A technikatörténetben az egyes nagy lépések (mérföldkövek, találmányok, újdonságok) két csoportba sorolhatók: egyrészt vannak a piac által ösztönzött lépések, másrészt a technológia által kiérlelt újdonságok. A 21. században a globális szereplők hatalmas szellemi és pénzügyi erőforrásai, a globalizált marketing, ill. a kiélezett verseny következtében a második csoportba sorolható mérföldköveknek vagyunk a tanúi, azaz sokszor a piac kényszerítő hatása nélkül is bekövetkezik a változás, előrelépés. Felvethető tehát általában: mi is a fejlődési hajtóereje?

Dr. Kovács Oszkár, Korsós András

A mobil kommunikáció fejlődésében egy újabb radikális lépcső, az 5. generációs mobil rendszer (5G) bevezetése előtt állunk. Jelen cikk arra igyekszik választ adni, hogy 2020-ban a magyar mérnök-társadalomra nézve milyen következményekkel kell számolni. A szerzők nem akarják letenni a voksot, az olvasóra bízzák annak eldöntését, hogy az 5G bevezetést a piaci szereplők, érdekeltek mely motivációi határozzák meg.

A vélemények többsége szerint az 5G általánosan el fog terjedni, bár van, aki szerint ezt a lépést kihagyva célszerű lenne a 6G kifejlesztését megvárni, de ez egyelőre kisebbségi vélemény.

Mobilrendszerek fejlődése

A Mérnök Újság 2019. októberi számában közölt történeti áttekintés az alábbiakban foglalható össze:

Az 5G várható hálózati képességei (nagy kapacitás, alacsony késleltetés, adatfeldolgozási képesség stb.) révén az új alkalmazási területek zömmel a közlekedési, ipari és mezőgazdasági ágazatokat érintik. Az intelligens közlekedési rendszerek területe talán a leglátványosabb, ezen a területen a járműgyártók és a hálózati szolgáltatók együttműködése alapvető fontosságú. mint az említett cikk is megállapítja, hogy ezek az elképzelések akár egymásnak is ellentmondanak. A szerteágazó területek ellenére még nem kristályosodott ki az a stratégia, amely azonosíthatná a killer application-nak nevezett alkalmazási területet, amelyre valós piaci igény van, és 5G nélkül nem valósítható meg.

A bevezetés előnyei és hátrányai

A hivatkozott cikk szerzőjével egyetértve egyértelmű, hogy az 5G bevezetés minden érintett esetében jelentős beruházási költségekkel jár. Kérdés, hogy az új alkalmazásoknál melyek a megtérülés viszonyai. Az előnyök és hátrányok elemzésénél célszerű független szakértőkre támaszkodni, ami kiszűri az üzleti motivációkat, mivel az egyes előnyök ill. hátrányok az egyes érintetteket eltérő mértékben és módon érintik. Az alábbi összesítés az amerikai és európai szaksajtó, valamint nemzetközi szervezetek (ITU- International Telecommunications Union) véleménye alapján készült.

Előnyök

Adattovábbítási sebesség

Akár 20 Gbps elméleti sebességgel az 5G 4G és 4G LTE-nél nagyságrendekkel nagyobb átviteli sebességet kínál. Ennek ellenére nem kétséges, hogy az 5G lehetővé teszi olyan szolgáltatások – például automatizálás és fejlett videokonferencia-képességek – használatát, amelyek a régebbi rendszerekben nem voltak elérhetőek.

Kis késleltetés, mobilitás

Az 5G nemcsak nagyobb sebességet kínál, hanem fontosabbat is: alacsony késleltetést. 5 ms alá csökkenthető az az idő, amely alatt a hálózati eszközök reagálnak a parancsokra. Ez teszi lehetővé a valós idejű rendszerek (automatizálás, közlekedés stb.) támogatását. Az alkalmazások és szolgáltatások a helyüktől függetlenül azonos módon működnek, kiküszöbölve a valós idejű kommunikációt sújtó késleltetést. Emellett a 4G-vel szemben a mozgó végpontok sebessége elérheti a 245 km/órát is.

Kapacitás

Az 5G a 4G-nél sokkal több eszköz egyidejű csatlakoztatását támogatja – egyes becslések szerint akár 100-szor is többet, az eszközök sűrűsége elérheti a 10⁶ eszköz/km² értéket is. Az új alkalmazások miatt adott területen kiszolgálandó forgalmi kapacitás ennél jobban is megnövekedhet. A felhasználóknak nem kell választaniuk a mobil és a Wi-Fi vezeték nélküli lehetőség között, ráadásul ezek a technológiák dinamikusan váltogathatók, különösen nagy forgalmú (pl. nagyvárosi) környezetekben.

Mesterséges intelligencia és gépi tanulás alapú alkalmazások

Az 5G ösztönzi az AI és a gépi tanuláson alapuló interaktív alkalmazások új generációjának megjelenését. A kibővített vagy a virtuális valóságot bemutató videokonferencia alkalmazás például szimulálhatja a környezeteket, és a jelenleginél jobb reagáló képességű monitoring alkalmazások válnak lehetővé.

Vállalati alkalmazások újragondolása

Az 5G ösztönzi a hálózat üzleti előfizetőket, hogy gondolják újra (magán)hálózatukat. A vállalati kirendeltségek az 5G-t használhatják elsődleges kapcsolódási eszközként, több szolgáltatóra támaszkodva az internetszolgáltatást a SIM-kártyákon keresztül. A hálózati adatfeldolgozás (edge computing) egyre inkább az 5G-kompatibilis komponenseknek köszönhető, amelyek gyorsan képesek feldolgozni a kéréseket, és válaszolni tudnak azokra, csökkentve az adatközpontok tartalékolásának szükségességét.

Spektrumhatékonyság

Tekintettel arra, hogy a modulációs ill. közeghozzáférési eljárások jelentősen fejlődtek, a rendelkezésre álló spektrum lényegesen jobban használható ki, ráadásul a magasabb frekvenciákon szélesebb sávok állnak rendelkezésre.

Hátrányok

A túlzott reklám hatása

A leendő 5G előfizetők kockázatot vállalnak, ha elfogadják a hálózat üzemeltetők és a berendezés gyártók azon állítását, miszerint az 5G mindenképpen segíti működésüket. Időre van szükségük annak megértésére, hogy miként kívánják kihasználni az 5G-t, hogy a lehető legtöbbet hozzák ki a technológiából, és eldöntsék, miként lehet megalapozni a szükséges megtérülést. Az 5G ellentétben áll más, korábbi technológiákkal, amelyeket eredetileg az üzleti előfizetők és ügyfeleik üzemeltettek. A széles körű vállalati 5G bevezetés mindaddig elmarad, amíg az 5G-kompatibilis mobil készülékek általánossá nem válnak, és a valódi 5G-szolgáltatások nem érhetők el.

Biztonság

Az 5G hálózatok forgalombiztonsági algoritmusai átfogóbbak, mint a 4G rendszer által támogatottak, de a használók más kiberbiztonsági problémákkal is szembesülhetnek. Az 5G hálózatokhoz kapcsolódó rengeteg IoT-eszköz és rendszerelem drámai módon megnöveli a kitettséget a fenyegetésekkel szemben. Az üzleti felhasználóknak ezért gondosan mérlegelniük kell a hálózati szeletelés alkalmazását – amikoris adott alkalmazás vagy szolgáltatás szállítására külön virtuális hálózatot hoznak létre – az 5G hálózatukkal. Az alacsonyabb kockázat tűrő képességű vállalatok számára a magán 5G hálózatok lehet a legjobb megoldás.

A szolgáltató infrastruktúrájának bármely részén történő megsértése súlyos biztonsági problémákat okozhat az egész hálózatban. Maguk az 5G hálózati eszközök szintén aggodalomra adhatnak okot, mivel az ezen eszközök meghajtására tervezett chipeket és más alkatrészeket egyes nemzetállami szereplők rosszindulatú programokkal fertőzhetik meg. Az USA és az Egyesült Királyság pl. 2020 elején korlátozták a Huawei kínai berendezés szállító tevékenységét, mivel felmerült a gyanú, hogy a hálózati eszközökbe és végkészülékekbe kémszoftvereket telepítenek. Magyarország otthont ad a Huawei európai irodájának.

Az EU Bizottság által elkészített, az 5G hálózatok biztonságára vonatkozó jelentés kockázatelemzése egyértelműsíti, hogy a bonyolultabb funkcionalitás számos veszélyt hordoz magában. Komoly kockázatot jelent, hogy a hálózatok üzemeltetői a korábbi technológiákhoz képest sokkal inkább támaszkodnak majd a szállítókra, ami nem csupán a támadási felületet, de a támadások potenciális hatását is növeli. Ennek kapcsán különös fontossággal bír az egyes beszállítók kockázati profilja, amelynek megalkotásakor azt is figyelembe kell venni, hogy az adott cégen keresztül potenciálisan mekkora befolyást képes gyakorolni egy nem EU-s állam. Itt említendő még, hogy mekkora kitettséget jelent, amennyiben függőség alakul ki egy adott vállalattól, hiszen akár egy kereskedelmi jellegű probléma is komoly következményeket vonhat maga után a teljes ellátási láncra nézve. A bizalmassági és adatvédelmi szempontokon túl a hálózatok integritása és elérhetősége komoly nemzetbiztonsági kockázatot jelent, mivel az 5G hálózatokat számos kritikus fontosságú IT alkalmazásra is igénybe fogják venni. A következő lépés ─ 2020. december 31.-ei határidővel ─ az azonosított kockázatok enyhítésére szolgáló intézkedések kidolgozása lesz, nemzeti és uniós szinten.

EU biztonsági stratégiai intézkedések

Beruházási és üzemeltetési költségek

Az 5G előnyeinek maradéktalan kiaknázása érdekében a vállalkozásoknak frissíteniük kell és ki kell cserélniük a hálózati rendszerelemeket azokra, amelyeket a nagyobb sebesség és teljesítménymutatók támogatására alkalmas processzorokkal terveztek. A szállítók várhatóan a jövő év elején elérhetővé teszik az 5G-kompatibilis berendezéseket, de a vállalkozásoknak meg kell küzdeniük az 5G-beruházások maximalizálásának módjaival, amikor hálózati infrastruktúrájuk nagy része továbbra is a régi berendezésekhez van kötve. A bekerülési költség kritikus szempont lesz, mivel a szállító- és berendezésárak változatlanok maradnak.

Egyenetlen lefedettség

Annak ellenére, hogy a hagyományos hálózat üzemeltetők elkezdték az 5G-befektetéseiket, számos helyen sokáig nem lesz 5G lefedettség. Azok az üzleti előfizetők, amelyeknek vidéki irodáik is vannak, különösen ki vannak téve az 5G-lefedettség hiányának, és a régi elérési technológiákra kell hagyatkozniuk, emiatt versenyhátrányba kerülhetnek

Hatótávolsági ill. ellátottsági kérdések

Az 5G nagyfrekvenciás jeleit nyilvános objektumok könnyebben blokkolhatják, ami problémát jelenthet az irodai és gyári környezet egyenletes lefedésénél. Ennek eredményeként előfordulhat, hogy néhány létesítményt a megfelelő szolgáltatás garantálása érdekében át kell tervezni, vagy olyan kiegészítő rádiós elemeket kell telepíteni, amelyek lehetővé teszik az 5G-hálózatok lefedettségének és kapacitásának biztosítását.

A felhasználó számára ténylegesen elérhető sebesség számos tényezőtől függ, többek között a bázisállomások közelségétől, a szolgáltató műszaki képességétől és attól, hogy a hálózati komponenseket úgy tervezték-e, hogy támogassák a multigigabites teljesítményt. Adott terület ellátásának tervezésénél a cellaméret alapvető gazdasági vonatkozású, az igényeket akár 16-szor annyi bázisállomással lehet kielégíteni.

Korábbi generációk kiváltása, lekapcsolása

A mobil technológiák eddigi fejlődése során minden rendszer használatban maradt, ami azt eredményezte, hogy egymás mellett négyféle rendszert kell üzemeltetni, ráadásul a legrégebbi kb. 30 éves. Ez nagyfokú redundanciával és indokolatlan többletköltségekkel jár. Általánosan elfogadott stratégia: előbb a 3G kerüljön lekapcsolásra. Az egyes szereplők motivációi eltérőek:

• A szolgáltatók/hálózat üzemeltetők költségtakarékossági okokból nem akarnak több technológiát (hálózat, végberendezések) párhuzamosan üzemeltetni. Elkezdődött a 4G-re terelés megfontolandó, mi lesz a meglévő roaming szerződésekkel, és a lekapcsolással előfizetőket veszthetnek
• A hatóság frekvenciagazdálkodási okokból (gazdaságtalan spektrumhasználat) ezeket a sávokat fel akarja szabadítani
• A gyártók örülnek, mert a 2G/3G kategóriájú végberendezéseket és hálózati eszközöket le kell cserélni
• A használók/előfizetők csak akkor érdekeltek, ha az új szolgáltatásokat (mobil internet, IoT, intelligens közlekedés stb.) akarják elérni. Ha meglévő alkalmazásaik vannak, akkor a generáció váltásnak számukra nincs hozzáadott értéke.

Magyarországi helyzet

Hálózat üzemeltetők

A piacon működő mobil szolgáltatók üzleti kínálatában már megjelent 5G, bár ezek számos paraméterében nem teljesítik a szigorú értelemben vett 5G követelményeket, ami a laikus lakossági fogyasztókban azt a látszatot kelti, hogy a szükséges jelentős beruházások már megtörténtek.

A 3G lekapcsolás nálunk is várhatóan hamarabb fog bekövetkezni, mint a 2G, ahol sok olyan használó üzemel, aki csak beszédre akarja használni a szolgáltatást, ráadásul az elektronikus pénztárgépek is ezen a rendszeren üzemelnek. Itt jogszabály változásra is szükség van.

Állami szervek

A kormányzat stratégiai céljaival összhangban Magyarország az élvonalba kíván tartozni az 5G bevezetés területén. A frekvenciagazdálkodásban a nemzetközi egyezményekkel összhangban már meg is történtek az első lépések, amely megteremtette a lehetőséget arra, hogy megkezdhető legyen a hálózatok kiépítése. Mint az közismert, a szolgáltatók a Hatóság által meghirdetett árveréseken juthatnak frekvenciákhoz. Az eddigi értékesítések nyomán a 700 MHz, 2100 MHz és a 3600 MHz sávban történt értékesítés.

Az Innovációs és Technológiai Minisztérium (ITM) kezdeményezése nyomán az új alkalmazások fejlesztésére létrejött az 5G kiválósági központ, amely az egészségügyi hatásvizsgálattal, kereskedelmi projektekkel, dróntechnológiákkal, mezőgazdasági alkalmazásokkal és méréstechnikával foglalkozik. Kiemelt jelentősége folytán külön kezelik az intelligens közlekedési kérdéseket (győri pilot).

5G koalíció

A Kormány Digitális Jólét Programja által kezdeményezett Magyarországi 5G Koalíció (5GK) 2017. június 19-én alakult meg negyvenhat kormányzati és piaci szereplő, szakmai és érdekképviseleti szervezet, egyetem és tudományos műhely részvételével. Célja, hogy Magyarország az 5G fejlesztések egyik európai központjává váljon és régiós vezető szerepet töltsön be az 5G-re épülő alkalmazások fejlesztésében, tesztelésében. Elnöke dr. Palkovics László, ITM miniszter. A mérnöki kamarát Korsós András, a Hírközlési és Informatikai Tagozat Informatikai Szakosztály elnöke képviseli.

A kamara érintettsége

A fentiekből következik, hogy a technológiaváltás a hírközlő hálózatok fizikai infrastruktúrájában jelentős változásokat, beruházásokat tesz szükségessé a (pl. nagyszámú mikrocella kiépítése), ami a tervezők, kivitelezők és hálózat üzemeltetők számára egyrészt nagy volumenű bonyolult feladat megoldását igényli, különösen az elérési hálózati szegmensben. A jelenleg tervezői jogosultsággal rendelkező szakmagyakorlók számára emellett várhatóan kihívást fog jelenteni az 5G-specifikus engedélyeztetés, amelynek keretei a jövő évben alakulhatnak ki, elegendő a várhatóan megváltozó településképi ill. sugárbiológiai követelményekre gondolni. A felelős műszaki vezető/műszaki ellenőr jogosultsággal rendelkezők számára a nagy munkamennyiségen túli változások egyelőre nem látszanak.

Rövidítések magyarázata