Možnosti využití potenciálu sítí 5G a IoT provozovatelem přenosové soustavy

Dlouhodobá spolupráce odborníků z Fakulty elektrotechnické při ČVUT v Praze s odborným týmem v oblasti digitalizace společnosti ČEPS vyústila ve zpracování studie na téma možností využití technologie 5G a IoT provozovatelem přenosové soustavy. Tato studie měla za cíl vyhodnotit a posoudit nastavení reálných očekávání.

Možnosti využití potenciálu sítí 5G a IoT provozovatelem přenosové soustavy

ABSTRACT: Gradual introduction of 5G networks will enable the deployment of new technologies. In cooperation with the Czech Technical University, the Czech transmission systems operator ČEPS has identified options that can enhance the environment for transmission system management.


5G SÍTĚ NAPOMOHOU ROZVOJI „INTERNETU VĚCÍ“

Zkratka IoT neboli „Internet of Things“, tedy „internet věcí“, označuje koncepci, kdy obrovské množství chytrých zařízení, technologií a senzorů je propojeno, komunikuje s centrálními servery a aplikacemi a poskytuje obrovské množství dat pro rozhodování a nejrůznější využití. Můžeme si tak představit cokoliv od předmětů denní potřeby, jako jsou domácí spotřebiče, chytré váhy či sekačky na trávu, až po vysoce specializované průmyslové senzory a čidla ve výrobních linkách, inteligentní nabíječky elektromobilů, flotily autonomních dopravních prostředků.

Mnohá a dnes dostupná chytrá zařízení u spotřebitelů využívají ke komunikaci běžně dostupné internetové připojení. Vedle toho se masivně rozvíjejí bezdrátové technologie v nelicencovaných pásmech, jako jsou např. Sigfox nebo LoRa. Obojí je však omezeno řadou technologických, ale i „business“ aspektů (otázka nákladů na pořízení a provoz).

Sítě 5G jsou dalším evolučním krokem ve vývoji mobilních telekomunikací a ve značné míře zajistí i jednotnou platformu pro internet věcí. Předpokladem úspěšné realizace sítí 5G je existence vysokokapacitního připojení základnových stanic (tzv. mobilní backhaul). Zde se předpokládá posílení infrastruktury založené na optických vláknech. Významnou změnou oproti dosavadním sítím je využívání nových částí rádiového spektra. Rozšíření kmitočtového pásma je totiž jednou ze základních fyzikálních podmínek navýšení přenosové kapacity (propustnosti komunikačního kanálu).

Pro běžného uživatele mobilního internetu dochází k navýšení přenosové rychlosti, v počátcích nikoli zásadní. Přenosová rychlost totiž významně závisí na šířce kmitočtového pásma (u moderních sítí od LTE-A, tedy 4,5G celkové spektrum agregovaných dílčích pásem) více, než na variantě technologie (4G/5G). Kmitočtová pásma se uvolňují postupně a tzv. 5G pásma vydražená v aukci v roce 2020 nemusí být hned v první fázi obsazena technologií 5G, ale 4G (případně v duálním režimu), protože operátoři chtějí vyšší rychlosti nabídnout co největší skupině uživatelů, tedy i těm, kteří nedisponují ještě 5G terminály.

Zásadní novinkou, kterou přinášejí sítě 5G, je režim komunikace pro průmyslové aplikace s vysokou spolehlivostí a nízkým zpožděním, za výrazného nárůstu rychlosti přenosu dat. V různých kmitočtových pásmech (700 MHz, 3,6 GHz, v budoucnu 24 GHz), která jsou pro 5G dostupná, je pak dosahováno různých kombinací vlastností – prostupnost terénem, vzdálenost, maximální rychlost pohybu (mobilita), zpoždění, spolehlivost, rychlost přenosu dat, možný počet komunikujících zařízení na jednotku plochy, spotřeba energie.

Je tedy zřejmé, že pro různé případy užití je potřeba vhodně zvolit konkrétní technologii. U případů, kdy je vyžadováno plošné pokrytí, pak záleží na tom, jakým způsobem budou technologii 5G nasazovat jednotliví operátoři. Alespoň v počátečních fázích rozvoje např. nelze počítat s maximální přenosovou kapacitou a minimálním zpožděním vždy a všude, tak jak to samotná technologie umožňuje. Vše bude záviset na pokrytí signálem a parametrech poskytované služby. Typicky vysoce spolehlivá komunikace s extrémně nízkým zpožděním pro průmysl bude nabízena díky speciálně budovaným kampusovým sítím pro uzavřené areály. Velice nadějným konceptem je i přímá komunikace mezi terminály navzájem (D2D komunikace), a to i bez dostupnosti infrastruktury základnových stanic mobilní sítě (např. za krizové situace).

 

Obrázek č. 1: Zlepšení parametrů sítí 5G oproti 4G

 

ČEPS MAPUJE MOŽNOSTI VYUŽITÍ 5G SÍTÍ

Pro potřeby ČEPS, a. s., na základě rozboru problematiky a diskuse s řadou relevantních odborných zaměstnanců, bylo vybráno několik případů užití, kde by nasazení technologie 5G mohlo znamenat zásadnější příležitost, a bylo by tak vhodné je dále rozpracovat a pilotně ověřit. Jedná se o tyto případy:

  • Hlasová a datová komunikace údržby (zejména pro řešení poruch, upload fotografií situace, využití aplikací v mobilním terminálu); motivace – nevyhovující dostupnost stávající mobilní sítě, zejména v lesních, horských, pohraničních oblastech

  • Zabezpečení objektů, kamerové systémy – motivací je zvyšování počtu bodů, rozlišení a četnosti odesílání dat tak, aby byl dostatek informací pro prostředky umělé inteligence, které budou řešit vyhodnocení událostí

  • Záloha při neočekávaných situacích – řeší případný výpadek fixní sítě WAN, a to jen pro vybranou komunikaci dispečink–rozvodny v systému SCADA

  • Sledování případného napadení optických spojkových krabic KZL na stožárech (vhodný projekt pro ověření IoT); motivace – fyzická bezpečnost klíčových bodů páteřní komunikace

  • Komunikace dronů v rámci plánovaných pilotních projektů (potřeba spolehlivé komunikace a přenos videa); motivace – pravidelná inspekce i ad-hoc kontroly vedení a rozvoden

  • Komunikace k místům na úrovni VN, NN (připravovaný pilotní projekt pro ověření flexibility); motivace – monitorování sítě, kontrola nad stavem, zda agregátor dodává, co slíbil, měření a aktivace na úrovni jednotlivých zařízení v sítí NN

  • Podpora pro lokální distribuční území; motivace – komunikace a koordinace se strategickými partnery v otázce stability sítě v rámci decentralizace

Společnost ČEPS se bude vybranými případy užití zabývat v následných krocích, kdy bude zvažovat další ověřování, testování, odzkoušení a případně i realizaci vybraných případů tak, aby vždy v souladu s rozvojem technologií byla zajištěna bezpečná a stabilní dodávka elektrické energie.

 


O AUTORECH

Bc. Jan Lanc Bartoš působí v ČEPS, a.s., jako expert na digitalizaci. Zabývá se především potřebami digitalizace v souvislosti s energetickou transformací a decentralizací. Dříve pracoval jako analytik energetických politik v Mezinárodní energetické agentuře (IEA) a jako poradce v otázkách digitalizace a digitálního rizika/resilience pro Světovou energetickou radu (WEC).

Ing. Martin Frélich spolupracuje s ČEPS, a.s., jako expert pro rozvoj a propojení digitalizace v energetice s akademickým prostředím. Ve svém profesním životě se řadu let věnuje podpoře podnikatelského prostředí v oblasti výzkumu, vývoje a inovací. V letech 2018–2019 byl členem dozorčí rady ČEPS, a.s., působil jako náměstek ministra na Ministerstvu průmyslu a obchodu ČR a Ministerstvu životního prostředí ČR. Řídí Výzkumný ústav pro podnikání a inovace při Hospodářské komoře ČR a zasedá ve Výzkumné radě Technologické agentury ČR.

Doc. Ing. Jiří Vodrážka, Ph.D., je vedoucím pracovní skupiny Komunikační sítě na Katedře telekomunikační techniky na FEL ČVUT. Specializuje se na expertní činnost pro průmysl a státní správu i projekty smluvního výzkumu. Ve vědeckovýzkumné činnosti se zaměřuje na modelování přenosového prostředí metalických i optických vedení v telekomunikační síti, testování sítí a modelování jejich kvalitativních parametrů a dále jejich aplikaci v oblasti Smart Grid.

Kontakty: bartos@ceps.cz, frelich@vupi.cz, vodrazka@fel.cvut.cz

Tomáš Brejcha

Související články

V zásobnících je už veškerý plyn, který na pokyn vlády koupila Správa státních hmotných rezerv

V plynových zásobnících je už veškerý plyn, který koupila Správa státních hmotných rezerv (SSHR) na pokyn vlády. Správa pořídila 2…

V hradeckém kraji zůstávají po bouřce bez proudu stovky domácností

Energetici by během dneška chtěli odstranit všechny závady, které napáchala v Královéhradeckém kraji páteční bouřka. Dopoledne zůs…

Po bouřkách zůstává bez elektřiny 700 odběratelů z jihu Moravy a jižních Čech

Brno 2. července (ČTK) - Po pátečních silných bouřkách zůstávalo dnes před polednem bez elektrické energie asi 700 domácností z di…

V zásobnících v ČR je už veškerý plyn, který správa koupila do hmotných rezerv

V plynových zásobnících je už veškerý plyn, který koupila Správa státních hmotných rezerv (SSHR) na pokyn vlády. SSHR pořídila 2,4…

Energetický Lehman Brothers? Německý plynárenský gigant Uniper je před krachem

Německá energetická velkoobchodní firma Uniper hlásí velké problémy. Tato společnost, která přeprodává ruský plyn, bude pravděpodo…

Kalendář akcí

Životní prostředí - prostředí pro život

12. 09. 2022 10:00 - 14. 09. 2022 18:00
Ballingův sál Národní technické knihovny, Technická 2710/6, Praha 6- Dejvice
Česká informační agentura životního prostředí pořádá za podpory Ministerstva životního prostředí a pod záštitou Technologické agentury ČR tentokrát tř...

Energetika 2022

21. 09. 2022 11:00 - 22. 09. 2022 19:00
Brno
UDRŽITELNOST BEZ ZRANITELNOSTI

Veletrh FOR ARCH 2022

20. 09. 2022 10:00 - 24. 09. 2022 18:00
Praha

Smart Energy Forum

18. 10. 2022 - 19. 10. 2022
Kongresové centrum Hotel Artemis **** a O2 Universum v Praze
Od roku 2015 je Smart Energy Forum  největším odbornou konferencí a výstavou v Česku zaměřenou na fotovoltaiku, akumulaci energie, decentrální energet...

ENERGY-HUB je moderní nezávislá platforma pro průběžné sdílení zpravodajství a analytických článků z energetického sektoru. V rámci našeho portfolia nabízíme monitoring českého, slovenského i zahraničního tisku.

70839
Počet publikovaných novinek
2091
Počet publikovaných akcí
792
Počet publikovaných článků
ENERGY-HUB využívá zpravodajství ČTK, jehož obsah je chráněn autorským zákonem.
Přepis, šíření či další zpřístupňování jakéhokoli obsahu či jeho části veřejnosti je bez předchozího souhlasu výslovně zakázáno.
Drtinova 557/10, 150 00 Praha 5, Česká republika