Technologia transmisji radiowej 5G stopniowo nabiera realnych kształtów i również w Polsce pojawia się coraz więcej jej praktycznych wdrożeń. Według opublikowanego w czerwcu tego roku raportu Ericsson Mobility Report, do końca 2020 roku liczba użytkowników sieci 5G na świecie osiągnie 190 milionów.

Sieć 5G z reguły kojarzy się z ofertą operatorów sieci komórkowych budujących infrastrukturę i wprowadzających publiczne usługi. Ale warto zauważyć, że technologia 5G może i jest wykorzystywana również do wdrażania sieci prywatnych. Są już pierwsze przykłady takich zastosowań, a dostawcy infrastruktury sieciowej wprowadzają do oferty rozwiązania ułatwiające takie wdrożenia określane jako 5G SA (Stand Alone).

Zobacz również:

• Komputery z Windows i ARM mogą mieć dużą przewagę nad Mac
• Wyjaśniamy czym jest SD-WAN i jakie są zalety tego rozwiązania
• Rząd Ghany pracuje nad regulacjami dotyczącymi AI

Ale 5G funkcjonuje obecnie głównie w licencjonowanych pasmach radiowych więc niezbędne są też odpowiednie rozwiązania prawne umożliwiające ich lokalne wykorzystanie bez naruszania interesów operatorów telekomunikacyjnych. Bo najważniejszą z barier, która może hamować wdrażanie prywatnych sieci jest dostęp do licencjonowanych częstotliwości. Z reguły należą one do operatorów sieci komórkowych planujących inwestycje w infrastrukturę publicznych sieci 5G. Ale w niektórych krajach, jak Niemcy, Wielka Brytania lub USA, już rozpoczęło się wprowadzanie regulacji umożliwiających lokalny dostęp do licencjonowanych częstotliwości, nawet tych wykupionych wcześniej przez firmy telekomunikacyjne, jeśli plany uruchomienia publicznego 5G są odległe lub nieopłacalne dla operatora.

Jednocześnie organizacja 3GPP w grudniu 2018 roku rozpoczęła pracę nad rozszerzeniem standardu 5G o możliwość wykorzystania nielicencjonowanych pasm częstotliwości. Ma on być wprowadzony w tym roku jako element specyfikacji 5G Release 16. Jest to inicjatywa, które może wpłynąć na popularyzację prywatnych sieci 5G.

5G czyli bezprzewodowa sieć LAN nowej generacji

Prywatne sieci 5G z zasady są lokalnymi sieciami LAN, które umożliwiają bardziej zaawansowane zastosowania, niż pozwalają na to obecne znane technologie. Mobilność, niezawodność, łatwość obsługi wielu rozproszonych urządzeń i niskie opóźnienia pozwalające na komunikację w czasie rzeczywistym to główne cechy technologii 5G, które zwracają uwagę firm.

Prywatna sieć 5G umożliwia stworzenie na określonym obszarze sieci z ujednoliconą łącznością, zoptymalizowanymi usługami i bezpiecznymi środkami komunikacji. Podobnie jak w przypadku innych sieci LAN, prywatna sieć 5G będzie dedykowana właścicielowi i niezależnie przez niego zarządzana.

Kluczowe zalety 5G w porównaniu z dostępnymi obecnie technologiami to:

• Sieć bezprzewodowa ogranicza potrzebę stosowania okablowania takiego jak Ethernet, które jest kosztowne i niepraktyczne przy podłączaniu dużej liczby urządzeń lub w dynamicznym środowisku, w którym ludzie i urządzenia są w ruchu.

• Kluczową cechą 5G jest możliwość tworzenia wielu sieci wirtualnych, które można dostosowywać i optymalizować pod kątem określonej usługi i ruchu, który będzie korzystał z określonego segmentu sieci. Oznacza to, że sieć można zoptymalizować pod kątem potrzeb użytkowników i zastosowań.

• Właściciel sieci ma pełną kontrolę nad infrastrukturą, bezpieczeństwem, sposobami korzystania z różnych zasobów i działania sieci tak, aby urządzenia o znaczeniu krytycznym miały pierwszeństwo.

• 5G zapewnia znacznie mniejsze opóźnienia niż obecne technologie bezprzewodowe i umożliwia komunikację w czasie rzeczywistym między urządzeniami, co ma kluczowe znaczenie w takich zastosowaniach, jak systemy bezpieczeństwa lub sterowania ruchem i robotami.

• Wysoka przepustowość 5G pozwala na przesyłanie dużej ilości danych przez sieć i ich wymianę z ogromną liczbą różnych urządzeń.

• Prywatna sieć 5G zapewnia wyższe bezpieczeństwo niż obecne wykorzystywane technologie. Operator sieci może ustalać własne zasady bezpieczeństwa i lokalnie przechowywać dane. Jest to szczególnie ważne w przypadku firm mających wrażliwe dane i aplikacji o znaczeniu krytycznym.

Gdzie prywatne 5G znajduje zastosowania

Największe zainteresowanie 5G budzi wśród dużych firm przemysłowych, gdzie działają lub są wdrażane systemy IIoT (Industrial Internet of Things). Oprócz tego prywatne sieci 5G mogą więc być instalowane w odległych i słabo rozwiniętych gdzie infrastruktura 5G nie istnieje. Ich potencjalnymi użytkownikami mogą też być uniwersytety, szpitale, bazy wojskowe lub węzły transportowe (lotniska, porty, stacje kolejowe).

W fazie opracowywania są też standardy zapewniające niezawodną łączność dla aplikacji o znaczeniu krytycznym MCPTT (Mission-Critical Push To Talk). Tego typu systemy są przeznaczone na przykład dla służb odpowiedzialnych za bezpieczeństwo lub operatorów sieci kolejowych. Organizacja 3GPP już opracowała odpowiedni standard dla sieci LTE, a obecnie przygotowuje wersję dla 5G, która ma być rozszerzona o specyfikacje dotyczące niezawodnego przesyłania wideo i danych w czasie rzeczywistym (Mission Critical Video oraz Mission Critical Data).

Pierwsze testy prywatnych sieci 5G zaczęły się już w 2018 roku w Niemczech, gdzie rząd zaczął wspierać tego typu inicjatywy w ramach narodowego programu rozwoju Przemysłu 4.0.

Nokia ogłosiła niedawno wdrożenie prywatnych rozwiązań bezprzewodowych 5G m.in. w firmach Deutsche Bahn, Lufthansa Technik i Toyota Production Engineering. Prywatna sieć bezprzewodowa 5G jest też wdrażana w kopalni Sandvik Mining and Rock Technology w Tampere w Finlandii.

Latem 2019 roku Mercedes-Benz i Ericsson ogłosiły uruchomienie pierwszej prywatnej sieci 5G w przemyśle motoryzacyjnym, która funkcjonuje w nowej fabryce tej firmy „Factory 56”.

Zarządzanie licencjami na częstotliwości

Prekursorem w tej dziedzinie były Niemcy, które już 2018 roku zaczęły wprowadzać regulacje umożliwiające wykorzystanie licencjonowanych pasm, ale wówczas tylko w celach testowych.

Zajmuje się tym urząd BNA (Bundesnetzagentur), który ostatecznie wydzielił pasmo o szerokości 100 MHz (w ramach częstotliwości 3,7-3,8 GHz) do lokalnych zastosowań w przemyśle i od listopada 2019 roku przyjmuje wnioski o udzielenie licencji na okres 10 lat.

Natomiast Ofcom, brytyjska organizacja rządowa zajmująca się regulacjami związanymi z usługami telekomunikacyjnymi wprowadziła w lipcu 2019 roku system licencjonowania dostępu do częstotliwości 3,8-4,2 GHz, 1,8 GHz oraz 2,3 GHz wykupionej obecnie przez operatorów komórkowych. W tym ostatnim przypadku Ofcom może udostępnić pasmo radiowe na obszarze, gdzie nie jest ono wykorzystywane i nie ma planu jego wykorzystania w czasie najbliższych 3 lat.

Lokalne licencje będą udostępniane pod warunkiem zapewnienia, że system nie będzie zakłócał funkcjonowania operatorów sieci komórkowych, którzy wcześniej kupili ogólne licencje na częstotliwości. Warto jednak zwrócić uwagę, że nie dotyczy to pasma 3,8-4,2 GHz. Jak uważają specjaliści Ofcom jest ono najbardziej predystynowane do zastosowań w prywatnych, przemysłowych sieciach 5G i nie będzie udostępniane do świadczenia usług publicznych.

3-letnia opłata licencyjna wynosi zaledwie 950 funtów brytyjskich i ma pokrywać jedynie koszty Ofcom związane z zarządzaniem licencjami. Obecnie urząd rozważa możliwości zarówno wydłużenia czasu licencji, jak i wprowadzenia krótkotrwałych licencji na przykład dla organizatorów imprez masowych.

Do marca tego roku, do Ofcom wpłynęło 9 podań o lokalne udostępnienie licencji, z których jedno zostało zatwierdzone, 4 odrzucone, a 4 są analizowane.

Natomiast w USA, FCC (Federal Communications Commission) rozpoczęła w styczniu 2020 roku proces otwierania pasma 3,5 GHz do zastosowań komercyjnych. Pasmo określane jako CBRS (Citizens Broadband Radio Service) było wcześniej wykorzystywane do zastosowań militarnych i dysponowało nim Ministerstwo Obrony USA.

Licencje na dostęp do częstotliwości są sprzedawane dla każdego powiatu (hrabstwa) w USA niezależnie na trwającej wciąż aukcji. FCC będzie prowadzić licytację do czasu, gdy sprzedane zostaną licencje dla każdej lokalizacji (liczba hrabstw przekracza 3000). Zasady są komercyjne – nabywca ma prawo sam wykorzystać licencję, udostępnić ją innym firmom lub sprzedać po cenach rynkowych.