5G (z anglického páté generace - „pátá generace“) je pátou generací mobilních komunikací fungující na základě telekomunikačních standardů (5G / IMT-2020), navazující na stávající standardy 4G / IMT-Advanced [1] .
Technologie 5G by měly poskytovat vyšší šířku pásma ve srovnání s technologiemi 4G, což umožní větší dostupnost mobilního širokopásmového připojení a také použití režimů zařízení-zařízení („device-to-device“, přímé spojení mezi účastníky), spolehlivější rozsáhlé komunikační systémy mezi zařízeními, dále nižší latence, rychlost internetu 1–2 Gbps, nižší spotřeba baterie než u 4G zařízení, což příznivě ovlivní rozvoj internetu věcí [2] .
V otázce bezpečnosti panuje vědecká shoda , že technologie 5G je bezpečná a argumenty proti ní jsou konspirační teorie a souvisí s novostí technologie, což je údajně dostatečný důvod jí nevěřit .
Následující parametry jsou požadavky na technologie rádiového přístupu IMT-2020 5G [3] . Vezměte prosím na vědomí, že tyto požadavky nejsou určeny k omezení plného rozsahu schopností nebo výkonu, kterých může kandidát IMT-2020 dosáhnout, a nejsou určeny k popisu toho, jak mohou technologie fungovat v reálném nasazení.
Možnost | Popis | Požadavky | Případ použití |
---|---|---|---|
Špičková datová rychlost
downlink |
Maximální dosažitelná datová rychlost za ideálních podmínek | 20 Gbps | eMBB |
Špičková datová rychlost
uplink |
10 Gbps | eMBB | |
Vlastní přenosová rychlost
downlink |
Rychlost přenosu dat v hustém městském testovacím prostředí 95 % času | 100 Mbps | eMBB |
Vlastní přenosová rychlost
uplink |
50 Mbps | eMBB | |
Zpoždění | Doba přenosu paketu v rádiové síti | 4 ms | eMBB |
1 ms | URLLC | ||
Mobilita | Maximální rychlost pro předání a požadavky na QoS | 500 km/h | eMBB/URLLC |
Hustota spojení | Celkový počet připojených zařízení na jednotku plochy | 106 / km2 _ | mMTC |
energetická účinnost | Odeslaná/přijatá data na jednotku spotřeby energie (zařízením nebo sítí) | Ekvivalent 4G | eMBB |
Šířka pásma | Celkový provoz v oblasti pokrytí | 10 Mbit/(s m 2 ) | eMBB |
Další požadavky
Rádiové rozhraní definované 3GPP pro 5G je známé jako New Radio (NR) a specifikace je rozdělena do dvou frekvenčních pásem: FR1 (600–6000 MHz) a FR2 (24–100 GHz) [4] , z nichž každé má jiné možnosti. .
Vlastnosti povlaku FR2Standard 5G zajišťuje provoz na frekvencích 24 GHz a vyšších, takový 5G signál není schopen efektivně pracovat na vzdálenost větší než několik set metrů mezi vysílačem a přijímačem, na rozdíl od signálů 4G nebo 5G s nižší frekvencí (až do 6 GHz). V důsledku toho musí být základnové stanice 5G umístěny každých několik set metrů, aby bylo možné využít těchto vysokých frekvencí. Navíc tyto vysokofrekvenční signály s vysokou ztrátou pronikají pevnými předměty, jako jsou auta, stromy a zdi. Proto, aby byla zajištěna vysoce kvalitní komunikace, mohou být základnové stanice 5G umístěny uvnitř budov, a proto mohou být navrženy tak, aby byly co nejdiskrétnější, aby je bylo možné instalovat na místech, jako jsou restaurace a nákupní centra.
typ buňky | Prostředí nasazení | Max. počet uživatelů | Výstupní výkon (mW) | Max. vzdálenost od stanice | |
---|---|---|---|---|---|
5G NR FR2 | Femtocell | Domy, firmy | Domov: 4-8 Firmy: 16-32 |
vnitřní: 10-100 venkovní: 200-1000 |
Desítky metrů |
piko buňka | veřejných místech jako např
nákupní centra, letiště, nádraží, mrakodrapy |
od 64 do 128 | vnitřní: 100-250 venkovní: 1000-5000 |
Desítky metrů | |
mikrobuňka | Městské oblasti, vyplnit
mezery v pokrytí |
od 128 do 256 | na ulici: 5000–10000 | několik set metrů | |
buňka metra | Městské oblasti poskytovat
dodatečná kapacita |
přes 250 | na ulici: 10000–20000 | stovky metrů | |
Wi-Fi (pro srovnání) |
Domy, firmy | méně než 50 | vnitřní: 20-100 venkovní: 200-1000 |
několik desítek metrů |
Jednou z klíčových technologií pro implementaci 5G celulárních sítí je použití víceprvkových digitálních anténních polí jako součásti základnových stanic [5] s počtem anténních prvků 128, 256 nebo více [6] . Odpovídající systémy byly pojmenovány Massive MIMO [5] [6] [7] .
Beamforming se používá k nasměrování rádiových vln k cíli . Toho je dosaženo kombinací prvků v anténním poli takovým způsobem, že signály v určitých úhlech jsou vystaveny konstruktivní interferenci rádiových vln, zatímco jiné jsou vystaveny destruktivní interferenci. Kombinace signálu ve fázi zlepšuje poměr signálu k šumu v poměru k počtu prvků antény, čímž lze zvýšit rychlost přenosu dat. 5G využívá tvarování paprsku kvůli zlepšené kvalitě signálu, kterou poskytuje. Beamforming lze provádět pomocí sfázovaných anténních soustav nebo efektivněji bez použití fázových posuvníků pomocí digitálních anténních soustav [8] [9] .
Pro zlepšení spektrální účinnosti spolu s prostorovým multiplexováním může 5G využívat různé technologie neortogonálního vícenásobného přístupu (NOMA) a N-OFDM signalizační technologie.
Malé buňky jsou celulární rádiové přístupové uzly s nízkou spotřebou, které pracují v licencovaném i nelicencovaném spektru s dosahem 10 metrů až několik kilometrů. Malé buňky jsou pro sítě 5G kritické, protože rádiové vlny 5G nemohou cestovat na velké vzdálenosti kvůli vyšším frekvencím 5G.
Pro implementaci systému je důležité umístit vysílače ve venkovním prostředí ve výšce vyšší než u dvoupatrových autobusů . V praxi to znamená umístění zařízení na osvětlovací stožáry, což vedlo ve Spojeném království dokonce k masivním soudním sporům (o cenu a práva) [10] .
V červnu 2014 ZTE navrhlo koncept technologie Pre-5G [11] .
V březnu 2015, na Mobile World Congress v Barceloně , ZTE představilo Pre-5G Massive MIMO základnovou stanici integrující BBU a RRU [11] [12] .
V červnu 2015 vypracovala Mezinárodní telekomunikační unie (ITU) plán rozvoje technologie a určila jeho název – „IMT-2020“ – Vysokorychlostní internet využívající technologii 5G [13] .
14. července 2016 schválila americká Federální komise pro komunikace (FCC) frekvenční spektrum pro 5G, včetně pásem 28 GHz, 37 GHz a 39 GHz [14] [15] .
V roce 2016 začala zařízení 5G provozovat frekvenční pásma 28 GHz v USA a 39 GHz v Evropě, s příchodem nových zařízení bylo plánováno použití vyšších frekvencí, nejprve do 60 GHz, v budoucnu až do 300 GHz. [16] .
V roce 2020 Nokia oznámila, že dosáhla tehdy rekordní bezdrátové přenosové rychlosti 4,7 Gbps ( přibližně 590 Mbps ) pomocí technologie 5G ve svém sériovém vybavení . E-UTRA-NR Dual Connectivity ( EN-DC ) - současný provoz v 5G a LTE (4G) pro paralelní přenos dat [17] .
V Rusku byly první testy technologie Pre-5G provedeny v červnu 2016 telekomunikačním operátorem MegaFon společně s Huawei . V září MTS při testování na komunikačním kanálu s frekvencí 4,65–4,85 GHz dosáhl rychlosti přenosu dat 4,5 Gbit/s [18] při šířce pásma 200 MHz.
22. září 2016 spustil MegaFon společně s Nokií mobilní internet Pre-5G na obchodním summitu v Nižním Novgorodu. Během testů bylo dosaženo rychlosti přenosu dat 4,94 Gbps. Po vybudované síti bylo přenášeno panoramatické video v rozlišení 8K Ultra HD (7680 × 4320 pixelů) [19] .
1. června 2017 MegaFon spolu s Huawei ukázal možnost přenosu dat v sítích Pre-5G rychlostí 35 Gb/s na frekvenci 70 GHz [20] .
V srpnu 2017 MTS společně s Nokií připravily technologickou platformu ( MGTS 10G-PON ) pro připojení 5G základnových stanic v Moskvě [21][ význam skutečnosti? ] .
Uzbecký mobilní operátor Uzmobile dokončil 28. listopadu 2017 společně se ZTE laboratorní test 5G v Taškentu na bázi laboratoře Centra telekomunikačního a personálního rozvoje [22] .
Dne 23. ledna 2020 spustila společnost MTS v Minsku ( Bělorusko ) pilotní zóny sítě NSA 5G[ upřesnit ] na frekvencích v rozsahu 3600-3700 MHz, které fungují na infrastruktuře operátora pomocí zařízení od Huawei a Cisco [23] . 28. května 2020 infrastruktura[ upřesnit ] beCloud spustil 5G síť NSA v testovacím režimu. Experimentální zóna je rozmístěna v Minsku v pásmech 3500 MHz a 2600 MHz a skládá se z dvaceti základnových stanic [24] . Dne 22. května 2020 spustily A1 a MTS v testovacím režimu své vlastní autonomní sítě 5G SA (samostatné[ upřesnit ] ) [25] . Testovací 5G síť od A1 byla spuštěna na Říjnovém náměstí v Minsku ve spolupráci se ZTE a funguje v pásmu 3,5 GHz. Pilotní zóna MTS je rozmístěna ve dvou pásmech – 1800 MHz a 3500 MHz v areálu Minsk Arena. 25. května uskutečnila A1 první hovor v CIS pomocí technologie VoNR (Voice over New Radio) pro paketový přenos hlasu v 5G [26][ význam skutečnosti? ] .
1. října 2018 Verizon spustil 5G síť ve čtyřech amerických městech ( Houston , Indianapolis , Los Angeles a Sacramento ) [27] [28] .
5. dubna 2019 se Jižní Korea stala první zemí v Asii, která spustila komerční služby 5G 5G [29] . Standard se poprvé objevil v největších městech, zejména v Soulu .
Od 17. dubna 2019 funguje 5G komunikace v 54 městech Švýcarska [30] .
23. dubna 2019 bylo oznámeno, že China Unicom spustil pilotní 5G komunikační síť v sedmi městech v Číně [31] .
Dne 30. května 2019 spustila BT Group ve Velké Británii síť 5G [32] .
6. června 2019 se Itálie stala třetí zemí v Evropě, která spustila 5G. Provozovatelem byl Vodafone [33] .
Dne 14. června 2019 spustily Vodafone a Huawei síť 5G ve Španělsku [34] .
3. července 2019 byla v Německu (ve městech Bonn a Berlín ) spuštěna technologie 5G [35] .
19. července 2019 spustila společnost LMT v Lotyšsku síť 5G [36] [37] .
31. října 2019 pokryla síť 5G 50 měst v Číně, čímž se země stala lídrem v implementaci této technologie [38] .
14. dubna 2021 spustil Ucell v Uzbekistánu síť 5G Band 78 (3500 MHz) [39] .
Od června 2022 se ~ 80 % všech 5G stanic na světě nachází v Číně, připojilo je více než 700 podniků / továren. [40]
K 10. červenci 2022 je v Jižní Koreji 200 000 stanic, které obsluhují ~25 milionů předplatitelů. [41]
V srpnu v Uzbekistánu Mobiuz spustil 5G síť do komerčního provozu na několika místech ve městě. [42]
Rozmístění sítí páté generace v Rusku naráží na vážné překážky (země pro ně zatím nemá vlastní vybavení ; operátoři nejsou připraveni přidělovat nejvhodnější frekvence pro 5G, protože jsou vytíženi bezpečnostními složkami ; kvůli přísným sanitárním standardů, nasazení sítí může být několikanásobně dražší než v celém světě atd.). [43]
Místopředseda vlády Ruské federace Maxim Akimov na konci dubna 2019 oznámil, že hlavní část prací na vyčištění frekvenčního spektra pro komunikační sítě 5G bude dokončena za 2–2,5 roku a dodal, že ve stejném období v některých města zavedení tohoto komunikačního formátu [44] ; odhadl vznik 5G sítí na 650 miliard rublů. [45] . Dne 5. června 2019 podepsaly MTS a Huawei dohodu o vývoji 5G v Rusku, slavnostní podpis se konal za přítomnosti Vladimira Putina a Si Ťin-pchinga [46] . Začátkem srpna v Moskvě na Tverské ulici (od Kremlu po Garden Ring) spustily Tele2 a Ericsson zkušební zónu komunikační sítě 5G na frekvenci 28 GHz v režimu NSA (non-standalone), která umožňuje nasadit 5G v sítích LTE a zjednodušit implementaci standardu v počáteční fázi [47] ; Od října fungují zkušební zóny 5G také na území VDNKh a sportovního komplexu Lužniki [ 48] .
V polovině srpna 2019 ruský prezident Vladimir Putin uložil rezoluci „Souhlasím“ na dopis Rady bezpečnosti s negativním postojem k přidělení frekvencí 3,4–3,8 GHz pro použití 5G v Rusku [49] .
V září 2019 spustil Skolkovský institut vědy a techniky první základnovou stanici 5G , která funguje v pásmu 4,8–4,99 GHz, v souladu s povolením k využívání kmitočtů, které vydala Státní komise pro rádiové frekvence k vytvoření pilotní zóna komunikačních sítí 5G ; Smartphonům Huawei Mate 20X 5G se podařilo dosáhnout rychlosti přes 300 Mbps. [50] . V říjnu Tele2 spustila herní službu 5G, která hráčům umožňuje hrát na počítačích nižší třídy spuštěním her na vzdáleném serveru ; při testování technologie bylo dosaženo rychlosti přenosu dat přes 1 Gbit/s se zpožděním až 5 ms [51] .
Dne 28. července 2020 získala MTS licenci k poskytování služeb mobilní komunikace 5G v pásmu 24,25–24,65 GHz v 83 regionech země [52] .
V listopadu 2020 vládní komise pro digitální rozvoj nastínila akční plán pro rozvoj mobilních komunikačních sítí páté generace (5G) v Rusku. Implementace hlavní části související se zavedením nového ruského vybavení a rozmístěním 5G v zemi je plánována na roky 2021-2024. Již dříve Radio Research Institute a Ministerstvo obrany Ruské federace oznámily svou připravenost provést testy k určení možnosti nasazení 5G sítí [53] .
O měsíc později Federální antimonopolní služba (FAS) Ruska schválila vytvoření společného podniku telekomunikačních operátorů za účelem uvolnění frekvencí pro 5G. Telekomunikační operátoři účastnící se transakce musí vypracovat a dohodnout s antimonopolním úřadem podmínky pro využívání infrastruktury a sdílení rádiových frekvencí a podmínky pro poskytování infrastruktury pro virtuální mobilní operátory (MVNO). Účastníci jsou zároveň instruováni, aby zachovali nediskriminační přístup k rádiovým frekvencím pro všechny zástupce trhu mobilních radiotelefonních komunikací [54] .
18. ledna 2022 byla spuštěna testovací zóna sítě 5G NR na bázi Sibiřské státní univerzity telekomunikací a informatiky (SibSUTI). Rychlost přenosu dat v době spuštění dosahovala 50 Mbps. Síť se skládá z rádiového subsystému a paketového jádra umístěného na laboratorním serveru. Běžící síťový software je bezplatný a open source software, který dokončil tým R&D. [55]
Na konci roku 2018 Intel představil modem XMM 8160 s podporou mobilních sítí páté generace spolu s 5G modemy od Qualcomm X50, Huawei Balong 5000 a MediaTek Helio M70.
Samsung Exynos Modem 5100, představený v srpnu 2018, je prvním 5G modemem na světě, který plně vyhovuje specifikacím 3GPP Release 15 (Rel.15) pro mobilní sítě 5G New Radio (5G-NR).
Vědecký konsenzus je, že technologie 5G je bezpečná a argumenty proti ní jsou konspirační teorie a souvisí s novostí technologie, což je údajně dostatečný důvod, proč jí nevěřit [56] [57] [58] [59] . Nepochopení technologie 5G vedlo ke vzniku konspiračních teorií, které tvrdí, že má nepříznivé účinky na lidské zdraví [60] .
Zavádění mobilních sítí páté generace (5G) vyvolává obavy veřejnosti kvůli možným negativním důsledkům pro lidské zdraví [61] .
V roce 2018 se objevily fámy o možném negativním dopadu mobilních sítí 5G na lidské zdraví kvůli zvýšené expozici vysokofrekvenčním elektromagnetickým polím, která mohou poškodit buněčné membrány. .
Pro rok 2019 se objevují názory, že elektromagnetická pole zvyšují riziko rakoviny, vytvářejí buněčný stres, zvyšují počet škodlivých volných radikálů, způsobují poškození genů, strukturální a funkční změny v reprodukčním systému, mají vliv na snížení schopnosti učení a paměti poškození, způsobují neurologické poruchy a mají obecně negativní dopad na lidskou pohodu. Byly také prokázány škodlivé účinky na ostatní zvířata a rostliny. 240 vědců podepsalo otevřený dopis „International EMF Scientist Appeal“ adresovaný OSN , WHO a UNEP . Na základě toho někteří lidé tvrdí, že účinek záření ze zařízení 5G nebyl studován a toto záření může být nebezpečné pro lidské zdraví [62] .
V dubnu 2019 proběhl ve švýcarském kantonu Ženeva pokus o zavedení moratoria na používání standardu 5G v mobilních komunikacích [63] . Později vyšlo najevo, že zástupci kantonu nemají pravomoc uvalit takové moratorium [64] .
Někteří lidé mluví o své tzv. „elektromagnetické přecitlivělosti“, ale v kontrolovaných experimentech nepociťovali v těle přítomnost elektromagnetického pole a radiofrekvenčního záření [65] .
Od roku 2014 nebyly zjištěny žádné nepříznivé účinky záření mobilních telefonů na lidské zdraví. Jediným pozorovaným účinkem jejich radiofrekvenčního záření je mírné zahřátí kůže a přilehlých tkání a tím způsobené krátkodobé mírné zvýšení tělesné teploty [65] .
Od roku 2021 také neexistují žádné důkazy o poškození vysokofrekvenčním elektromagnetickým zářením s nízkým výkonem, které se používá v zařízeních 5G. Navíc záření o frekvenci 6 GHz a vyšší není schopno proniknout hluboko do těla, jediným zjištěným efektem je mírné zahřátí kůže [61] [66] . Vědci testovali hypotézy o genotoxicitě záření, jeho vlivu na buněčnou proliferaci , genovou expresi , přenos nervových vzruchů , vliv na propustnost buněčných membrán a další. Byly také provedeny epidemiologické studie k identifikaci vztahu 5G záření k veřejnému zdraví. Ve všech studiích s vysokou spolehlivostí nebyl zjištěn vliv 5G záření na organismus a na zdraví populace [61] .
Jedinou škodou z používání mobilních telefonů je, že řidiči automobilů, kteří telefonují, přestanou sledovat dopravní situaci, páchají dopravní nehody a zraňují se. Riziko dopravní nehody se zvyšuje nejen při telefonování u ucha, ale také při hlasitém odposlechu. Riziko nehody nezávisí na rádiových frekvencích používaných telefonem [65] .
Některá tištěná média informovala o sedmi 5G věžích ve Spojeném království zapálených na jaře 2020 v souvislosti s konspirační teorií spojující novou technologii s pandemií COVID-19 . Facebook oznámil svůj záměr zablokovat šíření takových informací [67] . 11. dubna 2020 byly ojedinělé případy žhářství 5G buněčných věží také detekovány v Nizozemsku [68] . Proti stavbě nových základnových stanic existuje v mnoha zemích silný odpor, a co víc, proces výstavby, územního plánování a získávání povolení může trvat dlouho. Přesto je implementace standardu podporována na státní úrovni, konkrétně administrativa amerického prezidenta Joe Bidena schválila dvoustupňový infrastrukturní projekt v hodnotě 1,2 bilionu dolarů s vládními dotacemi ve výši 65 miliard dolarů [69] na rozšíření širokopásmového pokrytí do odlehlých oblastí. Jedním z důležitých směrů projektu je podnítit zájem majitelů domů a objektů o uzavírání smluv s mobilními poskytovateli na instalaci antén na jejich střechy. . To je umožněno kompaktnějšími rozměry 5G antén. Program uvádí, že tímto způsobem budou moci majitelé soukromých domů a podniků zvýšit zisky ze svých nemovitostí.
Slovníky a encyklopedie |
---|
celulární sítě | Standardy|||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0G ( rádiové telefony ) |
| ||||||||
1G |
| ||||||||
2G |
| ||||||||
Střední po 2G (2,5G, 2,75G) |
| ||||||||
3G (IMT-2000) |
| ||||||||
Střední po 3G ( 3,5G , 3,75G , 3,9G ) |
| ||||||||
4G ( pokročilé IMT ) |
| ||||||||
5G |
| ||||||||
viz také |
|
Mobily | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Všeobecné |
| ||||||
Software |
| ||||||
kultura |
| ||||||
Zařízení |
| ||||||
Medicína a ekologie |
| ||||||
Právní aspekty |
| ||||||
Technika |
|
připojení k internetu | |
---|---|
Drátové připojení |
|
Bezdrátové připojení | |
Kvalita internetového připojení ( ITU-T Y.1540, Y.1541) | Šířka pásma (šířka pásma) ( eng. Network bandwidth ) • Zpoždění sítě (doba odezvy, eng. IPTD ) • Kolísání zpoždění sítě ( eng. IPDV ) • Poměr ztrátovosti paketů ( eng. IPLR ) • Packet error rate ( eng. IPER ) • Faktor dostupnosti |