Štvrtá generácia mobilných telekomunikačných technológií 4G, bola z pohľadu používateľa obrovským zlepšením v podobe rýchlosti sťahovania dát. Používatelia si tak mohli vychutnávať živý obsah na svojich mobilných telefónoch. Mnoho aplikácií môže byť podporovaných na existujúcich sieťach 4G, ale niektoré budú vyžadovať 5G. Tieto požiadavky zahŕňajú vyššie prenosové rýchlosti a vyššiu kapacitu s menšou latenciou (oneskorením), rovnako ako zníženie spotreby energie a vyššiu efektivitu systému.
V odbore telekomunikačná technika a elektrotechnika je 5G skratkou pre piatu generáciu mobilných telekomunikačných technológií [4].
5G je nástupcom technológie 4G. V súčasnej dobe 5G ešte nie je štandardizované a telekomunikačné spoločnosti vyvíjajú svoje prototypy.
Táto ďalšia generácia mobilných telekomunikačných technológií nazvaná 5G umožní okrem iného navigáciu rýchlosťou vyššou ako 1 Gbit/s. To znamená desaťkrát rýchlejšiu navigáciu ako je tá súčasná. Z toho vyplýva, že 5G znamená zlepšenie v rýchlosti: ak sa pri 4G dosahuje rýchlosť sťahovania 150 MB/s, bude to až 20 Gbit/s. Táto skutočnosť umožní sledovať streamingové kanály v kvalite 4K alebo vznik fotoaparátov vybavených schopnosťou zaznamenávať videá v rozlíšení UHD (Ultra High Definition) a ďalšie služby, ktoré vyžadujú veľkú šírku pásma. Okrem toho bude tiež možné používať 5G vzdialený computing (výpočty), to znamená, že v niektorých objektoch nebude potrebné inštalovať veľké množstvo procesorov, pretože výpočty bude možné vykonávať v cloude. Technológie IoT, ako napr. komunikácia M2M doplnená o inteligentnú dátovú analýzu, by mali dramaticky zmeniť rôzne priemyselné odvetvia. IoT sa zatiaľ viac presadzuje v priemyselných odvetviach v oblasti mobility a inteligencie. Tab. 3 uvádza niektoré priemyselné sektory s požiadavkami na mobilné širokopásmové pripojenie, ktoré môžu ťažiť z výhod 5G IoT.
Priemyselná výroba |
Inteligentné mestá |
Inteligentné domácnosti |
Zdravotníctvo |
Doprava |
Sledovanie výroby |
Riadenie dopravy |
Prístupové systémy |
Sledovanie zdravotného stavu |
Diagnostika dopravných prostriedkov |
Sledovanie stavu stroja |
Inteligentné osvetlenie |
Riadenie spotreby energie |
Vzdialená diagnostika zariadení |
Autonómne riadenie automobilov |
Robotické riadenie |
Parkovacie hodiny |
Inteligentné meranie |
Robotická chirurgia |
Riadenie nákladných automobilov |
Sledovanie zásob |
Odpadové hospodárstvo |
Alarmy a bezpečnostná kontrola |
Detekcia pádu |
Sledovanie pomocou dronov |
Táto technológia bude pracovať v pásmach 3,6 a 26 GHz v roku 2020 v EÚ. NSA 5G NR alebo Non-Standalone 5G New Radio je prvý štandard 5G mobilných sietí oficiálne schválených štandardizačnou organizáciou 3rd Generation Partnership Program (3GPP).
5G predpokladá množstvo vylepšení s ohľadom na predchádzajúce generácie, ktoré prinesú nové možnosti. Myšlienka je taká, že sa zo situácie, keď sú prepojení ľudia (pomocou inteligentných telefónov, Internetu a sociálnych sietí) dostaneme do situácie, kedy je prepojené prakticky všetko. Standard 5G musí podporovať až 1 milión pripojených zariadení na kilometer štvorcový a musí ponúkať "nekonečné" možnosti pripojenia IoT zariadení. Táto hustota zariadení umožní ďalší významný prielom: prepojené mestá či autonómne vozidlá sa stanú každodennou realitou.
Dôležitou otázkou pre IoT zariadenia a IoT služby je latencia, tj. oneskorenie. V oblasti dátovej komunikácie a digitálnych sietí sa latencia používa v dvoch hlavných kontextoch. Jeden predstavuje jednosmerné oneskorenie (one-way trip), zatiaľ čo druhý obojsmerné oneskorenie (round trip time). Jednosmerné oneskorenie je merané počítaním celkového času, ktorý trvá paketu, aby cestoval od zdroja k cieľu. Obojsmerné oneskorenie je merané pridaním jednosmerného oneskorenia od cieľa späť k zdroju. Doba šírenia, oneskorenie prenosu a ukladanie alebo spracovanie dát v zariadeniach vplývajú na latenciu v komunikačných sieťach. Druhé dôležité zlepšenie 5G sietí by malo ponúknuť používateľom maximálnu latenciu iba 4 ms, v porovnaní s približne 20 ms v LTE bunkách, tj. 4G. Špecifikácia 5G tiež vyžaduje latenciu iba 1 ms pre URLLC (Ultra-Reliable Low Latency Communications). V mnohých IoT aplikáciách je rozhodujúca minimálna latencia, pretože akčné členy a senzory musia pracovať veľmi rýchlo, aby boli užitočné a efektívne.
5G vyžaduje nižšiu spotrebu energie ako 4G, čo je dôležité pre IoT aplikácie. Toto zníženie ponúka možnosť zahrnúť viac senzorov v mnohých aplikáciách a systémoch IoT. Nízka spotreba energie je kľúčovou požiadavkou na zabezpečenie životnosti batérie. Navyše sa v literatúre [5 - 6] uvádzajú rôzne technológie a problémy týkajúce sa "green" IoT s cieľom maximálne znížiť spotrebu energie. Očakáva sa, že IoT zariadenia budú konštrukčne navrhnuté tak, aby v nich batéria vydržala aj 10 rokov.
Niektoré z týchto IoT zariadení môžu byť navyše napájané pomocou energie získavanej z rádiových signálov alebo zo slnečnej energie (energy harvesting). Výskumní pracovníci, vedci a inžinieri čelia výzvam pri navrhovaní IoT systémov, ktoré môžu byť efektívne integrované do bezdrôtovej komunikácie 5G. Aby bola zaistená dlhá životnosť batérie a znížená spotreba energie, niektoré technológie sú povolené s dvoma režimami pre úsporu energie: rozšírený diskontinuálny príjem eDRX (Extended Discontinuous Reception) a úsporný režim PSM (Power Saving Mode) [7].
Hlavné požiadavky na 5G IoT a M2M sú nasledovné: Mnoho pripojených zariadení s pokrytím signálu vo vnútri budov a efektívna signalizácia.