzie mógł funkcjonować jeszcze jeden nadajnik. Gdyby ta sama antena miała większą moc, to ta na Wydziale Biologii byłaby zakłócana. Zasada jest taka: im więcej jest anten, tym ich moc powinna być mniejsza – mówi prof. Witold Hołubowicz z Wydziału Fizyki.
Czym jest zatem 5G? To nic innego, jak najnowsza generacja telefonii komórkowej, która pozwoli większej liczbie ludzi na swobodne korzystanie z przesyłu danych w tym samym czasie. W końcu ilu z nas zdaje sobie sprawę z tego, że Google Maps do wytyczenia trasy potrzebuje stabilnego Internetu?
Na 4G większość użytkowników nie narzeka. Dzięki rosnącemu zasięgowi sieci oraz zwiększeniu mocy obliczeniowych urządzeń, które je obsługują, smartfony i tablety mają coraz większe możliwości. Jednak z czasem użytkownik chce mieć stały dostęp do chmury, wideokonferencji w wysokiej rozdzielczości, przesyłania strumieniowego bez spowolnień lub przerw. Z tych wszystkich powodów operatorzy telefonii komórkowej sięgają więc po nową generację tzw. 5G. Pewnie większość czytelników zadaje sobie teraz pytanie, po co wprowadzać nowe, skoro można ulepszyć stare? Pytanie jest jak najbardziej słuszne. Jednak, jak podkreśla prof. Hołubowicz, tak naprawdę każda kolejna generacja sprzętowa to dodatkowe możliwości, które uzupełniają się, ale nie zastępują technologii poprzednich.
– Paradoksalnie im większy ruch danych chcemy obsłużyć, tym poszczególne komórki do komunikacji sieciowej muszą mieć mniejsze rozmiary, a stacje nadawcze mniejszą moc. W telefonach analogowych pierwszej generacji przesył informacji możliwy był na odległość do 70 km, czyli do obsługi województwa wielkopolskiego wystarczały kiedyś zaledwie 2 – 3 takie punkty. W telefonii komórkowej drugiej generacji promień nie przekraczał 35 km. W systemach 5G największe komórki będą miały pokrycie rzędu setek metrów, a większość z nich zaledwie dziesiątek metrów. Co to znaczy? To znaczy, że jeden budynek na Morasku byłby obsługiwany przez 10-15 nadajników – mówi prof. Hołubowicz.
W efekcie zdecydowana większość sieci komórkowych jest hybrydą technologii różnych generacji, a sam telefon samorzutnie w danym miejscu dopasowuje się do aktualnie najlepszego i najwydajniejszego sposobu transmisji. Przecież nikt nie chciałby, aby jego telefon nie działał poza granicami miasta, województwa czy też kraju. Operatorzy uruchamiają bardziej wydajne technologie, np. 4G lub 5G jedynie w tych miejscach, gdzie jest wystarczająco duże zapotrzebowanie na usługi. Tak więc sieć 3G dostępna jest mniej więcej na połowie powierzchni Polski, sieć 4G jedynie na 10%, a sieć 5G planowana jest jedynie na około 2% powierzchni kraju.
– Producenci zdają sobie sprawę, że w telekomunikacji raz na 10 lat trzeba dokonać zmiany jakościowej, bo kolejne korekty dotychczasowych rozwiązań stają się już nieopłacalne. Zawsze jednak kolejne generacje sprzętu tworzone są tak, aby urządzenia współpracowały także z rozwiązaniami starszymi. Publicznie nie używa się już także skrótów kojarzących się z kolejnymi generacjami, takimi jak GSM, UMTS, LTE… Wróciły po prostu „telefony komórkowe” albo raczej „smartfony”. Wyjątkiem jest moment wprowadzania nowej generacji, w którym poszczególni operatorzy starają się poprzez swoje komunikaty marketingowe sprawić wrażenie, że są nowocześni i zdecydowanie wyprzedzają konkurencję – mówi prof. Hołubowicz.
Czytaj także: Co wiedzą o nas komórki?
Najnowsza generacja ma działać w trzech pasmach. Jako pierwsze częstotliwości dla sieci 5G proponowane są zakresy 600 -700MHz, 3 -4GHz, a w przyszłości także 26 – 28GHz. Są to częstotliwości, które już teraz wykorzystujemy w telekomunikacji, do przesyłania sygnału telewizyjnego czy w radioliniach. I w tym momencie pojawiają się pierwsze zgrzyty. Wielu ekspertów z branży audio alarmuje, że wprowadzenie 5G w najniższym paśmie, poniżej 1GHz, może być problematyczne.
– Coraz więcej wydarzeń, realizacji telewizyjnych, czy reportaży przesyłanych jest na żywo, w sposób bezprzewodowy. Na przestrzeni kilku lat tracimy dwa, jednak dość często używane przedziały (wcześniej LTE, znane również jako zakres 790 – 863MHz). Sporo systemów transmisji jest analogowych, jeden zestaw zajmuje więc sporą część pasma. Powoli powstają systemy cyfrowe, które lepiej odpowiadają na współczesne potrzeby techniczne i bez problemu mieszczą tę samą ilość sprzętu w mniejszym przedziale częstotliwości - na razie są to głównie drogie i topowe rozwiązania. Miejmy nadzieję, że niedługo pojawi się coś przystępniejszego dla szerszego grona odbiorców – podkreśla Natalia Bassak, realizator Uniwersyteckiego Studia Filmowego.
Ministerstwo Cyfryzacji informuje, że przydzielenie nowych częstotliwości jest konieczne również z innego powodu. Autorzy jednej z prognoz przewidują, że do roku 2030 zapotrzebowanie na transfer danych wzrośnie w Polsce ponad 24-krotnie. Z kolei wielu ekspertów alarmuje, że już w najbliższym czasie grozi nam zatkanie mobilnego Internetu 4G/LTE. – Jeszcze do niedawna symbolem wielkiego zapotrzebowania na łączność bezprzewodową była np. sytuacja podczas meczu piłkarskiego, gdy na stadionie siedziało równocześnie 50 tysięcy ludzi, a gdy nasi strzelili gola, połowa z nich sięgnęłaby po telefon, aby podzielić się tą wiadomością z przyjaciółmi. Dziś zapotrzebowanie na nowe zasoby podyktowane jest raczej rosnącą transmisją danych, w tym przede wszystkim strumieni wideo, a drugim trendem jest samorzutna komunikacja ze sobą urządzeń, już bez udziału człowieka, charakterystyczna dla tzw. Internetu rzeczy (Internet of Things) – mówi prof. Witold Hołubowicz.
Nie tylko podczas meczów będzie można wykorzystywać sieć 5G. Choć zmiany wprowadzane są stopniowo, to jednak z czasem będą one coraz bardziej widoczne nie tylko wśród zwykłych użytkowników sieci, ale również w gospodarce kraju. Wprowadzenie najnowszej generacji przełoży się na możliwość pozyskania dużych, zaawansowanych technologicznie inwestycji, a to z kolei sprzyja powstawaniu nowych miejsc pracy, a także nowych gałęzi gospodarki. Współczesne fabryki są często w niespotykanym dotąd stopniu naszpikowane czujnikami, które bez przerwy przetwarzają i przekazują dane, wykorzystywane chociażby na liniach montażowych. Ich jednoczesna obsługa z wykorzystaniem obecnego standardu 4G/LTE skutkowałaby np. dużymi opóźnieniami w czasie reakcji. Albo inny przykład: dzięki mniejszym opóźnieniom w transferach będzie można choćby prowadzić operacje na odległość. A co powiecie na oglądanie filmu w 4K w pędzącym autobusie? Tak, to również będzie możliwe. A może przekonają was zajęcia online na naszym uniwersytecie, gdy w każdym miejscu na Ziemi będziecie mogli bez żadnych problemów w nich uczestniczyć? Pomyślmy o nowym poziomie osobistego komfortu i bezpieczeństwa, kiedy na szeroką skalę będzie można korzystać z rozwiązań eZdrowia czy inteligentnego domu. To będzie wymagało przesyłania i przetwarzania wielkich wolumenów danych, możliwego dzięki technologiom 5G. Dzięki odporności na ogromne zagęszczenie użytkowników po raz pierwszy w historii łączność będzie działać jak w zegarku podczas wielotysięcznych koncertów, hucznego Nowego Roku czy Wigilii Bożego Narodzenia.
Jednak nie wszystko jest takie kolorowe, jakby się wydawało. Jak każda rzecz, tak i 5G ma zalety, ale także i wady. Mimo wszelkich zabezpieczeń, gęstniejący ruch powoduje wzrost zagrożenia atakiem hakerów, którzy mogą starać się przechwytywać prywatne dane, śledzić i podsłuchiwać telefony, czy też przeprowadzać cyberataki.
Kolejną wadą telefonii piątej generacji jest to, że zdecydowana większość obecnych telefonów na razie nie jest zdolna współpracować z technologią 5G. Zasięgi anten stacji bazowych są niewielkie, co powoduje, że stacje bazowe buduje się coraz bliżej siebie. – Jeżeli zostaną uruchomione stacje bazowe, nadające na częstotliwościach rzędu 24 – 30GHz, możemy spodziewać się wzrostu liczby anten o mniejszym zasięgu i bardziej kierunkowych. Dzięki temu możliwe będzie znaczące poszerzenie pasma, na którym nadawany i odbierany jest użyteczny sygnał i dodatkowy wzrost przepustowości. W takich systemach pasmo może sięgać nawet do kilku GHz w zależności od regulacji prawnych w danym regionie. W rozwiązaniach stosowanych obecnie na terenie naszego kraju pasmo wynosi zazwyczaj poniżej 100MHz – podsumowuje dr Mikołaj Baranowski z Wydziału Fizyki.
