Što biste trebali znati o WiFi, 4G i 5G mrežama

Malo o Internetu i razvoju tehnologija

Kada govorimo o Internetu, moramo biti svjesni da je to jedna ogromna (globalna) mreža digitalnih uređaja koji preko nje razmjenjuju informacije. Glavna prednost interneta i razlog zašto je postao nezamjenjiv dio našeg života je njegova mogućnost da šalje jako veliku količinu informacija između bilo koja dva sudionika na Zemlji, pri tom koristeći signale koji putuju gotovo brzinom svjetlosti. To danas uzimamo „pod normalno“ ali moramo biti svjesni da je prije ne tako davnih dvjestotinjak godina informacija s jednog kraja svijeta na drugi putovala danima. I pri tom je takva informacija obično bila ograničena na neki tekstualni ili usmeni opis događaja. Tada se pojavljuju prvi telegrafski sustavi koji su omogućili da naše informacije pređu veliku udaljenost u kratko vrijeme, ali je količina informacija koju smo mogli poslati i dalje bila skromna (Morseova abeceda). Kasnije dolaze telefonski sustavi koji povećavaju količinu informacija (govorom se brže prenose nego tipkanjem Morseovog koda) koja se može prenijeti do te mjere da nam je i danas takav oblik komunikacije često dovoljan. To su bili začeci žičanih komunikacijskih sustava široke primjene.

Slika 1. Sustav s brzim prijenosnim signalom ali sporim kodiranjem

Kasnije se javljaju i prve bežične tehnologije za prijenos informacija. Prije nekih stotinjak godina u uporabu ulazi radio a nedugo zatim i prvi televizijski sustavi. Televizija je dodala potpuno novu dimenziju prijenosu informacija. Po prvi puta se je na veliku udaljenost mogla prenijeti pokretna slika, konkretno video materijal, što je značajan odmak kad govorimo o količini informacija u odnosu na količinu koju smo mogli prenijeti Morseovim kodom. Naravno, prvi televizijski sustavi su bili ograničeni mogućnostima tadašnje tehnologije. Kvaliteta slike je bila ograničena količinom informacija koja se je mogla prenijeti. Vidimo da se ta tehnologija razvija i dalje jer smo nedavno svjedočili prelasku na novi sustav odašiljanja TV signala koji nam omogućuje gledanje slike u Full HD kvaliteti.

No vratimo se na priču o Internetu. Sve navedene tehnologije, koje su na početku primjenjivane za slanje informacija pomoću telefona, radija ili televizije, s vremenom su tehnički dotjerane i iskorištene za stvaranje Interneta. Dakle Internet tvore različite komunikacijske tehnologije (žičane ili bežične) koje su zadnjih pedesetak godina razvijane specifično za razmjenu podatkovnih bitova između računala (jer to je jezik koji računala razumiju). Pri tom je računalo u prednosti nad čovjekom jer može jako brzo obrađivati informacije. Uzmimo primjer telegraf operatera kojemu treba nekoliko sekundi da otipka signal koji će činiti neku smislenu rečenicu koju onda na drugom kraju ponovno nekoliko sekundi dekodira drugi operater (ponovno čovjek). Računala takvo kodiranje i dekodiranje rade u nepojmljivo kratkom vremenskom intervalu što za posljedicu ima mogućnost slanja ogromnog broja informacija u kratkom vremenu.

Pristup internetu od kuće

Ako želimo pristupiti Internetu, moramo imati pristup uređaju koji je već spojen na Internet i koji nudi mogućnost da se drugi uređaji preko njega spoje na Internet. Takav uređaj (koji nudi pristup Internetu i koji je na Internet spojen) je naš kućni router (usmjernik).

Slika 2. Pristup Internetu iz kućanstva

Na slici 2 možemo vidjeti kojim tehnologijama se naš router spaja na Internet i kako se mi sa svojim uređajima spajamo na njega, što nam posljedično omogućuje pristup Internetu. Router je najčešće spojen na mrežu teleoperatera žičanim putem. Pod tim pojmom obično podrazumijevamo bakrenu paricu (žicu telefonske mreže) ili koaksijalni kabel (kabelski Internet) a u širem smislu i optičke niti (optički Internet) iako se tu radi o plastičnim ili staklenim nitima a ne o klasičnoj žici. Drugi način na koji se router spaja na Internet je preko mobilne mreže (3G/4G/5G) jednog od teleoperatera. Taj način spajanja routera još uvijek nije tako čest jer nije moguće svima omogućiti kvalitetnu vezu preko jednog odašiljača, ali razvojem 4G i u budućnosti 5G mreža postajati će sve češći ukoliko se kvaliteta veze pokaže dovoljno dobra. Bez obzira što se routeri pretjerano ne koriste za spajanje na mreže mobilnih operatera, one omogućuju direktno spajanje mobitela što vrlo često koristimo, pogotovo ako nismo u blizini neke WiFi mreže pomoću koje se možemo spojiti na router.

Laptopi i stolna računala Internetu pristupaju gotovo uvijek preko routera, koristeći mrežni (Ethernet) kabel ili WiFi bežičnu mrežu. Za njih nije uobičajeno da se spajaju na mobilne mreže (3/4/5G) ali imaju tu mogućnost ukoliko za njih nabavite poseban uređaj u koju se umeće SIM kartica mobilne mreže i koji im onda omogućuje pristup mobilnoj mreži. Razvojem 5G mreža za očekivati je da će sve više laptopa imati ugrađenu podršku za SIM karticu (fizičku ili eSIM) a samim time i za direktno povezivanje s mobilnim mrežama.

Postoje i druge aktualne tehnologije za povezivanje uređaja na Internet kao što je Bluetooth ili Internet preko USB kabela, ali nisu toliko bitne u našem razmatranju.

Kratka usporedba tehnologija za pristup internetu

Kada razmatramo pristup internetu, većini ljudi je bitna brzina prijenosa podataka. Općenito gledano, u ovoj kategoriji nema bolje tehnologije od optičkog vlakna. Trenutni eksperimentalni uređaji podržavaju prijenos do 44 Tbps (terabita po sekundi) [1]. Valja napomenuti da se u ovom tehnološkom području često probijaju i mijenjaju rekordi tako da ovaj broj služi samo kao orijentir o trenutnim tehnološkim postignućima. 44 Tbps se ugrubo preračunava u 4,5 terabajta u sekundi. Ako imate računalni disk veličine 250 GB (gigabajta), to je veličina 0,25 terabajta. 4 takva diska čine jedan terabajt. Znači da bi se preko navedene optičke veze u jednoj sekundi mogao prenijeti sadržaj 18 diskova veličine 250 GB. Prilično impresivna brojka u odnosu na Internet vezu koju vjerojatno imate kod kuće.

Danas kod kuće imate vezu koja se kreće od 5 Mbps do 50 Mbps ukoliko koristite klasične žičane tehnologije ili 4G mrežu slabijeg kapaciteta. Generalno je pravilo da korisnici dijele kapacitet veze (npr. u nekom naselju) pa će se primijetiti pad brzine ukoliko postoji puno pretplatnika na uslugu istog operatera. Na to su posebno osjetljive mobilne mreže na kojima se dosta osjeti pad brzine kada se poveća broj pretplatnika koji se spajaju na isti odašiljač. Naznaka je da bi 5G mreže taj problem djelomično mogle riješiti zbog većih brzina i većeg broja odašiljača. 4G mreže su u teoriji trebale podržavati brzine do 1 Gbps što je dosta dobra brojka za bežičnu tehnologiju, ali u praksi se pokazalo da je to teško ostvarivo, pa obično završite na brzinama od 5 do 100 Mbps (100 Mbps je 10 puta sporije od 1 Gbps), ovisno o kvaliteti signala i trenutnoj gužvi na odašiljaču.

Ukoliko je vaš router spojen optikom, ovisno o ugovoru s davateljem usluga i kvaliteti optičke infrastrukture, brzina pristupa Internetu ide čak do 1 Gbps (iako je u praksi češće od 50 do 200 Mbps)

Usporedba bežičnih tehnologija za prijenos podataka

S obzirom na činjenicu da je razvoj i sve veća upotreba bežičnih mreža za pristup Internetu nešto što se ne može ignorirati niti spriječiti, usporediti ćemo dostupne i buduće bežične tehnologije. Osvrnuti se na brzinu i domet, te kratko komentirati uvijek prisutno pitanje štetnosti navedenih tehnologija.

Kad pričamo o bežičnim mrežama, uglavnom smo okruženi WiFi mrežama i mrežama mobilnih operatera. Ali ne treba zaboraviti da su tu i drugi izvori elektromagnetskih signala (radio, TV, radari, mikrovalne pećnice i bilo koji drugi uređaj koji komunicira bežično).

Usporedimo brzine i frekvencije.

MrežaGodina izlaskaMaksimalna brzinaRealna brzinaFrekvencijeDoseg**
WiFi 42009600 Mbps50-150 Mbps2400 Mhz 5000 Mhz30 m (unutarnji) 300 m (vanjski)
WiFi 520133460 Mbps600 – 800 Mbps5000 Mhz30 – 300 m
WiFi 620199600 Mbps2000 – 3000 Mbps (na frekvenciji 5 Ghz)1000-6000 Mhz*30 – 300 m
Usporedba WiFi mreža

*Primarno se koriste od prije poznate frekvencije na 2.4 i 5 Ghz (2400 i 5000 Mhz) ali je ostavljena mogućnost i za korištenje drugih frekvencija

**Doseg je okvirna vrijednost i ovisi o brojnim faktorima. O broju i veličini prepreka između sudionika komunikacije (deblji zidovi, tanji zidovi, bez prepreka), o frekvenciji koja se koristi (niže frekvencije lakše prolaze kroz prepreke pa često imaju veći domet), o snazi signala (uređaji mogu slati jači ili slabiji signal)

MrežaGodina izlaskaMaksimalna brzinaRealna brzinaFrekvencijeDoseg[3]**
3G – mobilna200142.2 Mbps5 – 10 Mbps800 – 2100 Mhzdo 10ak km
4G – mobilna20091000 Mbps10 – 100 Mbps800 – 2600 Mhzdo 10ak km
5G – mobilna201910 000 Mbps*800 – 40000 Mhz10 – 1000 m
Usporedba mobilnih mreža

*Vidjeti će se u praksi. Prve verzije tehnologije će imati brzine slične 4G mreži a kasnije se očekuje veći rast brzina

**I ovdje vrijedi da doseg ovisi o korištenoj frekvenciji, položaju tornja i preprekama. U pravilu se s manjim frekvencijama pokriva veće područje, dok će su visoke frekvencije koristiti na jako kratkim udaljenostima 

Ako usporedimo WiFi i mobilne mreže, vidimo da obje skupine tehnologija napreduju kroz godine i još nisu stale s razvojem. WiFi kao tehnologiju uglavnom koristimo kada treba brzo pokriti neko manje područje bežičnom mrežom i za tu namjenu je jako praktičan, pogotovo u svojoj zadnjoj verziji WiFi 6 [2] čija brzina i kvaliteta znatno nadmašuje brzinu koju imamo od naše kuće prema internetu. Iz tog razloga nam je Internet priključak usko grlo kada promatramo komunikaciju prema ostatku svijeta, dok će WiFi mreža bez problema posluživati sve naše potrebe od routera do našeg uređaja (PC-a ili mobitela) S druge strane mobilne mreže u svojim zadnjim iteracijama (4G i 5G) predstavljaju pouzdanu tehnologiju za komercijalno pokrivanje većeg područja. Pokrivenost većeg područja se plaća nešto manjim brzinama nego kod WiFi-a, ali 5G u budućnosti nudi veći izbor tehnologija i frekvencija koje će ponuditi brzine bliske WiFi-u (ali opet na kraćim udaljenostima jer se ne može protiv zakona fizike).

Napredak u brzini uglavnom proizlazi iz korištenja “bržih” frekvencija i većeg frekvencijskog raspona. Korištenje većeg (šireg) frekvencijskog raspona je jednako korištenju šire ceste kojom iz tog razloga može proći veći broj vozila, odnosno kod bežične komunikacije veća količina podataka. Također su sami uređaji koji kodiraju i dekodiraju informacije napredovali, pa su u stanju kodirati veću količinu informacija na više manje istom prijenosnom signalu. To možemo usporediti s onim primjerom operatora telegrafa koji kodira informaciju Morseovim kodom (zamislimo ga kao 4G tegnologiju). Nova tehnologija (5G) je kao novi telegraf operator koji je smislio nešto efikasnije (pametnije) kodiranje u odnosu na Morseov kod pa je u stanju poslati više informacija u istoj količini vremena.

Potencijalna štetnost mobilnih mreža

Ovo je tema koja sama za sebe zaslužuje iscrpan članak nakon kojeg bi zaključili da nema nedvosmislenih dokaza da signali bežičnih mreža izazivaju rak ili slične bolesti. Naravno, biti će potrebna još desetljeća istraživanja i opažanja kako bi se donio konačan zaključak. Za sada znamo da smo svi neizbježno izloženi takvim mrežama i da posljedice, ako uopće postoje, nisu lako uočljive.

Vidljiva svjetlost je također elektromagnetski signal, na frekvenciji od oko 400 do 800 Thz (teraherza). Stavimo to u kontekst megaherca. 400 Thz je otprilike frekvencija na kojoj vidimo crvenu svjetlost što je istovjetno 400 000 Ghz (gigaherza), dok je 400 000 Ghz isto što i 400 000 000 Mhz (megaherza). Npr. kada vidite crvenu jabuku, do vašeg oka stiže elektromagnetski val na frekvenciji od 400 000 000 Mhz. Dakle:

  • 5G mreža: 40 000 Mhz
  • Crvena svjetlost: 400 000 000 Mhz

Možemo naslutiti da je frekvencija elektromagnetskog vala kojom se služi 5G mreža daleko manja od frekvencija valova kojima smo prirodno okruženi te da ona nije bitna u priči o štetnosti 5G tehnologije.

Potencijalna štetnost 5G tehnologija nije u brzini, frekvenciji ili izvedbi uređaja, nego u povećanoj izloženosti zračenju, jer 5G tehnologija nužno zahtjeva više mobilnih odašiljača. Veće brzine i frekvencije 5G mreže znače da je doseg signala manji, što opet znači da morate imati više odašiljača da kompenziraju manji doseg. S obzirom da smo već izloženi raznim izvorima zračenja u obliku radio i TV odašiljača, bluetooth uređaja, WiFi kućne mreže, postojeće 2g/3G/4G mobilne mreže, pa i zračenjima iz prirode i svemira, 5G mreža vjerojatno neće bitno promijeniti količinu zračenja koju ionako već sada primate.

Poveznice:

[1] https://www.sciencedaily.com/releases/2020/05/200522095504.htm

[2] https://www.techspot.com/article/1769-wi-fi-6-explained/

[3] https://www.rfwireless-world.com/Terminology/5G-Speed-Vs-5G-Range.html

Leave a Reply

Your email address will not be published.