Telefonia 5G – przełom, czy kontynuacja?
Technologia 5G stanowi najnowszą, wdrożoną do eksploatacji, wersję publicznie dostępnej sieci łączności radiowej. Oto jej główne cechy:
- ilość podłączonych urządzeń (IoT) liczona w miliardach,
- różnorodność technik dostępu do sieci,
- heterogeniczność urządzeń i otwartość systemów operacyjnych,
- wielowarstwowa struktura modelu sprzętu i oprogramowania,
- możliwość tworzenia sieci wirtualnych (Network Slicing),
- aplikacje uwzględniające wymogi jakościowe transmisji danych (QoS),
- powszechność usług świadczonych w trybie MIMO (Multiuser MIMO i Massive MIMO),
- różnorodne polityki bezpieczeństwa.
Podłączenie dużej liczby czujników oraz urządzeń wykonawczych powoduje, że dane z urządzeń monitorujących będą musiały być przetwarzane w zewnętrznych systemach „chmurowych”. Z tego względu konieczne jest zapewnienie łączności między dużą liczbą różnorodnych urządzeń końcowych a systemami przetwarzania i analizy danych.
Eksploatowane dotychczas systemy łączności komórkowej nie pozwalają na zapewnienie efektywnej komunikacji z dużą liczbą węzłów końcowych. Dotyczy to w szczególności projektowanych z myślą o zapewnieniu długotrwałego działania przy ograniczonych zasobach energii. Z tego względu w systemach nowej generacji przewidziano zróżnicowane sposoby wykorzystania zasobów radiowych (pasmo, częstotliwość, czas).
Internet Rzeczy
Oprócz rozwoju technik umożliwiających przesyłanie jak największych strumieni danych w jednostce czasu, skupiono się również na wdrożeniu rozwiązań spełniających wymagania zastosowań Internetu Rzeczy, takich jak np. system wąskopasmowej transmisji danych NB-IoT. Technologia NB-IoT zapewnia obsługę dużej liczby urządzeń końcowych. Szacuje się, że możliwe będzie obsłużenie do ok. 50 000 urządzeń w jednej komórce.
W celu obniżenia zapotrzebowania energetycznego oraz kosztów samych urządzeń końcowych:
- zrezygnowano m.in. z wykorzystania techniki MIMO,
- wprowadzono uproszczenia w protokołach,
- zmniejszono wymagania dotyczące częstotliwości próbkowania.
Dzięki niewygórowanym wymaganiom na opóźnienia transmisji, możliwości pracy w trudnych warunkach propagacyjnych, szacuje się, że przy wysyłaniu w czasie doby średnio 200 b danych, czas życia baterii urządzeń końcowych powinien wynosić ok. 10 lat.
Bezpieczeństwo przede wszystkim
Sieci 5G będą odgrywały szczególną rolę w procesie wdrażania usług Smart City. Szczególnym wyzwaniem z punktu widzenia bezpieczeństwa rozwiązań Smart City i IoT jest różnorodność urządzeń podłączanych do sieci – od urządzeń klasy przemysłowej, aż po smartfony. Wprawdzie w założeniach sieci 5G uwzględniono wprowadzenie mechanizmów bezpieczeństwa sieciowego i informacyjnego, jednak proces ich wdrażania trwa nadal i prawdopodobnie nigdy nie zostanie zakończony.
Usługi sieci 5G będą wdrażane stopniowo – w chwili obecnej jesteśmy na początku tej drogi. Podobnie, jak 20 lat temu nie byliśmy w stanie przewidzieć zarówno korzyści i zagrożeń wynikających z rozwoju Internetu, tak zapewne niejednokrotnie zaskoczy nas ekosystem 5G.
Autorzy tekstu: Sławomir Hausman, Piotr Korbel, Stanisław Starzak – Politechnika Łódzka.
