Το 5G ως πυλώνας ανάπτυξης

Επιστημονική ανάλυση του Γιάννη Μπαρτσιώκα*,

Είναι γεγονός ότι τον τελευταίο καιρό τόσο το ενημερωτικό όσο και το κοινωνικό ενδιαφέρον, μονοπώλησε η πανδημία του κορονοϊού και οι προσπάθειες αντιμετώπισής της. Ωστόσο, διαδραματίζονται γύρω μας αρκετά δρώμενα που καταδεικνύουν την επόμενη μέρα και τις δυνατότητες ανάκαμψης της ελληνικής οικονομίας μέσω της διείσδυσης στην ψηφιακή εποχή και της εξέλιξης την ασυρμάτων δικτύων επικοινωνιών.

Η δημιουργία ενός οικοσυστήματος δικτύων πέμπτης γενιάς (5G) είναι συνυφασμένη με την 4^η Βιομηχανική Επανάσταση αλλά και τη δημιουργία ενός πιο οργανωμένου πλαισίου στον τομέα της Έρευνας και Ανάπτυξης (R&D) που θα επιτευχθεί με την εισροή Ευρωπαϊκών, ιδιωτικών αλλά και δημοσίων κεφαλαίων στο χώρο. Βασικοί πυλώνες στην ως άνω προσπάθεια είναι εκτός από την Πολιτεία, οι τηλεπικοινωνιακοί πάροχοι, τα Πανεπιστημιακά και Ερευνητικά Ιδρύματα, μεγάλες και μεσαίες εταιρείες του κλάδου της Πληροφορικής και των Τηλεπικοινωνιών, όπως επίσης και νεοφυείς (start–up) επιχειρήσεις.

Απαρχή της προσπάθειας αυτής υπήρξε η διαδικασία απόδοσης φάσματος από το Υπουργείο Ψηφιακής Πολιτικής στους 3 μεγάλους τηλεπικοινωνιακούς παρόχους της χώρας (ΟΤΕ, Vodafone, Wind), για την υλοποίηση 5G δικτύων, η οποία ξεκίνησε την 6^η Νοεμβρίου 2020 με βάση το δελτίο τύπου του Υπουργείου σε εφαρμογή της από 7.5.2020 Κοινής Υπουργικής απόφασης (ΦΕΚ Β’ 1752). Επιπλέον, στις 14.1.2021 η Ελληνική Εταιρεία Συμμετοχών και Περιουσίας Α.Ε. ανακοίνωσε τη σύσταση της εταιρείας «Συμμετοχές 5G Α.Ε.», η οποία έχει σκοπό τη σύσταση και διαχείριση του αμοιβαίου κεφαλαίου επιχειρηματικών συμμετοχών «Ταμείο Φαιστός» που αφορά τις επενδύσεις σε επιχειρήσεις που δραστηριοποιούνται στην έρευνα και ανάπτυξη προϊόντων και υπηρεσιών που λειτουργούν σε υποδομές 5G.

Επισκόπηση ασύρματων δικτύων πέμπτης γενιάς και εφαρμογές

Σύμφωνα με έρευνα της CISCO, μέχρι το 2023 η μηνιαία απαίτηση δεδομένων θα ανέλθει στα 100 Exabytes με περί τις 31,6 δισεκατομμύρια ενεργές διασυνδεδεμένες συσκευές, διπλασιάζοντας τις απαιτήσεις αντίστοιχης έρευνας που διεξάχθηκε πριν την πανδημία του κορονοϊού. Σε αυτό το πλαίσιο, τα δίκτυα 5^ης γενιάς χρησιμοποιούν τα τεχνολογίες όπως μαζικά συστήματα κεραιών πολλαπλών εισόδων – πολλαπλών εξόδων (Massive MIMO), τη χιλιοστομετική μπάντα συχνοτήτων (mmWaves), την τεχνική του τεμαχισμού δικτύου (Network Slicing) και τα προσαρμοστικά σχήματα διαμόρφωσης (Adaptive Modulation Coding). Με βάση τα παραπάνω, η πολυπλοκότητα και η ύπαρξη πληθώρας παραμέτρων, επηρεάζουν την αποδοτική ανάθεση των διαθέσιμων ραδιοπόρων (Radio Resource Management), αυξάνοντας την πολυπλοκότητά της. Ωστόσο, στο ως άνω πλαίσιο φερέλπιδες προσεγγίσεις -και ώριμες πλέον ερευνητικά- μέσω της Μηχανικής Μάθησης και της Ανάλυσης Δεδομένων, δίνουν την δυνατότητα της αποτελεσματικής αξιοποίησης των δικτύων 5G εμπορικά, βιομηχανικά και εταιρικά, ώστε να επιτευχθούν οι απαιτήσεις για ελαχιστοποίηση της καθυστέρησης (Ultra–Reliable Low Latency Communications – URLLC) και αύξηση της ποιότητας της παρεχόμενης υπηρεσίας (Quality of Service – QoS).

Η ως άνω τεχνοκρατική προσέγγιση δεν αφορά τόσο τον απλό καταναλωτή, ο οποίος μέσω του 5G θα δει επίδραση στην ταχύτητα λήψης (download) και μεταφόρτωσης (upload), καθώς και σχεδόν μηδενική καθυστέρηση που οδηγεί στην υποστήριξη εφαρμογών streaming και εικονικής πραγματικότητας. Η εμποριοποίηση των ως άνω είναι πεδίο των παρόχων και σε μεγάλο ποσοστό έχει δρομολογηθεί.

Ωστόσο, η ως άνω προσέγγιση αφορά την επαγγελματική, βιομηχανική και πανεπιστημιακή κοινότητα. Ο διάλογος περί 5G, είναι τόσο έντονος και ουσιαστικός καθώς πρόκειται να αλλάξει τον τρόπο που εργαζόμαστε, παράγουμε αλλά και καταναλώνουμε. Ιστορικά κάθε 10 – 15 έτη μια νέα γενιά συστημάτων ασυρμάτων δικτύων εισέρχεται στην αγορά, ύστερα από χρόνια ερευνητικών προσπαθειών. Κάθε φορά βασικό συστατικό της commercial εφαρμογής αποτελεί η ύπαρξη μιας killer application. Για παράδειγμα στα 2G δίκτυα ήταν η μετάδοση φωνής, ενώ στα 3G η παγκόσμια συνδεσιμότητα. Η επανάσταση του 5G είναι πως δεν διαθέτει μόνο μια killer application, αλλά τόσες πολλές που ίσως να μην μπορούμε να φανταστούμε ακόμη. Ενδεικτικά θα μπορούσαμε να αναφέρουμε κάποιες ώριμες ερευνητικά εφαρμογές όπως η επικοινωνία μεταξύ οχημάτων και η αυτόνομη οδήγηση, η αυτοματοποίηση της αλυσίδας παραγωγής, οι εφαρμογές AR και VR, οι υπηρεσίες τηλεϊατρικής και η διαχείριση καταστάσεων έκτακτης ανάγκης (critical case scenarios).

Στον επιχειρησιακό τομέα και στην επιτάχυνση των εργασιών κάθε εταιρείας, άμεσα εφαρμόσιμη και επεκτάσιμη κρίνεται η ανάπτυξη των ιδιωτικών ασυρμάτων δικτύων 5G (5G campus networks ή Mobile CANs). Σε αυτό το πλαίσιο -και λόγω της φύσης των χιλιοστομετρικών ζωνών συχνοτήτων- είναι δυνατή η εκχώρηση φάσματος απευθείας σε εταιρείες ή οργανισμούς για τη δημιουργία εξειδικευμένων 5G λύσεων, η οποίες θα είναι προσαρμοσμένες στις ανάγκες και απαιτήσεις του εκάστοτε ενδιαφερόμενου. Τα πλεονεκτήματα της ως άνω προσέγγισης αφορούν εκτός από την αυτοματοποίηση της διαδικασίας παραγωγής, την ασφάλεια, την σταθερότητα και την ποιότητα της παρεχόμενης υπηρεσίας, καθώς και την προσαρμοστικότητα στις ανάγκες του εκάστοτε use case.

Προβλέψεις και ευκαιρίες στην Ελλάδα

Στην Ελλάδα σύμφωνα με έρευνα της Ernst & Young για λογαριασμό του Υπουργείου Ψηφιακής Διακυβέρνησης, το 5G θα δημιουργήσει προστιθέμενη αξία από 7,3 έως 12,4 δισ. ευρώ και 50.000 έως 60.000 νέες θέσεις εργασίας στην Ελλάδα μέχρι το 2030.

Είναι συνεπώς εμφανής η εισχώρηση των ως άνω τεχνολογιών στην προσπάθεια ανάκαμψης της ελληνικής οικονομίας στην μετά COVID-19 εποχή. Στην πραγματικότητα όμως, το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό είναι το όραμα το οποίο διαφαίνεται. Σύμφωνα με αυτό, η χώρα μας θα αποτελέσει -για πρώτη ίσως φορά στην ιστορία της- τον πρωταγωνιστή των επικείμενων εξελίξεων, ως ισότιμος και ισάξιος παίκτης σε παγκόσμιο επίπεδο, παρά τον ακόλουθο αυτών, όπως ίσχυε έως τώρα. Δεν θα πρέπει να λησμονούμε ότι ήδη οι ερευνητικές εργασίες για ακόμη νεότερες γενιές δικτύων τηλεπικοινωνιών, έχουν ξεκινήσει και τα δίκτυα έκτης γενιάς (6G) σχεδιάζονται ώστε να προσφέρουν ακόμα περισσότερες δυνατότητες και προοπτικές.

*Μπαρτσιώκας Γιάννης, MEng, Dipl.-Ing, Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ (ΕΜΠ), Υποψήφιος Διδάκτορας Σχολής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου

Βιβλιογραφία:

[1] Cisco Annual Internet Report (2018–2023), Τεχνικό Εγχειρίδιο, δημοσιεύθηκε 24.6.2021, https://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/executive-perspectives/annual-internet-report/white-paper-c11-741490.html

[2] Δελτίο Τύπου Ernst & Young Ελλάδος, «Παρουσίαση της μελέτης για την εισαγωγή και τη λειτουργία δικτύων 5G στην Ελλάδα», δημοσιεύτηκε 2.11.2020, https://www.ey.com/el_gr/news/2020/11/ey-parousiasi-tis-meletis-gia-tin-eisagogi-kai-ti-leitourgia-diktuon-5g-stin-ellada

[3] P. Gkonis and D. I. Kaklamani. “Reduced Complexity BER Calculations in Large Scale Spatial Multiplexing Multi-User MIMO Orientations in Frequency Selective Fading Environments”, Electronics (MDPI), Vol. 8(7), 727, June, 2019, pp. 10.

[4] P. Gkonis, P. Trakadas and D. I. Kaklamani. “A Comprehensive Study on Simulation Techniques for 5G Networks: State of the Art Results, Analysis, and Future Challenges_1”, Electronics (MDPI), Vol. 9(3), 468, March, 2020, pp. 19.

[5] Redana, S. (Ed.), Bulakci, Ö. (Ed.), Zafeiropoulos, A., Gavras, A., Tzanakaki, A., Albanese, A., Kousaridas, A., Weit, A., Sayadi, B., Jou, B. T., Bernardos, C. J., Benzaid, C., Mannweiler, C., Camps-Mur, D., Breitgand, D., Estevez, D. G., Navratil, D., Mi, D., Lopez, D., … Zhang, Y. (2019). 5G PPP Architecture Working Group: View on 5G Architecture. European Commission. https://5g-ppp.eu/wp-content/uploads/2019/07/5G-PPP-5G-Architecture-White-Paper_v3.0_PublicConsultation.pdf