Aukce kmitočtů v pásmu 700 MHz a vznik sítí 5G: Co na konferenci DIGIMEDIA 2019 nezaznělo?

5G sítě se staly fenoménem dnešní doby, všichni o nich hovoří, ale málokdo si uvědomuje, že standardizace těchto sítí bude ukončena až v příštím roce.

Proč je 5G spojené s vysíláním?

Zařazení druhého bloku o sítích 5. generace byl na mediální konferenci pionýrský počin. Svou roli hraje samozřejmě ukončení televizního vysílání v 700 MHz pásmu a příprava výběrového řízení na využití těchto kmitočtů. To ale není jediný důvod propojení budoucích sítí 5G s televizním vysíláním, respektive sledováním videí. Chování uživatelů při konzumaci mediálních služeb a jejich očekávání se dle posledních výzkumů masivně mění, strmě stoupají požadavky na video na vyžádání (VOD), sledování živých programů všude a kdykoliv na všech typech displejů, ať jsou to mobilní přístroje nebo přenosné tablety. S budoucím předpokládaným rozvojem autonomních vozidel se otevírá pro sledování medií další uvolněný čas. Povědomost o charakteru a vlastnostech těchto technologií však v obecné rovině v našich zeměpisných šířkách není vysoké a navíc je již dnes zneužíváno k marketingovým cílům.

Pro budoucí sítě 5G a stoupající objemy datového provozu bude vyhrazeno stávající televizní pásmo 700 MHz, důležitější však budou vyšší kmitočtová pásma, například 3.4 – 3.8 GHz. Výhodou těchto vyšších kmitočtů jsou výrazně širší bloky než v pásmu 700 MHz. Například v již uskutečněné aukci kmitočtů 3.6 GHz a 3.8 GHz bylo k dispozici 200 MHz, stejný rozsah spektra bude v nadcházející aukci kmitočtů 3.4 – 3.6 GHz. V porovnání s duplexními 30 MHz v pásmu 700 MHz je kapacita pásma 3.6 GHz výrazně vyšší.

BLOK II_DIGIMEDIA 2019_prez… by on Scribd

Historie vývoje sítí pro mobilní komunikaci

Vývoj v mobilních komunikacích je řízen Mezinárodní telekomunikační unií (ITU) v rámci různých projektů IMT (International Mobile Telecommunications) a tzv. partnerských projektů 3GPP a Evropskou Komisí podporované 5G PPP. V rámci 3GPP byl v roce 2014 na základě Vydání 12 (Release 12) 3GPP standardizován vlastně první standard 3G pro chytré telefony a následně rozvíjen pro systémy 4. generace LTE, které umožňují rychlosti k mobilnímu terminálu do 300 Mbit/s a od něj 75 Mbit/s. Další vývoj směřoval k umožnění komunikace PTM (Point-to-Multipoint) neboli broadcast módu, protože s využíváním internetu a přenosům videa docházelo ke zvýšeným požadavkům na úseky k terminálu a tak k nesymetrickému využití přidělených pásem.

Přitom následná Release 14 (Rel. 14 3GPP) z roku 2017 přinesla i systém pro přenos vysílání FeMBMS (Further enhanced Multimedia Broadband Multicast System). Tento systém umožňuje režim skutečného vysílání a přístup k této službě v jakékoli síti, nezávisle na operátorovi, přístup k vysílací službě bez potřeby SIM karty na jakémkoli terminálu, včetně uzpůsobeného televizního přijímače. Nad tyto vlastnosti systém umožňuje i streamovat existující obsah vysílání na základě požadavku od uživatele. V současnosti je schválena Rel. 15, v prosinci tohoto roku Rel.16.

Do připravovaného vydání Rel. 17 by nově měly být zahrnuty i požadavky audiovizuální produkce, které budou vyžadovat velmi náročné technické požadavky zejména systémové synchronizace pro poskytování velmi vysokých datových rychlostí při současné vysoké rychlosti pohybujících se vozidel.

Vlastnosti sítí 5G a scénáře jejich nasazení

Ve srovnání se současnými sítěmi 4G LTE by měly 5G sítě dle IMT-2020 výrazně zdokonalit dosavadní služby v oblasti přenosu médií, umožnit UHDTV až 8K, zajistit datové rychlosti k terminálům až na 2 Gbit/s, s extrémně nízkým zpožděním/latencí v rozsahu až po 1 ms (i méně pro IoT) a být extrémně spolehlivé. Jaká bude realita se však teprve uvidí až po vybudování 5G sítí a nasazení služeb. Už v době zavádění 3G se hodně mluvilo například o MBMS—IP Multicast/Broadcast. S odstupem deseti let je jasné, že se z těchto předpokladů neuskutečnilo vůbec nic.

Znázornění příkladů uvažovaných scénářů uplatnění použití IMT-2020 (dle ITU M.2083-0)

Poněkud nepřipraveně v této souvislosti vyznělo na konferenci DIGIMEDIA 2019 vyjádření zástupce SES Astra, že jako satelitní společnost budou na svých satelitech využívat 5G. Už jenom z fyzikálního hlediska je nemožné dosáhnout požadovaná nízká zpoždění přes družice na geostacionárních drahách, na kterých v současné době Astra komunikuje. Zajímavé by bylo také sledovat, jak by v případě budoucích technologických změn satelitní operátoři obhajovali dnes stále proklamované principy technologické neutrality.

Z uvedeného rovněž plyne, že v době, kdy proběhne elektronická aukce na kmitočty v pásmu 700 MHz, bude již schválena 3GPP Rel. 16, avšak zatím v navrhovaných podmínkách uvažuje ČTÚ pouze s Rel. 15 a to jen pro PPDR bloky, které se následně budou komerčně nabízet pro integrovaný záchranný systém. Zjevně tak kmitočty po ukončení DVB-T v tomto pásmu nebudou použity pro plnohodnotné sítě 5G, na kterých by bylo možno aplikovat multimediální systém FeMBMS a bude jen na rozhodnutí držitelů kmitočtů, zda-li se rozhodnou implementovat novější standardy.

Experti říkají, že technologie 5G umožní, aby chytré mobilní terminály, vybavené pro tuto technologii, umožnily prakticky okamžité připojení 20x rychlejší než dnešní nejvyspělejší sítě 4G, což prakticky umožní uživatelům stahovat celé filmy méně než sekundu. A tak poněkud podivně působí, že Nordic Telecom, nový operátor, který byl zastoupen na konferenci, nezmínil, že také nabízejí 5G internet. Asi ví proč. Maximální rychlost je údajně 80 Mbit/s a je instalován na střechy jako pevný internet vzduchem. To ale nemá s 5G nic společného, jen se tím obyvatelstvo mate a v konečném důsledku tato markentingová kampaň rozvoji 5G sítí jen ublíží. Pro objektivitu je nutno zmínit, že obdobnou službu „5G internetu“ nabízí i O2.

Budoucnost 5G sítí pro vysílání

Mezi vysílací komunitou probíhá debata o modelech nasazení 5G. Provozovatelé vysílání by raději měli k dispozici celou řadu možností, a to nejen modely zaměřené na mobilní operátory, ale také soukromé sítě a další. Nicméně bude důležité zajistit bezproblémovou spolupráci mezi různými sítěmi a kompatibilitu vybavení, čipových sad a funkcí tak, aby funkcionality sítí mohly být použity v různých scénářích nasazení. Podmínky pro úspěšné využití nových modelů distribuce multimediálního obsahu jsou znázorněny na následujícím obrázku.

Požadavky na distribuci vysílaného obsahu a služeb sítěmi 5G

Pro využití sítí 5G jako distribučního média pro streamování a šíření video obsahu v 4K a 8K zbývá ještě dořešit také technické problémy, kterými se dnes v Evropě zabývá několik mezinárodních projektů (např. 5G-Xcast nebo u sousedů v Bavorsku 5G Today), které budou vesměs ukončeny koncem letošního roku. Dá se tudíž předpokládat, že příští ročník konference DIGIMEDIA bude v nastoupeném trendu informací o sítích 5G pokračovat.