De ce avem nevoie de 5G?

Am mai zis cu câteva ocazii că 2020 va fi anul când vom auzi multe despre 5G, plecând de la o extindere permanentă a acoperirii operatorilor, trecând prin licitația de atribuire de spectru pentru 5G și ajungând la telefoane 5G în gama medie, ceea ce va face mai ușoară adoptarea noii generații de comunicații mobile.

Calendaristic vorbind, dezvoltarea rețelelor 5G a început pe la mijlocul anului 2019, Vodafone, Orange și Digi adăugând acum noi site-uri. Licitația va avea loc până în mijlocul anului acesta, iar telefoane avem deja. Samsung a anunțat pe final de an că a livrat 6,7 milioane de telefoane 5G (o cotă de piață de 54% la nivel mondial), iar lansarea modelului A90 5G arată că se vor duce și spre zona mid-range, ceea ce vor face și alți producători.

Dar cine are nevoie de 5G? Am văzut întrebarea asta aproape în orice discuție despre 5G. Cine are nevoie de 1-2 Gbps pe mobil? Răspunsul este că, deși o singură persoană nu are nevoie, noi cu toții avem nevoie de 5G. Să le luăm pe rând.

BANDĂ MARE

Am vorbit la finalul anului trecut cu șeful unui operator telecom și-mi spunea că la finalul anului 2020 va fi nevoie de 5G pentru a putea face față creșterii traficului de date făcut de clienții lor prin rețea. Traficul de date în întreaga rețea aproape că se dublează de la an la an. Să zicem că este de 1.000 de TB în acest an. În anul următor, aceiași clienți vor consuma 2.000 TB. În anul următor, 4.000 TB. 8.000 TB.

De ce? Pentru că datele sunt mai ieftine, se face mai mult streaming de muzică și mai ales de video, care-i un consumator mare și constant, nu ca un download care se finalizează în câteva secunde. Eu, în 2019, probabil am consumat de zece ori mai mult YouTube decât în 2018 pentru că am găsit tot felul de canale noi și interesante și m-a prins fenomenul. Lumea se uită la Netflix, verifică mai des Instagram, uploadează mai multe story-uri, dă mai multe apeluri video prin WhatsApp și Messenger.

Cu o astfel de creștere, tehnologia 4G nu mai face față. A fost fenomenală la începuturile ei, când prindeam și 200 Mbps în stradă, dar uitați-vă la testul meu 5G versus 4G de acum, unde de multe ori rezultatele nu mai sar de 20-30 Mbps pe 4G. Cât vor fi la anul? Dar peste doi ani?

Problema vine din faptul că banda totală a unei stații de bază, a unei “antene” ce acoperă o anumită zonă, se împarte la toți clienții din acea zonă. Iar cum numărul și consumul clienților crește, același tort se împarte în felii tot mai mici, urmând să vină momentul în care 4G-ul să devină frustrant ca experiență.

5G-ul, ca tehnologie, vine cu rată mai mare de bit și posibilitatea de a gestiona mai bine nevoile fiecărui tip de client în parte. Faptul că se vor utiliza simultan mai multe spectre de frecvență va face ca rețeaua să țină probabil majoritatea clienților pe banda de 700 MHz (care va fi vândută la licitația 5G și care asigură acoperire bună cu viteză medie) și să-i urce în 3600 MHz sau 26 GHz atunci când aceștia încep o sesiune de download intensiv.

O altă aplicație foarte bună este eliminarea cablurilor pe segmentul last mile, oferind Internet și televiziune în gospodărie prin 5G. Se numește 5G FWA, fixed wireless access, și am văzut-o deja demonstrată la Cluj în 2018, de către Orange și cu echipamente de rețea Samsung. Avantajul este că nu mai tragi cabluri până în casă prin bloc sau cartier. O cutie precum cea de mai jos asigură totul în casă.

Mai mult, 5G promite acum 1 Gbps pe mobil (și mai mult în viitor), dar acesta este un catch de marketing. O singură persoană nu are nevoie de o astfel de bandă, dar faptul că ea există și se împarte cu mulți alți utilizatori tot înseamnă că fiecare dintre ei va putea avea 50-100 Mbps pe 5G într-un viitor în care pe 4G probabil vei avea 10 Mbps. Avantajul principal al 5G-ului este că mărește foarte mult tortul din care fiecărui client dintr-o zonă i se împarte câte o felie.

The need for upload speed

Apropo, până acum am vorbit doar despre download. 4G-ul este o tehnologie orientată spre download, spre clienți care trag din Internet filme, fotografii, site-uri șamd.

Intrăm în perioada în care upload-ul de mare viteză va fi tot mai necesar. Deja îl puteți vedea în câteva aplicații: se face mai des livestreaming din stradă, se urcă mai multe instastory-uri în format video. În 2018, chiar eu am făcut un live pe Facebook când am vizitat pit lane-ul la o cursă MotoGP. Din Thailanda am vorbit acasă prin videoapel, ba chiar m-am plimbat cu telefonul prin hotel și până în vârful pontonului, ca să le arăt ce e pe acolo.

Adevărata nevoia va apărea însă odată cu mașinile autonome, care vor transmite video spre serverele lor pentru a analiza ce se află în fața lor pe stradă. Nu constant, că mașina are putere de procesare suficientă ca să se ghideze singură în 95% din cazuri, dar să zicem că ajunge în zona unui șantier pe carosabil sau a unui ambuteiaj serios. În acel moment, e mai simplu să transmită video prin Internet și să folosească puterea de procesare mult mai mare din cloud pentru a analiza rapid scena și ce trebuie să facă.

O serie de alte sisteme consumă mult upload. Aplicațiile smart city merg cel mai bine pe rețea telecom, iar când vorbim de sute de camere video care recunosc plăcuțe de înmatriculare sau monitorizează siguranța oamenilor, crește de fapt nevoia de bandă de upload.

Această aplicație de bandă mare a 5G-ului se numește Enhanced Mobile Broadband, abreviere eMBB, iar standardul prevede până la 20 Gbps bandă totală.

LATENȚĂ MICĂ

Împachetarea, codarea și transmisia datelor prin 5G se face astfel încât întârzierile apărute pe întreg lanțul sunt mult mai mici decât la 4G, așa că unul dintre avantajele 5G-ului este latența mică.

Treaba asta este “vândută” ca fiind în primul rând interesantă pentru gameri și trebuie să recunosc că scenariul este bun: a crescut mult gamingul pe mobil, inclusiv în shootere precum PUBG sau Fortnite, și se vorbește tot mai mult de streaming video din consola ta de jocuri de acasă și de servicii de streaming de jocuri direct din cloud, precum Stadia.

Apropo, aici fac o scurtă paranteză. Am zis despre cum vom vedea în 2020 tot mai multe telefoane mid-range cu 5G, dar avantajele 5G se vor vedea cel mai bine pe telefoane flagship. Dacă poți face streaming Full HD și HDR, să zicem, ai nevoie și de un telefon cu ecran de bună calitate pentru a te bucura de streamul respectiv.

Dacă ai latență mică în jocuri, ai nevoie și de un telefon performant cu care să te bucuri de randarea rapidă, frame rate mare și restul elementelor care fac distracția mai plăcută. În cele din urmă, chiar și pentru download pur la viteză mare este nevoie de hardware performant, după cum au observat și cei care și-au pus fibră de 1 Gbps în casă și au descoperit că nu orice router sau orice laptop poate atinge astfel de viteze din motive de procesor și memorie.

Din astfel de motive, producătorii de telefoane s-au dus întâi spre modele foarte performante în trecerea spre 5G, cele mai performante fiind Note10+ 5G și S10 5G de la Samsung, care conțin chipseturi Exynos 982x sau Snapdragon 855, funcție de zonă, și între 8 și 12 GB RAM, ecrane 1440 x 3040 pixeli compatibile HDR10+ și restul hardware-ului. Când ai nevoie de avantajele cu care vine 5G, ai nevoie de obicei și de hardware performant conex.

Mie un scenariu mult mai bun pentru 5G, care nu ține de smartphone-uri, mi se pare cel în care poți controla de la distanță cu precizie diverse unelte, utilaje sau sisteme pentru că latența mică îți dă ocazia să ai o fluență și o precizie în mișcări.

Acum un an am văzut un clip în care un excavator din Coreea de Sud era controlat prin 5G din Germania și săpa foarte bine. Chiar am vorbit recent cu cineva care a văzut un astfel de test făcut prin 5G versus 4G cu utilaje și mi-a spus că diferența era foarte mare, cel pe 4G rămăsese mult în urmă cu operațiunile pentru că lag-ul îl făcea să aștepte mai mult după fiecare apăsare de buton pentru a vedea rezultatele acțiunii sale.

Un astfel de scenariu are diverse avantaje economice. Poți duce un excavator la mama naibii pentru a săpa ceva, dar operatorul poate sta acasă, ceea ce înseamnă costuri mult reduse. Poți opera macarale portuare de la sol. Poți ghida fluent drone pentru a căuta prin ruinele vreunui dezastru natural. Poți controla din dispecerat un robot de securitate pentru a patrula noaptea prin interiorul unei fabrici.

Luați la pachet, apropo, nevoia vehiculelor autonome de a avea nu doar bandă mare la dispoziție, cum ziceam mai sus, ci și latență mică în comunicarea cu serverele lor.

Sunt greu de imaginat toate scenariile, de fapt, dar prin control fluent de la distanță poți scoate operatorii umani din locuri periculoase sau poți apela punctual la ajutorul unor specialiști, de exemplu pentru ca un medic din altă țară să poată monitoriza o procedură medicală complexă în timp real, cu imagini fluente, la rezoluție mare, fără a aștepta după “buffering” și diverse artefacte de compresie.

Această aplicație 5G se numește Ultra Reliable Low Latency Communications, abreviere URLLC.

COMUNICAȚII MACHINE-TO-MACHINE

Al treilea scenariu principal pentru 5G se referă la comunicații pe scară largă între dispozitive stil Internet of Things, o rețea masivă în care toate sunt interconectate. Aplicația aceasta se numește oficial Massive Machine-Type Communications, abreviere mMTC.

Acest scenariu nu prea privește clienții “persoane fizice”, ci este mai degrabă unul pentru medii industriale și dezvoltări smart city. Vorbim de posibilitatea ca fiecare senzor, fiecare utilaj, roboțel, bandă transportoare și altceva să fie ușor conectat la o rețea de date.

Aplicațiile pentru așa ceva pot avea diverse mărimi. O fabrică poate utiliza rețeaua 5G deja instalată de operatorul telecom pentru a monitoriza fiecare dispozitiv dintr-o hală industrială. În momentul când introduci senzori și sisteme de control în orice utilaj și toate comunică între ele, iar tu le poți monitoriza de la un punct central, eficiența crește foarte mult.

Am văzut fabrici în care diverși roboței duc piese de colo-colo sau fac alte acțiuni. Genul acesta de comunicație se bazează pe soluții particularizate, gândite de la început, pe wireless local, zigbee și alte protocoale de comunicații. Dacă poți folosi rețeaua 5G deja instalată de operatorul telecom și modemuri 5G ieftine, atunci totul este mai rapid de instalat, mai ușor de extins în viitor, iar dispozitivele comunică mai rapid între ele, crescând eficiența întregului sistem.

Robotul de mai jos, văzut la Dacia Mioveni, se bazează pe recunoașterea acelei benzi negre cu o cameră video, o soluție simplă, dar care-l limitează la acel traseu și care-l blochează dacă apare un obstacol. Senzori de proximitate, o cameră video cu recunoaștere de imagini și comunicație cu latență mică i-ar permite să meargă pe oriunde.

via GIPHY

Într-o discuție neoficială am aflat că un operator telecom a testat și acest scenariu mMTC undeva în vestul României, cu o fabrică parteneră. Mai multe detalii nu știu, dar poate vor anunța ceva la finalul testelor.

Gândiți-vă la o aplicație smart city pentru această tehnologie. Devine foarte simplu să montezi sisteme de control pe fiecare lampă stradală sau pe fiecare semafor, senzori pe fiecare tronson de conductă de apă sau de gaze, senzori în fiecare loc de parcare șamd atunci când nu trebuie să le conectezi prin cablu și nici nu ai nevoie de o rețea wifi la nivel de oraș, ci te poți baza pe rețeaua 5G instalată deja de un operator telecom, care vine deja și cu avantajul benzii mari și latenței mici, dacă este nevoie de ele.

Standardele 5G sunt gândite și pentru astfel de scenarii machine-to-machine de scară foarte largă, făcând posibilă integrarea a zeci de mii de dispozitive în rețea fără a o satura. Și avantajele apar imediat: pornești și oprești iluminatul în funcție de lumina naturală, reducând consumul, afli imediat de avarii în rețeaua de apă sau gaz, folosești electrovalve pentru reconfigurarea unor trasee, monitorizezi traficul auto la nivelul întregului oraș, nu doar în intersecțiile unde a fost posibilă cablarea senzorilor, vezi poziția autobuzelor, măsori fluxul de oameni șamd.

Un sistem automat ar putea vedea, de fapt, că sunt mai mulți oameni care așteaptă după transportul în comun pe o anumită linie (cu numărătoare de persoane în fiecare stație sau în autobuzele deja alocate pe acea linie) și ar putea lua automat câteva mașini de pe altă linie, mai liberă în acel moment, redirecționându-le pe noul traseu. Numărul autobuzului ar putea fi schimbat de la distanță în afișajul din parbrizul său, iar șoferul poate afla din consola de bord că este mutat pe alt traseu. Astfel de micromanagement se poate face imediat într-un sistem automatizat, în timp ce în prezent se face doar după reclamații, plângeri, săptămâni de analize de date și alocat într-o dimineață mai multe mașini și șoferi pe anumite rute.

Sau alt scenariu: închipuiți-vă un oraș în care fiecare loc de parcare are integrat un mic senzor în asfalt, iar senzorul acesta “vorbește” cu un dispozitiv montat pe mașina ta pentru a determina cine a parcat acolo și câte minute a stat parcat. La finalul lunii, tu plătești suma cumulată pe astfel de parcări direct pe factura de telefonie. Ai avantajul tarifării la minut cumulat cu o singură plată lunară prin automatizarea sistemului.

Dacă vă întrebați despre securitate, 5G este un standard gândit timp de câțiva ani pentru a fi sigur. Toate generațiile anterioare de comunicații au fost bine securizate, de fapt, că până și banala conversație în 2G este practic imposibil de spart chiar și acum. Iar dacă vă gândiți cum introduci mii de dispozitive în rețeaua 5G publică, aici intervine conceptul de slicing, adică se alocă o “felie” din rețeaua 5G pentru acea fabrică și dispozitivele ei, felie complet separată de restul rețelei, un soi de VPN dacă vreți să-i zicem așa.

Una dintre avantajele cu care vine 5G este, de fapt, acest slicing, această împărțire a rețelei fizice pe bucăți, ceea ce face foarte ușoară gestionarea diverselor tipuri de clienți și aplicații. Standardul a fost gândit de la început pentru așa ceva și necesită o rețea 5G construită de la cap la coadă cu această tehnologie (adică una standalone), dar prin 2021, poate chiar la final de 2020, vom vedea și în România trecerea la 5G standalone.