cnb.cz (ČNB)

Nové technologie | 14.03.2023 09:00:00

Digitální ekonomika 5G jako brána do budoucnosti - Na křižovatce změn

Nástup technologie páté generace (5G) má díky digitalizaci celé ekonomiky významný transformační potenciál. Zásadní jsou přitom tři bezkonkurenční vlastnosti 5G: vysoká kapacita, rychlost a velmi nízká doba odezvy. Ty umožňují postupný pokles využívání současné 4G technologie na globální úrovni a následnou dominanci 5G, o čemž svědčí dlouhodobé prognózy. Při vytvoření vhodného prostředí se může 5G stát ekonomickým tahounem s potenciálním nárůstem globálního HDP do roku 2030 až okolo bilionu dolarů, přičemž většinovou roli sehraje střední pásmo spektra 5G. Současnými největšími hráči trhu jsou Severní Amerika, Evropa a severovýchodní Asie. Důležitá bude do budoucna volba případů užití 5G, kdy v současné chvíli ekonomicky nejslibněji vypadá odvětví výroby, zdravotnictví, dopravy či veřejná správa. Svou roli však sehraje i kombinace 5G s dalšími pokročilými technologiemi a v delším horizontu také nástup další generace 6G.

Vyšlo v publikaci Globální ekonomický výhled – únor 2023 (pdf, 1,6 MB)

Úvod

Závislost na technologiích je v dnešním moderním světě obrovská. Technologický pokrok je vnímán jako velmi důležitý nástroj pro dlouhodobý hospodářský růst. Obzvláště v době pandemie COVID-19 se ukázaly nesporné výhody technologií, jelikož nabídly nové možnosti, například v oblasti vzdělávání či zdravotní péče. Pozornost se nyní upírá především na 5G technologie a jejich rostoucí význam, jelikož postupně umožňují novou vlnu ekonomické transformace.

Bezdrátové technologie rozvíjí potenciál nejen digitální ekonomiky a vnáší novou dynamiku do hospodářského rozvoje. Technologie díky rádiovým vlnám umožňují přenos hlasu, dat či videí: produkty a služby nových generací budou neoddělitelnou součástí života a umožní především větší pohodlí a rychlost. 5G má vynikající vlastnosti, díky kterým se dostává do řady odvětví a také popohání konkurenci nejen mezi odvětvími, ale mezi celými ekonomikami, potažmo regiony.

Jaký vývoj předcházel vzniku 5G a jaké tato generace sítí nese výhody?

Od svého zavedení před zhruba čtyřmi desetiletími ušel vývoj bezdrátových technologií dlouhou cestu. Od pouhé možnosti telefonovat či posílat úsporné textové zprávy až po obrovskou rychlost přenosu a možnosti připojení stovek zařízení k sítím díky rádiovým vlnám (Graf 1). První generace sítí (1G) přinesla po roce 1980 analogový mobilní systém, jenž se orientoval na přenos hlasu, tedy mobilní komunikaci. 2G sítě pak v devadesátých letech zavedly éru digitální komunikace, kdy se efektivněji začalo využívat spektra pro navýšení počtu uživatelů a byly již dostupné např. textové zprávy. Největším přínosem 3G na počátku nového tisíciletí pak byl mobilní přístup k internetu, ale též další rozmanitější aplikace, včetně her, videohovorů či streamování. Sítě 4G po roce 2010 přinesly především vyšší rychlost, která usnadnila stahování či odesílání dat a také usnadnila používání náročných aplikací (CTIA, 2022).

Graf 1 – Vývoj technologií až k 5G

Graf 1 – Vývoj technologií až k 5G

Zdroj: Lee a Lin (2021)

Sítě nižších generací postupně zastarávají a do popředí se dostávají 5G sítě. Ty jsou v současné chvíli nejnovějšími a nejpokročilejšími sítěmi, zatímco starší 2G a 3G sítě se pomalu vypínají. Nástup 5G technologií je patrný zhruba od roku 2020 a sítě jsou postupně zaváděny/nasazovány na stále více místech (Graf 2). K červnu loňského roku mělo sítě nasazeno přibližně 70 zemí, zatímco v polovině roku 2020 to bylo pouze 38 zemí. Na špici zavádění 5G se drží Amerika a Evropa, přičemž do této technologie probíhají investice též v asijských zemích, kde je v mnoha případech technologie již plně nasazena (Buchholz, 2022). 5G v porovnání s předchůdkyní 4G poskytuje větší kapacitu, vyšší přenosovou rychlost a kratší dobu odezvy (tzv. latenci)^[1]. Měla by tudíž zvládnout exponenciální růst poptávky spotřebitelů a podniků po kapacitě (počet zařízení připojujících se k síti se každým rokem zvyšuje), rychlosti i kvalitě.

Graf 2 – Nasazení 5G ve světě
(země, kde bylo nasazeno 5G a kde proběhly investice do 5G)

Graf 2 – Nasazení 5G ve světě

Zdroj: Statista, GSA 5G Snapshot (data zkompilována k červnu 2022)

Nasazení 5G sítí začíná postupně růst díky jejich bezkonkurenčním výhodám. 4G sítě jsou téměř plně rozšířené (prostor k růstu je více méně jen u rozvojových trhů) a 5G sítě je postupně dohánějí a časem je předstihnou, upozadí a nahradí. Konkrétně jsou 5G sítě stokrát rychlejší než 4G, lze k nim připojit až stokrát více zařízení (od aut, přes chytré hodinky, drony až po průmyslové roboty – ne jen telefony, jak tomu bylo u 4G) a mají pětkrát rychlejší odezvu, tedy mají nízkou latenci (což umožní průlomové technologie jako např. operace na dálku v oblasti zdravotnictví) (CTIA, 2022). Globální pokrytí populace sítěmi 4G činilo v roce 2022 přes 85 % a podle loňských prognóz společnosti Ericsson by mělo v roce 2028 dosáhnout více jak 95 %. 5G sítě pak v minulém roce pokryly něco přes 30 % světové populace a odhaduje se, že do konce roku 2028 dosáhne pokrytí téměř 85 % (Graf 3).

Graf 3 – Pokrytí světové populace podle technologií
(v %)

Graf 3 – Pokrytí světové populace podle technologií

Zdroj: Ericsson (listopad 2022)

Propojení všech a všeho. 5G postupuje od propojování lidí s ostatními lidmi a s informacemi k jednotné struktuře, která by měla spojit lidi téměř se vším. Do budování sítí se investují obrovské částky, jelikož 5G přináší řadu nejen ekonomických výhod. Transformace ekonomiky poháněná sítěmi 5G umožní řadu nových typů chytrých zařízení a digitalizaci a inovace v řadě odvětví. Mimo jiné přinese dle predikcí pravděpodobně též vznik milionů pracovních míst napříč odvětvími.

Ekonomika 5G a její potenciální přínos

5G je ekonomickým motorem, který potřebuje být podpořen vytvořením strategicky vhodného prostředí. Nejde jen o vybudování samotné síťové infrastruktury. Nová generace sítí by měla být rychle přijata při dostatečném množství dostupného spektra, zejména toho ve středním pásmu a důležité je též naladění podnikatelského prostředí na podporu technologických inovací a také pracovní síla, která dovede inovaci využít. Z nových příležitostí, které 5G poskytne, budou profitovat jak domácnosti, podniky, veřejný sektor, tak v konečném důsledku i celé ekonomiky, což podpoří globální hospodářský růst. Společnost IHS Markit již v roce 2019 ve své zprávě mluví o dlouhodobé vyhlídce pro rok 2035, kdy by 5G mělo dosáhnout ekonomického přínosu v hodnotě 3,6 bilionu dolarů a podpoře až 22 milionů pracovních míst. Přičemž průběžné investice budou základem dosažení potenciálního přínosu 5G, jelikož by měly umožnit snadné šíření nových inovací ve většině odvětví a zároveň tak podpořit prodej a tržby v celém hodnotovém řetězci 5G. Nová pracovní místa se začnou vytvářet nejen v digitálních odvětvích (zábava či sociální sítě), ale téměř v celé ekonomice od zemědělství, přes stavebnictví, školství až po zdravotnictví. Oproti předchozím generacím sítí tak již nepůjde jen o místa vyžadující vysokoškolské vzdělání, jako jsou vývojáři softwarů či inženýři přes umělou inteligenci, strojové učení či analýzu dat. Primárně nově přibudou místa zaměřená na fyzická odvětví od instalatérů, techniků, operátorů až po údržbáře různých zařízení (robotů, vozidel, dronů, atd.). Lidský faktor bude důležitý při dohledu a důležité budou také manuální dovednosti.

Vzhledem k rychlosti zavádění a rozšiřování 5G sítí již lze odhadovat potenciální dopad v ekonomickém vyjádření. 5G bude díky lepšímu výkonu umožňovat nová použití a aplikace a bude tak vytvářet pozitivní hodnoty pro společnost jako celek skrze řadu odvětví. Například společnost PwC se ve své studii z roku 2021 zaměřila na pět konkrétních odvětví – zdravotnictví, inteligentní veřejné služby, zábavu a media, průmyslovou výrobu a finanční služby – která mají dle PwC největší potenciál z 5G technologií významně těžit. Konkrétně šlo o ekonomický dopad 5G při pohledu do roku 2030 přes měření schopnosti 5G zvyšovat efektivitu a produktivitu. Více než 80 % ekonomického potenciálního přínosu dle studie spočívá v aplikacích ve zdravotnictví (předpokládá se příspěvek až 530 mld. dolarů ke globálnímu HDP), v inteligentní správě veřejných služeb (přínos 330 mld. dolarů k HDP) a u zábavy a médií (dalších 254 mld. dolarů). Celkový účinek všech zkoumaných odvětví přináší potenciální nárůst globálního HDP do roku 2030 o 1,3 bilionu dolarů díky přijetí 5G. Velikost a povaha ekonomického dopadu 5G bude záviset na odvětví a nastavení v jednotlivých zemích, přičemž větší dopad na globální ekonomiku se s rozšířením 5G předpokládá až od roku 2025. Největší procentuální nárůst HDP díky 5G se projeví dle PwC v Severní Americe, následně Asii a Oceánii a pak v Evropě.

Při realizaci plného rozsahu nových schopností 5G hraje zásadní roli spektrum, zejména střední pásmo. Právě na středním pásmu spektra 5G (3,3 – 4,2 GHz) bude závislá řada nových aplikací, jejichž význam pro ekonomiku se bude do budoucna zvyšovat. Na potenciální ekonomický dopad středního pásma se zaměřila studie organizace GSMA z roku 2022. Dle očekávaných výsledků by 5G mělo v roce 2030 přispět k HDP 960 mld. dolarů (asi 0,7 % celosvětového HDP v roce 2030), přičemž většinu přínosu bude mít na svědomí právě střední pásmo (více než 610 mld. dolarů). To by tedy mělo představovat téměř 65 % socioekonomické hodnoty generované 5G. Při odvětvovém pohledu by měla největší příspěvek k HDP přinést výroba (historicky dobře přijímá nové technologie a digitální transformace zvýší produktivitu a sníží náklady), ale též veřejná správa a služby budou sektory s výrazným prospěchem z 5G (Graf 4). Naproti tomu například v zemědělství bude příspěvek menší (produktivita poroste pomaleji, jelikož nové technologie jsou historicky přijímány pomaleji než v jiných odvětvích). Při regionálním pohledu bude dle studie GSMA na celkovém celosvětovém příspěvku k HDP díky 5G hrát největší roli asijsko-pacifický region (především Čína, Japonsko a Jižní Korea), Amerika (především severoamerické země) a Evropa (především Spojené království a Francie). I přes makroekonomické rozdíly mezi jednotlivými regiony je však dopad středního pásma 5G pociťován rovnoměrně z pohledu procenta HDP. Zatímco největší ekonomiky zmíněných regionů mají tvořit většinu příspěvku z 5G k HDP, všechny regiony pocítí nárůst HDP přibližně o 0,35 % až 0,5 % (Graf 5). V druhé polovině desetiletí začnou z výhod 5G těžit i země Afriky a Latinské Ameriky a intenzivněji budou pokračovat i po sledovaném období do roku 2030. Studie však ekonomické přínosy staví na podmínce dostatečné kapacity spektra, která unese předpokládaný exponenciální nárůst poptávky po datech, který má v následujících letech nastat.

Graf 4 – Odhadovaný globální příspěvek středního pásma 5G spektra k HDP podle odvětví
(v miliardách USD pro rok 2030)

Graf 4 – Odhadovaný globální příspěvek středního pásma 5G spektra k HDP podle odvětví

Zdroj: GSMA Intelligence

Graf 5 – Regionální rozdělení příspěvku středního pásma 5G spektra k HDP
(v % pro rok 2030)

Graf 5 – Regionální rozdělení příspěvku středního pásma 5G spektra k HDP

Zdroj: GSMA Intelligence

* Regionální společenství, které zahrnuje 11 zemí bývalého Sovětského svazu.

5G však potřebuje k podpoře aplikací a služeb různá pásma spektra. Zatímco nízká pásma poskytují pokrytí a dosah uvnitř budov, střední pásma poskytují rovnováhu mezi pokrytím a kapacitou a vysoká pásma mohou poskytnout kapacitu v hustě osídlených městských oblastech a továrnách. Pro doplnění významu dostupnosti spektra lze uvést scénář zmíněné studie GSMA, kde by suboptimální alokace konkrétně středního pásma spektra (nižší rychlost, která by negativně ovlivnila spotřebitele) mohla znamenat ztrátu až 40 % očekávaných přínosů 5G pro celosvětovou ekonomiku. Globální přínos 5G by se tak snížil z přibližně 960 mld. dolarů na méně než 600 mld. dolarů.

Případy užití

Každé odvětví bude díky technologiím 5G jedinečným způsobem transformováno, ovšem některá odvětví mají jasněji definované případy užití, které by mohly mít pozitivní a významný nejen ekonomický dopad. Inovace s využitím 5G se slibně rozvíjí v nejrůznějších oblastech od výše zmíněné výroby, přes zdravotnictví, dopravu až k chytrým městům či zemědělství. Nové případy užití podnítí inovace napříč odvětvími a nabídnou tak nové potenciální zdroje příjmů. Hospodářsky bude ve finále pozitivně ovlivněna díky 5G většina odvětví, ovšem pozornost se upírá na ta, která jsou klíčová pro zpeněžení učiněných investic do infrastruktury 5G.

Velký obrat se očekává především v již zmíněném výrobním odvětví, kde se budou budovat propojené systémy. Chytré továrny vybavené 5G využijí výhody těchto sítí ke zlepšení a větší flexibilitě automatizovaných procesů a také ke sběru a následné analýze většího množství dat pomocí autonomních strojů. 5G však nevylepší pouze robotickou práci, ale také díky spolehlivému využití virtuální a rozšířené reality umožní zvýšit produktivitu a bezpečnost lidí i díky lepší spolupráci s roboty (PwC, 2021). To umožní snížení provozních nákladů výrobců. Dle společnosti Qualcomm existuje potenciál zvýšit celkovou produktivitu ve výrobě o 20 až 30 % a odhaleno by mohlo být až 90 % závad.

Zdravotnictví by mělo zaznamenat lepší a rychlejší výsledky. 5G technologie v této oblasti umožní poskytování služeb, jako je spolehlivé vzdálené monitorování pacientů či dokonce operace na dálku. Zjednoduší se tak interakce mezi lékařem a pacientem a sníží se či zkrátí pobyty pacientů v nemocnicích. Obecně se zvýší účinnost telemedicíny, zdravotních přístrojů (včetně dat z nich získaných) a zapojeny budou díky lepším technologiím též drony, které urychlí přepravu potřebného (PwC, 2021). Dle společnosti Qualcomm by inovace mohly přinést až 30% úsporu nákladů.

Dopravní systém v důsledku vyšší hustoty dopravy a tlaku na dopad na životní prostředí potřebuje transformaci, při níž sehrají právě 5G technologie také zásadní roli. Propojení a komunikace automobilů navzájem a také silniční infrastruktury budou klíčové. 5G umožní díky samořídícím automobilům a sdílení aktuálních informací optimalizaci dopravy i díky snaze minimalizovat zácpy (CTIA, 2022). To by mělo snížit emise, zkrátit dobu jízdy, ale také zvýšit obecně bezpečnost. Společnost Qualcomm uvádí konkrétně snížení nehodovosti v dopravě až o 80 % a snížení provozu o 25 %.

Inteligentní veřejné služby, potažmo chytrá města. Další oblast, kde schopnosti 5G budou základem inovací. Větší efektivnost městům přinese méně přetížená doprava díky senzorům pro kritickou infrastrukturu a nižší spotřeba energie díky propojení zastávek, veřejného osvětletí a dalších zařízení. Za zmínku stojí též lepší nakládání s odpady či snížení jejich množství nebo redukce úniků vody (CTIA, 2022). Bezdrátová řešení tak mohou přinést významné úspory. Vše se navíc bude propojovat s širokým spektrem aplikací digitalizace běžného života občanů.

Též zemědělství čelí svým výzvám a opět může pomoci 5G. Například potřeba zvýšit a zefektivnit produkci plodin pro rostoucí počet obyvatel. Lepší digitalizace díky 5G může třeba díky půdním senzorům optimalizovat zavlažování či hnojení a stejná síť také může zapojit samořídící zemědělské stroje. Změny mohou přinést dle společnosti Qualcomme až o 25 % vyšší produktivitu a náklady nižší o 20 %. Inteligentní zemědělství umožní také monitorovat úrodu, zdraví zvířat atd.

Aby však případy užití poháněné 5G fungovaly, je nutná spolupráce více zúčastněných stran. Pro většinové přijetí 5G po celém světe je třeba dialog mezi provozovateli sítí, poskytovateli technologií, regulátory, sdruženími, ale také mezi soukromou a veřejnou sférou. Jen tak může dojít k maximalizaci přínosu napříč odvětvími. Využití sítí se pak může uplatnit i u jednotlivých spotřebitelů (pokročilé streamování zábavy, hudby a her včetně rozšířené a virtuální reality, obecně kvalitní zážitky odkudkoliv a bez zpoždění) či u finančních služeb (například chytré peněženky).

Pohled do budoucnosti a nástup 6G

Za předpokladu příznivého prostředí bude využití a též ekonomický přínos 5G narůstat. Důležité budou investice do infrastruktury, ale také do výzkumu a vývoje pro tvorbu nových aplikací, které budou mít velký potenciál napříč odvětvími. Pro všechny zúčastněné strany mající vliv na tvorbu budoucnosti 5G bude důležitý strategický přístup, tedy jasná volba případů užití s nejvyšší možnou výhledovou ekonomickou hodnotou.

Velký potenciál pro dlouhodobý ekonomický přínos naznačuje slibná prognóza tempa růstu předplatitelů 5G. Nejnovější generace bezdrátových sítí se v posledním roce výrazně prosadila, a rozšiřuje se dokonce rychleji v porovnání s nástupem 4G či ostatních předchozích generací. Podle zprávy Mobility Report společnosti Ericsson z roku 2022 měl počet předplatných chytrých mobilních telefonů 5G minulý rok globálně pokořit hranici jedné miliardy, což je téměř dvojnásobek hodnoty z roku 2021. Regionálně má největší podíl severovýchodní Asie (hlavně Čína), která představuje téměř 70 % celosvětového počtu předplatitelů. Následuje Severní Amerika a západní Evropa, které v součtu tvoří necelých 20 % počtu. Prognóza Ericssonu předpokládá, že do konce roku 2028 bude dokonce téměř 5 miliard předplatných 5G (Graf 6). Předchozí 4G pak v roce 2022 měla dosáhnout svého vrcholu s téměř 5,3 miliardami předplatných a do konce roku 2028 vyhlídky ukazují pokles na zhruba 3,5 miliard (Graf 7), avšak nadále zůstane počet předplatitelů v následujících letech vysoký. Technologie 5G se tedy postupně začne stávat dominantní a předplatitelé na ni budou přecházet.

Graf 6 – Prognóza počtu předplatných chytrých telefonů 5G
(v milionech podle regionů)

Graf 6 – Prognóza počtu předplatných chytrých telefonů 5G

Zdroj: Ericsson (listopad 2022)

Graf 7 – Prognóza počtu předplatných chytrých telefonů 4G
(v milionech podle regionů)

Graf 7 – Prognóza počtu předplatných chytrých telefonů 4G

Zdroj: Ericsson (listopad 2022)

Přínosem do budoucna bude též kombinace vlastností 5G s dalšími pokročilými technologiemi. 5G se stane především díky své nízké latenci stavebním kamenem pro zavádění ostatních nejnovějších technologií od umělé inteligence, virtuální a rozšířené reality až po internet věcí. Ten by ve finální podobě měl umožnit vznik vzájemně propojené sítě fyzických zařízení (od automobilů, přes drony až po různé senzory), která spolu komunikují a sdílí data. 5G tedy též sehraje významnou roli pro čtvrtou průmyslovou revoluci. Plné využití technologického pokroku by pak mělo znamenat další ekonomické přínosy v delším horizontu.

Další vizí je šestá generace sítí, tedy 6G. Výzkum v této oblasti již běží a měl by přinést silné propojení digitálního a fyzického světa pro vznik všude zastoupené bezdrátové inteligence. Tato realita by měla umožnit nové způsoby interakce mezi lidmi, nové možnosti práce či cestování a poznávání. Tedy schopnost připojení miliard bezdrátových zařízení k síti kdykoliv a kdekoliv to bude třeba. 6G má navíc poskytnout nové inteligentní služby připojení a poskytne tak optimalizované informace na jakékoliv požadavky uživatelů. 6G by mělo být k dispozici a začít se využívat okolo roku 2030, kdy by měl vznikat propojený inteligentní a udržitelný svět (Lee a Lin, 2021).

Ovšem není všechno zlato, co se třpytí, jelikož technologie 5G s sebou přináší i určitá rizika a nevýhody. Prvně zavedení 5G s sebou nese velmi vysoké náklady nutné pro správné fungování. Aby například podniky plně využily výhod 5G, budou muset dobře zvažovat investice do modernizace, přičemž rozhodující pro ně budou ceny. Zařízení nevyhnutelně velmi rychle zastarají a bude je třeba nahradit, což nebude levné, a vyplývá tak mimo jiné otázka narůstající nerovnosti ve společnosti. Často rozebíráno je též riziko v oblasti bezpečnosti a ochrany soukromí a dat obecně. V tomto směru 5G jako nová technologie potřebuje zlepšení, aby se zabránilo poměrně vysokému riziku hackerských útoků a krádeží dat, které ohrožují nejen spotřebitele, ale i podniky a vlády. Navíc s větším počtem připojených zařízení vznikají příležitosti k útokům.

Závěr

Téměř každé desetiletí je od 80. let minulého století představena další generace sítí. Nová technologie s sebou vždy přinese určitou revoluci, což má dopad nejen na život lidí obecně, ale také v ekonomické rovině díky lepším příležitostem na hospodářský růst. 5G má potenciál mimořádnými kanály zlepšit svět nejen pro poptávající spotřebitele, ale díky své dostupnosti a spolehlivosti také podnítit růst téměř ve všech odvětvích. Obzvláště velký dopad se očekává v klíčových odvětvích výroby, zdravotnictví či v dopravě. Ovšem aplikace případů užití závisí na řadě faktorů, od připravenosti a dostupnosti technologií až po dovednosti mezi pracovníky a spotřebiteli s nimi nakládat.

Pátá generace sítí bude znamenat převrat a stane se kritickým základem digitální společnosti a ekonomiky. Zvyšují se požadavky na kapacitu a výkon, které by 5G sítě měly být schopny uspokojit. Větší digitalizace navíc podpoří inovace. Geopoliticky je 5G nejvíce na vrcholu z celosvětového pohledu jen u několika málo zemí, přičemž Evropa si jako celek vede obstojně, ovšem zaostává za Severní Amerikou a Asií. Do příštích let bude klíčovým především asijský trh technologií 5G, jmenovitě zvláště ten čínský.

Navzdory veškerému potenciálu 5G pro hospodářský růst je stále třeba urazit dlouhou cestu. Digitální transformace může přinést mnohá výše zmíněná pozitiva, ovšem ta nenastanou ze dne na den a také vyvstávají některé výzvy. Ty souvisejí s dostupností spektra, modernizací a pokrytí sítí či s bezpečností a ochranou. Na druhou stranu zavedení 5G přináší i výhody nad zkoumaný ekonomický rámec.