Rețelele 5G: ce aduc diferit față de rețelele 4G

Rețelele 5G aduc față de 4G trei lucruri principale: mai multă capacitate, adică mai mulți utilizatori serviți rapid în același timp, latență mai mică și posibilitatea de a conecta un număr mult mai mare de dispozitive pe aceeași suprafață. Pentru tine, ca utilizator de telefon, diferența se simte mai ales în zonele aglomerate și la descărcări mari. Pentru industrie, transporturi și orașe, 5G este gândit ca o platformă pentru senzori, mașini și aplicații care au nevoie de reacție rapidă.

Totuși, simbolul 5G de pe ecran nu înseamnă automat viteze spectaculoase. Rezultatul depinde de banda de frecvență, de distanța până la antenă, de numărul de utilizatori din celulă și de felul în care operatorul și-a construit rețeaua. Mai jos vezi ce s-a schimbat tehnic, de ce există mai multe „feluri” de 5G și ce rămâne valabil din rețeaua 4G.

Ce este 5G

5G este a cincea generație de tehnologie pentru rețelele mobile, standardizată la nivel internațional de organismul 3GPP, care reunește organizații de standardizare din telecomunicații. Partea radio a standardului se numește 5G NR (New Radio), iar cerințele de performanță au fost formulate de Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor sub numele IMT-2020.

Fiecare generație a adus un salt de utilizare, nu doar de viteză:

Rețeaua mobilă nu înlocuiește infrastructura fixă, ci se sprijină pe ea: antenele sunt legate la nucleul operatorului mai ales prin fibră optică, explicată în articolul despre fibra optică. Locul rețelelor mobile în drumul complet al datelor este descris în ghidul despre cum funcționează internetul.

Benzile de frecvență: de ce contează unde emite 5G

Performanța unei rețele 5G depinde în primul rând de banda de frecvență folosită, pentru că frecvențele joase ajung departe, iar cele înalte transportă multe date. Regula fizică este simplă: cu cât frecvența e mai mare, cu atât canalele pot fi mai late (deci mai multă capacitate), dar semnalul se atenuează mai repede și trece mai greu prin pereți.

Banda medie, în jurul a 3,5 GHz, este considerată „locul ideal” al 5G în Europa, pentru că permite canale late și o acoperire rezonabilă în orașe. În România, frecvențele sunt atribuite operatorilor de ANCOM, prin proceduri publice de selecție, iar fiecare operator combină mai multe benzi.

Partajarea spectrului cu 4G

O parte din rețelele 5G folosesc o tehnică numită partajare dinamică a spectrului (DSS), prin care aceeași bandă este împărțită, în timp real, între 4G și 5G. Este o cale rapidă de a extinde acoperirea 5G, dar performanța seamănă atunci mai mult cu cea a unei rețele 4G bune decât cu a unei rețele 5G pe bandă medie.

Tehnologiile care fac diferența

5G nu este doar o frecvență nouă, ci un set de tehnici radio care folosesc mai eficient spectrul disponibil. Cele mai importante sunt:

• Massive MIMO: antenele stațiilor 5G au zeci sau sute de elemente mici, care pot transmite simultan mai multe fluxuri de date către utilizatori diferiți, pe aceeași frecvență.
• Formarea fasciculului (beamforming): în loc să radieze uniform în toate direcțiile, antena concentrează energia spre telefonul care are nevoie de date. Rezultatul este un semnal mai bun pentru tine și mai puțină interferență pentru alții.
• Canale mai late: pe banda medie, un operator poate folosi un singur bloc continuu de spectru mult mai larg decât blocurile tipice ale rețelelor 4G.
• Structură flexibilă a semnalului: intervalele de timp în care se transmit datele pot fi mai scurte, ceea ce reduce întârzierea.
• Celule mici: în zonele foarte aglomerate, operatorii pot adăuga antene de putere mică, pe stâlpi sau clădiri, pentru a crește capacitatea locală.

Sfat: Dacă viteza 5G variază mult în aceeași cameră, mută telefonul sau routerul 5G mai aproape de o fereastră orientată spre antena operatorului. La frecvențele mai înalte, câțiva metri și un perete de beton fac o diferență mare.

Latența: unde 5G aduce cel mai mult

Latența, adică timpul dus-întors al unui pachet, scade în 5G mai ales pe porțiunea radio, dintre telefon și antenă. Standardul permite, pentru aplicații speciale, întârzieri radio de ordinul unei milisecunde, iar pentru utilizarea obișnuită latența totală depinde în continuare de traseul până la serverul accesat.

Pentru a vedea de ce, gândește-te la latență ca la o sumă:

1. timpul dintre telefon și antenă, pe care 5G îl scurtează;
2. timpul din rețeaua de transport și din nucleul operatorului;
3. timpul de pe internet până la server, care poate fi oriunde în lume;
4. timpul de procesare al serverului.

Dacă serverul jocului tău este pe alt continent, nicio generație de rețea mobilă nu elimină cei câțiva zeci de milisecunde impuși de distanță. De aceea, aplicațiile care chiar au nevoie de reacție aproape instantanee sunt mutate pe servere apropiate fizic de antene, un concept numit edge computing, explicat în Edge computing: procesarea datelor aproape de utilizator. Componentele latenței și felul în care o măsori corect sunt descrise în ghidul despre latență și lățime de bandă.

5G NSA și 5G SA: două feluri de rețea

Există două moduri de a construi o rețea 5G, iar diferența explică de ce unele funcții promise nu apar peste tot. Varianta NSA (Non-Standalone, neautonomă) folosește partea radio 5G, dar se sprijină pe nucleul rețelei 4G pentru controlul conexiunii. Varianta SA (Standalone, autonomă) are propriul nucleu 5G, construit pe principii noi.

Multe rețele 5G au pornit în varianta NSA și migrează treptat spre SA. Pentru utilizatorul obișnuit, diferența se vede mai ales în latență, în consumul bateriei și în funcțiile oferite operatorilor de firme sau instituții.

Felierea rețelei

Felierea rețelei (network slicing) permite operatorului să creeze, pe aceeași infrastructură fizică, mai multe rețele logice separate, fiecare cu garanții proprii. O felie poate fi dedicată serviciilor de urgență, cu prioritate garantată chiar și când rețeaua e aglomerată, alta unei fabrici, cu latență mică, iar alta utilizatorilor obișnuiți.

Trei familii de utilizări

Standardul 5G a fost proiectat pentru trei categorii de servicii, cu cerințe foarte diferite:

1. Bandă largă mobilă îmbunătățită (eMBB): mai multă viteză și capacitate pentru telefoane și pentru internetul fix prin radio, adică routere 5G instalate acasă, acolo unde cablul sau fibra nu ajung.
2. Comunicații ultra-fiabile cu latență mică (URLLC): controlul roboților industriali, automatizarea rețelelor electrice, sisteme de transport.
3. Comunicații masive între mașini (mMTC): un număr foarte mare de senzori simpli pe o suprafață mică, de exemplu contoare inteligente, senzori agricoli sau de mediu, cu consum redus de energie.

O parte din aceste aplicații, cum ar fi asistenții vocali, traducerea în timp real sau recunoașterea imaginilor, folosesc inteligență artificială rulată pe servere, deci depind de o conexiune rapidă și stabilă; exemple concrete găsești în Inteligența artificială în viața de zi cu zi: exemple concrete.

Și pentru zonele fără cablu

Pentru casele aflate departe de rețelele de fibră, un router 5G fix, cu antenă bine poziționată, poate fi o alternativă la conexiunea pe cablu. Acolo unde nici rețeaua mobilă nu acoperă bine zona, rămâne varianta sateliților apropiați de Pământ, descrisă în Internetul prin satelit: cum funcționează orbita joasă.

5G și sănătatea: ce se știe

Undele radio folosite de 5G, ca și cele ale rețelelor 2G, 3G, 4G, ale Wi-Fi-ului sau ale radioului FM, sunt radiații neionizante: nu au suficientă energie pentru a rupe legăturile chimice din celule sau pentru a afecta ADN-ul, spre deosebire de razele X sau de radiațiile ultraviolete. Efectul biologic stabilit la niveluri mari de expunere este încălzirea țesuturilor, iar limitele de expunere sunt stabilite cu marje largi sub pragul la care apare acest efect.

Limitele aplicate în Uniunea Europeană și în România se bazează pe recomandările Comisiei Internaționale pentru Protecția împotriva Radiațiilor Neionizante (ICNIRP). În România, ANCOM efectuează măsurători ale nivelului câmpului electromagnetic în jurul stațiilor de emisie și publică rezultatele. Informațiile de aici au caracter general; pentru întrebări despre sănătate, sursele potrivite sunt Ministerul Sănătății și medicul.

Important: Afirmațiile care leagă 5G de boli, de răspândirea virusurilor sau de controlul minții nu au susținere științifică. Când citești astfel de mesaje, verifică sursa, iar pentru date despre nivelul real al câmpului electromagnetic din zona ta consultă măsurătorile publicate de ANCOM.

Ai nevoie de 5G?

Ai nevoie de 5G doar dacă telefonul tău îl suportă, operatorul îl oferă în zona în care stai, iar abonamentul îl include; altfel, o rețea 4G bună rămâne perfect utilizabilă pentru aproape orice activitate zilnică. Înainte de a schimba telefonul doar pentru 5G, verifică:

• harta de acoperire a operatorului pentru locurile unde stai cel mai mult;
• benzile suportate de telefon, pentru că nu toate modelele acceptă toate benzile folosite în România;
• abonamentul: unele oferte includ acces 5G, altele nu;
• consumul de baterie, care poate fi ceva mai mare în zonele cu semnal 5G slab, unde telefonul comută des între rețele.

Rețeaua 4G va rămâne activă încă mult timp și continuă să fie îmbunătățită, iar rețelele mai vechi, 2G și 3G, sunt cele care se închid treptat în multe țări, pentru a elibera frecvențe.

Ideile principale despre 5G

5G este o evoluție a rețelelor mobile care crește capacitatea, reduce latența pe porțiunea radio și poate conecta mult mai multe dispozitive. Câștigurile vin din canale mai late, antene cu multe elemente și fascicule dirijate, iar performanța reală depinde de bandă: cea joasă acoperă bine, cea medie aduce echilibrul, cea înaltă aduce capacitate mare pe distanțe mici. Rețelele NSA folosesc nucleul 4G, iar cele SA deschid calea spre funcții noi, precum felierea.

De reținut:

• 5G aduce capacitate, latență mică și densitate de dispozitive, nu doar viteză;
• banda medie, în jurul a 3,5 GHz, oferă cel mai bun echilibru în orașe;
• simbolul 5G de pe telefon nu spune dacă rețeaua este NSA sau SA;
• latența totală depinde și de distanța până la server, nu doar de antenă;
• undele 5G sunt neionizante, iar expunerea este limitată de reglementări.