5G sítě a jejich vliv na IoT
Významné investice operátorů do 5G technologií, spektra a infrastruktury spolu s implementací globálních standardů také pomáhají řídit růst a zvyšovat celkový zájem trhu o IoT.
Co je vlastně 5G?
Písmeno "G" v označení 5G označuje generaci bezdrátové technologie. Zatímco většina generací byla technicky definována jejich rychlostmi přenosu dat, každá z nich byla také poznamenána přerušením metod kódování nebo „vzdušnými rozhraními“, díky nimž je nekompatibilní s předchozí generací.
1G byla první generace analogové celulární sítě. 2G technologie, jako jsou CDMA, GSM a TDMA, byly první generací digitálních celulárních technologií. Technologie 3G, jako jsou EVDO, HSPA a UMTS, přinesly rychlost z původních 200 kb/s na několik megabitů za sekundu. 4G technologie, jako WiMAX a LTE, byly dalším nekompatibilním skokem vpřed a nyní poskytují rychlost až stovky megabitů, a dokonce někdy i na gigabitové úrovni.
5G přináší do světa tři nové aspekty:
- větší kanály (pro zrychlení dat)
- nižší latence (pro lepší odezvu)
- schopnost připojit mnohem více zařízení najednou (pro senzory a inteligentní zařízení)
Právě proto je 5G síť u velký skok pro IoT obecně.
Jaký je rozdíl mezi 4G a 5G sítí?
Mobilní 5G sítě, které se dnes nasazují, se vyvíjejí ze stávajících 4G sítí, které budou i nadále sloužit mnoha účelům. 5G má vydržet do daleké budoucnosti, protože dokáže uspokojit aktuální požadavky, jako jsou inteligentní energetické aplikace, chirurgické roboty nebo třeba rychlejší přenos dat. Dokáže uspokojit i požadavky, které budou mít samojízdné automobily.
5G přiináší do IoT řadu výhod, které nejsou k dispozici pro 4G nebo jiné technologie. Patří mezi ně schopnost podporovat obrovské množství statických a mobilních zařízení IoT, která mají různorodou škálu rychlostí, šířky pásma a požadavků na kvalitu služeb. Jak se bude IoT vyvíjet, flexibilita 5G bude ještě významnější pro podniky, které hledají podporu pro přísné požadavky kritické komunikace.
Mimořádná spolehlivost a nízká latence 5G umožní, aby se auta s vlastním pohonem, inteligentní energetické sítě, vylepšená automatizace v továrnách a další náročné aplikace staly realitou. Cloudové výpočty umělá inteligenci pomohou zvládnout objemy dat generované z internetu věcí, protože 5G zvyšuje celkovou kapacitu sítě. Další vylepšení je rozšiřování sítě. Neveřejné sítě a 5G jádro v konečném důsledku pomohou realizovat vizi globální IoT sítě podporující obrovské množství připojených zařízení.
Dnešní sítě LTE nebo 4G budou i nadále koexistovat s 5G a nabízejí dostatečné pokrytí a kapacitu široká škála případů použití, protože pokrytí 5G se v nadcházejících letech globálně rozšíří.
5G dává dopravcům více možností z hlediska vln než 4G. Nejpozoruhodnější je, že otevírá „vysokopásmové“ vlny krátkého dosahu, které nepracovaly s technologií 4G. 5G však může běžet na jakékoli frekvenci, což vede ke třem velmi odlišným druhům 5G zážitků – nízkým, středním a vysokým.
Klíčovou věcí, kterou je třeba zde pochopit, je, že rychlosti 5G přímo souvisejí s tím, jak široké jsou dostupné kanály a kolik jich je k dispozici. U 4G můžete kombinovat až sedm kanálů o frekvenci 20 MHz a využít tak celkem 140 MHz spektra. Většinu času však telefony používají 60 MHz nebo méně.
U současných telefonů v pásmu 5G s nízkým a středním pásmem můžete kombinovat dva kanály 100MHz a 200MHz - a navíc na sebe umístit další tři 20GHz 4G kanály. Ve vysokorychlostním 5G můžete použít až osm kanálů 100 MHz. Velké rychlosti, které 5G operátoři slibují, jsou jen o využití více vln najednou.
Kde 5G sítě najdou v IoT využití
Automobilový průmysl a distribuce
I když vývoj autonomních vozidel přitahuje velkou pozornost, je nepravděpodobné, že by na veřejných komunikacích došlo do několika let k jeho masovému přijetí. Jako krok ve směru budoucnosti bez řidičů se však u propojených a inteligentních vozidel už blížíme.
V nadcházejících letech bude konektivita vozidel využívána k více než jenom streamování hudby a hlášení počasí: vozidla budou hovořit se silniční infrastrukturou, jinými vozidly na silnici, a dokonce i chodci – a to je jen ukázka toho, co mohou 5G sítě s pomocí IoT umožnit.
Výhody, které 5G sítě odemykají:
- Konektivita s velkou šířkou pásma poskytuje bezproblémové a vysoké QoS pro infotainment, navigaci a další online služby
- Nízká latence a vysoká konektivita připojení mohou podporovat tzv. platooning. Vozidla jedou za sebou a díky tomu mají menší odpor vzduchu, což zvyšuje účinnost paliva a snižuje počet nutných řidičů.
- V budoucnu by připojení s nízkou latencí a velkou šířkou pásma mohla podporovat dálková řízení (remote driving) a vzdálenou podporu (např. údržbu vozidla), což může otevírat nové služby a úspory nákladů.
Platooning v akci. zdroj:roadbridges.com
Chytrá města
Město Chicago prochází velkou transformací. Využitím síly velkých dat a IoT město zásadně zlepšuje své služby a ekonomiku. 5G dále zdokonalí analýzu obrovského množství dat generovaných IoT zařízeními s využitím edge computingu ke zpracování dat v téměř reálném čase.
V tomto krátkém videu diskutuje vedení města a AT&T o tom, jak byla spolupráce zásadní pro úspěch různých chicagských iniciativ v oblasti inteligentních měst.
Výhody, které 5G sítě odemykají:
- Připojená vozidla pro policii napojená na semafory a další užitečnou městskou infrastrukturu
- Hromadná digitalizace veřejných služeb. Například policisté se smartphony mohou přenášet vysoce kvalitní hlasové a obrazové záznamy z místa činu. To stejné platí i po záchranné sbory.
- Chytrá správa měst. Například monitorují kvalitu ovzduší v celém městě a poskytují veřejnosti informace o možných rizicích v reálném čase a s doporučením, jak se chovat.
- 5G nabízí možnost rozdělit sítě na veřejné a neveřejné, a právě neveřejné sítě poskytnou vyšší zabezpečení a spolehlivost pro kritické složky (armáda, BIS, policie)
Zdravotnictví
Hustá populace měst může roztáhnout zdravotnické služby a může urychlit šíření nemocí, jak jsme v poslední době svědky. Technologie 5G a IoT mohou zlepšit monitorování zdraví obyvatel města a zároveň poskytnout záchranným službám nové nástroje ke zkrácení doby jejich reakce na mimořádné události.
Možná jste zaslechli falešné zprávy o tom, že 5G sítě pomáhají šířit Covid-19 a děje se to hlavně u vysílačů, které podporují 5G. Jenže tady je ten zakopaný pes. 5G sítě jsou nejdříve uvedené do provozu v hlavních městech, kde je velká hustota populace, a tak není divu, že mapa nákaz s mapou 5G vysílačů tak korelují. Je to jenom proto, že vysílače jsou v hustě obydlených oblastech a nemoc by se šířila i bez vysílačů.
Doporučujeme přečíst i náš nedávný článek, o IoT aplikacích ve zdravotnictví. Probírali jsme i chirurgické roboty nebo zubaře. Právě díky 5G sítím bude možné provádět operace z jednoho konce světa na druhém právě díky rychlému a spolehlivému přenosu dat.
Výhody, které 5G sítě odemykají:
- Školení lékařů v chirurgii pomocí rozšířené a virtuální reality umožněná prostřednictvím nízké latence a vysoké šířky pásma 5G sítí.
- Zařízení připojená pomocí kabelů v operačních sálech lze nahradit nízkou latencí a zabezpečeným bezdrátovým připojením.
- Vylepšené vzdálené diagnostiky v reálném čase díky poskytování vysoce kvalitního videa.
- Použití robotů pro výdej léčiv, podpora diagnostiky, a nakonec provádění chirurgických zákroků.
- Analýza dat napříč lékařskými záznamy, například CT, může pomoci s upřednostňováním pacientů a tím zachránit více životů
Průmysl
V průmyslu je hlavním úkolem IoT technologií optimalizace a snížení nákladů. Proto si firmy pořizují IoT platformy, které zvládnou nejen sbírat data z průmyslových senzorů, ale také nasbíraná data interpretovat a využít je při efektivním řízení procesů. To všechno urychlí a zlepší právě 5G sítě, které usnadní sběr a analýzu dat, a to pomůže s lepší efektivitou a se snížením nákladů.
Výhody, které 5G sítě odemykají:
- Bezdrátové připojení velkého počtu zařízení bezpečným a nákladově efektivním způsobem, protože kabelové připojení je drahé a nepružné
- Povolení virtuálního ovládání strojů s nízkou latencí 5G připojení. To vede k optimalizaci nákladů, protože na jednom patře je potřeba méně CPU (centrálních procesorových jednotek).
- Telemetrie / výměna informací mezi velkým počtem připojených zařízení v reálném čase. K přenosu informací v reálném čase ve vysokém rozlišení lze použít kombinaci cloud computingu.
- Část sítě lze rezervovat pouze pro určité funkce, aby měli nepřerušený provoz.
Energie a její využití
Službu China Mobile pro automatické odečty elektroměrů, kterou tvoří inteligentní měřiče připojené k NB-IoT a cloudová platforma pro správu a vývoj aplikací OneNET, lze nasadit v průmyslových parcích a inteligentních budovách. Řešení optimalizuje proces odečtu elektroměrů a umožňuje přesné vyúčtování spotřeby elektřiny, což je problém v některých částech Číny
Další pozitivum u 5G sítí, je že dokáže podle analytického modelu vytvořeným Telecom Italia snížit CO2 emise o 8.2% ročně v přístavu Livorno.
Díky většímu počtu zařízení a jednoduššímu a rychlejšímu přenosu dat bude jednodušší předpovídat počasí, ale i přírodní živly, jakou jsou hurikány, zemětřesení nebo tsunami.
Výhody, které 5G sítě odemykají:
- Edge computing umožní nástrojům škálovat počet připojených zařízení a nasazovat platformy a analytiku, která dokáže zpracovat výsledné objemy dat v reálném čase.
- 5G by mohla být flexibilní a nákladově efektivní náhradou kabelů ke koncovým zařízením
- Mikro roboti mohou provádět kontrolu senzorů a sdílet informace v reálném čase za účelem prevence poruch, což pomáhá snižovat náklady.
- Z dlouhodobého hlediska efektivnější řízení složitých virtuálních elektráren na výrobu energie
Slovo závěrem
5G sítě určitě přemění svět IoT a Česká republika musí být na takovou změnu připravena. Už se spouští první vysílače, které zatím pouze testují možnosti 5G sítí a teprve uvidíme, kdy se spustí do ostrého provozu.
Jak je vidět, co se týká technologií čeká nás lepší a efektivnější budoucnost a pro spousta lidí i firem otevírají možnosti 5G sítí nová podnikatelská vrátka.
Jestli přemýšlíte, že připravíte svoji firmu, továrnu nebo město na příchod 5G sítí, tak nám určitě napište, co vás zajímá a nasměrujeme vás správným směrem.
