Popeli smo se na krov FER-a i, uz pomoć dekana i profesora, napravili test baznih stanica za mobilne mreže

Tim povodom, zaputili smo se na zagrebački Fakultet elektrotehnike i računarstva, gdje smo se sastali s profesorom Gordanom Šišulom sa Zavoda za komunikacijske i svemirske tehnologije, te dekanom FER-a Gordanom Gledecom, koji su nam pojasnili kako uopće funkcionira 5G, što će nam donijeti u budućnosti, te ima li kakvih značajnijih razlika u zračenju u usporedbi s 4G mrežom, o čemu se u javnosti spekulira. Analizatorom spektra smo također izmjerili oblik signala na 800, 900 i 1800 MHz, kao i njegovu jačinu, odnosno, zračenje.

Zaputili smo se na krov

Kada smo došli na FER, u društvu profesora Šišula i dekana Gledeca smo se zaputili na krov, gdje su postavljeni repetitori. Zgrada zagrebačkog FER-a je sasvim logična lokacija, budući da je ona jedna od najviših zgrada u zagrebačkom kvartu Trnje, a sve druge više zgrade su na većoj udaljenosti od nje, poput Eurotowera. Kako nam je istumačio profesor Šišul, na tri kraja krova zgrade nalaze se tri repetitora, od kojih svaki pokriva 120 stupnjeva ispred sebe, stoga sva tri repetitora pokrivaju 360 stupnjeva oko zgrade fakulteta.

Dakle, jedan repetitor je usmjeren na južniji dio Trnja prema rijeci Savi, drugi repetitor je usmjeren prema sjeveru i sjevernijem dijelu kvarta te kvartu Donji Grad, dok je treći usmjeren zapadnije, prema Trešnjevci. Tako su s krova FER-a odašiljači usmjereni prema hotelu Esplanade, hotelu International, Ciboni, Studentskom centru, SD Martinovki, Osnovnoj školi Tina Ujevića, nekoliko dječjih vrtića, Botaničkom vrtu i drugim dijelovima šireg gradskog centra.

Svaki od njih radi na određenoj snazi, kako bi mogao pokriti površinu ispred sebe, koja se naziva ćelijom. Postavljena snaga repetitora ovisi o mnogo faktora, od kojih je samo jedan faktor udaljenost koju mora pokriti. Drugi iznimno bitan faktor je i broj uređaja koji će se spojiti na pojedinu antenu. Jedan od većih problema sadašnje 4G tehnologije je naprosto njen kapacitet.

Korisnici koji se nalaze unutar jedne ćelije dijele kapacitet te bazne stanice i antenskog sustava. Dakle, ako se u ćeliji nalazi tisuću ljudi, te kada bi oni bili svi spojeni na isti antenski sustav, oni bi kapacitet sustava dijelili na tisuću dijelova. “Ipak”, kaže profesor Šišul, “ne razgovaraju svi istovremeno na mobitel, niti šalju istovremeno podatke, pa se taj broj dijeli na recimo desetak ili na par stotina korisnika koji istovremeno koriste jedan antenski sustav”.

Što je sa zračenjem?

Što se tiče samog zračenja, profesor tumači da nekih razlika između 4G i 5G mreža nema. “U smislu djelovanja i načina na koji djeluju, razlike i nema. Po pitanju zračenja, mi možemo govoriti samo o tome kakav je oblik signala. Ako smo rekli da je oblik signala 4G i 5G mreže isti, onda je samo pitanje nivoa i razine, te frekvencije na kojoj radi. Ako 4G i 5G radi na istoj frekvenciji i s istom razinom, jednako je štetan ili koristan. Međutim, te norme postoje već dvadesetak godina i one nalažu koje su prihvatljive razine zračenja. Dakle, one se ne fokusiraju na tehnologiju, već na količinu zračenja. Nebitno je radi li se o 2G, 3G, 4G ili 5G tehnologiji. Čak i kada dođe 6G ili 7G, fizikalne osnove i ograničenja ostaju isti”, tumači.

Na krovu FER-a smo analizatorom spektra mjerili snagu signala koju proizvode bazne stanice. Za mjerenje snage signala, odnosno elektromagnetskog polja koje proizvode, potrebno je imati odgovarajući instrument i kalibriranu antenu, koja služi kao senzor za primanje i odašiljanje te elektromagnetske energije. Profesor nam je pokazivao oblik signala na 800, 900 i 1800 MHz, pa smo mogli i izmjeriti njihove razine. Izmjerene vrijednosti koje su prikazane na instrumentu bile su znatno manje od graničnih vrijednosti koje određuje zakon, no sasvim točne vrijednosti nismo mogli dobiti.

Profesor tumači da bi za sasvim točne podatke trebali imati kalibriranu antenu, a i sam postupak mjerenja iziskuje dodatnu i napredniju opremu, te dugotrajniji postupak mjerenja kako bi se dobile egzaktne vrijednosti. No, profesor kaže da i nekalibrirana antena upućuje na to da su vrijednosti znatno niže o onih propisanih u zakonu.

Bitan je zbroj zračenja aktivnih frekvencija

Šišul tumači da se frekvencije koje su aktivne zbrajaju, pa se tako računa koliko je čovjek izložen zračenju. “Ako je zbroj zračenja svih generacija mobilnih mreža koje su trenutno aktivne manji od ograničenja, onda je to u redu. No, postavlja se pitanje koliko 5G doprinosi ukupno u tom zbroju. Laički rečeno, 5G dodaje još nešto na taj ukupni zbroj. Ako vi ne pogasite neke druge mreže, ukupna količina zračenja raste. No, teleoperateri su već najavili postepena gašenja drugih starijih generacija, kako bi se otvorilo prostora za 5G, stoga bi sve te razine zračenja i dalje trebale ostati prihvatljive”, kaže.

Profesor priča da su oni sami izvršili niz mjerenja o količini zračenja na više lokacija, s uređajima sličnim ovom koji je nama demonstrirao na krovu. “Ovaj uređaj, analizator spektra, mjeri razinu signala i pokazuje koja je njegova razina na određenoj frekvenciji. Mi smo mnogo puta mjerili ta zračenja, a najčešće su izmjerene vrijednosti bile i do tisuću puta manje od onih reguliranih zakonom. Smatra se da ako se dođe do deset posto zakonske norme, da se radi izvoru signala sa značajnim zračenjem. No, ako se nalazite na normalnoj udaljenosti, izloženi ste polju bazne stanice koja je znatno manja nego polje koje proizvodi mobitel”, tumači.

Sve mreže moraju zadovoljiti jednake norme

Bazne stanice i antenski sustavi mogu se postavljati samo po određenim mjestima koja zadovoljavaju zakone, koje moraju zadovoljiti sve mreže, pa tako i 4G i 5G. “Odredbe o zračenju nemaju veze s tehnologijom, već samo s frekvencijom i snagom. Dakle, priča je uvijek ista. Ovisi na kojim će se razinama postavljati antene i na kojoj udaljenosti se nalazite od tog izvora signala. Zračenje je zakonski određeno i ne može se probiti taj zakon. Repetitori se postavljaju na određena mjesta za koje se gleda da zadovoljavaju udaljenosti da nisu štetna. Prije puštanja u rad, sama bazna stanica treba se prekontrolirati i vidjeti je li joj razina zračenja prihvatljiva. Postupak je identičan za sve generacije mreža”, objašnjava Šišul.

Za samu 5G mrežu, smatra da će donijeti niz promjena na društvo i ekonomiju. Kroz tu mrežu postoji mogućnost da će se stvoriti novi poslovni modeli, nove tvrtke i novi proizvodi koje si trenutno uopće ne možemo zamisliti. Trenutna ponuda 5G uređaja i usluga koje se nude je relativno ograničena, no to je i sasvim logična činjenica budući da se radi o novoj tehnologiji.

Koji su dijelovi repetitora?

Profesor Šišul nam je detaljno pojasnio i same dijelove pojedinog antenskog sustava. “U ovom antenskom sustavu nalaze se antene, koje u ovom slučaju ne vidimo budući da se nalaze u zaštitnom kućištu. Svaka od njih ima niz elemenata, a ovisno o broju tih antenskih elemenata ovisi i koliko se signala može procesuirati i usmjeriti. Na ovom specifičnom antenskom sustavu nalaze se četiri zasebne antene, zbog čega se stvara MIMO, metoda kojom se značajnije povećava kapacitet veze. Dakle, ovdje je četiri puta veći kapacitet antenskog sustava jer koristimo četiri zasebne antene”, tumači Šišul.

Kod antena za petu generaciju mobilnih mreža, elementi koji bi bili potrebni za funkcioniranje integrirani su u jedan sustav, stoga je sama antena, odnosno antenski sustav, znatno kompaktnija. No, profesor tumači da antene za 4G i 5G mrežu mogu imati jednak fizički izgled, no s različitim ugrađenim komponentama. Sam antenski sustav nalazi se na metalnom nosaču koji antene izdiže s površine na visinu od oko dva metra, a same antene unutar tog sustava su duljine oko jednog metra.

“Na koncu, vidimo da je ipak svaki antenski sustav povezan s kablovima, koji idu prema baznoj stanici odašiljača, od koje se ponovno preko kablova povezuje u fiksnu mrežu, gdje se dalje spaja prema nekim hijerarhijskim čvorovima”, nastavlja. Dakle, svaki antenski sustav za mobilnu mrežu se na koncu povezuje s kablovima prema fiksnoj mreži, koja ga potom povezuje s ostatkom interneta.

Problem s mrežom na stadionima i u šoping centrima

Profesor nam je dao i primjer toga što se dogodi kada je previše ljudi spojeno na jednu baznu stanicu, pa njen kapacitet jednostavno nije dovoljan za opsluživanje svih korisnika. “Taj problem se recimo javlja na nogometnim stadionima ili u velikim dvoranama. Tada se ne može koristiti klasična ćelija, već se mora raditi posebno dimenzioniranje i projektiranje kako bi se mogla pokriti tako malena površina s toliko puno potrošača”, objašnjava.

Sličan problem se javlja i u šoping centrima za vrijeme Božića, kada hrpa ljudi navali u zadnji tren kupovati poklone, a postojeća mrežna infrastruktura ih ne može sve opslužiti. Zbog toga, sigurni smo, niste mogli koji puta poslati sliku potencijalnog poklona nekoj drugoj osobi na provjeru, pa ste možda i kupili krivu stvar. 5G mreža, koja će imati znatno veći kapacitet, vjerojatno će i taj problem riješiti, tvrde operateri.

Kako riješiti problem zagušenja mreže?

Kao jedno moguće rješenje za povećanje kapaciteta profesor Šišul navodi češće stavljanje ćelija, zbog čega bi se na jednoj manjoj ćeliji moglo nalaziti više korisnika ili bi se jednakom broju korisnika mogla nuditi veća brzina. No, druga metoda je korištenje viših frekvencija i širina kanala. Kada postoji širi kanal, mreža ima veći kapacitet. “Ako se 5G koristi na nižim kanalima kao i 4G, onda razlike de facto nema. Oblik signala je isti, i ta širina kanala koja upućuje na to koja će biti brzina ostaje ista. Tek kada otiđemo na više frekvencije, na kojima možemo imati šire kanale, povećava se kapacitet i brzina mreže. To je kao kada imate cijev za vodu. Što je ona šira, više vode se može progurati kroz nju”, objašnjava.

U usporedbi s današnjim frekvencijama, 5G će funkcionirati na višim frekvencijama od 3,5 ili 3,6 GHz, pa će kanal biti širi. Tako će se u tom spektru teleoperaterima moći dodijeliti 100 MHz, dok im se u ovom postojećem 4G režimu dodjeljuje 20 MHz. “Dakle, u 5G mreži kapacitet se može povećati pet puta. Pet puta veća širina znači i pet puta veću brzinu ili kapacitet. Na 26 GHz na kojem će također raditi 5G, operateri će imati spektar od primjerice 500-600 MHz, što je golemi skok spram dosadašnjeg kapaciteta. Dakle, na antenske sustave moći će se spajati više ljudi, koji će moći koristiti brži internet”, tumači.

Međutim, kako raste frekvencija, istovremeno se smanjuje domet same antene. Zbog toga je postavljanje dodatne 5G opreme, koja ima kraći domet, jedan od najvećih izazova operatera. Šišul ipak ističe da su noviji 5G antenski sustavi bitno manjih fizičkih dimenzija, budući da su za postizanje viših frekvencija kraćeg dometa potrebne manje antene.

Nije samo brzina bitna kod 5G mreže

Kada se priča o 5G tehnologiji, profesor Šišul kaže da se uglavnom ističe povećanje brzine, no brzina je samo jedan element priče. “Druga stvar je što se nastoji smanjiti latencija, odnosno kašnjenje mreže. Manja latencija potrebna je za usluge u realnom vremenu. Uz nju, bitna nova stvar je i senzorika, odnosno, komunikacija s raznim senzorima. Takvim uređajima moći će se primjerice upravljati kućanskim aparatima ili paliti i gasiti svijetla. Stvar je što će svaki taj uređaj moći biti zasebno spojen na 5G mrežu, bez potrebe da se spaja na neke kućne mreže ili slično”, priča Šišul.

5G tehnologija će, prema Šišulovim riječima, imati velik utjecaj na autonomna vozila, koja će moći komunicirati u realnom vremenu i javljati jedni drugima razne situacije iz prometa, poput uvjeta na cestama. Operateri će također svojim korisnicima uz pristup internetu moći ponuditi i neke sasvim nove kategorije usluga, poput automatskog očitanja potrošnje plina ili struje, bez potrebe da se ti mjerači spajaju na kućne mreže.

Još jedan sasvim konkretan primjer značaja manje latencije je upravljanje dronom. Šišul priča da razlika između latencije mreže od 20 milisekundi ili 60 milisekundi može utjecati na to hoćete li ako upravljate dronom pogoditi krošnju drva ili ćete ju izbjeći. “Svaka nova generacija mobilnih mreža smanjuje tu latenciju. Kod 4G-a spominjala se latencija od oko 10 milisekundi, no u praksi, ona je iznosila oko 20 milisekundi. Kod 5G mreža, spominje se moguće spuštanje latencije na samo 1-2 milisekunde. Međutim, uvijek postoje neka ograničenja, pa ćemo vidjeti koliko će to biti u praksi”, tumači Šišul.

Uvijek su usluge gurale razvoj tehnologije

Sa Šišulovim mišljenjem slaže se i dekan FER-a Gordan Gledec. “5G tehnologija bi trebala značajnije smanjiti kašnjenje, odnosno latenciju. To će omogućiti stvaranje novih usluga, a upravo su te usluge ono što nas tjera da se inovira. Krenuli smo od bakrene žice i parice, a danas gotovo svatko kod kuće može imati optiku. U budućnosti možda neće biti niti toga, već će sve ići ‘preko zraka’, bez potrebe za fiksnim vodovima”, priča Gledec.

Ovakav skok tehnologije, odnosno mreža, za Gledeca je i očekivan, no njegova uspješnost će ovisiti o njegovim primjenama. “Ako želiš da ljudi koriste novu tehnologiju, moraš smisliti nove usluge. 5G je za brze mreže. Omogućit će primjerice autonomnim vozilima bržu povezanost. U tom slučaju je iznimno bitna latencija kojom se može prenijeti neki podatak. Kada jedan autonomni automobil ide prema drugome, tu nema prostora za kašnjenje. To su sve te nekakve nove usluge gdje je što manje kašnjenje mreže iznimno bitno, kao i njena propusnost”, nastavlja.

Gledec je jedan od ljudi koji su radili na projektu jedne od prvih hrvatskih web stranica, www.hr. “Kada sam još studirao, dečki na zavodu za telekomunikacije napravili su početnu stranicu Hrvatske, što je tada bilo jako popularno. Ona je otvorena 1994. godine, bila je jedan od prvih web siteova u Hrvatskoj, a 1996. godine dobila je svoje ime www.hr koje nosi i dan danas. Taj sadržaj je i danas dostupan, a filozofija mu je ista. Stranica sadrži informacije primjerice o kulturi zemlje, sportu i politici. Možemo reći da je ta stranica bila hrvatski yahoo. Tu je bilo preko 700 kategorija u koje su se katalogizirale web stranice. Kada sam ja izašao iz te priče, kolege su već automatizirale sustav za kategorizaciju, a stranica je još i 2003. i 2004. godine bila popularna, budući da je imala 15.000 korisnika dnevno”, kaže Gledec.

Ovakav razvoj tehnologije je očekivan

Budući da se od ranijih dana bavio internetom, Gledeca smo pitali je li mislio da će se internet i komunikacijske tehnologije ovako razviti. “Nisam tada razmišljao o tome, isto kao što ni sada ne razmišljam što će se dogoditi kroz pet godina. U tom svijetu nisam znao kuda će stvari ići. Tu si u ovom trenutku i prihvaćaš da će stvari ići naprijed. Možeš samo gledati kako su stvari bile nekad da shvatiš koliko smo otišli naprijed. Dolaze neki novi klinci, a ti sada pokušaj nekome pričati da je nekad brzina interneta bila 64K. Pričaj danas da je ping time s Australijom nekad bio 12 minuta. Dakle, pošalješ slovo i onda za 12 minuta dobiješ odgovor iz Australije. Tada shvatiš da si u tehnologijama neko vrijeme i da za 20 godina i ovo što imamo danas postaje zastarjelo”, zaključuje.

Prisjetio se i vremena kada je u Hrvatska bila spojena na 64K konekciju, pa preko 64K konekcije na Ljubljanu. Nakon dvije godine, te brzine su skočile na 128K, pa na 512K, a tada su mislili da je samo nebo granica. “Kasnije dobiješ megabit, pa dva, tri, četiri i tako dalje. Dakle, brzine su konstantno rasle. Ali u cijeloj toj priči je stvar što su usluge koje su bile u planu i izradi tjerale da se mreže dalje razvijaju. Te 1993. ili 1994. godine, sjećam se da je bilo tridesetak modemskih ulaza za cijelu Hrvatsku. Linije su bile spore i zagušene”, nastavlja.

“Morao si po pet sati zvati da ti se konačno oslobodi linija. Kad ti se oslobodila, mogao si surfati po pet ili šest stranica preko tekstualnog browsera. Par godina kasnije, dobili smo internet telefoniju, pa su se mreže morale dalje razvijati kako bi podržale te usluge. Tako da je ovakav razvoj očekivan. Kao što će biti s budućim mrežama, 6G ili 7G. Kada dođemo do 10G će se vjerojatno zvati XG”, zaključuje Gledec sa šalom, jasno aludirajući na iPhone X za koji se očekivalo da će nositi brojku 10.