5G – generația a 5-a de comunicații fără fir (‘wireless’) în rețelele celulare digitale a ajuns să susțină primele examene ale realității. 2020 este anul de încercare a proiectului care cu un deceniu în urmă fusese demarat sub numele de ‘Orizont 2020’. Este un moment potrivit pentru a trece în revistă stadiul actual al dezvoltării și punerii în exploatare a noii generații de echipamente și de aplicații, a aminti visurile și specificațiile tehnice schițate la începutul deceniului și a vedea ce a devenit realitate și care sunt greutățile și problemele cu care se confruntă inginerii și consumatorii.
Despre 5G a început să se vorbească începând cu 2008, în perioada în care 4G nu era încă finalizat. Primul grup de studiu a fost format în Coreea de Sud, iar în 2012 au fost lansate proiectele METIS și JOIN ale Uniunii Europene. Activitatea formală de standardizare internațională a început în 2013, odată cu formarea grupurilor de studiu ale ITU, care au redactat specificațiile tehnice în paralel cu cele ale tehnologiei micro-celulare care stă la baza generației 5G. De-a lungul anilor, în rubrica CHANGE.WORLD am relatat despre progresele grupului International Mobile Telecommunications -2020 (IMT-2020), care a publicat primul grupaj de specificații tehnice în 2015. Acestea includeau:
viteză maximă de transfer a datelor – 20 Gbps la descărcare (‘download’ – spre utilizator) și 10 Gbps la încărcare (‘upload’ – spre rețea)
viteză garantată măsurată de utilizator în 95% din timp – 100 Mbps la descărcare și 50 Mbps la încărcare
timpul de transmisie pe rețea – sub 4 ms (1ms în unele scenarii)
mobilitate (păstrarea conectivității pentru utilizatori în mișcare) până la viteza de 500 km/h
densitate – până la 1 milion de utilizatori pe km pătrat
eficiență energetică egală sau mai bună decât 4G
Cum funcționează rețeaua 5G? Una dintre cerințele fundamentale în telecomunicații este interoperabilitatea între generații, care să permită o tranziție treptată și continuarea folosirii de către prestatorii de servicii și de către utilizatori a echipamentelor existente, atâta vreme cât ele fac față necesităților lor. Rețeaua de acces va combina simultan, deci, stații de transmisie 5G, 4G și poate și din generațiile precedente. Pentru a atinge cerințele de viteză și densitate ale noii generații, spectrul de frecvențe folosit de 5G a fost împărțit în trei game de frecvențe. Din punct de vedere fizic, cu cât frecvența este mai mare (mai ‘înaltă’), cu atât distanța acoperită este mai mică. Gama cea mai joasă de frecvențe 5G este contingentă cu gama superioară de frecvențe 4G. Vitezele și densitățile definite de cerințele 5G sunt realizate cu o tehnologie numită ‘celule mici’ într-o gamă de frecvențe echivalente cu lungimi de undă de ordinul milimetrilor (mmWave cells), asociate în grupuri (‘clusters’). Traficul celulelor mici este agregat în macro-celule cu antene folosind o tehnologie numită MIMO (multiple input – multiple output), care permite transferul paralel pe frecvențe alternate din spectrul alocat tehnologiei. Asocierea celulelor de transmisie cu serverii de date va permite transferul de informații în volume uriașe, cu câteva ordine de mărime superioare tehnologiilor precedente.
Care sunt domeniile de aplicabilitate ale rețelelor 5G? Standardele internaționale definesc trei domenii principale de utilizare pentru 5G:
Enhanced Mobile Broadband (eMBB) pune accent pe serviciile de telecomunicație existente, oferind viteze superioare și timpi de răspuns reduși
Ultra Reliable Low Latency Communications (URLLC) pune accent pe misiuni critice în care este necesară funcționarea robustă și fără întrerupere a rețelei
Massive Machine Type Communications (mMTC) pune accent pe scalabilitate, permițând interconectarea unui număr mare de obiecte de cost redus și cu o durată de viață extinsă
Aceste domenii de aplicabilitate acoperă o gamă largă de servicii. Amplificarea performanțelor funcțiilor telecom și internetice permit aplicații de genul ‘Internetului tactil’ și amplifică semnificativ eficacitatea și capacitatea aplicațiilor de realitatea virtuală. Automatizările industriale utilizând roboți, transporturile inteligente inclusiv vehiculele autonome și dronele, precum și serviciile de urgență sunt trei categorii de aplicații critice care vor putea fi instalate și operate cu o siguranță crescută. În fine, scalabilitatea interacțiunilor dintre mașini va permite dezvoltarea exponențială a Industriei Obiectelor (IoT), cu numeroase aplicații în automatizarea caselor inteligente, și monitorizarea calității apei și aerului pentru îmbunătățirea condițiilor mediului ambiant.
Care sunt frânele și riscurile principale care pot întârzia introducerea generației a 5-a? O parte dintre ele sunt legate de politică și în special de ‘războiul comercial’ dintre Statele Unite și China. Apariția tehnologiei 5G a găsit China într-un moment favorabil pentru a-și face prezența simțită într-un domeniu nou, în care guvernul și companiile chineze au investit resurse uriașe. Rezultatul este că firme precum Huawei au devenit lideri ai pieții de echipament de telecomunicație, concurând, și în unele domenii depășind, firmele americane, scandinave, japoneze și coreene concurente. Embargoul decretat împotriva echipamentelor 5G din China, în general, și celor ale firmei Huawei, în special, de către Statele Unite, urmat și de o parte din aliații ei, segmentează piața și riscă să taie lanțurile de aprovizionare globale. Periculoasă este extinderea acestor conflicte în lumea standardelor. Standardizarea 5G nu este finalizată. Ea se desfășoară în prezent în trei organizații internaționale despre care am scris de multe ori în articolele acestei rubrici – International Communication Union (ITU), 3rd Generation Partnership Project (3GPP) și Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). În fiecare dintre ele (și încă în câteva alte organizații) are loc standardizarea unor domenii specifice din expertiza fiecăreia, și în fiecare există riscul ca standardele să întârzie sau să nu fie niciodată aprobate. Rezultatul ar fi echipamente și servicii incompatibile, cu alte cuvinte un telefon sau alt dispozitiv 5G fabricat într-un loc nu este garantat să funcționeze în alte locuri din lume.
Semne de întrebare serioase au apărut și în legătură cu riscurile aduse de 5G pentru sănătatea publică și a utilizatorilor. Aceste aspecte trebuie studiate și luate foarte în serios. 5G înseamnă noi game de frecvențe și energii superioare de transmisie. Pot ele influența sănătatea consumatorilor sau a celor care se află în apropierea antenelor? Răspunsul este în acest stadiu – probabil că nu, dar nu există 100% siguranță. Din punctul de vedere al frecvențelor, creșterea acestora duce, așa cum am văzut, la scăderea razei de acțiune, și cu atât mai mult a razei în care radiațiile pot avea vreun efect asupra organismelor vii, inclusiv celor umane. De asemenea, trebuie ținut cont de faptul că în cazul tehnologiei 5G nu este vorba despre radiații ionizante, care ar putea influența legăturile chimice, inclusiv genera mutații genetice, atacând structura ADN. Radiațiile ne-ionizante sunt similare celor la care sunt expuși utilizatorii telefoanelor celulare sau tabletelor cu legătură wireless. Istoric, când fiecare dintre aceste tehnologii a fost introdusă au fost exprimate îngrijorări similare. Dar, ca să fim corecți până la capăt, nici în cazurile rețelelor locale wireless, sau ale telefoanelor celulare 3G, 4G și acum 5G proba timpului nu este completă. Doar la câteva decenii după introducerea acestor tehnologii vom putea trage concluzii definitive despre existența sau nu a unor efecte nocive. Până atunci, trebuie să ne asumăm riscurile, dar acestea nu par să fie mai ridicate în cazul tehnologiei 5G față de generațiile precedente.
2020 este un an cheie în progresul rețelelor 5G. Introducerea lor a început în 2019, aplicațiile încep să devină accesibile, testele au loc deja sau sunt planificate să înceapă în acest an în peste 30 de țări. Apar aparate pentru utilizatori, servicii comerciale, aplicații care folosesc forța și performanțele specifice generației a 5-a. Cei patru mari furnizori de servicii de comunicații din Statele Unite (AT&T, Sprint, T-Mobile, Verizon) au început introducerea rețelelor 5G în anul 2019 și continuă în ritm accelerat expansiunea acestora. Situația este similară în Regatul Unit. China a lansat o rețea națională operativă și a început să comercializeze servicii la 1 noiembrie 2019. În octombrie 2019, erau anunțate 129 de aparate 5G provenind de la 59 de producători în 15 formate (telefoane mobile, tablete, echipamente de birou, hotspots). Mașinăria de marketing s-a pus și ea în vânzare, iar știrile despre conflictele politice doar contribuie la amplificarea publicitară.
Ne aflăm în zorii erei 5G.
(Articolul a apărut iniţial in revista culturală ‘Literatura de Azi’ – http://literaturadeazi.ro/)