5G (neboli pátá generace bezdrátových systémů) je telekomunikační standard mobilní sítě, který technicky navazuje na standard 4G (LTE Advanced). Hlavním přínosem nové technologie je významné, přibližně desetinásobné zvýšení přenosové rychlosti a podstatné snížení doby odezvy oproti standardu 4G, což má kromě obsloužení více zařízení a zákazníků také umožnit využívání nových technologií (online dálkové ovládání různých zařízení, vysoká kvalita multimédií, apod.). První spuštění komerčního provozu 5G NR sítě bylo roku 2019 v Jižní Koreji. Sítě 5G NR mohou pracovat v samostatném režimu (5G SA) nebo pod řízením 4G sítě (5G NSA). Nástupcem by měla být technologie 6G, která dosáhne dalšího zlepšení v bezpečnosti, rychlosti a dalším snížení odezvy.
Cíle a technické řešení náhled|Diagram fungování 4G a 5G sítě Nový standard má umožnit zvýšení teoretické přenosové rychlosti až na 20 Gbit/s a snížení odezvy řádově na jednotky milisekund, což umožní rychlejší internet v mobilních telefonech, využití technologie v průmyslu a robotice, ale hlavně v oblastech internetu věcí, autonomních vozidel, virtuální a rozšířené reality, 360stupňových videí a holografických telefonátů a projekcí. Podle Mezinárodní telekomunikační unie musí být po dobu 95 procent datového přenosu dosahováno rychlostí 100 Mbit/s (12,5 MB/s) pro download a 50 Mbit/s (6,25 MB/s) pro upload.
5G sítě by měly přinést rychlost přenosu až 20 Gbps a zpoždění při přenosu pod 1 milisekundu. Technické řešení by mělo být založeno na používání milimetrových vln (frekvence 30–300 GHz přinesou podstatné rozšíření kmitočtového pásma pro mobilní komunikaci), malých buněk (kompenzuje menší dosah a horší šíření milimetrových vln a zároveň umožní zvětšení hustoty tj. počtu účastníků na jednotku plochy), používání mnoha antén (massive MIMO – kratší vlnové délky umožní zmnohonásobení počtu antén základnových stanic), tvarování vyzařovacího diagramu (dovolí komunikaci s nižší spotřebou; umožněno masivním MIMO a sofistikovaným zpracováním signálu) a plně duplexní komunikaci přímo na úrovni rádiové komunikace.
Jelikož nároky různých technologií mohou být odlišné (například v mobilních telefonech je důležitější rychlost připojení, zatímco pro autonomní vozidla je klíčová co nejkratší odezva), je vyvíjen tzv. „network slicing“ (v doslovném překladu „krájení sítě“), tedy technické řešení umožňující rozparcelování sítě 5G na různé virtuální vrstvy, tzv. podsítě k různému využití a s odlišnými parametry, které si vyžaduje příslušná technologie, kterou síť právě podporuje; bude možné rovněž připojení velkého množství zařízení (například senzorů) k jediné vrstvě. Dalším přínosem nového standardu bude částečná decentralizace sítě, tedy umožnění přímé komunikace mezi jednotlivými zařízeními s vynecháním operátora, což umožní vyšší rychlost a nižší zpoždění při komunikaci.
Vývoj standardu byl definitivně dokončen přibližně v polovině roku 2018. Konsorcium 3GPP definuje vlastnosti rádiového rozhraní pomocí standardu 5G New Radio (5G NR) a Mezinárodní telekomunikační unie zpracovává řadu standardů ITU IMT-2020, které předpokládají tři hlavní způsoby využití. Jde o rozšířenou mobilní širokopásmovou komunikaci (Enhanced Mobile Broadband, eMBB), vysoce spolehlivá spojení s nízkou latencí (Ultra Reliable Low Latency Communications, URLLC), a hromadná komunikace mezi stroji (Massive Machine Type Communications, mMTC). Tedy kromě zrychlení datových a video přenosů v mobilních telefonech se počítá s možností budování kritické struktury s okamžitou odezvou a především s růstem bezdrátových přenosů informace mezi stroji i v rámci průmyslových podniků a tyto různé potřeby zohledňují i telekomunikační správy a úřady při plánování využití rádiového spektra. Novým přínosem bylo zavedení technologie Open RAN, které operátorům umožňuje oddělit hardwarovou a softwarovou část sítě (kterou je možné umístit do cloudu) a kombinovat je nezávisle na dodavateli, čímž eliminuje potřebu vysoce specializovaných hardwarových řešení od jediného dodavatele.
Kmitočtová pásma Především pro mobilní telefonní operátory jsou určena pásma pod 1 GHz (včetně tzv. digitální dividendy při celoevropském přechodu z DVB-T na DVB-T2, kdy se uvolní oblast nad 700 MHz (tj. např. v ČR bude nejvyšší použitý TV kanál č. 48). V pásmech mezi 1 a 6 GHz je možné jak mobilní řešení, tak i stacionární pokrytí specifického místa podobně jako dnešní WiFi sítě, ale nejmasovější rozvoj (z hlediska počtu zařízení 5G) umožní milimetrové vlny, kde se předpokládá využití kolem 26 GHz (pásmo 24,25–27,5 GHz), 42 GHz (40,5–43,5 GHz) a v pásmu 66–71 GHz z pásma V, s velkým prostorem pro lokální bezdrátové propojení zařízení a snímačů v rámci jednoho provozu. Vize Evropské komise Akční plán 5G pro Evropu z roku 2016 (COM/2016/0588) předpokládá až milión připojených zařízení na 1 čtvereční kilometr.
Nasazení 5G Kromě sítí mobilních operátorů se očekává, že se 5G technologie bude používat také pro soukromé sítě s aplikacemi v oblasti průmyslového internetu věcí, podnikových sítích a kritických komunikacích, což je označováno jako NR-U (5G NR in Unlicensed Spectrum).
Počáteční spuštění 5G NR záviselo na spárování se stávající infrastrukturou LTE (4G) v neautonomním režimu (NSA) (5G NR rádio s jádrem 4G), než dozrál autonomní režim (SA) s jádrem sítě 5G.
V dubnu 2019 identifikovala asociace Global Mobile Suppliers Association 224 operátorů v 88 zemích, kteří předvedli, testovali nebo zkoušeli technologie 5G nebo získali licenci k provádění provozních zkoušek technologií 5G, zavádění sítě 5G nebo oznámení spuštění služeb. V listopadu 2018 činil tento počet 192 operátorů z 81 zemí. První zemí, která přijala 5G ve velkém měřítku, byla v dubnu 2019 Jižní Korea. Švédský telekomunikační gigant Ericsson předpověděl, že 5G internet pokryje do konce roku 2025 až 65 % světové populace a také plánuje investovat 1 miliardu Realů (238,30 milionu dolarů) v Brazílii, aby přidal novou montážní linku určenou pro technologii páté generace (5G) pro své latinskoamerické operace.
Při spuštění sítě 5G v Jižní Koreji používali všichni operátoři základnové stanice a zařízení společností Samsung, Ericsson a Nokia, s výjimkou společnosti LG U Plus, která používala také zařízení společnosti Huawei. Společnost Samsung byla v době spuštění největším dodavatelem základnových stanic 5G v Jižní Koreji, neboť v té době dodala 53 000 základnových stanic z celkového počtu 86 000, které v té době instalovala v celé zemi.
K prvnímu poměrně významnému nasazení došlo v dubnu 2019. V Jižní Koreji si SK Telecom nárokoval 38 000 základnových stanic, KT Corporation 30 000 a LG U Plus 18 000; z toho 85 % v šesti velkých městech. 3,5 GHz (sub-6) spektrum využívají v neautonomním režimu (NSA) a testované rychlosti se pohybovaly od 193 do 430 Mbit/s směrem dolů. V prvním měsíci se jich zaregistrovalo 260 000 a do konce roku 2019 4,7 milionu. Společnost T-Mobile US byla 1. společností na světě, která spustila komerčně dostupnou samostatnou síť 5G NR.
Mezi devět společností, které prodávají rádiový hardware 5G a systémy 5G pro operátory, patří: Altiostar, Cisco Systems, Datang Telecom/Fiberhome, Ericsson, Huawei, Nokia, Qualcomm, Samsung a ZTE.
Nasazení 5G v ČR Operátor T-Mobile zprovoznil v srpnu 2021 první kampusovou síť 5G SA (tj. plně 5G) v ČR v pražském areálu ČVUT. Taková síť dosahuje latence od 1 do 10 ms a rychlost až desítek Gbps a proti LTE i úsporu energie. Další kampusové sítě zprovoznil v TU v Liberci a VUT Brno.
Operátor O2 testuje od června 2022 jako první v ČR použití 5G s využitím milimetrových vln (M-Wawe) o frekvenci 26 GHz v reálném prostředí veřejné sítě na pražském Chodově a na Brumlovce, kde dosahuje download 4,3 Gbps, upload 250 Mbps a latenci jednotek ms. Těchto maximálních hodnot je možno dosáhnout v případě přímé viditelnosti do 500 m, přičemž maximální vzdálenost od středu buňky byla 800 m.
Operátor Vodafone zahájil v ČR v roce 2024 přechod své sítě z 5G NSA na síť s 5G core (tj. řídící centrum celé jeho sítě bude 5G). K přechodu sítě na plně 5G SA bude nutné vyměnit též základnové stanice (BTS), k čemuž zatím Vodafone časový plán nemá.
V říjnu 2024 dokončil operátor O2 hlavní etapu modernizace své mobilní sítě v Česku. Postupně ve spolupráci s infrastrukturní společností CETIN a dodavatelskou firmou Ericsson zmodernizoval tisíce vysílačů, které nyní pokrývají 80 procent území a 96 procent obyvatel Česka. Klesající provoz 2G sítě umožnil zredukovat počet kanálů v pásmu 900 MHz a využít větší část pásma pro 4G data. Protože v tuto dobu má 5G telefon pouze 30 % zákazníků a síť zůstává 5G NSA (tj. řízení 5G sítě zajišťuje 4G jádro), odezva sítě 4G a 5G je téměř stejná. Z pohledu operátora je vhodné, aby telefon uměl funkci VoLTE, což většina 4G/LTE telefonů umožňuje. Zákazník tak sice 5G přímo nepotřebuje, ale operátorovi umožňuje nabízet větší objemy služeb (větší kapacita datových přenosů i volání). V Česku tak plně 5G SA síť zatím nebude (plnou 5G SA síť by měl nabízet německý operátor O2 Telefonica od konce roku 2025 pod obchodním názvem 5G Plus).
5G signál je také v pražském metru. Od začátku listopadu 2023 je síť pražského metra včetně vestibulů stanic i traťových tunelů kompletně pokryta mobilním signálem. Konsorcium operátorů T-Mobile, O2, Vodafone a infrastrukturní společností CETIN společně s pražským Dopravním podnikem pokryli vestibul poslední zbývající stanice Jiřího z Poděbrad na lince A. Naprostá většina sítě ale byla připojena už v polovině roku 2021.
V roce 2026 CETIN provozoval 7000 základnových stanic zajišťující mobilní pokrytí po celé ČR.
5G Broadcast Od roku 2022 testují České Radiokomunikace (CRA) technologii 5G Broadcast, která umožní sledovat televizní vysílání na mobilu podobně jako na běžné televizi. Nebude nutné připojení k internetu ani nebude nutné mít SIM kartu. V roce 2024 podporují tuto technologii některé modely mobilních telefonů Xiaomi, OnePlus, Motoroly nebo Samsungu. Komerční nasazení je plánováno na rok 2027, kdy by měl fungovat souběžně s DVB-T2, ale měl by poskytnout větší možnosti a nižší náklady, než nabízí DVB-T2 nebo IPTV.
V prosinci 2024 bylo v ČR spuštěno pilotní testovací vysílání 5G Broadcastu z televizního vysílače Praha–Žižkov na kmitočtu 742 MHz s výkonem 32 kW s vysíláním zpravodajských stanic ČT24 a CNN Prima News, které pokrývá Prahu a část středních Čech. K příjmu je ve většině mobilních telefonů pro úspěšný příjem stále nutná softwarová úprava nebo speciální aplikace.
Zavádění a prognózy
Testování První evropské vysílače signálu 5G podle předběžného standardu 5G NR úspěšně otestovala již v říjnu 2017 v Berlíně společnost Deutsche Telekom a naměřila rychlost kolem 2 Gbit/s. V České republice otestoval T-Mobile na začátku roku 2018 podpůrnou technologii Massive MIMO, která několikanásobně zvyšuje kapacitu mobilních vysílačů, v červenci 2018 pak Vodafone testoval v Karlových Varech první ukázku sítě 5G, přičemž dosáhl rychlosti okolo 1,8 Gbit/s. V německém i českém testu byly použity technologie čínské společnosti Huawei. V roce 2018 začne 5G sítě testovat také Orange, skupina British Telecom a několik dalších významných mobilních operátorů, z nichž někteří spolupracují s výrobcem bezdrátových modemů pro mobilní telefony Qualcomm.
V únoru 2018 byla technologie testována na zimních olympijských hrách v Pchjongčchangu; při společných testech jihokorejské telekomunikační společnosti KT Corporation, Intelu a Samsungu bylo vyzkoušeno a předvedeno využití 5G v samořídících autobusech, při 360stupňových přímých přenosech a při vytváření virtuální reality. V září 2018 proběhlo ve Spojeném království úspěšně testování holografické komunikace na vzdálenost 260 km a ve stejném měsíci v ČR proběhl test nových možných aplikací pro sítě 5G, na němž spolupracovaly Český telekomunikační úřad a společnost Nokia.