Jak działa smartfon? 5G – czy to jeszcze telefonia?

To jest siódmy artykuł serii zainspirowanej pytaniem mojej małżonki: jak działa smartfon? Do tej pory omówiłem radiotelefony oraz generacje od 0G do 4G. W tym artykule zajmiemy się współczesnością, czyli piątą i szóstą generacją telefonii komórkowej, która jednak telefonii wcale już nie przypomina.

Dla osoby „nietechnicznej” próba zrozumienia, jak działa smartfon, jak możliwe jest przesyłanie na dowolne odległości rozmów, tekstów, zdjęć i filmów, przypomina próbę wskoczenia do pędzącego ekspresu (fotografia 1). Odpowiedź musi być bardzo obszerna, a osobom „nietechnicznym” nie da się w prosty sposób wyjaśnić wszystkich zadziwiających szczegółów. Jednak można przystępnie wyjaśnić i przybliżyć, pokazać zarys, najważniejsze zasady, a także pewne ciekawostki. Można, tylko w tym celu trzeba wrócić do korzeni i pokazać, jak telefonia powstała i jak się zmieniała.

W poprzednich artykułach tej serii przedstawiłem w skrócie kolejne generacje telefonii komórkowej. Wiemy, że obiecujący, „wojskowy” system 3G (UMTS) został szybko wycofany. Ostatnio pisałem o tym, że powszechnej, „prawdziwej” telefonii 4G tak naprawdę nie było i nie ma, bo LTE nie spełnia wymagań. Dziwimy się, że nadal do rozmów telefonicznych wykorzystuje się mocno już dziś archaiczny system GSM, czyli 2G. I bardzo dużo mówi się o telefonii 5G.

Czym jest telefonia 5G?

Trzeba zacząć od przypomnienia, że telefonie generacji 0G, 1G, 2G oraz 3G wykorzystują zasady „klasycznej telefonii”, polegające na zestawieniu konkretnego połączenia między abonentami na cały czas trwania rozmowy. Natomiast telefonie 4G i 5G to technologie „internetowe”, gdzie, najprościej biorąc, takie konkretne połączenie między abonentami nie jest zestawiane. W tych nowszych systemach każdy abonent cały czas dołączony jest do globalnej sieci komputerowej, a rozmowy telefoniczne są realizowane według potrzeb (z wykorzystaniem technologii VoIP – „głos przez Internet”). I co ogromnie ważne, są tylko drobną częścią świadczonych usług.

Tak naprawdę, nie powinniśmy już mówić o „telefonii 5. generacji”, tylko o „mobilnym Internecie 5. generacji”, bo funkcje telefonowania stają się coraz bardziej marginalne.

A czym różni się 5G od 4G? Jeżeli chodzi o rozwiązania techniczne, to w pierwszym przybliżeniu można powiedzieć, że nie ma znaczącej zmiany „w kwestiach radiowych” – 5G działa podobnie jak 4G. Między generacjami 0G, 1G, 2G, 3G i 4G występowały duże różnice dotyczące „rozwiązań radiowych”. W każdej wykorzystywano fale radiowe, ale do przenoszenia informacji wykorzystywano znacząco różne sposoby modulacji tych fal radiowych, spośród których najdziwniejsze były sposoby rozpraszania sygnału w szerokim paśmie, stosowane w systemach 3G.

W systemach 4G w celu „upchnięcia” w przydzielonym paśmie częstotliwości radiowych jak największej liczby użytkowników i zwiększenia szybkości transmisji, powrócono do nowoczesnych odmian modulacji „bardziej klasycznych”, a konkretnie OFDM (ang. Orthogonal Frequency-Division Multiplexing). W systemach 5G też wykorzystywana jest modulacja OFDM. Systemy 5G są ulepszeniem LTE i systemów 4G.

Podstawowa różnica między 4G i 5G to szybkość przekazywania danych. Z punktu widzenia przeciętnego użytkownika, ale nie tylko przeciętnego, różnice między 4G i 5G polegają praktycznie tylko na szybkości przesyłania danych, bo to jest dla użytkowników najważniejsze.

W poprzednim artykule pisałem, że wczesne systemy LTE nie były telefonią 4G, bo nie spełniały podstawowego warunku, żeby nieruchomy abonent mógł odbierać dane „internetowe” z prędkością (przepływnością) 1 Gb/s, a abonent poruszający się samochodem do 100 Mb/s. To są wymagania dla 4G.

Natomiast systemy 5G mają zapewniać transmisje danych do nieruchomego abonenta do 20 gigabitów na sekundę, czyli 20 razy szybszą niż w 4G. Tu jest pewien problem z interpretacją. A mianowicie te 20 gigabitów to teoretyczna szybkość, jaką system może osiągnąć w powiedzmy, idealnych warunkach. To teoretyczne, „obliczeniowe” możliwości systemów 5G – w praktyce szybkość transferu danych jest wielokrotnie mniejsza, ale i tak zadziwiająco duża. Podkreślam, że dla zwykłego użytkownika smartfona liczy się końcowy efekt, właśnie w postaci szybkości transmisji danych i zwykle nie jest on zainteresowany szczegółami technicznymi. A tymczasem 5G to nie tylko zwiększona szybkość transferu danych – to też liczne inne możliwości!

5G to już nie jest telefonia, czyli przesyłanie głosu na odległość, tylko szybki Internet. I właśnie bardzo ważną nowością jest możliwość wykorzystania 5G do realizacji Internetu rzeczy (IoT – Internet of Things). Do realizacji najróżniejszych inteligentnych systemów, w których urządzenia techniczne komunikują się ze sobą bez udziału człowieka. Jak na razie praktyczne wykorzystanie takich możliwości jest niewielkie, ale właśnie 5G wreszcie daje możliwość rozwoju Internetu rzeczy, czyli najprościej inteligentnych domów, inteligentnych miast czy inteligentnych fabryk.

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w czerwcowym numerze czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 6/2026). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełną wersję czasopisma znajdziesz na moim profilu Patronite, gdzie dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 15 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 6/2026 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki

Uwaga! Wskazówki, jak nabyć pełne wersje dowolnych numerów ZE znajdują się na stronie:
https://piotr-gorecki.pl/n11.