5G wchodzi do gry

W rolnictwie przyszłość mają technologie z obszaru internetu rzeczy, do którego podłączone mogą zostać maszyny rolnicze, urządzenia w oborach czy szklarniach, jak również stacje pogodowe i czujniki polowe. Efektywne funkcjonowanie tego sprzętu wymaga szybkiej bezprzewodowej transmisji dużych ilości danych. Takie możliwości oferuje nowy standard sieci komórkowej – 5G.

Dzięki internetowi rzeczy (IoT – Internet of Things) komputery, smartfony, tablety, ciągniki i maszyny rolnicze, urządzenia nawadniające, obory, chlewnie, szklarnie, stacje pogodowe, czujniki polowe i umieszczone na zwierzętach mogą być połączone w jedną sieć, w której dane są przesyłane bezprzewodowo. Taka sieć umożliwia nie tylko monitoring produkcji rolniczej, ale również zdalne sterowanie na odległość w trybie manualnym lub automatycznym różnymi urządzeniami, które mogą np. regulować mikroklimat w oborze czy szklarni bądź uruchamiać nawadnianie. Przyszłością rolnictwa są roboty oraz autonomiczne pojazdy (np. ciągniki rolnicze), które także będą wymagały podłączenia do internetu i sieci komórkowej. Efektywna praca maszyn i urządzeń zintegrowanych w internecie wymaga przepustowych łącz i wysokiej prędkości transmisji danych. Takie możliwości oferuje nowa technologia 5G, która w Polsce ma zacząć funkcjonować od 2020 r.

Cyfrowe telefonie komórkowe

Telefonia komórkowa przechodzi cyklicznie etapy rozwoju. W latach 80. XX w. operatorzy uruchomili sieć 1G, która oparta była o technologię analogową. W latach 90. uruchomiono pierwszą telefonię cyfrową oznaczoną symbolem 2G (ang. 2nd Generation – druga generacja). W porównaniu z poprzednią technologią sieć 2G gwarantowała lepszy zasięg, wyższą jakość połączeń, a także możliwość wysyłania SMS-ów. Niska prędkość transmisji uniemożliwiała korzystanie z internetu w telefonie komórkowym. Sieć 2G nadal jest aktywna w miejscach, gdzie jest słabszy zasięg nowocześniejszych rozwiązań. Umożliwia ona realizowanie połączeń telefonicznych oraz esemesowych.

Na początku XXI w. uruchomiono sieć 3G, której prędkość wynosiła 14 Mb/s. Po wielu unowocześnieniach i zmianie technologii przesyłu sieć 3G pozwalała pobierać dane z prędkością nawet 42 Mb/s, co przyczyniło się do rozpowszechnienia internetu w telefonach komórkowych. Dzięki wdrożeniu sieci 3G miał miejsce ogromny wzrost popularności smartfonów, które łączą tradycyjne funkcje telefonu z multimedialnymi możliwościami.

Jak wykazała praktyka, sieć 3G nie jest tak wydajna, jak zakładano. Dlatego szybko podjęto prace nad uruchomieniem nowej technologii. Sieć 4G uruchomiono w 2009 r. Jednakże sieć 3G nadal jest wykorzystywana, mimo że nowa technologia sukcesywnie wypiera starszy standard. W Polsce 3G pokrywa ponad 90 proc. powierzchni kraju, a korzysta z niej blisko 99 proc. populacji.

Operatorzy sieci komórkowej używają zamiennie pojęć 4G i LTE. Skrót 4G (ang. 4th generation) oznacza czwartą generację telefonii komórkowej. Natomiast LTE (Long Term Evolution) to nazwa technologii, za pośrednictwem której odbywa się transmisja danych w sieci 4G. W porównaniu z technologią 3G standard 4G oferuje wyższe prędkości transmisji danych. W teorii prędkość przesyłu danych wynosi 300 Mb/s. W praktyce jest ona mniejsza i zależy m.in. od odległości od nadajnika, ukształtowania terenu, modelu telefonu, liczby aktywnych użytkowników w pobliżu. Pomimo tych czynników internet za pośrednictwem sieci 4G osiąga prędkości, które pozwalają komfortowo oglądać filmy. Jednakże nie jest ona wystarczająca do uruchomienia pełnych możliwości jakie oferuje internet rzeczy (autonomiczne pojazdy, wirtualna i rozszerzona rzeczywistość, urządzenia przemysłowe umożliwiające sterowanie lub przesyłające w sposób ciągły wideo dobrej jakości). Standard 4G jest natomiast wystarczający dla niektórych funkcji IoT. Wiele podłączonych do sieci czujników nie wymaga dużych prędkości sieci, gdyż przesyła niewielkie porcje danych. Superszybki internet nie jest niezbędny do poprawnego funkcjonowania bankomatu. Duże prędkości nie zawsze są potrzebne do sterowania smartfonem na odległość pracą domowych urządzeń podłączonych do IoT.

Jednakże w zastosowaniu internetu rzeczy na cele przemysłu, gospodarki narodowej czy też i rolnictwa niezbędna będzie technologia oferująca zdecydowanie większe prędkości przesyłu danych i niskie opóźnienia. Takie możliwości daje sieć 5G.

Piąta generacja

Technologia 5G, zwana także technologią mobilną piątej generacji, to standard przesyłania danych w sieci komórkowej o zwiększonych parametrach wydajnościowych. Nową technologię wyróżnia duża przepustowość oraz wydajność sięgająca do 20 Gb/s. Dzięki takim parametrom sieć 5G będzie mogła obsługiwać nawet milion urządzeń znajdujących się na jednym kilometrze kwadratowym (czyli 100 na 1 m²). Kolejną zaletą sieci 5G są bardzo niewielkie opóźnienia. Opóźnienie sygnału w technologii 4G wynosi kilkanaście milisekund. W standardzie 5G ma spaść do 1 ms. Dzięki temu można wdrażać pracujące w trybie online aplikacje, które muszą reagować bardzo szybko na różnego rodzaju zdarzenia. Krótki czas reakcji pozwala sterować urządzeniami, które szybko się poruszają jak np. autonomiczne samochody czy drony.

Jednym z pierwszych beneficjentów technologii 5G będzie branża motoryzacyjna. Integracja 5G z IoT umożliwi zastosowanie na skalę masową samosterowalnych inteligentnych samochodów. Wraz z rozpowszechnieniem sieci 5G nastąpi wzrost liczby inteligentnych domów, urządzeń biurowych, przemysłowych i medycznych. Szerokie perspektywy dla technologii 5G i internetu rzeczy dostrzega się także w rolnictwie.

Cały tekst można przeczytać w wydaniu 09/2019 miesięcznika „Przedsiębiorca Rolny”

dr inż. Jacek Skudlarski

Fot. firmowe