5G: sieć nowej generacji

5G to gorący temat w branży telekomunikacyjnej – nowa generacja sieci komórkowych ma ogromny potencjał, a jej zasięg obejmuje coraz większą liczbę użytkowników. Co warto wiedzieć o tej technologii? Gdzie w Polsce można już skorzystać z 5G, jakie urządzenia mogą odbierać nową sieć i jak wyglądają techniczne aspekty jej funkcjonowania?

Co to jest 5G?

Nazwa 5G to skrót od 5th Generation – piąta generacja sieci komórkowych. Nowy standard technologiczny dla szerokopasmowej łączności mobilnej zaczął być wdrażany już w 2019 roku jako następca 4G LTE. W praktyce sieć 5G wyróżnia się trzema kluczowymi cechami – bardzo dużą prędkością, bardzo dużą pojemnością i niskimi opóźnieniami przesyłu danych. Z jednej strony 5G to po prostu znacznie szybszy Internet, a z drugiej dzięki pojemności i redukcji opóźnień pozwoli na wdrożenie na masową skalę zastosowań typu Internet rzeczy (Internet of things).

5G – szybkość, pojemność i niskie opóźnienie

Główną zaletą sieci 5G jest większa przepustowość w porównaniu z siecią 4G. Szybkość pobierania na obecnym etapie wdrożeń wynosi kilkaset Mb/s, ale docelowo może wynosić nawet 10 Gb/s, czyli kilkadziesiąt razy więcej niż w standardowej wersji LTE. Niestety jeszcze przez długi czas takie prędkości nie będą osiągalne, jednak już teraz parametry połączenia 5G wyglądają bardzo obiecująco. Jak wygląda prędkość 5G w praktyce? Warto posłużyć się przykładem opartym na realnych danych. Faktyczne tempo transferu 5G w Polsce sięga obecnie 150 Mb/s, podczas gdy LTE w optymalnych warunkach pozwala na 30–50 Mb/s. Oznacza to, że czas pobierania może być nawet pięciokrotnie niższy przy użyciu 5G. W dogodnych warunkach możemy liczyć na prędkość w zakresie kilkuset megabitów na sekundę.

Nie mniej istotnym dobrodziejstwem będzie znaczące zmniejszenie opóźnień (tzw. pingu), czyli czasu pomiędzy wysłaniem a odebraniem informacji, który docelowo będzie wynosić kilka milisekund (przy ok. 30-50 ms w LTE).

Zastosowanie 5G

Ze względu na tak obiecujące parametry sieci 5G sprawdzą się zarówno jako klasyczny dostęp do Internetu, jak i w nowych zastosowaniach związanych z inteligentnymi usługami i sygnalizowanym już Internetem rzeczy.

W pierwszym przypadku, przeciętny użytkownik będzie mógł korzystać z szybszego, bardziej stabilnego Internetu oraz wykorzystywać 5G jako Internet domowy, którego parametry będą porównywalne z najlepszymi technologiami kablowymi i który – co istotne – będzie można zabrać ze sobą. Nowa technologia (w późniejszej niż obecnie fazie) będzie również dobrodziejstwem dla gamingu, w którym szybka reakcja jest kluczowym elementem. Podobnie poprawę odczujemy przy otwieraniu stron internetowych i korzystaniu ze streamingu.

Podstawowe zastosowania to jednak nie wszystko; po 5G oczekuje się bowiem nowych, rewolucyjnych korzyści, w których kluczem jest zmniejszenie opóźnień w komunikacji między urządzeniami oraz możliwość „wpięcia w sieć” o wiele większej liczby urządzeń niż obecnie.

Znacząco skorzystają na tym firmy dostarczające różnego rodzaju rozwiązania technologiczne. Będą mogły one wykorzystać sieci 5G chociażby do kontroli autonomicznej infrastruktury robotyki, urządzeń wirtualnej lub rozszerzonej rzeczywistości, udzielania zdalnego wsparcia klientom czy sterowania pojazdami naziemnymi z niemal natychmiastową reakcją.

5G w nowoczesnej infrastrukturze transportowej, energetycznej i rolniczej

Korzyści z wprowadzenia 5G będziemy mogli odczuć w wielu aspektach codziennego życia ze względu na fakt, że nowa sieć pozwala na znacznie większe możliwości w zakresie różnego rodzaju infrastruktury. Oto wybrane dziedziny, które w największym stopniu skorzystają na wprowadzeniu 5G: inteligentne miasta, inteligentne rolnictwo, autonomiczne pojazdy i systemy transportowe, inteligentne systemy energetyczne.

Inteligentne miasta

Koncepcja smart cities opiera się przede wszystkim na wykorzystaniu ogromnej liczby czujników, które pozwalają kontrolować liczne procesy zachodzące w mieście. Już teraz wiele miast rozwija tego typu technologie, jednak niskie opóźnienia w sieci 5G pozwolą poszczególnym urządzeniom przesyłać dane znacznie szybciej i sprawniej. Przykładem takiego zastosowania może być na przykład monitoring ruchu ulicznego – dzięki stałemu dostępowi do aktualnych informacji służby ratownicze będą mogły zawsze skorzystać z najlepszej trasy, by jak najszybciej dotrzeć do potrzebujących osób. W efekcie bezpieczeństwo w miastach może znacznie wzrosnąć.

Inteligentne rolnictwo

W tym przypadku w grę również wchodzą różnego rodzaju urządzenia, które będą mogły komunikować się o wiele sprawniej niż kiedykolwiek wcześniej. Odpowiednie czujniki pozwolą na bieżąco sprawdzać stan gleby, poziom substancji odżywczych i wiele innych czynników, które wpływają na wielkość i jakość plonów. Dane pobierane z tego typu systemów mogą z kolei być wykorzystane do automatycznego zarządzania procesami rolniczymi.

Już teraz przeprowadzane są testy rozwiązań, które pozwolą maksymalnie zautomatyzować gospodarkę rolną. Dotyczy to nie tylko roślin, lecz także monitorowania pastwisk zwierząt hodowlanych. Dzięki wprowadzeniu 5G rolnicy mogą liczyć na zwiększenie produkcji, a końcowi klienci na dostęp do zdrowszej żywności.

Pojazdy autonomiczne i inteligentny transport

W celu zapewnienia wymaganego standardu bezpieczeństwa w transporcie drogowym przy wdrożeniu pojazdów autonomicznych konieczny jest niemal natychmiastowy przesył danych. Użycie 5G w tym kontekście wykorzystuje właśnie tę zaletę nowej sieci – opóźnienie transferu będzie wynosić zaledwie kilka milisekund. To znacznie mniejsza wartość niż typowy czas reakcji kierowcy, który średnio wynosi około 1 sekundy. Inteligentne samochody łączące się z innymi pojazdami i systemami za pośrednictwem 5G będą znacznie bezpieczniejsze ze względu na bardzo krótki czas przekazywania informacji do pozostałych maszyn uczestniczących w ruchu drogowym. Co więcej, takie rozwiązanie pozwoli ograniczyć występowanie korków oraz zmniejszyć zużycie paliwa.

To wszystko łączy się z możliwościami inteligentnych miast w kontekście zarządzania ruchem drogowym. Inteligentne systemy pozwolą prowadzić pojazdy do celu po optymalnej trasie, zwiększając bezpieczeństwo uczestników ruchu i znacząco usprawniając komunikację, zwłaszcza na terenie miast.

Inteligentne zarządzanie energią

Systemy monitorowania zużycia energii pozwolą zarządzać jej produkcją tak, by była w pełni zgodna z faktycznym zapotrzebowaniem w danym momencie. Kolejnym obszarem, który skorzysta na 5G, jest inteligentne oświetlenie. W parze z możliwościami nowej technologii łączności tego typu infrastruktura pozwoli na ogromne oszczędności przy jednoczesnym zmniejszeniu śladu węglowego.

Kluczowe aspekty funkcjonowania 5G

Uruchomienie 5G wymaga przede wszystkim nowych częstotliwości. Obecnie w polskich sieciach mobilnych wykorzystuje się dwie kategorie pasm: tzw. pasma „niskie” (800 i 900 MHz) o dużym – nawet kilkukilometrowym – zasięgu od nadajnika, które oferują duży zasięg, ale małą pojemność, oraz pasma wysokie (1800, 2100, 2600 MHz), które posiadają dużą pojemność, ale zasięg ich jest niewielki i w miastach wynosi zwykle kilkaset metrów.

Aby osiągać tak duże przepływności jak w 5G, konieczne są dodatkowe częstotliwości. Z jednej strony pozwolą one szybko pokryć nową technologią cały kraj (w Polsce kandydatem jest pasmo 700 MHz), a w miejscach, gdzie jest duże zapotrzebowanie na transmisję, zapewnią oczekiwane dla tej technologii parametry prędkości i pojemności. W tym przypadku rozważane jest pasmo 3,4–3,8 GHz, a docelowo także 28 GHz. Wzrost częstotliwości wiąże się jednak bezpośrednio ze skróceniem długości fali, co oznacza, że komórki sieci 5G będą miały mniejszy zasięg niż obecnie, co z kolei wymaga wybudowania znacznie większej liczby nowych nadajników. W przypadku pasma 28 GHz dobry jakościowo zasięg 5G może być dostępny w odległości zaledwie kilkudziesięciu metrów od nadajnika. To pokazuje, jak ogromne wyzwanie inwestycyjne stoi przed operatorami. 5G wymaga również dużej przebudowy sieci rdzeniowej i innych elementów sieci operatora.

Status wdrożenia 5G na świecie

W ciągu ostatnich dwóch lat wielu operatorów z całego globu zaczęło wprowadzać 5G w swojej ofercie. Aktualnie spora część dostawców opiera się na istniejących sieciach 4G lub LTE, które zapewniają szeroki dostęp do sieci, jednak nie umożliwiają skorzystania z pełni potencjału 5G. Najważniejsi operatorzy stopniowo wprowadzają jednak samodzielne wersje swoich sieci, które pozwalają na skorzystanie z największych prędkości.

Pierwszym państwem, w którym mieszkańcy mogli skorzystać z nowej generacji telefonii komórkowej, była Korea Południowa. Według stowarzyszenia GSA już 58 krajów ma dostęp do sieci 5G – jednym z nich jest Polska. Liczba użytkowników 5G rośnie z roku na rok (wzrost między 2020 a 2021 wyniósł aż 38%) i już za trzy lata ma osiągnąć aż 1 miliard.

5G w Polsce – jak wygląda mapa dostępu do sieci nowej generacji?

Nowe generacje telefonii komórkowej zazwyczaj są dość szybko wdrażane w Polsce i podobnie jest w przypadku 5G. Oferta usług tego typu jest jednak jeszcze w początkowej fazie i wiele kwestii zmienia się na bieżąco. Obecnie nad Wisłą dostęp do sieci piątej generacji oferuje czwórka największych operatorów, wraz z ich submarkami: Play, Plus, Orange, T-Mobile. Z zasięgu 5G mogą skorzystać mieszkańcy około 700 miejscowości, a liczba nadajników stale rośnie.

Dostęp do sieci 5G w Polsce

Wdrożenie nowej technologii telefonii komórkowej w Polsce wymagało między innymi ustalenia pasm, z których mogą korzystać sieci w tym standardzie. W przypadku Play, T-Mobile oraz Orange na początek wykorzystano pasma z zakresu 2 100 MHz, które są już stosowane do oferowania sieci LTE, przez co są dość mocno obciążone. Plus uruchomił natomiast swoją sieć 5G na dedykowanym paśmie 2 600 MHz, dodatkowo wykorzystując szerszy blok częstotliwości (50 MHz zamiast 15 MHz). W konsekwencji wyniki Plusa są aktualnie znacznie lepsze niż w przypadku pozostałych największych operatorów w Polsce.

Jak wygląda kwestia pasm, które mają umożliwić wykorzystanie pełni potencjału 5G? Początkowo zakładano stosowanie częstotliwości 3,4–3,8 GHz, jednak aukcja została anulowana, a jej status wciąż jest niepewny. Operatorzy docelowo mają mieć możliwość korzystania z następujących pasm:

• 700 MHz – największy zasięg, ale także najmniejsza prędkość;
• 1,8 GHz–3,8 GHz, z czego 3,4-3,8 GHz to pasmo dedykowane – wysoka stabilność połączenia, prędkości sięgające kilkaset Mb/s;
• 28 GHz – choć zasięg wynosi zaledwie kilkadziesiąt metrów, częstotliwości w tym zakresie pozwolą osiągnąć prędkość sięgającą nawet kilku Gb/s.

Zasięg 5G u poszczególnych operatorów (stan na wrzesień 2021)

Źródło danych: strony internetowe operatorów

Prędkość sieci 5G w Polsce

Download, upload oraz ping to trzy kluczowe parametry, które określają jakość łącza internetowego. Ich wartości mogą się różnić w zależności od infrastruktury operatorów sieci komórkowej 5G. Jak zatem wyglądają wartości tych parametrów wśród najważniejszych operatorów sieci komórkowych w Polsce?

Źródło danych: Ranking SpeedTest.pl (lipiec 2021)

Wyniki powstały na podstawie analizy testów dokonywanych na portalu Speedtest.pl przez pierwsze półrocze 2021 roku. Aktualnie to Plus ma przewagę nad swoimi konkurentami pod względem prędkości pobierania – ma to związek z tym, że jako jedyny korzysta z dedykowanej 5G częstotliwości, a pozostałe sieci korzystają ze współdzielonych pasm, które obsługują również obecny, bardzo duży ruch 4G/LTE. Udział testów 5G w łącznej liczbie wszystkich testów wyniósł jedynie 1,5%, a najwięcej zapytań pochodzi od użytkowników smartfonów Samsunga i Apple’a.

Jak wygląda przyszłość 5G w Polsce?

Sieć komórkowa piątej generacji w Polsce wciąż jest na etapie rozwoju. Ograniczona przepustowość to głównie skutek braku odpowiednich częstotliwości.

Warto zwrócić uwagę przede wszystkim na pasmo 3,4–3,8 GHz, które umożliwia wykorzystanie dość sporej części możliwości 5G, a przede wszystkim pozwala osiągnąć znacznie większe prędkości niż LTE. Aby operatorzy mogli skorzystać z danego pasma, potrzebna jest aukcja, a następnie przydzielenie poszczególnym sieciom odpowiednich zakresów częstotliwości.

Aktualnie problemem pozostaje nowelizacja ustawy o Krajowym Systemie Cyberbezpieczeństwa (KSC), która wciąż jest na etapie konsultacji z rządem. Proponowane zmiany obejmują między innymi powstanie narodowego operatora sieci 5G (OSSB – Operator Strategicznej Sieci Bezpieczeństwa), a kompletna lista nowości jest dość długa, co jeszcze bardziej utrudnia prace nad ustawą. Obecnie korzystamy zatem de facto z 5G na częstotliwościach poprzedniej generacji – status prawny nowych pasm nadal jest niepewny.

Co z niższymi częstotliwościami? Status pasma 700 MHz

Mimo że jedną z najważniejszych zmian wprowadzonych przez 5G jest wykorzystanie jeszcze wyższych częstotliwości fal, dla funkcjonowania całego systemu istotne są także niższe pasma. Jeszcze niedawno pasmo 700 MHz było wykorzystywane przez telewizję naziemną. W zeszłym roku, zgodnie z zarządzeniami Unii Europejskiej, stacje telewizyjne stosujące tę częstotliwość zostały przełączone, dzięki czemu sieć 5G może korzystać z niej bez zakłóceń. Problemem pozostaje jednak wschodnia granica Polski, gdzie występuje interferencja fal ze stacjami z Białorusi i Ukrainy.

Podobnie jak w przypadku pasma 3,4–3,8 GHz, stosowanie zakresu 700 MHz również jest zależne od decyzji prawnych oraz nowelizacji ustawy o KSC.

Odbiór sieci 5G – jaki sprzęt jest potrzebny?

Aby móc korzystać z sieci komórkowej w technologii 5G, potrzebne są trzy rzeczy:

• odpowiedni terminal, tj. smartfon lub router obsługujący ten standard łączności,
• plan taryfowy (wraz z kartą SIM) obejmujący 5G,
• znajdowanie się w zasięgu stacji bazowej 5G.

Ostatni punkt jest w zasadzie najistotniejszą kwestią – sprzęt i umowa z operatorem na nic się nie zdadzą w kontekście korzystania z 5G, jeśli po prostu znajdujemy się w nieodpowiednim miejscu. Pokrycie sieci jednak stale rośnie, dzięki czemu coraz większa liczba użytkowników ma szansę na skorzystanie z nowej technologii.

Choć 5G to bardzo świeża technologia w smartfonach, urządzenia obsługujące tę sieć wcale nie muszą być drogie – na rynku można znaleźć modele w cenie do 1 000 złotych. Oto kilka z nich:

• Redmi Note 9T 5G – to jeden z najtańszych smartfonów na rynku, który obsługuje 5G. Duży wyświetlacz 6,53 cala, ekran Full HD+ czy bateria o pojemności 5 000 mAh w połączeniu z najnowszą siecią komórkową to całkiem interesująca propozycja. Z pewnością jest to urządzenie warte uwagi w tej półce cenowej.
• Realme 7 5G – 6 GB RAM-u, 128 GB pamięci wbudowanej, solidna bateria 5 000 mAh, szybkie ładowanie oraz oczywiście obsługa sieci komórkowej 5G.
• Motorola Moto G50 4/64GB – jednym z największych atutów tego modelu jest wyświetlacz z częstotliwością odświeżania 90 Hz, który zwykle jest domeną smartfonów z wyższej półki cenowej. Bateria o pojemności 5 000 mAh pozwala na dwa dni korzystania z urządzenia.
• Realme Narzo 30 5G 4/128GB – smartfon z 5G, 6,5-calowym wyświetlaczem i matrycą 90 Hz.

Na rynku znajdziemy coraz więcej urządzeń, które obsługują 5G. W ostatnich miesiącach wsparcie dla sieci nowej generacji stało się niemal nieodzowną częścią specyfikacji flagowców największych producentów. Ze względu na pojawianie się kolejnych modeli możemy już znaleźć interesujące propozycje zarówno wśród budżetowych smartfonów, jak i urządzeń z najwyższej półki cenowej.

5G – oferty operatorów

Aktualnie 5G znajdziemy już w ofercie każdego z „wielkiej czwórki” operatorów telefonii komórkowej w Polsce, jak również w niektórych mniejszych sieciach (zwykle należących do topowych graczy na rynku). Najczęściej łączność 5G jest oferowana w ramach abonamentu, a miesięczna opłata może wynosić pomiędzy 40 a 100 złotych w zależności od szczegółów umowy. Warto zwrócić uwagę na limity transferu – przy większej prędkości znacznie łatwiej wykorzystać dostępne gigabajty danych. Co więcej, 5G jest coraz częściej dostępne w ofertach na kartę.

Czy sieć komórkowa 5G to substytut Internetu kablowego?

Sieć komórkowa 5G ma potencjał zastąpić Internet przewodowy, jednak takie zastosowanie będzie możliwe tylko w niektórych miejscach. Warto podkreślić, że nie wszystkie lokalizacje zapewniają możliwość wprowadzenia instalacji światłowodowej – to właśnie w takich miejscach 5G ma przyjść z pomocą. Sporą część wydatków związanych z infrastrukturą sieciową, zwłaszcza w przypadku światłowodów, stanowią koszty sprzętu pomiędzy dostawcą a domem lub firmą. W przypadku konwencjonalnych sieci przewodowych oznacza to dość sporo okablowania i innych urządzeń, z których większość odpada w przypadku sieci 5G. Sporym ograniczeniem pozostaje niewielki zasięg 5G w kontekście najwyższych prędkości, jednak obecność niższych pasm w specyfikacji w pewnym stopniu niweluje ten problem.

Już w niedalekiej przyszłości 5G w pewnych scenariuszach może stać się poważnym kandydatem do zastąpienia internetu kablowego. W ramach obecnej infrastruktury skorzystają na tym przede wszystkim mieszkańcy miast. Kluczową przewagą 5G jest brak konieczności dodatkowych urządzeń oraz dobra prędkość transferu. Należy jednak mieć na względzie fakt, że gdy liczba użytkowników sieci komórkowej 5G zacznie rosnąć, stabilność oraz szybkość łącza może się zmniejszyć. Rozwiązania zastosowane w obrębie sieci piątej generacji pozwolą jednak utrzymać znacznie wyższą jakość połączenia niż w przypadku 4G nawet w wymagających sytuacjach.