O sítích páté generace se mluví stále častěji, řada lidí ale neví, co si pod tím představit. Co se pod zkratkou 5G skrývá?
5G je stejně jako 4G spíše komerční značka. Je to taková nálepka, kterou komunikační technologie dostávají od Mezinárodní telekomunikační unie (ITU). Když se začnou vyvíjet sítě nějaké generace, tak ITU řekne, co musí daná generace umět, jaké musí mít zpoždění, přenosové rychlosti nebo třeba jak efektivně využívá spektra. Pak je tady druhá organizace, 3GPP, která zase vyvíjí technické řešení - jinými slovy definuje, co se v sítích dané generace děje a jak přesně fungují.
Není to ale tak, že bychom měli standard 4G a po deseti letech najednou přišli s 5G. Mezi tím máme čtyři, pět, šest dalších verzí. Když porovnáme první verzi 4G a první verzi 5G, tak tam samozřejmě rozdíl je, když ale vedle sebe postavíte poslední verzi 4G a první verzi 5G, tak se od sebe budou lišit jen málo.
Proč tedy nový název?
To je asi motivované ze strany ITU, která chce dát najevo, že se jednou za čas objeví síť, která má jasně definovaná minima. Osobně si myslím, že je za tím byznys. Když máte něco úplně nového, co se jmenuje jinak, tak se to prodává lépe, než když řeknete, že jste trošku vylepšili 4G. Ale to je můj osobní názor.
Zdeněk Bečvář
Zdeněk Bečvář vyučuje na pražské ČVUT kurzy zaměřené na mobilní a bezdrátové sítě. Kromě své výzkumné a pedagogické činnosti také zastupoval univerzitu hned ve dvou standardizačních organizacích 3GPP a ETSI, které navrhují podobu sítí budoucích generací. V roce 2015 založil na ČVUT výzkumnou laboratoř 5Gmobile, kde dále posouvá výzkum sítí nové generace kupředu. V současnosti se věnuje například tomu, jak by se k jedné síti s použitím strojového učení mohly připojit až miliony zařízení současně.
Takže když se tady v ulici přes noc spustí síť 5G, tak si toho zítra ráno ani nevšimneme?
Kdybyste nahradil poslední verzi 4G sítě za první verzi sítě 5G, tak si myslím, že běžný uživatel nejspíš rozdíl nepozná. Třeba 4G síť, co je dnes nasazená třeba tady v pražských Dejvicích, umožňuje přenosovou rychlost přes 200 megabitů za sekundu. To, si myslím, že je pro drtivou většinu uživatelů dostatečné.
Proč se tedy neustále mluví o tom, že 5G přinese revoluci na křídlech vyšší přenosové rychlosti a minimální odezvy…
Vyšší rychlosti i menší odezvu to jistě přinese a mluví se o tom právě proto, že to jsou ty věci, které zajímají běžného uživatele. Ale jak říkám, sítě 5G člověku, který telefon používá, aby se podíval na video na YouTube, nijak zásadně život nezmění. Do budoucna ale možná uživatelé poznají rozdíl v tom, že budou mít v domácnosti připojeno větší množství zařízení.
Až jim dá lednička vědět, že nemají zapomenout koupit mléko?
No ano… Lednička, pračka… Ale můj pocit je takový, že na to ještě úplně neuzrála doba. Mobilní sítě ale budou skoro jistě používat například auta, a když třeba jedno narazí na překážku na silnici, pošle informaci všem okolo. Taková technologie pro komunikaci aut ostatně už dnes existuje, problém ale je, že když chcete pokrýt silnice, musíte podél ní všude stavět vysílače specifické pro tu danou technologii. 5G by měla být schopná v rámci jednoho vysílače obsloužit všechny běžné uživatele a zároveň zajistit komunikaci aut.
V souvislosti s 5G se také zmiňují samořiditelná auta. Každý den kolem mě ale projíždí hned několik vozů značky Tesla, které se už řídit samy umí i bez 5G sítí…
No jasně. A stejně tak s vámi už dnes přes 4G může komunikovat ta vaše lednička, když jí to výrobce naučí. Problém ale nastává, když se o komunikaci bude snažit naráz velké množství zařízení, které už 4G najednou obsloužit nezvládne. Pak už nebude možné garantovat kvalitu služby. A zrovna u aut si asi každý dokáže představit, že informace o tom, že auto přede mnou prudce brzdí, je dost důležitá a měla by být doručena, protože může zachránit život.
Co je 5G
Sítě 5G umožňují datové přenosy o rychlosti přes jeden Gbit/s, což je desetinásobek v současnosti dosahovaných rychlostí v sítích LTE. Vedle vyšší rychlosti je jejich výhodou i kratší odezva proti LTE. Mají tak mimo jiné umožnit rozvoj autonomního řízení nebo internetu věcí.
Takže v čem všem jsou 5G sítě lepší?
Sítě páté generace definují tři typy služeb. Prvním z nich je rozšířená širokopásmová komunikace, což je spíš takové evoluční rozvinutí 4G sítě. Týká se zvýšení přenosových rychlostí - ale na to, že jsme o deset let dál, nijak dramatického - a drobného snížení odezvy z deseti milisekund na čtyři.
Pak je tady komunikace s nízkým zpožděním a vysokou spolehlivostí, kde se předpokládá, že bude zpoždění jedna milisekunda. To ovšem není něco, co využijete na telefonu. Jsou to služby, které vyloženě cílí na průmysl a služby, kde potřebujete absolutně spolehlivou komunikaci s nízkým zpožděním. Hodně se v tomhle smyslu mluvilo třeba o vzdálených operacích. Když máte chirurga specialistu, který nemůže být na více místech v krátké době, měl by být najednou díky 5G schopný vzdáleně operovat přes robota prakticky odkudkoliv.
Zmínil jste tři typy služeb, které 5G přináší. Co je ta třetí?
Komunikace mezi stroji. Do budoucnosti se předpokládá, že veškerá zařízení, která si dovedete představit, budou připojená k internetu a budou spolu schopna navzájem komunikovat. Limit 4G sítě spočívá mimo jiné v tom, že pokud byste chtěl, aby komunikovalo velké množství zařízení, tak to prostě nejde, síť se velmi brzy přetíží. Když se k síti přihlásí najednou milion zařízení, tak se mezi sebou "poperou" a nebude komunikovat nikdo.
A to 5G nějak obchází?
Ano. Jsou tam vylepšené metody pro přístup do sítě a pro přidělování komunikačních prostředků.
5G bude lidi ozařovat méně
Čím se ale 5G a 4G liší po technické stránce? Využívá třeba jiný druh signálu? Řada lidí se totiž obává, že je příchod 5G vysílání vystaví novému záření…
Ne. Vysílaný signál je v principu hodně podobný. Jde jen o to, že je frekvenční spektrum efektivněji využíváno. A to je vlastně důvod, proč by se lidé naopak 5G bát neměli a měli by ho vítat. Když totiž chcete přenést stejné množství dat, 5G síť to udělá podstatně rychleji. To znamená, že budete ozářený mnohem kratší dobu.
Jak to myslíte?
Když necháte všechny vysílače mobilní sítě vysílat přes sebe, aniž by se jakkoli koordinovaly, bude rušení mezi vysílači silné. V sítích páté generace se ale vysílače umí mnohem lépe domluvit a navzájem si neruší komunikace, které jdou od různých základnových stanic k různým uživatelům.
Zjednodušeně se dá říct, že si stanice lépe rozdělí uživatele a efektivněji je obsluhují. Síť 5G proto dokáže významně omezit rušení, a tím pádem se zvýší přenosová rychlost, aniž by bylo nutné zvyšovat úroveň vysílaného signálu. Z toho tedy vyplývá, že v síti 5G by mělo být obecně méně záření.
Některé konspirační teorie se zaměřují na to, že by signál 5G měl být daleko více směřován přímo na koncového uživatele, což považují za nebezpečné…
Máte na mysli zřejmě takzvaný beamforming. Jistě, lidé mají pocit, že to bude jako s laserovým ukazovátkem. Že všechnu sílu vysílače zúžíte do jednoho paprsku. Je to ale jinak a souvisí to s tím, co jsem právě říkal. Beamforming udělá jen to, že zajistí, aby vysílač nezářil všude okolo, jako je tomu dnes, ale místo toho paprsek zaměří na každého uživatele zvlášť, a tím pádem neruší ty ostatní. Ale není to tak, že by se na vás zaměřila celá síla vysílače, hlavně se odfiltruje rušení okolních uživatelů.
Vysílačů nepřibude
Narazil jsem na video, ve kterém člověk v americkém městě Providence měří u základnové stanice 5G sítě přenosovou rychlost. Přímo u stanice je sice velmi vysoká, ale jakmile zajde za roh, rychlost rázem spadne. Má 5G problém s překonáním fyzických překážek?
Jak to popisujete, tak to zní, jako by tam k přenosu signálu byly použity mnohem vyšší frekvence, takzvané milimetrové vlny. Výhodou těchto vln je to, že máte k dispozici mnohem širší frekvenční pásmo a dostanete se na mnohem vyšší přenosovou rychlost. Je u nich ovšem problém se šířením, protože jakákoli překážka je výrazně omezí. To se dá kompenzovat tím, že je síť dobře navržená, protože ve chvíli, kdy zajdete za překážku, měla by být k dispozici jiná stanice, ke které se připojíte.
Znamená to tedy, že s příchodem 5G vyroste na každém rohu nějaká stanice?
Vůbec ne. To je potřeba jen v případě těch milimetrových vln, s jejichž využitím se sice počítá, ale vůbec ne celoplošně. Je to spíše lokální řešení pro vytížená místa. Dovedu si představit, že by to mohlo být třeba na letišti, kde je spousta lidí, kteří čekají na letadlo a všichni jsou na datech. Jinde, třeba na ulici v běžném městě, ale infrastruktura zůstane stejná nebo podobná, jaká je zde dnes pro 4G.
Proč se tedy mluví o tom, že mají operátoři s přechodem na 5G velké náklady?
To není ani tolik o vysílačích, ale o tom, že se v případě 5G odehrály poměrně zásadní změny z hlediska architektury sítě. Přechází se na nové koncepty a pro většinu operátorů u nás jde o velký krok, protože často vychází ještě z téměř deset let staré první verze 4G a z těch novějších si vybrali jen pár vlastností, které byly pro ně a jejich zákazníky zajímavé. Teď je ale proto čeká větší investice.
Kdy budou 5G sítě běžnou součástí našeho života?
To je dobrá otázka. Je to víceméně administrativní a politická věc. Z čistě technického hlediska nic nebrání tomu, abychom tady první verzi 5G měli, protože teď v červnu se finalizuje oficiální a kompletní verze tohoto standardu. Ale je to hodně i na operátorech, protože je otázka, jestli v tom přechodu vidí finanční rentabilitu. Je to poměrně velká investice a já si myslím, že běžní uživatelé jim ji nezaplatí. Sítě páté generace by měly spíš zaplatit firmy, které 5G budou využívat.
Pojďme se podívat do historie. Jak velký pokrok je příchod 5G ve srovnání s přechodem z 2G na 3G a z 3G na 4G?
Nová generace se objeví zhruba každých deset let a životnost té technologie se pohybuje kolem dvaceti let. Síť 2G byla hlavně o přenosu hlasu, 3G pak už byla více o datech, ale byl to jen takový začátek. Až 4G umožnilo masivní rozvoj využívání dat a jejich širokopásmový přenos. 5G je pak z mého pohledu spíše o komunikaci různých typů zařízení.
Z hlediska technologie se nejvíc změnilo asi při přechodu mezi 3G a 4G, přišel úplně nový způsob zpracování signálu a jeho vysílání přes rádiové rozhraní a nová architektura sítě. Přechod na 5G ale také bude znamenat zásadní změny a až s odstupem času bude možné hodnotit, co vše bylo přínosné a podstatné.
Huawei si "zadní vrátka" do 5G jen tak neprosadí
Na politické úrovni se často mluví o bezpečnostních rizicích sítě páté generace. Má ta technologie sama o sobě nějaká větší bezpečnostní rizika?
Já v této oblasti přímo nepracuji, to chci zdůraznit, ale setkávám se s lidmi, kteří tomu rozumí, a zatím vše naznačuje, že je na tom 5G z hlediska bezpečnosti lépe. Pokud jde tedy o základní bezpečnost, jako je šifrování dat, kvalitu autorizačních protokolů a tak podobně. Největší riziko 5G sítí ale spočívá v tom, že umožňují komunikaci obrovského množství zařízení. To znamená, že máte potenciálně víc míst, která jsou zranitelná.
Když to přeženu, dá se říct, že místo toho, aby vás špehoval jenom telefon, tak vás může špehovat i lednička…
Ano. Prostě je více možností, jak se k vám dostat.
Mluví se o tom, že je Čína před ostatními zeměmi v 5G sítích napřed. Co to vlastně znamená?
Já bych neřekl, že jsou napřed. Na vývoji sítí nové generace se ve standardizační společnosti 3GPP podílejí stovky firem z celého světa a k tomu i pár univerzit. Já sám jsem dlouhou dobu naši univerzitu ve standardizační organizaci zastupoval. Když někdo něco do standardu 5G navrhne a je to přijato, tak je to pak dostupné pro všechny. Je ale pravda, že u vývoje 5G patřil například čínský Huawei mezi lídry. Takže Čína má možná nejvíce úspěšných příspěvků do standardu, které se prosadily, ale nevím, zda je možné toto přesně dopočítat.
Ale o tom, co bude součástí 5G, sama Čína tedy nerozhoduje…
Ne, rozhoduje konsenzus většiny členů.
Takže to není tak, že by si třeba Huawei do toho standardu mohl prosadit nějaká zadní vrátka, kterých by si nikdo jiný nevšiml?
Nedovedu si to představit. Huawei je v tomhle smyslu pod kontrolou stovek dalších konkurenčních firem, operátorů a regulátorů. Byl by to obrovský risk. Kdyby se o něco takového Huawei nebo kdokoliv jiný pokusil a takový pokus by se prokázal, což by nebylo zrovna těžké, tak by ho to zlikvidovalo. Nejsem pravda odborník na bezpečnost, ale nedovedu si to představit.
To se ale bavíme o standardu sítě. Hardware a konkrétní výrobky obsahují i prvky, které jsou za hranicemi standardů, a některé aspekty si výrobci definují sami a kontrola je tam mnohem složitější.
"Paniku chápu, lidé ale mají málo informací"
V posledních týdnech a měsících se kolem 5G po celém světě spustila vlna paniky…
To mi nemusíte říkat. I mně chodí do e-mailu spousta poplašných zpráv…
Jak se k tomu stavíte?
Vnímám to tak, že lidé mají málo informací. Na druhou stranu to ale celkem chápu. Spousta lidí mobilní sítě bere tak, že máte na jedné straně telefon a na straně druhé anténu, která něco vysílá. A to je vše. To je ovšem velmi malá část mobilních sítí. Mobilní sítě jsou ve skutečnosti extrémně komplexní systémy, které se ani zdaleka netýkají jen telekomunikací - tedy přenosu dat vzduchem.
Řeknu to ještě jinak. I vedoucí jedné z pěti pracovních skupin 3GPP dokonale rozumí jen řekněme dvaceti procentům celé té záležitosti, to, čemu se věnují zbylé čtyři skupiny, zná jen "zběžně". A třetině mobilních sítí už na celém světě rozumí perfektně jen pár jednotlivců. A třeba v Česku byste těžko našel někoho, kdo rozumí detailně třeba jen deseti procentům a o zbytku má alespoň přehled. Pak je těžké mít někomu za zlé, že o tom nemá všechny dostupné informace, a ještě těžší je někomu vysvětlovat, jak mobilní sítě fungují.
Kde se technologie 5G testuje
Mobilní technologie 5G přednostně testují města Bílina, Karlovy Vary, Jeseník, Ústí nad Labem a Plzeň.
Česko v současnosti chystá aukci kmitočtů pro sítě 5G. Slibuje si od ní nové služby, ale i posílení konkurence spojené s příchodem čtvrtého operátora. To by mělo přinést například snížení cen mobilních dat.
Snažil jste se i přesto lidem, kteří vám psali, nějak situaci objasnit?
Na spam zpravidla nereaguji, ale snažím se vysvětlovat problematiku například přes média. Také si myslím, že reagovat na jednotlivé e-maily by bylo zbytečné. Ti lidé, co tyhle e-maily rozesílají, to myslím často nedělají proto, že by měli obavy. Je to spíše nějaká skupina, která nemá co dělat a baví je vytvářet rozruch.
Napadá vás přesto, jak nějak jednoduše vysvětlit, proč není nutné kvůli 5G sítím panikařit?
Už jsem říkal, že díky sítím páté generace bude člověk ozářený spíše méně než dnes u sítí 4G. Ale vlastně mě napadá ještě jeden příměr… Dnes má téměř každý doma wi-fi router. Typicky někde v obýváku, kde tráví většinu času. Díky tomu je k wi-fi routeru mnohem blíže, než se běžně může dostat k vysílači mobilní sítě, neboli k takzvané základnové stanici. Přitom je to podobná frekvence, wi-fi vysílá mnohem neefektivněji a úroveň signálu, jemuž je uživatel od základnové stanice 5G vystaven doma v obýváku, bude zpravidla nižší. Pokud tedy máte doma wi-fi, tak se základnových stanic sítí páté generace bojíte opravdu trochu zbytečně.
Šestá generace? Zpěváka si promítnete doma hologramem
Pro vás jsou 5G sítě vlastně už hudbou minulosti a nějakou dobu pracujete na rozvoji sítí šesté generace. Můžete prozradit, v čem se bude lišit?
Kdybych to věděl, tak vám to samozřejmě rád řeknu. Teď je ale vědecká komunita teprve ve fázi definování toho, co by vůbec 6G mohlo být. Hodně se mluví o využití strojového učení a umělé inteligence z hlediska řízení sítě. Předpokládá se totiž, že se do budoucna bude do sítě současně skutečně připojovat obrovské množství zařízení a ani sítě páté generace už na to nebudou stačit. Strojové učení by ale tenhle problém mohlo pomoci vyřešit, jak se ukazuje i v našem aktuálním výzkumu.
Je ale něco, na co by se v souvislosti s 6G sítěmi mohli těšit normální lidé?
Každá generace by měla být motivována novými službami, které uvidí i běžný uživatel. Zatím se ale ještě úplně neví, co bude tím příštím tahákem. Hodně se mluví o různých 3D hologramech. Například nepůjdete na koncert, ale zpěváka a hudebníky si doma holograficky promítnete. To sítě 5G nezvládnou, už proto, že to je extrémně datově náročné. Ale do budoucna to není nic nereálného. Kolega z londýnské King’s College takhle na dálku koncertoval s dcerou na piáno, ale ještě to nebylo úplně perfektní.
Takže 6G síť se vyrábí pro budoucí technologie, které ještě třeba ani nemáme?
Přesně tak. Dnes jsou pro běžného uživatele tyto služby těžko představitelné a ani není jasné, jaké služby to budou. Jsou nějaké náznaky, jak jsem nastínil, ale vše se bude ještě vyvíjet a minimálně další dva nebo tři roky se bude diskutovat o tom, co od sítí další generace vůbec očekáváme a co od nich máme požadovat z technického hlediska.
