5G: sieci telekomunikacyjne nowej generacji

Fale radiowe zmieniają swój sposób rozchodzenia się, gdy w ich otoczeniu pojawia się człowiek lub inny obiekt. Analizując te zmiany, można uzyskać informacje o ruchu i aktywności. Na tym właśnie polega idea Wi-Fi Sensing, czyli technologii, dzięki której sieć bezprzewodowa może stać się dodatkowym źródłem informacji o otoczeniu. Dla osób z niepełnosprawnościami, seniorów i osób potrzebujących wsparcia w codziennym funkcjonowaniu może to w przyszłości oznaczać większe bezpieczeństwo, łatwiejszą rehabilitację i większą samodzielność.

Z Wi-Fi najczęściej kojarzymy po prostu dostęp do internetu. Router wysyła i odbiera dane, a telefon, komputer, telewizor czy inne urządzenia korzystają z bezprzewodowego połączenia. Fale radiowe rozchodzą się jednak po całym pomieszczeniu. Odbijają się od ścian, mebli i znajdujących się w nim osób. Kiedy człowiek się porusza, zmienia się również sposób, w jaki sygnał dociera do odbiornika. Te zmiany można analizować. Jednym ze źródeł informacji jest tzw. Channel State Information (CSI), czyli informacja o stanie kanału radiowego. Na jej podstawie system może rozpoznawać określone ruchy, gesty czy aktywności człowieka.

Nie znaczy to oczywiście, że router „widzi” człowieka tak jak kamera. Nie powstaje obraz pomieszczenia. System analizuje zmiany sygnału radiowego wywołane obecnością lub ruchem człowieka, a następnie za pomocą odpowiednich algorytmów próbuje rozpoznać konkretne zdarzenie. W niektórych zastosowaniach może to ograniczyć potrzebę wykorzystywania kamer i gromadzenia obrazu. Nie oznacza to jednak, że problem prywatności znika całkowicie. Informacje o obecności i aktywności człowieka również mogą mieć charakter osobowy lub dotyczyć prywatnej sfery życia. Dlatego ważne są odpowiednie zasady ochrony, przechowywania i udostępniania takich danych.

Jedną z istotnych cech Wi-Fi Sensing jest możliwość prowadzenia pomiarów bez bezpośredniego kontaktu z użytkownikiem. Nie musi on mieć na sobie opaski, zegarka ani specjalnego czujnika. Może to mieć znaczenie dla osób, dla których korzystanie z dodatkowych urządzeń jest niewygodne albo po prostu trudne. System może działać w tle i analizować wybrane zdarzenia w mieszkaniu.

Badacze sprawdzają wykorzystanie Wi-Fi Sensing m.in. w inteligentnych domach, systemach wspierających osoby wymagające opieki czy rozwiązaniach służących do zdalnego monitorowania aktywności. Jedną z możliwości jest wykorzystanie infrastruktury bezprzewodowej, która już znajduje się w domu, do pozyskiwania dodatkowych informacji o tym, co dzieje się w jego otoczeniu.

Jednym z badanych zastosowań Wi-Fi Sensing jest możliwość wykrywania upadków. Dla osoby o ograniczonej mobilności takie zdarzenie może oznaczać konieczność szybkiego wezwania pomocy. Dziś wykorzystuje się w tym celu m.in. opaski alarmowe, zegarki, czujniki ruchu czy kamery. Wi-Fi Sensing może być kolejnym elementem takiego systemu. Analiza zmian sygnału pozwala próbować rozpoznać charakterystyczny wzorzec odpowiadający upadkowi. Największą wartością takiego rozwiązania nie musi być samo wykrycie upadku, lecz możliwość szybszego uruchomienia całego łańcucha pomocy.

Jeżeli rozwiązanie zostanie połączone z systemem teleopieki, wykrycie potencjalnego upadku może uruchomić powiadomienie dla opiekuna lub operatora systemu. Trzeba jednak pamiętać, że skuteczność takich rozwiązań zależy od warunków, w których działają. Układ pomieszczenia, przeszkody, liczba osób czy jakość sygnału mogą wpływać na wynik analizy. Wi-Fi Sensing należy więc traktować jako dodatkową warstwę bezpieczeństwa, a nie zamiennik profesjonalnych systemów medycznych czy bezpośredniej opieki.

Wi-Fi Sensing może znaleźć zastosowanie nie tylko w sytuacjach awaryjnych. Analiza sygnału radiowego pozwala również badać sposób, w jaki człowiek się porusza. Badania pokazują, że sygnały Wi-Fi mogą być wykorzystywane do rozpoznawania określonych ćwiczeń rehabilitacyjnych. Opracowywane rozwiązania pozwalają identyfikować wybrane ruchy kończyn, dłoni czy palców. W przyszłości może to pomóc w monitorowaniu części ćwiczeń wykonywanych w domu.

Wyobraźmy sobie osobę, która wykonuje zalecone ćwiczenia bez wychodzenia z mieszkania. System może rejestrować wybrane ruchy i dostarczać dodatkowych informacji o przebiegu ćwiczeń. Dla specjalisty mogą one być uzupełnieniem informacji uzyskiwanych podczas bezpośrednich wizyt. Takie rozwiązania mogą być szczególnie interesujące dla osób, dla których regularne dojazdy do placówki medycznej lub rehabilitacyjnej są dużym wyzwaniem. Nie oznacza to jednak, że technologia zastąpi fizjoterapeutę. Wi-Fi Sensing może dostarczać dodatkowych danych, ale ich interpretacja i dobór odpowiednich ćwiczeń nadal wymagają wiedzy specjalisty.

Wi-Fi Sensing może stać się również jednym z elementów inteligentnego domu. System może wykrywać obecność człowieka i współpracować z innymi urządzeniami. W praktyce może to oznaczać np. automatyczne sterowanie oświetleniem, ogrzewaniem czy innymi elementami wyposażenia. Dla osoby z niepełnosprawnością ruchową oznacza to możliwość ograniczenia części czynności wymagających ręcznej obsługi. W przypadku osoby niewidomej lub słabowidzącej podobne rozwiązania mogą w przyszłości współpracować z systemami głosowymi i innymi technologiami asystującymi.

Jak takie rozwiązania mogą wspierać osoby z niepełnosprawnościami? Wyobraźmy sobie osobę poruszającą się po mieszkaniu. System wykrywa, że człowiek wszedł do określonego pomieszczenia i uruchamia wcześniej zaprogramowaną funkcję, np. zapala światło,  przekazuje komunikat głosowy albo uruchamia inne rozwiązanie dostosowane do potrzeb użytkownika. Co ważne, nie musi rozpoznawać wszystkiego, co dzieje się w pomieszczeniu. W wielu zastosowaniach wystarczy wykrycie konkretnego zdarzenia. Może to być pojawienie się osoby, określonego ruchu czy nietypowego zachowania. To podejście dobrze wpisuje się w ideę projektowania uniwersalnego, czyli tworzenia przestrzeni i usług, z których może korzystać możliwie szeroka grupa osób bez konieczności każdorazowego dostosowywania ich do indywidualnych potrzeb.

Wi-Fi Sensing i ISAC opierają się na podobnym założeniu, że fale radiowe mogą służyć nie tylko do komunikacji, ale również do pozyskiwania informacji o otoczeniu. Wi-Fi Sensing odnosi się przede wszystkim do lokalnej sieci bezprzewodowej. Podobna idea rozwijana jest jednak również w odniesieniu do przyszłych sieci komórkowych. ISAC, czyli Integrated Sensing and Communication, jest pojęciem szerszym. W dużym uproszczeniu, ta sama infrastruktura radiowa może być wykorzystywana zarówno do przesyłania danych, jak i do wykrywania obecności, położenia czy ruchu obiektów.

ISAC jest jednym z ważnych kierunków rozwoju sieci 6G. Idea polega na połączeniu komunikacji i wykrywania otoczenia w ramach jednej infrastruktury radiowej. Sieć może więc nie tylko przesyłać dane, ale także dostarczać informacji o obecności, położeniu czy ruchu obiektów. Otwiera to zupełnie nowe możliwości wykorzystania infrastruktury telekomunikacyjnej, również w tworzeniu rozwiązań wspierających osoby z niepełnosprawnościami. Obecnie trwają badania nad wykorzystaniem funkcji sensingowych w sieciach komórkowych, a także nad bezpieczeństwem i ochroną prywatności takich rozwiązań.

Choć możliwości są interesujące, Wi-Fi Sensing nie jest jeszcze rozwiązaniem powszechnie stosowanym w domach czy systemach opieki. Wiele zastosowań pozostaje na etapie badań, pilotaży lub wczesnego rozwoju komercyjnego. Przed technologią jest jeszcze kilka istotnych wyzwań. Na działanie systemu wpływa m.in. układ pomieszczenia, liczba osób, przeszkody czy zakłócenia radiowe. Problemem może być również wykorzystanie modelu wytrenowanego w jednym pomieszczeniu w zupełnie innym miejscu. Zmiana otoczenia może bowiem wpłynąć na sposób rozpoznawania aktywności.

Znaczenie ma także sama jakość transmisji. Badania NIST pokazują, że utrata pakietów oraz nieregularność czasowa transmisji mogą pogarszać wyniki sensingowe. Liczy się więc nie tylko algorytm, ale również jakość i niezawodność całego systemu. Osobną kwestią pozostaje prywatność. System, który potrafi wykryć obecność i aktywność człowieka, powinien być projektowany z uwzględnieniem minimalizacji danych, bezpieczeństwa i kontroli dostępu do informacji.

Przez lata rozwój telekomunikacji kojarzył się przede wszystkim z coraz szybszym internetem, rosnącym zasięgiem sieci i większą dostępnością usług. Kolejnym krokiem może być sieć, która nie tylko przesyła dane, ale również dostarcza informacji o otaczającym ją świecie.

Rozwój Wi-Fi Sensing wszedł już w kolejny etap. We wrześniu 2025 r. opublikowano standard IEEE 802.11bf-2025, poświęcony rozszerzeniom dotyczącym funkcji WLAN sensing. Nie oznacza to jednak, że wszystkie opisane zastosowania są już powszechnie dostępne. Wiele z nich nadal jest przedmiotem badań, testów i rozwoju komercyjnych rozwiązań.

W przyszłości infrastruktura telekomunikacyjna może jednocześnie zapewniać łączność, wspierać lokalizowanie obiektów i analizować wybrane zmiany zachodzące w otoczeniu. Dla osób z niepełnosprawnościami może to oznaczać nowe możliwości zwiększania bezpieczeństwa, wspierania rehabilitacji i samodzielnego funkcjonowania. Co istotne, część tych funkcji może działać w tle, bez konieczności angażowania użytkownika.

Nowoczesne sieci telekomunikacyjne mogą więc stać się podstawą nowych usług wspierających zdrowie, bezpieczeństwo i samodzielność. Ich rola nie będzie ograniczać się tylko do zapewniania dostępu do internetu. Infrastruktura będzie mogła dostarczać również informacji o tym, co dzieje się wokół nas. Być może właśnie w tym kierunku będzie rozwijać się idea dostępnych przestrzeni. Nie tylko urządzenia staną się łatwiejsze w obsłudze, ale całe otoczenie będzie coraz lepiej dostosowywać się do potrzeb człowieka.

O projekcie

Materiał powstał w ramach projektu „Wsparcie rozwoju komunikacji elektronicznej 2024–2029 w MC DT” realizowanego przez Ministerstwo Cyfryzacji w ramach Funduszy Europejskich na Rozwój Cyfrowy (FERC).

Celem projektu jest upowszechnianie wiedzy na temat dostępu do szerokopasmowego internetu, możliwości wykorzystania w Polsce satelitarnych systemów telekomunikacyjnych oraz znaczenia rozwoju nowoczesnej infrastruktury telekomunikacyjnej. W ramach projektu prezentowane są także rozwiązania technologiczne, które dzięki wykorzystaniu sieci telekomunikacyjnych mogą przyczyniać się do poprawy jakości życia, w tym osób z niepełnosprawnościami.

Publikacje będą ukazywać się cyklicznie. Jeśli chcieliby Państwo zaproponować temat związany z technologiami wspierającymi osoby z niepełnosprawnościami, zachęcamy do kontaktu pod adresem: sekretariat.dt@cyfra.gov.pl.