5G AKTUALITY A MILIMETROVÉ VLNY
V súčasnosti sme svedkami rastúcich obáv týkajúcich sa započatia prevádzky bezdrôtových zariadení v pásme tzv. milimetrových vĺn (teda vlnových dĺžok s milimetrovými rozmermi) a zariadení tzv. technológie 5G. Treba si však uvedomiť, že sa nejedná o tú istú vec.
5G je nová, technicky vyspelá verzia systému bezdrôtovej komunikácie LTE (4G), ktorej vývoj začal niekde v ére nástupu technológie 3G. Časom bude používať rôzne prenosové frekvencie a modulácie na prenos informácií. Niektoré z týchto nosných frekvencií (vlnových dĺžok) prechádzajú stavebnými materiálmi do budov ľahšie, iné ťažšie. Všetky však budú absorbované živými bytosťami.
Zavádzanie 5G sa uskutoční už o niekoľko rokov. Jednotlivé nosné frekvencie vhodné pre 5G majú rôzne vlastnosti, pričom niektoré budú prenášať dáta cez steny a iné prekážky, zatiaľ čo iné nosné frekvencie budú môcť byť použité len na krátke vzdialenosti s priamou viditeľnosťou vysielača a prijímača, ale za to v krátkom čase prenesú obrovské množstvo informácií (napr. videosekvencie). Nakoľko v súčasnosti nie sú k dispozícii žiadne mobilné telefóny, ktoré by mohli používať milimetrové vlnové dĺžky, bude počiatočná verejná sieť 5G využívať nosné frekvencie menšie ako 6 GHz.
Pri komunikácii na krátku vzdialenosť medzi mobilným zariadením (tablet alebo telefón) a najbližšou základňovou stanicou sa vo svete v niekoľkých najbližších rokoch otestujú frekvenčné pásma v rozmedzí 24 GHz až 90 GHz (vlnové dĺžky v mm). Budú vyžadovať mobilné telefóny a tablety s pokročilejšou rádiovou technológiou. Elektronické čipy sú v súčasnosti iba v experimentálnej fáze. Výroba nových mobilných zariadení bude náročnejšia a signály, s ktorými budú pracovať, sa budú ťažšie merať presne.
Pokročilé systémy technológie 5G budú vyžadovať nasadenie miliónov malých základňových staníc s nízkym výkonom v tesnej blízkosti domácností a je otázne, či to bude finančne výhodné. Vo väčšine oblastí, kde už je položený kábel s optickými vláknami, je pravdepodobnejšie, že implementácia piko-buniek základňových staníc 5G bude priamo v routeroch, ktoré majú ľudia vo svojich domovoch.Istý náznak podobne fungujúceho systému bol zavedený s cieľom poskytnúť širokú škálu Wi-Fi prístupových bodov. Spoločnosť UPC má v Európe sieť s viac ako 6 miliónmi prístupových bodov Wi-Fi, z toho na Slovensku je ich už takmer 100 000. Prístupové body do siete poskytujú samotní zákazníci širokopásmového pripojenia – ktorýkoľvek z nich tak môže využívať niektorý prístupový bod v rámci Európy na pripojenie k internetu.
Je veľmi nepravdepodobné, že do roku 2020 dôjde k masívnemu rozšíreniu 5G sietí. Európska komisia predpokladá, že do konca roka 2020 budú obsadené komerčné pásma do 6 GHz. Prvé verejné milimetrové siete budú nasledovať o niekoľko rokov neskôr a pravdepodobne budú v oblastiach s vysokou populačnou hustotou.Výrobcovia meracích prístrojov už pracujú na vývoji techniky umožňujúcej detekciu týchto vlnových dĺžok, ale je nepravdepodobné, že budú na trhu skôr než v roku 2019. Vývoj komplikujú problémy týkajúce sa vhodných antén a detektorov, ktoré sťažujú nákladovo efektívne širokopásmové merania na týchto frekvenčných pásmach.
Intenzity elektromagnetického poľa na mikrovlnných frekvenciách, ktoré bude používať technológia 5G vo väčšine oblastí minimálne do roku 2020 (a pravdepodobne až do roku 2023), môžu byť zatiaľ pomerne spoľahlivo merané pomocou existujúcich prístrojov z našej ponuky. V čase, keď už bude potrebné merať intenzitu milimetrových vĺn, ponúkneme nové meracie prístroje.
Pre technológiu 5G je v rámci svetovej infraštruktúry zatiaľ vyhradených 71 potenciálnych frekvenčných pásiem v rozsahu 453 až 6000 MHz (6 GHz) - mnohé z nich sa už v súčasnej dobe používajú pre mobilnú komunikáciu, niektoré však nie sú k dispozícii vo všetkých krajinách (https://en.wikipedia.org/wiki/LTE_frequency_bands). Intenzitu mikrovlnného žiarenia je na týchto frekvenciách možné merať pomocou prístrojov z našej ponuky v eshope alebo v požičovni.
5G je spôsob modulácie RF/mikrovlnného nosiča pomocou komplexných QAM (quadrature amplitude modulation) subnosičov.Bežné „mikrovlny" sú definované ako elektromagnetické vlny s vlnovými dĺžkami od 1 m do 10 mm (300 MHz až 30 GHz) - hoci z názvu by vyplývalo, že ide o mikrometrové vlnové dĺžky - čo však nie je pravda. Milimetrové vlny zahŕňajú oveľa vyššie frekvencie, ktoré majú oveľa menší efektívny dosah a nie veľmi dobre prenikajú do budov. Ponúkajú však oveľa väčšiu šírku pásma („zmestí“ sa na ne viac informácií). Ich vlnové dĺžky sú dlhšie ako infračervené vlny, ale kratšie ako bežné "mikrovlny" (od 10 mm do 1 mm, čo je 30 GHz až 300 GHz). Pre prvú vlnu 5G technológie je v Európe prioritne vyčlenené frekvenčné pásmo 24.25 GHz až 27.5 GHz.
Druhá polovina roku 2017 je považovaná za prvé rané obdobie nasadenia 5G v reálnych podmienkach. V júli 2017 získala spoločnosť Apple licenciu na navrhovanie, zostavenie a testovanie experimentálnych 5G slúchadiel na báze milimetrových vĺn, konkrétne pre FCC schválené pásma 28 a 39 GHz. Výrobca čipov Qualcomm oznámil, že vzorky čipovej súpravy 5G 'snapdragon' X50 28 GHz budú k dispozícii koncom roka 2017 s nádejou, že do konca roka 2018 bude rozbehnutá sériová výroba. V júli 2017 začali Arqiva a Samsung testovať pevnú frekvenciu 28 GHz pre experimentálnu sieť založenú na samostatnej bázovej stanici v centrálnom Londýne.
"5G pre Európu: akčný plán" (https://ec.europa.eu/transparency/regdoc/rep/1/2016/EN/1-2016- 5 88-EN-F1-1.PDF) - publikovaný európskou komisiou v roku 2016 uvádza: "Označenie nových frekvenčných pásiem nad 6 GHz je na programe World Radio Conference 2019 (WRC-19), založenom na zozname kandidátskych pásiem identifikovaných na WRC-15, ktoré podliehajú štúdiám Medzinárodnej telekomunikačnej únii (ITU), s cieľom zamerať sa na čo najširšiu globálnu harmonizáciu."
Európska komisia navrhuje, aby: "každý členský štát do konca roku 2020 vybral aspoň jedno veľké mesto, ktoré bude pokryté technológiou 5G“ a aby „všetky mestské oblasti a hlavné pozemné dopravné koridory mali do roku 2025 neprerušované pokrytie technológiou 5G". Európske regulačné inštitúcie identifikovali tri nové kľúčové pásma pre 5G: 700 MHz, 3.4-3.8 GHz a 24.25-27.5 GHz. Mnohí prevádzkovatelia sietí plánujú používať GSM frekvencie v pásme 800/900 MHz pre 5G, ktoré nemajú problém s prienikom do budov a niektoré existujúce 3G pásma (napr. 1800 MHz) budú tiež konvertovať na 5G.
Medzinárodná telekomunikačná únia (ITU) už celosvetovo pridelila 200 MHz pásmo 3.4 -3.6 GHz a je tiež odhodlaná sprístupniť pásmo 694-790 MHz, ktoré doposiaľ využívala digitálna terestriálna televízia. Toto pásmo by malo byť uvoľnené do druhého štvrťroka 2020. V auguste 2017 FCC oznámila, že plánuje využívať pásma 3.7-4.2 GHz a 5.925-6.425 GHz.
Avšak predpokladaná budúcnosť 5G spočíva vo využívaní milimetrového vlnového spektra, ktoré ponúka oveľa väčšiu kapacitu. Technicky to zahŕňa rozsah 30-300 GHz, ale častejšie sa uvažuje o pásmach nad 24 GHz. 24.25-27.5 GHz bolo identifikované ako tzv. "priekopnícke pásmo". Zjednodušene sa pásmo 26 GHz považuje za najpravdepodobnejšieho kandidáta na skutočný globálny štandard 5G.
Je nepravdepodobné, že by prišlo k rozsiahlemu obsadeniu týchto frekvencií minimálne do roku 2021, s najväčšou pravdepodobnosťou sa tak stane až neskôr, okrem niekoľkých husto osídlených oblastí.
Niektoré typy siete 2G (GSM) budú ešte aj naďalej podporované. Stále poskytujú najefektívnejšie pokrytie vidieckych oblastí pre hlasové a textové správy s pomerne nízkym výkonom. Sú tiež široko používané vo veľkom počte existujúcich automatizovaných alarmov a dátových systémov, ktoré nebude ľahké konvertovať na LTE. Avšak spoločnosti AT&T, Telstra, Optus a traja operátori v Singapure už vypli svoje 2G (GSM) siete, aby uvoľnili frekvencie pre 4G a 5G. Vo väčšine krajín je pravdepodobné, že 3G bude vypnuté skôr než 2G.
Voda je veľmi dobrý absorbent milimetrových vĺn. Vlhký cement pohltí takmer všetky milimetrové vlny, ktoré dopadnú na jeho povrch. Ľudia a zver absorbujú 100% energie milimetrových vĺn, ktoré ich zasiahli.
Či milimetrové vlny preniknú do domov, závisí od mnohých faktorov.Vlny s frekvenciou nad 30 GHz môžu napr. prechádzať cez dlhé štrbiny, ktoré sú v rámoch plastových okien, nakoľko kovové jadrá okien sú obklopené len PVC výstužami. Kov odráža milimetrové vlny tak efektívne ako mikrovlny, ale napr. sieťky už natoľko účinné nie sú, pretože kratšie vlnové dĺžky ľahšie prekĺznu medzi drôtmi sieťky.
Viac informácií o 5G graficky a jeho zavedení nájdete v aktualitách z apríla 2017 alebo tiež informačnom webe: http://spectrum.ieee.org/video/telecom/wireless/everything-you-need-to-know-about-5g