Hlavní navigace

Zdeněk Bečvář (5GMobile Lab): 5G přinese do mobilních sítí tři zásadní změny

Autor: Depositphotos
David Slížek

4G, 5G a podobně jsou hlavně marketingové nálepky. Pod povrchem, na úrovni technologií, se ale svět mobilních sítí skutečně zásadně proměňuje.

Svět mobilních sítí čeká v nejbližších letech velký rozvoj. Ačkoli jsou pojmy jako 4G nebo 5G spíše marketingovými nálepkami, operátoři a výrobci infrastruktury slibují, že nadcházející generace sítí přinese revoluční změny. Podle doc. Ing. Zdeňka Bečváře, který na pražské ČVUT vede výzkumnou laboratoř 5GMobile, ale bude vývoj spíše postupný.

„Zpětně si to moc neuvědomujeme, ale už 4G sítě znamenaly poměrně velký pokrok. Oproti 3G došlo k zásadní změně ve vícenásobném přístupu k médiu z CDMA na OFDMA – i když změna na OFDMA papírově přišla vlastně ještě před 4G, ale terminologie a značení generací je vždycky spíš záležitostí marketingu. Každopádně proběhly zásadní změny na fyzické vrstvě a v architektuře sítě, a to všechno hrálo významnou roli.“

A co avizované změny v architektuře mobilních sítí? Softwarové řízení sítí? Zahušťování sítí? Mikrobuňky? „Například femtobuňky jsou ve standardu už od přelomu třetí a čtvrté generace. Třeba v Americe a Asii už se jich prodalo hodně milionů. Ale v České republice se s nimi z nějakého mně neznámého důvodu prakticky nesetkáváme. Přitom je to skvělá věc, protože femtobuňky řeší problém s útlumem signálu budovami, kdy je uživatel uvnitř budovy a základnová stanice venku,“ popisuje Bečvář. 

Některé velké změny každopádně s 5G sítěmi přijdou. „První oblastí, která projde zásadní změnou, je rádiové rozhraní. Uvažuje se o velkém počtu antén, mluví se až od 256 anténách. Pravděpodobně se bude měnit sdílení pásma (multiplexing), zde to ještě není jasné, diskutuje se o několika metodách a v současné době to vypadá na nějakou menší či větší modifikaci OFDM. Uvažuje se o plném duplexu. Chystá se také využití tvarování paprsku (beamforming) – dnes máte základnovou stanici rozdělenou do několika málo sektorů, ale nově bude možné mít samostatný paprsek, reprezentující „velmi malý sektor“, téměř pro každého uživatele,“ předpovídá Bečvář.

TIP: Podívejte se, jak se zkoumají 5G sítě v 5GMobile Lab na pražské ČVUT:

Významná změna podle něj postihne také využívání kmitočtového spektra. „Už teď se dá v mobilních sítích používat nelicencované spektrum, to je poměrně revoluční zásah do využívání spektra pro mobilní sítě. Můžeme to však vnímat jako mezikrok k výraznému rozšíření dostupného spektra. V budoucnu se předpokládá využití milimetrových vln a uvažuje se i o viditelném světlu. Otevírají se tím netušené možnosti. Dnes máme k dispozici pásma řádově v rozsahu stovek MHz, a když přidáme nelicencované pásmo, dostaneme se někam k jednomu GHz, ale v pásmu do 100 GHz máme do budoucna k dispozici ještě dalších 40 – 60 GHz. Takže bychom mohli šedesátkrát rozšířit pásmo dostupné pro mobilní komunikaci. Samozřejmě pak přicházejí ke slovu fyzikální omezení – na 30 GHz nemůžete komunikovat na kilometrové vzdálenosti. Tímto problémem se už dlouho zabývá profesor Theodore Rappaport z New York University a ten experimentálně prokázal, že se v pásmu 30 GHz dá komunikovat na vzdálenost až 200 metrů v reálném prostředí. Není to na globální pokrytí, ale na vykrytí konkrétních míst, kde potřebujeme výrazně zvýšit kapacitu, jsou tato pásma vhodná. Kdybyste třeba na Václavské náměstí dali základnovou stanici jednou za 200 metrů, můžete po celém náměstí využít mnohem širší pásmo pro komunikaci,“ popisuje. 

UX17_snitker

Třetí oblastí, kterou čekají změny, je podle Bečváře architektura sítí. „Tam spadá mimo jiné mobile edge computing a cloud-RAN. Dnes máme veškerou řídicí logiku u základnové stanice, u antény. Myšlenka technologie cloud-RAN je taková, že řídicí logiku a s tím související hardware z několika základnových stanic umístíme na jedno centrální místo a virtualizujeme. Jednotlivé základnové stanice tuto logiku sdílejí, tím ušetříme energii a náklady na hardware. Otázkou samozřejmě je, jak realizovat samotné řízení komunikace, nastupuje tu určitě zpoždění přenosu dat mezi řídicí jednotkou a samotnou anténou, které se musí zohlednit při řízení sítě. Toto je oblast, na které teď spolupracujeme s Foxconnem.“

TIP: Podívejte se, jak Vodafone v Praze testuje 4,5G (LTE Advanced Pro) síť

Našli jste v článku chybu?