Ačkoliv ještě nemají svou vlastní přesnou technickou definici, jsou 5G mobilní a bezdrátové sítě hojně diskutovaným tématem v oblasti informačních a komunikačních technologií (ICT). Jaké jsou možnosti 5G technologií a jakou cestou se bude budoucnost telekomunikací ubírat? (gab)
Takzvané 5G technologie jsou stále jen myšlenkou, konceptem na papíře, jež v současné době není sice schválen nebo standardizován, ale už existují vize na úrovni Evropské komise v rámci programu H2020. Z tohoto pohledu není oblast mobilních a bezdrátových 5G sítí omezena konkrétními specifikacemi či úředními schváleními. Proto se naskýtá prostor pro plány a vize toho, co 5G technologie nabídnou. Očekávatelnou změnou u 5G sítí bude zvýšení kapacity oproti 4G sítím. Tento trend se objevuje pravidelně s vývojem jednotlivých vyšších mobilních generací. Mezinárodní telekomunikační unie nyní umožňuje poskytovatelům užívat označení 4G pro jakoukoli síť, která značnou měrou zlepší výkon a možností oproti 3G. Proto i 5G sítě přinesou výrazně lepší výkon než 4G. Se zvýšením kapacity souvisí i růst datových rychlostí. Předpokládá se, že datová rychlost bude u 5G sítí začínat už na 1 Gb/s a dosáhne až 50 Gb/s pro statické uzly. Objevují se názory, že bude nutné, aby 5G technologie nabídly i další výhody – třeba redukci zpoždění přenosu nebo výrazné snížení spotřeby energie. O nosných pilířích 5G sítě se zatím diskutuje Z historického vývoje mobilních a bezdrátových sítí víme, že novější generace sítí značně stojí na základech svých předchůdců. Základním stavebním kamenem pro rozvoj 5G sítí by se logicky měla stát optimalizace a navyšování efektivity LTE (4G) sítí. Existuje řada možných přístupů, zahrnujících optimalizaci pokrytí území menšími a hustšími buňkami (tzv. piko nebo femto buňky), využití zatím nepoužívaných frekvenčních pásem nebo masivní nasazování technologie MIMO (Multiple Input Multiple Output). Hnacím motorem pro rozvoj by se měla stát i specifikace nových rádiových technologií. Vývoj v této oblasti je zatím velkou neznámou. V současnosti jde o diskuzi nad koncepty technologií, které by se mohly stát nosným pilířem 5G sítí. Velká část odborníků se přiklání k teorii, že se nebude jednat o jedinou komunikační technologii, ale spíše o integraci a spolupráci jednotlivých bezdrátových technologií s cílem vytvořit heterogenní ekosystém pro všudypřítomný přístup k internetu (viz obrázek). Jedním ze stěžejních pilířů 5G technologií bude jistě možnost praktického využití přímé komunikace mezi zařízeními – Proximity-based Services (ProSe), představené už na bázi LTE 4G sítě. Device to Device (D2D) v kombinaci s ProSe je typem komunikace, která potenciálně vyhledává nejpřijatelnější spojení mezi dvěma zařízeními s ohledem na datovou náročnost přenosu a energetickou efektivitu ve chvíli, kdy klasické celulární spojení není dostupné nebo nabízí horší kvalitu, případně vykazuje chyby při fungování. Mezi hlavní výhody D2D infrastruktury patří schopnost snížit zátěž mobilní sítě s pomocí alternativních komunikačních technologií a stejně tak nové příležitosti pro ICT trh plynoucí z rychle se rozvíjejících D2D služeb a aplikací. D2D je také výzvou pro architekturu celulárních sítí. Proto se jeví jako perspektivní technologie WiFi Direct (WFD) s asistencí 4G/LTE mobilní sítě jako nosné platformy pro přicházející mobilní služby a aplikace. Spolupráce WFD a LTE přináší benefity pro nejrůznější fáze komunikace mezi zařízeními či poskytování služeb. Inspirován bohatým potenciálem sítí-asistovaných D2D komunikací se tým vědců z VUT v Brně zapojil do projektu, započatého v roce 2012 spoluprací mezi firmou Intel a technickou univerzitou ve finském Tampere (TUT). Zásadní podíl na spolupráci měla stáž Ing. Jiřího Hoška, Ph.D., právě na zmíněné univerzitě, realizovaná za podpory výzkumného projektu „Podpora tvorby excelentních týmů mezioborového výzkumu na VUT“. Vědecké týmy těchto tří organizací (Intel, TUT a VUT) pracovaly na slibné technologii sítí-asistované D2D komunikace, jejímž cílem bylo předvedení této technologie a závěrů o jejích praktických výhodách. Kompletní LTE síť najdete jen na VUT Na konci srpna 2014 byl v prostorách Ústavu Telekomunikací VUT v Brně uspořádán seminář, kde byl představen vyvinutý systém sítí-asistované D2D komunikace implementovaný do unikátní experimentální LTE sítě provozované v laboratořích výzkumného centra SIX pod vedením doc. Ing. Víta Novotného, Ph.D., a jeho týmu. Dle dostupných informací je VUT v Brně jediná univerzita, jež disponuje kompletní LTE sítí zahrnující rádiovou i páteřní část a systém IMS. Do projektu praktického užití kombinace WFD a LTE mobilní sítě se zapojili i externí spolupracovníci. Jedním z nich byl také Dalibor Uhlíř, GNO Data Application Engineer ve společnosti AT&T, který se podílel na přípravě materiálů k projektu aktivního využití spolupráce WFD a LTE mobilní sítě. Ten komentoval možnosti 5G technologií: „Jakékoliv 5G technologie jsou nyní jen ve fázi konceptu, ale už teď je jasné, že jde o koncept s obrovským potenciálem. Spojení WiFi Direct s LTE mobilní sítí pro D2D komunikaci je slibný systém.“ Na semináři byly představeny technické vlastnosti a přínosy D2D konceptu a diskutovány scénáře funkčního využití systému v jiných, masovějších podmínkách. Systém by mohl najít uplatnění na kulturních nebo sportovních akcích, kdy je mobilní síť na jednom místě silně přetížena. Díky použití alternativní komunikační technologie a přímého spojení mezi uživateli je však možné výrazně zvýšit síťovou propustnost. Další z možných aplikací systému je sdílení multimediálního obsahu, hraní on-line her nebo předávání zpráv o krizových situacích. Masové zavedení 5G technologií je hudbou budoucnosti. V minulých dekádách se ukázalo, že každá existující generace mobilních sítí prochází přibližně desetiletým cyklem své existence. To poskytuje současným LTE 4G sítím čas pro vývoj a vyhledávání možností zdokonalení a připravení prostoru na příchod 5G technologií. Jako obecně akceptovaný termín komercializace 5G je tedy uváděn rok 2020+. Ať už budou vize o 5G sítích naplněny nebo ne, úspěch veškerých nových technologií a služeb bude vždy vycházet z uživatelské spokojenosti, proto je QoE (Quality of Experience) jedním z klíčových aspektů mobilních sítí příští generace.