Otázka, kdy se funkční a cenová nabídka operátorů pro IoT aplikace zlomí od LTE k 5G visí ve vzduchu již několik let. A zřejmě ještě několik let viset bude. Vývojáři se často u svých zákazníků setkávají s otázkou, kdy k LTE konektivitě přidají také 5G. Odpovědí bývá úsměv, mlčení nebo mlžení. I my občas máme dojem, že o 5G píšeme čím dál méně. Jaké je tedy pozadí celého příběhu?
Celým světem proběhla masivní vlna nadšení pro 5G sítě „které obsáhnou celý svět“ mezi roky 2016 a 2022. Tomu předcházela vize, že 5G prostředí integruje všechny bezdrátové služby do jedné sítě, možná i jednoho protokolu a rozprostře je do širokého kmitočtového pásma až do 100 GHz. Plánování a rozdělení frekvencí proběhlo ve velké euforii a značně socialistickým způsobem. Na tabuli se tak ocitla nevyužívaná pásma, stejně jako pásma dosud rezervovaná pro jiné služby. Hlavním argumentem, proč i konzervativní mezinárodní unie ITU byla ochotná zbořit 100 let budované schéma pásem pro pozemní, námořní a kosmickou rádiovou komunikaci bylo očekávání, že 5G služby většinu těchto sítí nahradí.
Regulační orgány na celém světě přijetí rozdělení pásem dlouho neblokovaly a věc se přesunula na rozhraní byznysu a politiky, k aukci pásem. V Česku tato etapa proběhla v letech 2021 a 2022 a je jasné, že zájem byl pouze o ta pásma, která bylo možné využít se stávající technologií. Vlna 5G nadšení se politikou prohnala spolu s Průmyslem 4.0, kdy měla stát v čele digitální transformace evropského průmyslu. Dnes už tomu tak není. I když jde o poměrně čersvou epizodu, zavání její popis dávnou historií.
Celé to ale nejde tak rychle, jak si optimisté mysleli. Důvodů je celá řada, namátkou dva hlavní. Technickou překážkou zůstává kvalita vícenásobného vysílání a příjmu, schovaná pod zkratkou MIMO, spolu s časovou synchronizací signálu a dat. Myšlenka, že čím více antén, tím rychlejší přenos není zatím realizovatelná v takovém rozsahu, v jakém si ji autoři představovali. Stejně složitá je i architektura sítě a protokolu, který naráží na různorodé požadavky cílových služeb, požadavky bezpečnosti a managementu sítě. Již více než tři roky se v asociacích 3GPP a GSMA hovoří o tom, že s 5G vizí si naložili příliš velké sousto a tento názor zazněl na letošním MWC v Barceloně zcela otevřeně. Objevují se nová loga 6G nebo různé Beyond 5G iniciativy, které 5G již odsouvají jako ukončený projekt.
Píše se rok 2020, operátoři mají 5G frekvence, na 5G služby je natěšený celý svět, jen samotné 5G má zpoždění. Příležitosti se ujímá spotřebitelský trh. Operátoři v nových pásmech spouštějí své služby na jádru LTE a výrobci chytrých telefonů pochopitelně dodají dostatek telefonů pro nová pásma. Účelu je dosaženo – data na telefonech jsou o něco rychlejší a na displeji v rohu svítí ikonka 5G. Jenomže sami operátoři vědí od začátku, že v tom je chyba. Své služby dráž neprodají a nové zákazníky, které jim 5G původně slibovalo, také nezískají.
Do segmentů průmyslu, utilit a IoT je tak pro operátory lepší nabízet zákazníkům služby sítí LTE, do kterých v předchozích letech masivně investovali a očekávají jejich návratnost. LTE má v drtivé většině zemí velmi dobré pokrytí, zatímco 5G se soustředí zejména do hustě zalidněných aglomerací.
Co přinese Release 18?
Je skoro polovina roku 2024 a je čas podívat se na dnešní stav. 3GPP dokončuje Release 18. Současná Release 17, potvrzená v září 2022 byla z hlediska IoT srovnatelná s LTE. Rychlost Rx/Tx je v případě LTE 150/50 Mbps u 5G RedCap to bylo 150/50 Mbps s dodatkem nebo vyšší. Než se RedCap stihl dostat do aplikační fáze, byl v Release 18 přejmenován na 5G NR-Light, rychlost ale zůstala 150/50 Mbps, tentokrát bez dovětku.
Zdroj:Qualcomm
Release 18 dokončuje specifikaci podpory IoT zařízení a přenosu malých dat, včetně souvisejících služeb. Důležité je například zařazení režimu probuzení s nízkou spotřebou energie (LP-WUR). Vylepšení se dočkalo také určování polohy, Release 18 také zavádí optimalizace polohy pro zařízení s užší šířkou pásma a sidelink komunikaci (obdoba mesh režimu). Pro IoT s vyšším výkonem se Release 18 zaměřuje na podporu vylepšené komunikace dronů a další optimalizace pro rozšířenou realitu (XR).
Celkově Release 18 finalizuje protokol 5G NR-Light pro IoT zařízení. Jeho benefitem ve srovnání s LTE by mohly být navýšení propustnosti, výdrže baterie a hustoty komunikace zařízení potřebných k nákladově efektivnímu provozu různých aplikací smart city, například environmentálních senzorů, prediktivní údržby, měřičů energií, kamer s vysokým rozlišením a dalších.
Zdroj: Qualcomm
Pro průmyslové aplikace dokáže NR-Light připojit více zařízení s menším počtem kabelů, senzory pro monitorování procesů pro hlubší provozní přehled, inteligentní sledovací kamery pro bezpečnost personálu a ruční a nositelná zařízení pro bohatší interakci mezi člověkem a strojem. Zde jde standard vstříc spíše požadavkům, kladeným na privátní 5G sítě, než na provoz v rámci sítě veřejné.
V současné době se zařízení IoT střední třídy spoléhají na zařízení LTE Cat-1bis a LTE Cat-4 pro širokopásmové bezdrátové připojení a mobilitu. Zatímco se očekává, že sítě LTE budou v dohledné budoucnosti koexistovat se sítěmi 5G, 5G NR-Light může nabídnout novou úroveň schopností, efektivity a flexibility. NR-Light může zajistit vyšší propustnost, nižší latenci, delší výdrž baterie, lepší zabezpečení sítě a optimalizovanou strukturu nákladů pro takové aplikace.
Bude zajímavé sledovat, jak se k novému 5G NR-Light postaví výrobci čipů a modulů. Zda mu dají 100% důvěru v podobě „5G only“ čipových sad nebo zda jej budou kombinovat s LTE. Rozhodující bude nasazení operátory v jednotlivých regionech, dá se očekávat masivní podpora v Asii. Operátoři v Severní Americe ani v Evropě ale výrazný tlak vyvíjet nebudou. Otázka, kdy 5G nahradí LTE zatím není úplně na místě, v nejbližších 10 letech vypnutí LTE pravděpodobně nehrozí v žádném regionu. Poptávka po zařízeních s komunikací 5G NR Light tak bude záviset zejména na rozvoji projektů 5G privátních a průmyslových sítí bez vazby na sítě operátorů.
https://www.qualcomm.com/news/onq/2022/07/what-is-5g-nr-light--a-k-a--redcap--and-how-will-it-accelerate-t
https://www.3gpp.org/specifications-technologies/releases/release-18
https://www.cavliwireless.com/blog/wireless-by-design/what-is-5g-redcap.html
