5G technologiczny święty Graal?
5G technologiczny święty Graal?
Sieć 5G już puka do naszych drzwi. Możliwość korzystania z jej dobrodziejstw pojawi się w niektórych polskich miastach już w 2020 roku. Czy jest to rewolucyjne rozwiązanie, które zmieni nasz dotychczasowy świat? A może rację mają sceptycy, którzy w sieci 5G dopatrują się szkodliwego eksperymentu przeprowadzanego na ludzkości?
Odłóżmy emocje na bok i zastanówmy się, co przyniesie nowy standard i czym różni się od poprzednich. Sieć 5G to sieć piątej generacji. Jak sama nazwa wskazuje, jest to kolejny (i z pewnością nie ostatni) krok w rozwoju sieci mobilnych. Kolejne generacje pojawiały się na rynku co kilka lat. Telefonia komórkowa pierwszej generacji podbiła świat w latach 80. ubiegłego wieku. W Polsce dopiero w 1992 roku powstała analogowa sieć Centertel, która była jedyną siecią komórkową w systemie NMT (Nordic Mobile Telephone) w naszym kraju. Sieć NMT była postrzegana jako ciekawostka, ale także jako użyteczna nowość dostępna dla wybranych. Umożliwiała jedynie rozmowy telefoniczne w nie najlepszej jakości. Dopiero sieć 2G (znana jako GSM), która została uruchomiona w 1996 roku, stała się powszechnie dostępna i na przestrzeni lat zmieniła nasze zwyczaje oraz stworzyła nowe możliwości (zasięg na terenie całego kraju, wiadomości tekstowe, bezprzewodowy dostęp do Internetu, roaming). Przejście do telefonii 3G (UMTS) wymagało od operatorów dużych nakładów inwestycyjnych związanych z modernizacją sieci oraz zakupem licencji, dlatego wdrożenie telefonii komórkowej trzeciej generacji nastąpiło dopiero w 2004 roku. Wtedy właśnie weszły do obiegu pierwsze smartfony oraz modemy 3G do połączeń z Internetem. Sieć 4G (LTE) pojawiła się komercyjnie w Polsce pod koniec roku 2011, oferując użytkownikom niespotykaną do tej pory prędkość transmisji powyżej 100 Mb/s.
Najnowsza generacja 5G niebawem zacznie zdobywać kolejne rynki. Chyba żadna sieć bezprzewodowa nie budziła takich kontrowersji jak 5G. Zdarzały się spory o miejsce instalacji stacji bazowych GSM, protesty mieszkańców w sąsiedztwie planowanych masztów telekomunikacyjnych czasem kończyły się zablokowaniem inwestycji, jednakże w przypadku sieci 5G pojawiły się nowe obawy. Nie tylko są one związane z oddziaływaniem pola elektromagnetycznego na zdrowie człowieka, lecz także powoduje je strach przed nadmierną ingerencją w prywatność użytkowników oraz obawy związane z rosnącym znaczeniem maszyn oraz bezpieczeństwem sieci.
Przyjrzyjmy się więc bliżej temu zagadnieniu i spróbujmy odpowiedzieć na pytanie, na ile obawy są uzasadnione. Zastanówmy się, jakie mamy możliwości, jakie alternatywy i czy możemy sobie pozwolić na zahamowanie rozwoju sieci kolejnych generacji.
Sieć telekomunikacyjna stała się niezbędną częścią infrastruktury kraju. Podobnie jak sieć drogowa, energetyczna, gazowa czy wodociągowa jest elementem, bez którego nie może funkcjonować współczesna gospodarka. Przedsiębiorstwa poszukujące miejsca na swoją działalność zwracają uwagę nie tylko na to, jak do niego dojechać i czy teren może być uzbrojony w tradycyjne media. Coraz większe znaczenie ma niezawodny dostęp do sieci telekomunikacyjnej, bez której trudno dziś funkcjonować, bo dostęp do danych i globalnej sieci staje się często najważniejszym czynnikiem przewagi konkurencyjnej.
Sieć 5G stworzy znacznie większe możliwości niż tylko mobilny dostęp do Internetu, który będzie dużo szybszy niż LTE. Nowy standard ma zapewnić mniejsze opóźnienia i zużycie baterii w porównaniu z poprzednią generacją, co umożliwi pełną obsługę połączeń typu maszyna-maszyna (M2M), w których urządzenia mogą przesyłać między sobą dane. Najbardziej istotne parametry, jakie musi spełniać nowy standard, to:
– maksymalna szybkość transmisji danych sięgająca 20 Gb/s przy ściąganiu danych i 10 Gb/s dla wysyłania, a dla użytkownika w obszarze metropolitalnym – rzędu 100 Mb/s,
– opóźnienie (ang. latency) nie większe niż 1 ms,
– wzrost ilości danych przypadających na jednostkowy obszar geograficzny do 10 Mb/s/m2,
– pojemność sieci nawet 10 tys. razy większa niż obecnie,
– możliwość obsługi nawet miliona jednoczesnych połączeń do czujników (M2M) na 1 km2,
– mobilność, czyli warunki, w których sieć będzie działać – 500 km/h,
– 100-krotnie większa, w porównaniu z LTE, efektywność energetyczna.
Rys. 1. Porównanie standardu 5G z 4G
Źródło: IMT Vision – „Framework and overall objectives of the future development of IMT for 2020 and beyond”, ITU-R Recommendation M.2083-0, September 2015.
Parametry opisane powyżej i przedstawione na rysunku spowodują, że pojawią się nowe zastosowania sieci mające duże znaczenie dla użytkowników, a jednocześnie odróżniające sieć 5G od poprzedników, z których najważniejsze to:
– ulepszony mobilny szerokopasmowy dostęp do Internetu rzędu Gb/s, pozwalający na przesyłanie wideo o rozdzielczości 4K i 8K, zastosowanie wirtualnej lub rozszerzonej rzeczywistości oraz zapewniający rozwiązania dla inteligentnych miast (np. przesyłanie materiału z kamer o wysokiej rozdzielczości),
– masowa komunikacja między maszynami, która daje możliwość połączenia z siecią bardzo dużej liczby urządzeń o niskim poborze mocy (tzw. IoT – Internet of Things),
– niezawodna transmisja o niskich opóźnieniach rzędu 1 ms (jednej tysięcznej części sekundy), co umożliwi wymianę danych poprzez sieć komórkową do sterowania dronami czy samochodami autonomicznymi.
Rys. 2. Zastosowanie sieci 5G
Źrodło: IMT Vision – „Framework and overall objectives of the future development of IMT for 2020 and beyond”.
Szanse i zagrożenia.
Parametry, które ma spełniać sieć 5G, oraz nowe zastosowania wywołują entuzjazm, ale nie brakuje też sceptyków czy przeciwników nowej technologii. Czego głównie dotyczą obawy? Konieczna będzie rozbudowa istniejącej sieci anten, co wywołuje strach przed wpływem pola elekromagnetycznego na organizm człowieka. Jednakże wbrew pozorom gęstsza sieć małych nadajników o niskiej mocy to szansa na zmniejszenie oddziaływania pola elektromagnetycznego na człowieka. Dzieje się tak dlatego, że zastosowanie pojedynczej stacji bazowej o dużej mocy może powodować większe natężenie promieniowania niż kilka stacji bazowych o mniejszej mocy. Trzeba również pamiętać, że telefony komórkowe mogą często powodować większą ekspozycję na pole elektromagnetyczne niż stacje bazowe. Pomimo tego, że smartfon ma wielokrotnie mniejszą moc, znajduje się w bezpośrednim kontakcie z użytkownikiem. Co więcej, im większa jest odległość od stacji bazowej, z tym większą mocą nadawany jest sygnał z urządzenia końcowego.
Zagadnienie to jest tematem wielu dyskusji i badań naukowych. Jak można przeczytać w raporcie „Oddziaływanie elektromagnetycznych fal milimetrowych na zdrowie pracowników projektowanych sieci 5G i populacji generalnej”[1], nie ma dowodów na negatywne skutki ekspozycji na elektromagnetyczne fale milimetrowe o wartościach, które planowane są w systemach 5G, dla zdrowia człowieka. Jednocześnie autorzy raportu wskazują, że „konieczne wydaje się stosowanie przy planowanej eksploatacji takich systemów zasady ostrożności i zasady ALARA (najmniejszej dawki realnie możliwej), przynajmniej do czasu uzyskania wyników badań, które pozwolą na bardziej obiektywne ustosunkowanie się do tego problemu”. Krótko mówiąc, wniosek jest taki, że trzeba dmuchać na zimne i takie podejście faktycznie jest stosowane przy budowie sieci komórkowych.
Brak dowodów na negatywne oddziaływanie pola elektromagnetycznego emitowanego w sieci komórkowej na zdrowie człowieka z pewnością miał wpływ na decyzje ministra zdrowia oraz szefa resortu cyfryzacji, którzy w grudniu 2019 roku podpisali rozporządzenie w sprawie dopuszczalnych poziomów pól elektromagnetycznych (tzw. rozporządzenie o PEM) podnoszące dotychczas obowiązujące normy. Niektóre z nich zostały podniesione nawet stukrotnie, przy czym warto zaznaczyć, że nowe normy będą w końcu zgodne z zaleceniami Międzynarodowej Komisji ds. Ochrony przed Promieniowaniem (ICNIRP) i Światowej Organizacji Zdrowia (WHO). Jest to krok w dobrym kierunku, gdyż bez zmiany regulacji w najbliższych latach rozwój sieci komórkowych w Polsce byłby bardzo utrudniony, przez co już na starcie wyścigu o gospodarkę opartą na nowych technologiach bylibyśmy na straconej pozycji.
Bardzo dobrym krokiem jest planowane na 2020 rok uruchomienie ogólnodostępnego, bezpłatnego systemu SI2PEM, dzięki któremu możliwe będzie sprawdzenie poziomu pola elektromagnetycznego w dowolnie wybranym miejscu na terenie całego kraju. Jak czytamy w opisie projektu, system „na podstawie zgromadzonych informacji dotyczących systemów nadawczych, opracowanych modeli matematycznych oraz pomiarów PEM wykonanych w środowisku będzie dokonywał symulacji rozkładów wartości natężenia pola elektromagnetycznego […] z dokładnością do pojedynczych metrów”[2], co pozwoli wszystkim zainteresowanym na sprawdzanie wyników pomiarów i upewnienie się, czy w miejscu zamieszkania lub przebywania normy nie są przekroczone.
Kolejną, chyba nawet bardziej istotną, obawą jest to, do czego sieć nowej generacji może być wykorzystana. Miliony czujników, które będą instalowane w każdym urządzeniu, powodują strach przed utratą prywatności i niepewność w kwestii naszego bezpieczeństwa. Zagrożenie to stałoby się realne w sytuacji, gdyby wprowadzono przymus montowania takich czujników. Wydaje się jednak, że użytkownicy będą stosować takie rozwiązania z własnej nieprzymuszonej woli, tak jak to się dzieje np. w przypadku mediów społecznościowych. Wiele osób decyduje się na publikowanie informacji o swojej lokalizacji, o swoich zwyczajach, a nawet poglądach, uznając, że ma to większą wartość niż ochrona prywatności. Inni natomiast świadomie rezygnują z korzystania z portali społecznościowych, uznając, że świat wirtualny powoduje więcej strat, niż daje korzyści, oraz obawiając się utraty poczucia kontroli nad nowymi rozwiązaniami technicznymi. Podobnie będzie z siecią 5G – użytkownik będzie mógł zdecydować, czy użyć sieci do zdalnego monitorowania urządzeń elektronicznych, sterowania automatyką domową lub przesyłania obrazu wideo. Tego typu rozwiązania są już stosowane, choć nie na taką skalę, jakiej spodziewamy się po udostępnieniu sieci nowej generacji.
Ciekawą tezę wygłosił podczas konferencji „Pole elektromagnetyczne i przyszłość telekomunikacji”[3] prof. Kazimierz Krzysztofek z SWPS, wskazując, że ludzkie obawy związane z nową technologią i siecią 5G mogą wynikać z tego, iż dotychczasowe sieci były zaprojektowane na potrzeby komunikacji ludzkiej, natomiast sieć 5G ma służyć do komunikacji między urządzeniami i jest bardziej zorientowana na potrzeby korporacji niż użytkownika. Czy faktycznie jest tak, że sieć potrzebna jest bardziej korporacjom niż ludziom? Odpowiedź na to pytanie nie jest prosta, ale możemy pokusić się o wskazanie, kto na pewno skorzysta na budowie nowej sieci. Z pewnością będą to producenci sprzętu, wśród których na próżno szukać polskich firm. Są to głównie potentaci z Chin, Korei, ze Stanów Zjednoczonych oraz Skandynawii. Udział polskich firm ogranicza się do dostarczenia tylko niektórych elementów sieci oraz zapewnienia stosunkowo taniej siły roboczej, podobnie jak w innych zaawansowanych branżach, takich jak motoryzacja czy energetyka jądrowa.
Z pewnością w przyszłości szansą dla rodzimych firm może być to, że sam sprzęt nie będzie miał już w telekomunikacji takiego znaczenia jak dziś, ale coraz ważniejsze będzie oprogramowanie. W przypadku oprogramowania bariera wejścia na rynek jest mniejsza niż dla produkcji urządzeń. Nowa sieć to również nowe miejsca pracy, a także szansa dla nowych, innowacyjnych przedsięwzięć, które będą mogły korzystać z sieci 5G, aby zaoferować użytkownikom rozwiązania ułatwiające życie i oferujące nowe możliwości.
Beneficjentem będzie na pewno polskie państwo, które będzie pobierać opłaty za przydział częstotliwości. Ostateczną kwotę poznamy po zakończeniu zaplanowanej na pierwszą połowę 2020 roku aukcji, jednakże już teraz wiadomo, że będzie to nie mniej niż 1,8 mld zł, bo taka jest cena wywoławcza za cztery bloki częstotliwości. Po ogłoszeniu zasad udziału w aukcji trudno się spodziewać, że operatorzy będą walczyć o nowe częstotliwości równie agresywnie jak o bloki LTE w 2015 roku, ale nadal jest to konkretny zastrzyk pieniędzy dla budżetu państwa.
Czy z nowej sieci skorzystają zwykli użytkownicy? Czy będzie to coś więcej niż tylko większa przepustowość sieci mobilnej, która będzie służyć do oglądania wideo i rozrywki? Czy ludzie są gotowi na to, by korzystać z takich wynalazków jak samochody autonomiczne, które wskazywane są jako jedno z najważniejszych zastosowań sieci 5G? Z pewnością nie na wszystkie pytania znamy dziś odpowiedź, ale pomimo tego nie powinniśmy rezygnować z tych możliwości, które daje nowa generacja sieci. Tak samo jak budujemy nowe drogi, autostrady, gazociągi czy wodociągi, powinniśmy budować „autostrady danych”.
Krzysztof Dąbkowski – absolwent Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych oraz Wydziału Zarządzania Politechniki Warszawskiej. Studiował również Electronics and Computer Science w Southampton University. Od blisko 20 lat związany z branżą telekomunikacyjną oraz IT (obszary zainteresowań: usługi ICT, cyberbezpieczeństwo, big data, sztuczna inteligencja, blockchain). Zwolennik zmian w polskim systemie edukacji. Maratończyk, triatlonista, honorowy dawca krwi.
[1] „Oddziaływanie elektromagnetycznych fal milimetrowych na zdrowie pracowników projektowanych sieci 5G i populacji generalnej”, raport przygotowany pod kierownictwem prof. dr. hab. K. Rydzyńskiego.
[2] https://www.itl.waw.pl/pl/prace-naukowe/projekty/334-si2pem/1563-projekt-si2pem.
[3] https://pem.itl.waw.pl/konferencje/materialy-z-konferencji-pem-2019/.
