Druhý den XXXI. Konference Radiokomunikace 2022 se v třetím bloku věnoval širokopásmovým sítím páté generace 5G. Tyto sítě nabízejí funkční scénáře a s nimi související nové aplikace, které jsou s na¬šimi současnými technologiemi nedosažitelné a byl pokračováním závěrů prvého dne. Poprvé také přinesl informace přímo od mobilního operátora pro účastníky konference, které by určitě zaujaly i další provozovatele mobilních služeb u nás.
Technologie 5G ve verzi 5G Broadcast byla zmíněna v prezentacích Českých Radiokounikací i Digital Broadcasting ve druhém bloku Konference. Jedna vrstev 5G sítí je 5G Broadcast, zkracovaný 5G BC na rozdíl od širokopásmového módu 5G BB. Dnes je koncipována pro příjem mediálního obsahu podobně jako jednosměrné distribuční klasické sítě. Základní pokrytí je zajištěno z vysokých vysílacích věží s velkým výkonem (HPHT) a dokrytí z nízkých věži s nižším výkonem.
Do bloku o digitální televizi tuto technologii zasadila poslední přednáška prvního dne od Tomáše Straky z firmy Rohde&Schwarz.
Tomáš Straka představuje vývoj digitální televize a její směrování podle vyvíjejících se standardů včetně neúspěšných pokusů (Foto: Václav Udatný)
K technickému řešení firmy Tomáš Straka uvádí: „5G Broadcast používá HPHT topologii s cyklickým prefixem 200 μs, což umožní rozsáhlé překryvné sítě pro příjem vysílacích aplikací bez nutnosti SIM karty.“
Aplikace pro 5G Broadcast
Živé přenosy, tzv live casting umožňuje příjem lineární TV na mobilních zařízeních s mobilitou až do 250 km/h v různých částech spektra, a to jak UHF, tak i v tzv. doplňkovém downlinku (SDL) mobilního pásma (konkrétně na 55. kanále, kde právě probíhají testy CRA na technologii Rohde&Schwarz). Zajímavou aplikací je tzv. venue casting – vysílání živých představení mobilním uživatelům na sportovních nebo kulturních akcích – umožňující nabídnout divákům různé úhly kamer, opakované záběry typu slow motion nebo doprovodnou grafiku či zápasové analýzy. První takový přenos se uskutečnil v rámci projektu VISTA letos 12. února. Nebo projekt ESA, který začal začátkem tohoto října na bázi „vehicle casting“, který si klade za cíl určení polohy jako doplněk, resp. záložní systém ke stávajícím polohovým službám s odchylkou 3m/10 ns. Evropskou komisí jako varovný systém pro veřejnost je doporučován CBS v sítích 5G jako jedno z řešení. Právě při použití HPHT infrastruktury, která je poměrně dobře vybavena záložními zdroji energie, se zvyšuje spolehlivost doručení varovných informací, včetně doplňkového videa či audia.
Nikola Pařízková Chrenčíková, Jakub Juhás a Martin Roztočil z Digital Broadcasting o přestávce konference (Foto: Václav Udatný)
5G Broadcast je součástí celé rodiny nejrůznějších aplikací, které jsou založeny na standardech skupiny 3GPP, což je sdružení 7 standardizačních institucí, které vydává tzv. release, neboli verze. Za sítě 5G jsou považovány verze od Release 16. Sítě 5G byly vyvíjeny na základě stoupajících požadavků uživatelů na přenášené objemy dat, zejména ve spojení s přenosy video obsahu, které se začaly přenášet po internetových sítích.
Vývoj mobilních standardů
Vývoj mobilních standardů od 1G do 5G a 6G? (Fotokoláž: Prezentace T-Mobile, Martin Pištěk 6G, Úspěchy sudých releasů a Václav Udatný)
Ve své prezentaci Martin Pištěk z T-Mobile CZ uvedl, že generace mobilních sítí se mění evolucí po 10 letech, po 20 letech se jedná o revoluční změny – hlas na rozšířená data a na plně propojený svět podle toho, jaké budou zákazníci požadovat další služby, které stávající sítě nemohou splnit. Tak se přejde buď na plnohodnotné sítě 5G nebo přímo již na šesté generace. Dnes se přes 4G LTE-Advanced můžeme dostat na rychlosti 1 Gbit/s. Pro sledování videa v Ultra HD rostou požadavky zákazníků až na 25 Mbit/s. Mobilní širokopásmový broadband dnes pro zákazníka představuje základ připojení k internetu a zákazníci, kteří dnes služby využívají, tak jim stačí 4G sítě.
Jak vznikal standard a dva rozdílné typy 5G sítí
V roce 2015 začaly úvahy o 5G, výrobci si řekli, že udělají separátní technologii, a proto skupina 3GPP reagovala co nejrychleji novou standardizaci. První standard 5G byl hotov k roku 2018, který byl založen na bázi čtvrté generace 4G, takže 5G nebylo možno rozvíjet bez předchozí existence sítě 4G. Těmto 5G sítím se říká nesamostatná síť NSA (non-standalone) na rozdíl od samostatné síťě SA (standalone). Tento plnohodnotný model 5G SA je zaveden v Číně, zatímco u nás a v celé Evropě se jedná o sítě 5G NSA. Srovnej s naším článkem
Od 2G až po 5G Broadcast a dále… O konvergenci mobilních a vysílacích sítí
Matúš Turcsány ze společnosti Ericsson zmínil, že operátoři dnes využívají existující sítě k marketingové propagaci 5G tak, aby se na mobilním telefonu objevil symbol 5G protože všechno, co nabízejí pod označením 5G už dnešní generace 4G umí. Existuje totiž úzká propojenost na kmitočtové spektrum. Stávající sítě 5G pracující v kmitočtech pod 3 GHz zvládají dynamické sdílení spektra, fyzická vrstva je shodná se sítí 4G. Druhý typ 5G v C-pásmu pracuje s tímto pásmem účinněji, s využitím masivního MIMO (Multiple Input-Multiple Output) – aktivních antén. Posledním typem je využití mm vln od 24 GHz výše, jejichž výhoda spočívá v rozšířené kapacitě se šířkou pásma 200-400 MHz. Z pohledu energetické náročnosti, která je v dnešních dnech velmi aktuální, platí, že každá nová generace je náročnější, pouze 5G se zavedením New Radio (NR) je oproti předchozí 4G výhodnější o 50 %.
Jaké jsou hlavní rozdíly budoucích sítí na rozdíl od současných?
Další revolucí budou sítě 6G, ke kterým se přiblížíme někdy v roce 2030, když první standardizace se ve skupině 3 GPP očekává v roce 2025, pravděpodobně jako Release 21. V technologii 6G sítí bude kladen důraz na zlepšení pokrytí uvnitř budov a zvýšení bezpečnosti proti útokům. Zásadní rozdíl bude ve funkcionalitě – výrazné rozšíření spektra, v propojení všech druhů sítí, jak pozemních, tak satelitních, a dokonce se mluví i o šíření pod vodní hladinou. Počítá se s holografickým přenosem, která bude vyžadovat terabitové rychlosti a extrémně krátkou dobu odezvy řádově v mikrosekundách pro haptický (dotykový) přenos.
Další využití 5G sítí u nás
Podporu rozvoje sítí 5G v ČR zajišťuje platforma 5G Aliance, založená v červenci 2020. Petr Vítek, tajemník této aliance, ve svém příspěvku uvedl její základní oblasti a priority. Kromě podpory pro Průmysl 4.0. v podobě privátních neboli kampusových 5G sítí v průmyslových areálech, to jsou i pracovní skupiny pro chytrá města, do čehož spadá i sledování podle bezpečnostních kamer a také IoT tzv. internet věcí s automatizovaným předáváním jednoduchých odečtených dat k vyhodnocení. Další je 5G kybernetická bezpečnost, což je zejména legislativní záležitost, kde se jedná o zabezpečení zejména kritické infrastruktury se zásahem na dodavatele sítí 5G. Pro zajištění větší bezpečnosti a pokročilého řízení dopravy mají sloužit 5G dopravní koridory.
První samostatně fungující 5G SA (Standalone) síť vybudoval Vodafone v prostorách výrobních závodů společnosti Škoda Auto. Je určena pro vysokorychlostní bezdrátové datové přenosy pro monitorování pohybu vyráběných vozidel, jejich autonomního převozu v areálu a nahrávání řídícího softwaru do automobilů.
(Zdroj: Prezentace T-Mobile, Martin Pištěk 6G, Úspěchy sudých releasů)
Budou mobilním operátorům stačit rozsahy kmitočtů v pásmu 3,4-3,8 GHz do budoucna?
Na tuto otázku v diskusním panelu odpověděl Martin Pištěk z T-mobile Czech Republic a.s.: „3,4 -3,8 GHz bude v nejbližších letech pro mobilní operátory stači i s ohledem na budoucí rozvoj. Tento kmitočtový rozsah se v této době začíná používat, ale vše záleží na požadavcích uživatelů. Při stoupajících požadavcích pak bude nutno přistoupit ke kmitočtům v mm spektru tj. 26 GHz.“
Úvodní foto: Václav Udatný
