Ασφάλεια και Υπηρεσίες στα δίκτυα 5G

10 Μαΐου 2021

Του Ιωάννη Σάχαλου (*)

Είναι γεγονός ότι η ταχύτερα αναπτυσσόμενη τεχνολογία παγκοσμίως είναι η 5G. Αποτελεί την καινούργια γενιά των δικτύων επικοινωνιών (πέμπτη γενιά ή 5G) με κύριο στόχο την βελτίωση της καθημερινότητας του πολίτη. Χρησιμοποιεί, όπως και οι προηγούμενες γενιές, ραδιοσυχνότητες του Ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Ειδικά η 5G φτάνει μέχρι τα μιλλιμετρικά κύματα που ήδη εφαρμόζονται στις ασύρματες ζεύξεις, στα αμυντικά συστήματα, σε σαρωτές ασφαλείας αεροδρόμιων, στα radar,στις ιατρικές εφαρμογές, κλπ.

Συχνά εμφανίζονται στα μέσα ενημέρωσης ανησυχητικές και αποσπασματικές παραθέσεις μεμονωμένων μελετών σχετικών με την επικινδυνότητα της Ηλεκτρομαγνητικής (ΗΜ) ακτινοβολίας. Αυτές, εκτός από επιφανειακές, είναι πολλές φορές επιστημονικά μη-ενδεδειγμένες και παραπλανητικές με αποτέλεσμα την ανησυχία του κοινού. Οι πολίτες, στις εύλογες ανησυχίες που γεννιούνται, μπορούν, ακόμη και μέσω διαδικτύου, να ενημερώνονται από τους επιφορτισμένους επίσημους Εθνικούς και Διεθνείς Φορείς. Μεταξύ των φορέων περιλαμβάνονται η Διεθνής Επιτροπή για την Προστασία από την Μη-Ιοντίζουσα Ακτινοβολία, (ICNIRP) και ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας (ΠΟΥ). Με την βοήθεια ειδικών επιστημόνων, κάνουν συνολική εκτίμηση της επικινδυνότητας και δίνουν απαντήσεις σε κρίσιμα ερωτήματα. Τέτοια είναι η συσχέτιση κινδύνου και έντασης της έκθεσης στην ΗΜ καθώς και η ύπαρξη προφανών και αξιόπιστων βιολογικών μηχανισμών που συνδέουν την έκθεση με την υγεία. Από την εκτίμηση, η ICNIRP, σε συνεργασία με τον ΠΟΥ, προβαίνει στην ανάπτυξη αυστηρών προτύπων για τα όρια έκθεσης του γενικού πληθυσμού. Αυτά τα όρια υιοθετούνται ως έχουν ή, όπως η Ελλάδα, αυστηροποιούνται ακόμη περισσότερο. Στην χώρα μας την τήρηση των ορίων ελέγχει η Ελληνική Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας (ΕΕΑΕ).

Τι είναι λοιπόν η 5G που έχει πάρει τόσο μεγάλη δημοσιότητα. Δεν είναι απλά μία γενιά ακόμη. Είναι μια ψηφιακή πλατφόρμα που, εκτός των κινητών τηλεφώνων, θα εξυπηρετεί την επικοινωνία δισεκατομμυρίων συσκευών, γνωστή και ως ‘Ίντερνετ των Πραγμάτων’, (ΙοΤ, Internet of Things). Υπολογίζεται ότι σύντομα ο μέσος πολίτης θα έχει τουλάχιστον 10 συσκευές ΙοΤ με ενσωματωμένους αισθητήρες και τεχνολογία σύνδεσης στο διαδίκτυο. Τέτοιες, εκτός από τους φορητούς υπολογιστές, θα είναι οτιδήποτε αρχίζει από smart (έξυπνο), όπως τηλέφωνο, ρολόι, συναγερμός, κλειδαριά, ποδήλατο, ιατρικοί αισθητήρες, ιχνηλάτες γυμναστικής κλπ. Η 5G μαζί με το ΙοΤ, σε ιδανική αλληλεπίδραση, χτίζουν την τέταρτη βιομηχανική επανάσταση.

Ένα δίκτυο 5G μεταξύ των άλλων, σε σύγκριση με την προηγούμενη γενιά προσφέρει μέχρι 100 φορές μεγαλύτερη ταχύτητα, 200 φορές μικρότερη καθυστέρηση, μέχρι 1000 φορές μεγαλύτερο εύρος ζώνης συχνοτήτων καθώς και μέχρι 90% μείωση κατανάλωσης ενέργειας.

Απτό παράδειγμα των δυνατοτήτων της 5G είναι η αυτόνομη οδήγηση οχημάτων. Ας δούμε το σενάριο όπου ένα κλασσικό όχημα τρέχει με 100 χιλιόμετρα την ώρα και συμβαίνει ξαφνικά ένα απρόσμενο ατύχημα ή διακοπή κυκλοφορίας. Με βάση την αντίδραση του οδηγού, το όχημα θα αρχίσει να φρενάρει στην καλύτερη περίπτωση μετά από 7 μέτρα. Αντίθετα το ίδιο, με αυτόνομη οδήγηση, θα αρχίσει να φρενάρει σε λιγότερο από 3 εκατοστά με αποτέλεσμα την αποφυγή τυχόν νέου ατυχήματος. Το αυτοκίνητο με 5G και ΙοΤ μπορεί να πάρει και να δώσει εκατοντάδες πληροφορίες σχετικές με την κυκλοφορία,(σύνδεση όχημα-με-όχημα, V2V), μπορεί να έχει σύνδεση με οποιαδήποτε συσκευή, V2X, (Vehicle-to-Everything) ή και με υποδομές, V2I (Vehicle-to-Infrastructure), και να γίνει κατά το δοκούν αυτο-οδηγούμενο, χωρίς δηλαδή την παρέμβαση οδηγού.

Το κύριο χαρακτηριστικό της 5G είναι η διαδραστικότητα σε πραγματικό χρόνο που μαζί με το νέφος, (cloud), αποτελούν το κλειδί πλήθους υπηρεσιών σε τομείς που γρήγορα θα δούμε να αναπτύσσονται.

Στον τομέα της  Εκπαίδευσης η 5G θα διευκολύνει τους διδάσκοντες και τους μαθητές. Οι μαθητές θα μπορούν να κατεβάζουν σε δευτερόλεπτα βίντεο που είναι σημαντικά για τη μελέτη τους. Οι διδάσκοντες θα μπορούν να δίνουν σεμινάρια μέσω διαδικτύου (webinars), να δίνουν τα ολογράμματα άλλων ομιλητών στην τάξη ή ακόμη και να εφαρμόζουν την εικονική πραγματικότητα στην εκπαίδευση.

Στην Ιατρική, οι δυνατότητες υγειονομικού ελέγχου μέσω κινητών συσκευών θα δίνει βοήθεια σε ασθενείς που βρίσκονται σε απομακρυσμένες περιοχές. Η 5G θα επιτρέπει την πρόσβαση στα δεδομένα υγείας σε πραγματικό χρόνο και θα διευκολύνει την τηλεχειρουργική. Εάν δεν σας αρέσει να επισκέπτεστε το γιατρό σας, σύντομα ο γιατρός μπορεί να σας επισκεφτεί διαδικτυακά. Η 5G αναμένεται να εγκαινιάσει μια νέα εποχή που θα επιτρέψει στους γιατρούς να έχουν ταυτόχρονα όλες τις αναλύσεις ιατρικών δεδομένων του ασθενούς και να παρέχουν εξατομικευμένη θεραπεία.

Μέσω της τεχνητής νοημοσύνης και της εικονικής πραγματικότητας, η 5G μπορεί να βοηθήσει στην εξ αποστάσεως εκπαίδευση των επαγγελματιών του ιατρικού τομέα. Μπορεί για παράδειγμα να δώσει την ευκαιρία στους φοιτητές να παρακολουθήσουν σε εικονικό περιβάλλον  την εξέλιξη ενός εγκεφαλικού επεισοδίου. Ήδη αναπτύσσονται εργαλεία ιατρικής κατάρτισης  από ειδικά εργαστήρια  σε όλες τις ειδικότητες.

Στον τομέα της Διασκέδασης δημιουργείται αύξηση των διαδικτυακών τυχερών παιχνιδιών και προσφέρεται ποιοτική συνδεσιμότητα στην ψυχαγωγία. Οι υψηλές ταχύτητες και η χαμηλή καθυστέρηση θα βοηθήσουν σημαντικά το δικτυακό gaming που βασίζεται στο σύννεφο. Είναι γνωστό ότι τα βιντεοπαιχνίδια απαιτούν την μετάδοση μεγάλων ποσοτήτων δεδομένων με ελάχιστη καθυστέρηση. Πριν από την 5G, οι παίκτες εξαρτιώνταν από την αγορά ακριβών κονσολών από τη Sony, τη Microsoft κλπ. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα οι προγραμματιστές παιχνιδιών να εξαρτιώνται και αυτοί από τους ίδιους κατασκευαστές. Με την 5G, η σύνθετη επεξεργασία μπορεί να γίνεται σε έναν κεντρικό διακομιστή και να μεταδίδεται σε χαμηλό κόστος απρόσκοπτα, απευθείας στους καταναλωτές.

Μεταξύ των επιπτώσεων της 5G θα είναι η απόκτηση εντελώς νέων εμπειριών περιεχομένου – ιδίως της εικονικής πραγματικότητας (VR) και της επαυξημένης πραγματικότητας (AR). Η VR έχει ήδη αποδειχθεί ότι είναι ένας γόνιμος τομέας για την ψυχαγωγία. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα, οι ασχολούμενοι με την τεχνολογία της ψυχαγωγίας  να επικεντρώνονται στην ενσωμάτωση των δυνατοτήτων της 5G στην VR. Η AR, όπως και η VR, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ταχύτητα και χωρητικότητα του δικτύου. Ένα βίντεο AR διάρκειας ενός λεπτού της ώρας μπορεί να καταναλώσει 33 φορές περισσότερα δεδομένα από ένα βίντεο τυπικής ευκρίνειας. Καθώς όλο και περισσότερα αντικείμενα συνδέονται στο διαδίκτυο με το IoT, μια εφαρμογή παιχνιδιών AR θα μπορεί να χρησιμοποιεί δίκτυο 5G για να επικοινωνεί με όλες αυτές τις πηγές πληροφοριών. Έτσι θα μπορεί να μεταφέρει πληροφορίες και περιεχόμενο σε έναν παίκτη με δυνατότητα AR σε πραγματικό χρόνο.

[Η Εικονική Πραγματικότητα (VR) εκμεταλλεύεται πτυχές της ανθρώπινης αντίληψης με την επέκταση των οπτικών πληροφοριών στις τρεις διαστάσεις και την συμπλήρωση με άλλα ερεθίσματα και χρονικές μεταβολές επιτρέποντας στον χρήστη να αλληλεπιδρά με τα εμφανιζόμενα δεδομένα.

Η Επαυξημένη Πραγματικότητα (AR) εμπλουτίζει το υλικό περιβάλλον του χρήστη με εικονικά στοιχεία, δημιουργώντας μία μεικτή πραγματικότητα στην οποία υπάρχουν ταυτόχρονα υλικά και εικονικά στοιχεία.]

Η 5G είναι έτοιμη να φέρει επανάσταση στους κλάδους των Μέσων Μαζικής Ενημέρωσης και της ψυχαγωγίας. Θα διευκολύνει στην δημιουργία νέων τύπων κατανάλωσης περιεχομένου και θα ανοίξει τους τομείς δημιουργικού περιεχομένου σε νέους παίκτες.

Στον τομέα της Γεωργίας, θα βελτιστοποιηθούν οι γεωργικές εργασίες που αρχίζουν από την διαχείριση των υδάτων και φτάνουν μέχρι την πρόβλεψη και την αυτοματοποίηση των καλλιεργειών.  Η ανάπτυξη δικτύων 5G θα προσφέρει πρόσθετο όφελος με την χρήση drones και τη λήψη δεδομένων σε πραγματικό χρόνο. Παρόμοια θα συμβούν στην κτηνοτροφία όπου μεταξύ των άλλων θα αυτοματοποιηθούν διαδικασίες που αρχίζουν από την γονιμοποίηση και φτάνουν μέχρι την παρακολούθηση της ασφάλειας των ζώων.

Η γεωργία επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τις αλλαγές στη θερμοκρασίας και τα επίπεδα υγρασίας. Σε πολλές περιπτώσεις τα ζητήματα εντοπίζονται μόνον όταν έχει ήδη γίνει η ζημιά. Σε μια εποχή όπου οι καλλιέργειες αφήνονται να σαπίσουν λόγω έλλειψης αγροτικών χεριών, η τεχνολογία θα είναι το κλειδί για την επιβίωση της γεωργικής παραγωγής. Η επερχόμενη «γεωργία ακριβείας», με την 5G, (drone 5G κλπ) και τα συνδεδεμένα αγροτικά μηχανήματα, πετυχαίνει την παρακολούθηση των περιβαλλοντικών συνθηκών και την βέλτιστη ανάπτυξη των φυτών. Το όργωμα, η σπορά, η παρακολούθηση και η συγκομιδή των καλλιεργειών, σε λίγο θα μπορούν να γίνουν αυτόνομα χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση. Πολλά  είναι δυνατά και με άλλα δίκτυα κινητής, αλλά λόγω του εύρους ζώνης της 5G, η υποστήριξη τεράστιου αριθμού αισθητήρων που θα επικοινωνούν ταυτόχρονα και ο ελάχιστος χρόνος απόκρισης, την καθιστούν ιδανική για σύνθετες και μεγάλες καλλιέργιες.

Η γεωργία ακριβείας μειώνει τα λιπάσματα και ζιζανιοκτόνα στα τρόφιμα. Χωρίς την 5G, το σύστημα βασίζεται μόνο στα δεδομένα που φορτώνονται στο τέλος της ημέρας. Η τεράστια αύξηση της υπολογιστικής ισχύος και της συλλογής δεδομένων θα είναι οι κινητήριες δυνάμεις της γεωργίας. Η αγροτική καλλιέργεια δεν είναι μια απλή διαδικασία. Λειτουργεί συνήθως με ένα μείγμα εμπειριών και εξειδικευμένων γνώσεων. Χρησιμοποιώντας την τεχνητή νοημοσύνη εντοπίζονται  μοτίβα σε πραγματικό χρόνο που επιτρέπουν τη βελτίωση των αποδόσεων (π.χ. έγκαιρες προειδοποιήσεις για ασθένειες σε θερμοκήπια).

Στην Εφοδιαστική Αλυσίδα, το επόμενο βήμα είναι η εισαγωγή των αυτοκινούμενων οχημάτων που είναι μια ιδιαίτερα αξιόλογη καινοτομία στον τομέα των εμπορικών μεταφορών. Ένα αυτόνομο όχημα παράγει τεράστιο αριθμό δεδομένων τα οποία με τα  δίκτυα 5G αναταλάσσει σε πραγματικό χρόνο μεταξύ άλλων οχημάτων, δικτύων, υποδομών και ακόμη και πεζών.

Τα συστήματα μεταφοράς, από τα δημόσια λεωφορεία μέχρι τους ιδιωτικούς στόλους εφοδιαστικής αλυσίδας αποκτούν αυξημένη αποδοτικότητα. Οι πολίτες  θα μπορούν να αποκτήσουν άμεση πρόσβαση σε δεδομένα γύρω από τα συστήματα μεταφοράς, πράγμα εξαιρετικά χρήσιμο. Όλο και περισσότερες συσκευές στην αλυσίδα εφοδιασμού θα γίνονται μέρος του IoT. Αυτές θα στέλνουν μια απίστευτα πλούσια ροή δεδομένων σε πραγματικό χρόνο. Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας το δίκτυο, μια αποθήκη ανταλλακτικών θα μπορεί να επικοινωνήσει με τα κεντρικά και να προκαλέσει αναδιάταξη της κατανομής τους. Αυτό θα δώσει ώθηση σε ολόκληρη την αλυσίδα εφοδιασμού με αποτέλεσμα την γρήγορη επαναδιανομή και παράδοση προμηθειών. Από τον κατασκευαστή ενός προϊόντος, μέχρι το φορτηγό που το παραλαμβάνει, και ακόμη και το ράφι λιανικής πώλησης, θα υπάρχει ενημέρωση σε πραγματικό χρόνο με αποτέλεσμα την καθοδήγηση των δραστηριοτήτων παραγωγής και μεταφοράς.

Στην Βιομηχανία δημιουργούνται έξυπνα εργοστάσια όπου ελαχιστοποιούνται οι κίνδυνοι και αυξάνεται η παραγωγικότητα. Η 5G δημιουργεί πιο ευέλικτες και αποδοτικές διαδικασίες παραγωγής, ενώ παράλληλα βελτιώνει την ασφάλεια εγκαταστάσεων και μειώνει το κόστος συντήρησης. Ο μεταποιητικός ή βιομηχανικός τομέας γίνεται όλο και πιο αυτόνομος. Μάλιστα με τις υψηλές ταχύτητες των δικτύων γίνεται πραγματικότητα η παρακολούθηση και καθοδήγηση των ρομπότ που πιθανόν λειτουργούν στο εργοστάσιο. Τα εργοστάσια γίνονται πιο «έξυπνα» με τους αισθητήρες IoT οι οποίοι μεταφέρουν άμεσα τις πληροφορίες σε έναν κεντρικό διακομιστή. Οι νέες τεχνολογίες προσφέρουν αυξημένη ευελιξία, χαμηλότερο κόστος και μικρότερους χρόνους παράδοσης των προϊόντων.

Θα μπορούσε κανείς να συνεχίσει την ανάλυση σε άλλους τομείς όπως η Ασφάλεια, η Ενημέρωση (ταυτόχρονη μετάφραση) κλπ. Μια τέτοια ανάλυση θα ξέφευγε πολύ από τα όρια του μέσου αναγνώστη. Κάποιος που ενδιαφέρεται μπορεί εύκολα να αναζητήσει στην βιβλιογραφία χρήσιμα άρθρα και συγγράμματα.

Σημειώνεται ότι για όλες της παραπάνω υπηρεσίες, μια νέα γενιά δορυφόρων με ενσωματωμένη 5G θα εξασφαλίσει την ευρυζωνική κάλυψη ακόμη και στις πιο δυσπρόσιτες περιοχές της Γης (π.χ. ζούγκλα). Οι κατασκευαστές διαστημικής, μαζί με τους αντίστοιχους της επίγειας κινητής επικοινωνίας, αγκαλιάζουν το όραμα ενός ενσωματωμένου και ενιαίου παγκόσμιου δικτύου.

Με την 5G και το IoT δημιουργείται ένα δίκτυο δικτύων και έρχονται κυριολεκτικά επαναστατικές αλλαγές στην τεχνολογία των επικοινωνιών. Με εφαλτήριο την 5G, θα απογειωθούν η τεχνητή νοημοσύνη, η ρομποτική, οι κατασκευές υψηλής ακρίβειας, οι τεχνολογίες στο επίπεδο του ορατού φωτός, κλπ. Ας σκεφτεί κανείς ότι σε μία 10ετία, με την επόμενη G, θα έχουμε μεταξύ των άλλων την λεγόμενη ολογραφική επικοινωνία όπου θα μεταδίδεται ολόκληρη η ανθρώπινη υπόσταση μαζί με το τρισδιάστατο περιβάλλον σε συνδυασμό με τις αισθήσεις (όραση, ακοή, οσμή, γεύση κλπ).

Η 5G, με πλήθος υπηρεσιών, δημιουργεί ένα νέο πρότυπο επαγγελματικής ανάπτυξης που θα προκαλέσει μετασχηματισμό πολλών κλάδων της οικονομίας και της δημόσιας διοίκησης. Ας μην ξεχνάμε ότι σε όλες τις  επαναστατικές αλλαγές, οι ανταμοιβές έρχονται σε εκείνους που είναι  πρόθυμοι να αγκαλιάσουν τις ευκαιρίες που προσφέρει η νέα τεχνολογία.  Οι ευοίωνες προοπτικές στην απασχόληση και την επιχειρηματικότητα και οι τεράστιες δυνατότητες της νέας γενιάς επιτρέπουν να βλέπουμε αισιόδοξα το μέλλον

(*) Ιωάννης Σάχαλος

Απόφοιτος της Ζωσιμαίας Σχολής (1961) και Ομότιμος Καθηγητής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης