Rosnące wymagania smartfonów oraz aplikacji mobilnych, które korzystają z połączenia internetowego, wywołują potrzebę opracowywania coraz wydajniejszych sieci komórkowych. Szybszy transfer danych internetowych pozwala na wypracowanie nowoczesnych rozwiązań, np. automatyzujących procesy przebiegające w branży przemysłowej. Odpowiedzią na te potrzeby jest nowa generacja ruchomych sieci komórkowych o nazwie 5G. To technologia, która umożliwia działanie globalnego Internetu Rzeczy, pozwalając na łączenie ze sobą setek milionów urządzeń. Lista zastosowań związana z wdrożeniem Internetu 5G jest bardzo długa. Korzyści zaś wydają się być niemalże nieograniczone.
Czym jest sieć 5G? Jakie występują różnice pomiędzy siecią 5G a 4G? Jakimi parametrami charakteryzuje się prędkość Internetu 5G? Co umożliwia wdrożenie nowej generacji sieci komórkowej? W jaki sposób działa ta sieć? Jakie wyzwania wiążą się z funkcjonowaniem 5G, a działaniami w celu wykonania obowiązków wynikających z ochrony danych osobowych? Wyróżniam najważniejsze informacje dotyczące poruszanego tematu.
Definicja 5G – czym jest ta sieć?
5G to najnowszy, wdrażany powszechnie standard sieci komórkowej. Jest to piąta generacja sieci telekomunikacyjnych, która działa dzięki korzystaniu z fal radiowych o wysokich częstotliwościach użytkowych. Sieci 5G są odpowiedzią na rosnące zapotrzebowanie w kontekście funkcjonowania nowoczesnych technologii internetowych. Bez nowego standardu sieci niemożliwe byłoby korzystanie z najnowocześniejszych rozwiązań technologicznych, wykorzystujących do swojej pracy zdalne, wysokowydajne systemy łączności. W znaczeniu uproszczonym sieci 5G mają umożliwić szybsze połączenie online. Rosnąca ilość połączeń, inteligentnych urządzeń i całych sieci tworzy potrzebę wdrażania zaawansowanych algorytmów przetwarzania sygnału, zapewniając nieprzerwane połączenie sieciowe dla mobilnych użytkowników Internetu. 5G to nieograniczona, wygodna i masowa łączność pomiędzy urządzeniami korzystającymi z sieci. 5G sprawia, że znacząca część naszego funkcjonowania zostaje sprzężona z technologią internetową. Wskazuje się, że potrzeba opracowania skutecznych przepisów, wynikających z rozwoju technologicznego, będzie w przyszłości bardzo dużym wyzwaniem.
Co to jest 5G w Polsce?
Łączność internetowa piątej generacji w Polsce funkcjonuje od 2018 roku. Wówczas przeprowadzono pierwsze testy w kontekście wdrożeń komercyjnych. Zrealizowała je firma Orange Polska współpracując z chińską marką Huawei. Pod koniec 2018 roku uruchomiono pierwszą sieć 5G cechującą się pełną funkcjonalnością użytkową. Od 2019 roku następuje sukcesywny rozwój sieci 5G, która jest wdrażana przez największych operatorów telefonii komórkowej w kraju. W 2020 roku uruchomiono sieci 5G w Gdyni, Katowicach czy Szczecinie. Jak wskazuje firma Plus, sieci 5G łączą mobilnych użytkowników w Polsce w liczbie ponad 19 milionów. Wartość ta, z miesiąca na miesiąc, systematycznie się zwiększa. Szacuje się, że do 2025 roku sieci 5G mają objąć swoim oddziaływaniem wszystkie polskie miasta – zgodnie ze strategią, którą opracowało Ministerstwo Cyfryzacji RP.
- Do 2025 roku w Polsce ma powstać odpowiednia liczba stacji bazowych, która umożliwi obiór technologii we wszystkich miastach.
- Ulepszona bezprzewodowa transmisja szerokopasmowa funkcjonuje w Polsce od 2018 roku, a zasięg jej oddziaływania sukcesywnie się powiększa.
- Poprawne działanie technologii jest możliwe przy użyciu telekomunikacyjnych urządzeń końcowych obsługujących generację 5G – nie wszystkie smartfony posiadają tego typu opcję.
Sieci 5G do odbierania dużych ilości danych
Sieci 5G zapewniają większą prędkość przekazywania danych, w związku z czym połączenie internetowe staje się szybsze i posiada większą przepustowość. Sieć piątej generacji musi spełniać zasady regulowane przez Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny, szczególnie pod kątem wydajności, cech czy pod warunkiem zastosowania odpowiednich zabezpieczeń. Wśród głównych warunków poprawnego działania technologii wyróżnia się:
- odpowiednią przepływność w łączu, zarówno do terminala, jak i do sieci;
- ściśle zachowane wartości opóźnień (od 1 ms do 4 ms w zależności od zastosowań);
- niski poziom błędów;
- określoną efektywność widmową.
Brak odpowiedniej infrastruktury technicznej sprawia, że sieci 5G początkowo działają przy użyciu urządzeń właściwych dla sieci 4G. Rozwój oddzielnej radiowej sieci dostępowej sprawi, że obsługa procesów wewnętrznych związanych z działaniem sieci 5G będzie w niedalekiej przyszłości w pełni samodzielna.
Jakie są zastosowania sieci 5G?
Technologia 5G wypełnia potrzeby różnych zastosowań w kontekście funkcjonowania IoT (Internetu Rzeczy). Specyfikacja wydajnościowa pozwala użytkownikom korzystać z szybkiej i efektywnej mobilnej sieci internetowej, bez konieczności nawiązywania stałego, kablowego łącza internetowego. 5G cechuje się podobną przepustowością, jak popularna łączność stacjonarna światłowodowa, w związku z czym może być już teraz wykorzystywana wszędzie tam, gdzie nie ma możliwości podłączenia do stałej sieci online. Internet 5G pozwala na stabilne i ekspresowe pobieranie dużych plików z sieci. Wśród nowych zastosowań znajdzie się także możliwość:
- swobodnej pracy online;
- zdalnego nauczania z wykorzystaniem masowych wideokonferencji;
- oglądania wysokojakościowych materiałów wideo w połączeniu bezprzewodowym;
- wykorzystania autonomicznych samochodów bez kierowców;
- automatycznego obsługiwania wielu sieci miejskich, np. elektrycznych;
- wsparcia technologii VR i AR;
- wykorzystania sieci 5G w wielu branżach przemysłowych w celu m.in. automatyzacji procesów technologicznych.
Sieć 5G zwiększa możliwość odbierania większej ilości danych internetowych, w związku z czym jest technologią niezwykle przydatną do realizacji wyżej wskazanych celów. Technologia 5G da także możliwość przeprowadzania wysokojakościowych, telewizyjnych transmisji wideo bez konieczności używania wozów transmisyjnych.
Technologia przenoszenia danych dostarczonych administratorowi
Radiowa sieć dostępowa w ramach 5G pozwoli łączyć się niewyobrażalnej wręcz liczbie urządzeń, zachowując przy tym niskie wartości opóźnienia. Internet 5G działa na różnych częstotliwościach, przykładowo z tego od Orange można korzystać w wybranych lokalizacjach w częstotliwości 2100 MHz. Z kolei sieć Plus wykorzystuje pasmo 2600 MHz TDD. Włączanie szerszego zakresu częstotliwości pozwala na znaczące zwiększenie pojemności sieci. W przyszłości prognozuje się wykorzystanie dodatkowych pasm o niższych zakresach, kiedy już pozostałe częstotliwości będą użytkowane przez dużą liczbę odbiorców. Wykorzystanie milimetrowych fal radiowych może mieć miejsce nawet do wartości 86 GHz, co daje ogromne pole do popisu w kontekście pokrycia i pojemności spektrum oddziaływania 5G.
Czym się różni sieć 5G od najpopularniejszej sieci 4G?
Internet LTE, który jest powszechnie wykorzystywanym systemem w architekturze sieci ruchomych charakteryzuje się czasem reakcji liczonym w kilkudziesięciu milisekundach (zwykle do 30 ms). Najnowocześniejsze systemy 5G pozwolą na zmniejszenie opóźnienia do 1 ms, co otworzy zupełnie nowe możliwości użytkowe. Sieć 5G korzysta z najlepszej ścieżki sygnału radiowego, która jest dostępna. Obie sieci, tj. 4G i 5G, korzystają z podobnej technologii użytkowej, dlatego nie występują żadne istotne problemy integracyjne. Przejście na nową generację sieci komórkowej będzie stosunkowo płynne, bez konieczności modyfikacji czy usuwania danych przetwarzanych w sieci. 5G to technologia, która jest stworzona tak, aby mogła bezproblemowo funkcjonować z dotychczasowymi rozwiązaniami mobilnymi. Podczas próby łączenia się z Internetem piątej generacji, sprzęt nawiąże najpierw łączność 4G – w celu zapewnienia sygnalizacji kontrolnej. Następnie urządzenie podejmie próbę łączenia z 5G, zwiększając przepustowość łącza 4G.
Sieć 5G – rola stacji bazowych i sieci dostępowych
Technologia 5G korzysta z szeregu elementów infrastrukturalnych, w skład których wchodzą serwery lokalne i centralne oraz komórki: marko i mikro. Ponadto ważnym elementem działania systemu 5G jest radiowa sieć dostępowa. To wszelkiego rodzaju elementy składowe, w tym niewielkie nadajniki komórkowe, które pozwalają na osiągnięcie optymalnej łączności pomiędzy poszczególnymi użytkownikami, a stacją bazową. Ciekawym rozwiązaniem są niewielkie mikrokomórki (rozsiane, wieloelementowe stacje bazowe działające z wykorzystaniem częstotliwości właściwych), które spełniają założenia funkcjonalne nadajników. Znajdują one swoje zastosowanie w przestrzeniach, w których odbiorcy będą potrzebować uzupełniającej łączności. Z kolei duże komórki (makro) będą korzystały z potężnych anten MIMO, służących do odbierania i wysyłania pokaźnej wartości danych. W nomenklaturze technologicznej anteny MIMO dookreśla się słowem Massive – co jest związane z dużą liczbą pojedynczych mini-anten umiejscowionych na konstrukcji. W rzeczywistości obiekty przypominają swoją wielkością maszty 4G.
Anteny Massive MIMO – kierowanie transmisji radiowej
Technologia sterowania wiązką korzysta z możliwości, jakie daje kierowanie transmisji radiowej do określonych odbiorców. Jest ona wykorzystywana przez anteny MIMO, które są zdolne wysyłać kierunkowo sygnały, bez ich rozpraszania. Takie działanie zdecydowanie zmniejsza ilość zakłóceń i przyczynia się do zwiększenia efektywności połączenia.
Rozbieram piątą generację sieci komórkowej na czynniki pierwsze – funkcje sieci rdzeniowej
W systemach sieci rdzeniowej, zarządzanych w ramach 5G, stosuje się warstwy w kontekście poszczególnych zastosowań Internetu przyszłości. Sieć rdzeniowa jest środkowym punktem, w którym następuje wymiana informacji. Rdzenie są stworzone w taki sposób, aby sprawnie łączyły funkcjonalność usług internetowych i danych zawartych w chmurach danych (zachowana jest także wirtualizacja funkcji sieciowych). System rdzeniowy ma również w swojej całej sieci serwery, które redukują opóźnienia i zapewniają wysoce potrzebną szybkość reakcji, np. w celu równoczesnego wysyłania dużej ilości danych. Dzięki nowoczesnym sieciom rdzeniowym możliwe jest wykorzystywanie automatycznych systemów wywołujących, np. pozwalających na wdrożenie autonomicznego ruchu pojazdów (bezpieczniejsze sieci transportowe). Sieć rdzeniowa zarządza:
- transmisją danych,
- usługami głosowymi,
- połączeniami online.
Maksymalne wartości promieniowania – sprawa 5G
Wdrożenie rozwiązań 5G wymusiło na wielu państwach zmianę regulacji dotyczących maksymalnych wartości promieniowania dla sieci telefonicznych. Normy te musiały zostać wyraźnie podniesione, m.in. w Polsce. Spotkało się to z dużym niezadowoleniem części sceptyków, którzy wskazywali na niebezpieczeństwo związane z oddziaływaniem fal elektromagnetycznych. W rzeczywistości normy, które do czasu zmiany obowiązywały w kraju, były wyraźnie zaniżone pod kątem współczesnej wiedzy naukowej. Tym samym w 2020 roku dokonano korekty stopnia ochrony obowiązującego maksymalnego poziomu promieniowania do wartości 2-10 W/m². Zgodnie z zaleceniami międzynarodowej komisji ds. Ochrony Przed Promieniowaniem, nowe normy są zgodne z przepisami, także w rozumieniu rozporządzenia Parlamentu Europejskiego.
Ochrona danych osobowych a rozwój Internetu 5G
5G wiąże się z wdrożeniem rozwiązań określanych mianem Internetu Rzeczy. Dane przesyłane przez użytkowników są dostarczane błyskawicznie. Proces przetwarzania danych wymaga zatem zastosowania nowych narzędzi w celu ochrony informacji prywatnych, w tym danych osobowych. Rozwój technologiczny tworzy nowe wyzwania w tym zakresie. Ważnym systemem ochrony danych jest RODO, funkcjonujący nie tylko na poziomie krajowym, ale i w całym Europejskim Obszarze Gospodarczym. Firmy przetwarzające dane, w celu wykonania obowiązków wynikających z przepisów RODO, muszą informować użytkowników o tego typu czynnościach. Z czym wiążą się wyzwania związane z przetwarzaniem moich danych osobowych wskazanych przepisami?
- Liczba podmiotów gromadzących i przetwarzających dane użytkowników będzie się systematycznie zwiększać.
- Dotyczy to zarówno firm działających w zakresie obsługi klienta, jak i każdego przedsiębiorstwa przetwarzającego dane (które np. są przekazywane następującym kategoriom odbiorców). Użytkownik ma prawo sprostowania danych, usunięcia danych, a także np. wniesienia sprzeciwu na podstawie uzasadnionego interesu administratora.
- Przetwarzanie danych osobowych może być wykonywane w celu obsługi postępowań cywilnych, czy w celach marketingu bezpośredniego własnych produktów. Wyróżnia się także inne sytuacje zezwalające, np. w sytuacjach wewnętrznych związanych z prowadzeniem działalności gospodarczej.
- Może to rodzić chęć sprzeciwu wobec przetwarzania danych ze strony użytkowników. Użytkownik, który nie jest zadowolony z procesu przetwarzania jego danych, może złożyć skargę do organu nadzorczego zajmującego się ODO. W Rzeczpospolitej Polskiej organem nadzorczym jest Prezes UODO.
Podsumowanie
Sieć 5G podnosi przepustowość łącza i szybkość transferu informacji do niebotycznych wartości. Niska awaryjność sieci oraz niewidoczne opóźnienia pozwalają osiągać optymalny poziom niezawodności. Szacuje się, że tylko pojedyncze wiadomości na miliardy wysłanych mogą dotknąć opóźnienia – wszystkie pozostałe będą przesyłane w milisekundę. Nowoczesna mobilna architektura sieci komórkowej będzie w najbliższych latach rozwijana i sukcesywnie wdrażana do użytku.
