Ma már egy emberöltő alatt is több technológiai válltást kell megélnünk, ami persze az egyik oldalról jó, mert egyre kényelmesebbé válik az életünk, másrészt viszont állandó alkalmazkodást, fejlődés követel meg mindenkitől.

Talán az infokommunikáció világában a leggyorsabb a változás, amely erőteljesen kihat a mindennapjainkra is. A nyolcvanas években jelentek meg az analóg mobiltelefonok, a kilencvenes években a már digitális második generációs GSM került a középpontba, hogy aztán – átlépve a 21. századba – megjelenjen a harmadik generációs (3G) UMTSrendszer, majd 2010 után a 4Gmobilhálózat. A következő lépcső az 5G, amely 2019 óta fokozatosan terjed a világban.

Adat és nagy mennyiségű eszköz

Vajon milyen igények tették sürgetővé az ötödik generációs mobilrendszerek kidolgozását és elterjesztését, mikor az LTE, majd az LTE-Advanced nagyon elterjedt a világban, és sikeresen szolgálja ki az egyre inkább adatkommunikációra éhes mobiltelefon-előfizetőket? Nos, ennek több oka is van.

Az egyik kétségtelenül a növekvő adatigény, mivel az okostelefonok megjelenésével erőteljesebbé vált a mobilinternet használata, sokan már elsődlegesen erre használják a készüléküket, alig beszélnek rajta. Persze gyorsabb letöltési sebességet is igényelnek az előfizetők, így a nagyobb sávszélesség alapvető követelménnyé vált.

A másik ok az internetre kapcsolódó tárgyak, szenzorok és alkatrészek (aktuátorok) mennyiségének hatalmas növekedése, amit Internet of Things (IoT) néven emlegetnek. Az internetre csatlakozó IoT-eszközök mennyisége 2018 végére meghaladta a mobiltelefonok számát, 2030-ra várhatóan 30-32 milliárd eszköz fog az interneten keresztül kommunikálni egymással, valamint az adataikat feldolgozó központi szerverekkel. Ehhez olyan mobilhálózat szükséges, mely jóval több végpontot tud kiszolgálni, mint a korábbi mobilgenerációk. Ezek az apró eszközök már mindenütt teret nyertek, az intelligens épületek, okosvárosok működtetésének ugyanúgy alapelemei, mint a vagyonvédelmi rendszereknek vagy a mindennapjainkban is használt egészségügyi monitoringrendszereknek.

A harmadik ok – amely egyre erőteljesebben jelentkezik – az ipari alkalmazások, gyártásautomatizálás, öszszefoglalóan az ipar 4.0 igénye a vezeték nélküli, nagy pontosságú és kis késleltetésű hálózatok iránt. Ez a tendencia az elmúlt tíz évben erősödött fel, és mára már alapvető gazdasági indíttatású igény van az ilyen rendszerekre.

A három kiemelt célt egy háromszög három csúcsaként megjelenítve jön létre az 5G-hálózat követelmény-háromszöge (1. ábra), melyben a különböző szolgáltatások, alkalmazások elhelyezkedése ábrázolható. A három kiemelt cél hálózati igényeit végiggondolva érezhető, hogy ezek egymásnak ellentmondó követelményeket fogalmaznak meg.

Az 5G-hálózatokkal szemben támasztott követelmények egymással ellentétesek. Egy adott szolgáltatásnak nincs igénye az összes paraméter maximális értékére, ez bizonyos mértékig feloldja ezt az ellentmondást. Ugyanakkor a hálózat egészének mégis képesnek kell lennie az összes igény kiszolgálására, és ez adja az igazi kihívást az 5G-hálózatok számára.

Időigényes szabványosítás

E követelményrendszer mentén kezdte meg a 3GPP szervezet az 5G-rendszer szabványainak a kidolgozását, amire alapvető szükség volt az egységes, egymással kompatibilis 5G-hálózatok kialakításához.

Nyilvánvaló volt, hogy ezt a hármas követelményrendszert egy szolgáltatáson belül egyszerre nem lehet kielégíteni, de nem is ez volt ennek a követelmény-háromszögnek a célja, ugyanakkor az 5G-rendszer egészének alkalmasnak kell arra lennie, hogy az igényeket egyszerre tudja kiszolgálni. Már a specifikációs munka ezen szakaszában kirajzolódott, hogy az 5G-rendszer szabványosítása hosszú folyamat lesz, és csak utána jelennek meg mindazok az előnyök, amelyeket az 5G-rendszer végső változatának a kiépítése el fog hozni.

Ezzel nagy ellentmondás is keletkezett: ha az 5G-rendszer csak a szabványosítás lezárása után lesz teljes értékű, és addig el sem indítja a szolgáltatást a szolgáltató, akkor addig nem fog felfutni a végberendezések gyártása sem, nem lesznek készülékek a piacon, nem alakul ki a korai felhasználók széles köre, akik már az 5G-rendszerek kiépítésének a korszakában belépnek az előfizetők táborába. Erre az ellentmondásra valamilyen kompromisszumot kellett találni.

Átmeneti kompromisszum

E „tyúk vagy a tojás” problémának a feloldására született meg a gondolat, hogy a három követelmény közül ki kell emelni a nagy sávszélességű átvitelt, és az 5G rádiós interfészének a specifikálásakor előre kell hozni egy olyan megoldás kidolgozását, amely már az LTE-hálózatokra ráépíthető, és korlátozottan ugyan, de 5G-képes szolgáltatást nyújt. Ezt a megoldást – mivel ekkor valójában nem önálló 5G-rendszerről, hanem egy 4G-hálózatra épített 5G-s rádiórendszerről van szó – elnevezték 5G non-standalone (5G NSA) rendszernek. Ez megadja a nagyobb sávszélességű forgalmazás élményét azoknak az előfizetőknek, akik ezért hajlandóak 5G-képes okostelefont vásárolni.

A később szabványosított 5G standalone (5G SA) rendszerben már kiépítésre kerül az 5G-maghálózat és annak a komplex vezérlési síkja is. Itt az 5G NR mind a vezérlési sík, mind az adatsík szempontjából csak az 5G-maghálózathoz kapcsolódik. Az okostelefon fel tud kapcsolódni a 4G- és az 5G-hálózatra egyaránt, amennyiben mindkettő rendelkezésre áll. A két hálózaton eltérő képességekkel, eltérő szolgáltatási körrel találkozik, itt már érvényesülnek az 5G-rendszer ígéretei is abban az esetben, ha az 5G-maghálózat tartalmazza az összes ehhez szükséges funkciót, aminek egy része már a 2020-ban elkészült szabványokban is benne volt, de a teljes képesség csak 2022 nyarára lett szabványosítva.

2022 elejére már 72 országban 187 szolgáltató indított 5G NSA-szolgáltatást. Viszont jelenleg a világon alig több mint két tucat (!) teljes képességű 5G SA-hálózat üzemel, ez az oka annak, hogy sokan nem érzékelik az 5G-hálózat igazi előnyeit, lehetőségeit.

Ez a helyzet jelenleg hazánkban is. Az NMHH a járvány okozta bezárkózás ellenére is megszervezte 2020 márciusában az 5G-hálózatok frekvenciáinak az értékesítését annak érdekében, hogy a szolgáltatók mielőbb el tudják indítani a szolgáltatásokat. Jelenleg az összes hazai szolgáltató csak 5G NSA-rendszerrel rendelkezik. A hazai hálózatok sebességi adataira vonatkozóan – ami területenként vagy akár településenként is eltérő lehet – az NMHH mérőrendszere, a szelessav.net honlapján lehet tájékozódni. A részletes területi adatok a https://szelessav.net/hu/aggregalt_sebesseg/mobil címen kérhetők le területenként és szolgáltatónként.

Magyarországon a 4G-hálózat kiépítése nagyon jó minőségben és lefedettségben működik, teljes mértékben alkalmas a magasabb sebességű adatkommunikációra is, így itt sem olyan feszítő az igény az előfizetői oldalról az 5G-rendszerekre történő átlépésre. 2019-ben már a lakosság kb. 96 százaléka el tudta érni a 4G-szolgáltatásokat, és a területi lefedettség is 90 százalék körül járt. Itt lefedettségi adatot még igazán nem is lehet egzakt módon sem megadni, sem mérni, mert az 5G NSA-telepítés miatt a 4G- és 5G-forgalom nehezen szétválasztható, mérhető. Az 5G-rendszerek iránti érdeklődés várhatóan megnő, amikor áttérnek a szolgáltatók a 5G képességeit teljesen nyújtani képes 5G SA-rendszerre.

A cikk az Új Médiakultúra Magazin II. évfolyamának első számában jelent meg. A kiadvány innen letölthető.