Medregnet den første generasjonen av automatisert mobiltelefoni, NMT, er vi på generasjon fire – 4G. Nå banker 5G stadig hardere på døra.
Vi er blitt vant med at det dukker opp en ny generasjon mobilteknologi sånn ca. hvert tiende år og, slik blir det denne gangen også. 4G kom riktignok i Oslo i 2009, men det ble ikke utbredt før noen år etter og ennå er ikke all utbyggingen ferdig.
Den eneste teknologien som er nedlagt er analog mobiltelefoni, NMT. 2G lever i beste velgående og vil gjøre det til rundt 2025, ikke minst fordi så mange dingser bruker 2G for å kommunisere. 3G, derimot, er nok den første digitale teknologien som blir fjernet i 2020. Det må også sies at mye av frekvensplassen som i sin tid ble brukt til 2G og 3G er betydelig redusert og tatt i bruk av 4G nå. Det betyr frigjorte frekvenser og det er det stort behov for.
4G, og i enda større grad kommende 5G, utnytter hver Hz i frekvensbåndet mye bedre enn 2G og 3G. Det betyr at gamle teknologier «kaster bort» det som er verd mest på dette området: Frekvensutnyttelse i det begrensede frekvensbåndet.
- Podcast: Slik blir det nye 5G-nettet
Teknologievolusjon
Nedleggelse av foregående teknologigenerasjoner er også viktig for å holde kompleksiteten i nettet i sjakk – i dag må 2G, 3G og 4G alle forholde seg til hverandre med naborelasjoner, overføring av talesamtaler og datasesjoner, osv. Med en ny G på vei inn blir dette enda mer komplisert og vanskelig å administrere. Ved å legge ned 3G og etter hvert 2G vil bildet bli mindre uoversiktlig.
Når en ny teknologigenerasjon lanseres er det egentlig bare starten på en rivende teknologisk utvikling. Den teknologien vi bruker i 4G i dag er veldig mye mer avansert enn da teknologien ble lansert for snart ti år siden. Dette blir ofte omtalt som «evolusjon» og den pågår lenge etter at en ny generasjon er lansert. Det betyr at når vi får et generasjonsskifte er det ikke så stor forskjell på den modne og den nye generasjonen. Så på mange måter kan 5G ses på som en evolusjon fra 4G, med noen spesielle nye elementer.
5G for IoT
Likevel tar 5G høyde for en del nye utfordringer som 4G ikke er bygget for selv om vi ikke kommer til å få noen hastighetsrevolusjon. Modulasjonsteknologien i 5G, det vil si hvor mange bit/s vi kan stappe inn i hver Hz, blir kanskje 20 prosent bedre.
MIMO, det vil si mange antenner både inn og ut har vi allerede i 4G, men vi får enda flere i 5G og det vil gi bedre kapasitet og bedre signalmottak. Det er viktig av mange årsaker, ikke minst fordi 5G vil støtte svært mange flere tilkoblinger per basestasjon enn 4G.
Mange tror 5G skal gi oss bedre mobiltelefoni, men det er ikke noe stort poeng. Likevel kommer slike mobiler neste år, men den store endringen vil være støtte for nye frekvensbånd og høyere hastighet på det mobile bredbåndet. Dette er først og fremst en teknologi som er rettet mot behovene som kommer når visjonene rundt IoT virkeliggjøres i stor skala og milliarder av dingser skal kommunisere med apper og nettskyer. Det vil bli en digital kakofoni vi aldri vi har opplevet før. 5G skal kunne håndtere en million oppkoblede dingser per km2, mens 4G kanskje kan presses til en tiendedel.
Med teknologien NB-IoT (Narrowband Internet of Things) som nettopp er rullet ut i hele Telenors landsdekkende 4G-nett, har også 4G fått mulighet til å koble til et meget høyt antall samtidige brukere (dingser).
Superraskt
5G er lynraskt på to måter. For det første vil teknologien kunne utnytte de tilgjengelige frekvensene enda bedre enn 4G og det vil komme nye i tillegg. Det betyr at dataratene kan komme opp i 20 Gbit/s mens 4G i dag stopper på litt over 1 Gbit/s.
Men de nye bruksområdene setter også nye krav til det vi kaller latency, eller svartid. Den vil synke drastisk fra 4G til ned mot 1 ms. Det er tilnærmet sanntid, noe som er nødvendig for mange anvendelser.
Et av de store bruksområdene for 5G er autonome biler og busser. Selv om slike kjøretøy må kunne operere uten å kommunisere om det skulle bli brudd, vil det være i unntakstilfeller. De vil trenge tilgang til høyoppløselige kart og andre tjenester så å si i sanntid, og de trenger å vite når bilene foran og bak bremser, akselererer eller svinger unna for noe. Potensialet for mindre kø og bedre trafikkavvikling er veldig stort.
Nye bruksområder
Egenskapene til 5G gjør at man ser for seg svært mange nye bruksområder i mange ulike industrier. I Norge er havbruk svært viktig, og kapasiteten og svartiden i 5G vil gjøre det mulig å overvåke merder og andre anlegg med høyoppløselig video der det er vanskelig å trekke kabler.
5G vil også åpne nye muligheter innen telemedisin. Hvis en lege skal fjernoperere eller overvåke en operasjon, er det avgjørende at det ikke er forsinkelse i nettverket. Selv 4G, så raskt som det er, gjør det vanskelig å utføre operasjoner over telenettet.
Industrien vil også ha et vell av bruksområder. Både de som trenger høy overføringskapasitet og de som trenger kort svartid. Man ser også for seg en enorm økning i antall sensorer som overvåker alt slags utstyr, og da trengs 5Gs evne til å ha langt flere tilkoblede forbindelser samtidig.
Det offentlige ser også at det er gevinster å hente på å benytte kommersielle mobilnett. Neste generasjons nødnett ønsker man å bygge på eksiterende mobil infrastruktur. Dette inngår som den del av dagens 4G som også vil videføres med 5G.
- Steve Koenig: Dette er de viktigste teknologitrendene
Skivedeling
I et 4G nettverk snakker vi i praksis om et nettverk som bærer alt fra Netflix til tale og industrielle data. Med 5G kommer muligheten til å dele opp forbindelsen i såkalte skiver, der hver skive fungerer som et eget nettverk, usynlig fra de andre. Slike logiske nettverk gjør at man kan skille ulike bruksscenarier og tilpasse krav mer effektivt. Det er viktig når noen trenger høy hastighet, mens andre trenger kort svartid. Fysikken er dessverre slik at man ikke alltid får begge deler samtidig, men skivedeling løser problemet. En skive kan laste ned filmer i enorm hastighet og da trengs det ikke rask svartid. En annen kan fjernkjøre en gravemaskin. Da trengs det millisekund svartid, men ikke like høy datahastighet.
Skivedeling gjør også nettet mer robust og gjør det mulighet å garantere tjenestekvalitet, noe som vil være viktig i autonome kjøretøyer.
Redusert strømforbruk er også viktig, for mange av dingsene som skal kommunisere på 5G vil gå på batteri. Det er mange triks for å redusere strømtrekket med rask inn- og utkobling, og svært rask dataoverføring er veldig viktig. Det sikrer at den strømkrevende tilkoblingstiden blir så kort som mulig.
Økt frekvensbruk
For å realisere visjonene rundt 5G trengs det mer frekvensspektrum. I starten er det naturlig at noe av det spekteret som i dag brukes til de andre mobilgenerasjonene gjenbrukes til 5G, men etter hvert som bruken tiltar trengs det mye mer.
De første lanseringene av 5G, både internasjonalt og i Norge, baserer seg på nytt spektrum, dvs. spektrum som ikke er i bruk i dagens mobilnett.
Teknologien er bygget for å ta i bruk et veldig bredt utvalg av frekvensspekteret. I første omgang er det frekvenser fra 600 til 6000 MHz, men etter hvert kan det blir aktuelt å gå langt høyere. Mange snakker om frekvenser helt opp i 80 GHz, men det er selvfølgelig i helt spesielle tilfeller.
Det neste store frekvensslippet i Norge vil bli den såkalte 700 MHz-frekvensen som i dag brukes til TV i bakkenettet. Regjeringen har valgt å betale dem som disponerer denne frekvensressursen for å gjøre den tilgjengelig for mobiltelefoni allerede fra november 2019. Det kommer også et nytt bånd i 2,3 GHz og et ganske bredt område fra 3,4 til 3,6 GHz. Nkom har også åpnet for testing i 26 GHz-båndet.
Frekvenser bli tildelt teknologinøytrale, så det er opp til operatørene hvordan de vil fordele kapasiteten mellom 4G og 5G når de får en tildeling. Mobilnettene vil bli mer fleksible fremover med tanke på å flytte frekvensspektrum dynamisk mellom 4G og 5G ut fra hvor behovet er størst.
5G vil tilby en enorm datahastighet og superrask svartid. Etter hvert som bruken øker vil det ikke være fornuftig å sentralisere behandlingen av alle dataene i en nettsky. I stedet snakkes det om «edge computing». Det betyr at det bygges opp mange mindre datasentre som ligger ute i nettverket, fysisk mye nærmere brukerne, enten det dreier seg om en autonom bil, en sensor i en motor eller dør eller noe annet. Det betyr redusert svartid og belastning i nettverket. Dessuten er det ikke noe poeng at alt skal lagres sentralt eller lagres i det hele tatt.
Hvor og når
Det er ikke klart om 5G blir en så utbredt teknologi som 4G har blitt. Det er ikke sikkert at det er hverken nødvendig eller økonomisk realiserbart. 4G er en meget fleksibel teknologiplattform som fortsatt har stort uutnyttet potensiale for kapasitetsvekst og ny funksjonalitet. Det betyr at 4G i en del år fremover vil kunne løse mange behov like godt som 5G.
Foreløpig er 5G-utstyret mye mer kostbart, og vil være det en tid. Men på et eller annet tidspunkt vil 5G trolig bli den mest kostnadseffektive løsningen ved behov for kapasitet og videreutvikling av mobilnettet, slik det en gang var en tilsvarende konkurranse mellom 3G og 4G. Vi vet i dag at det var 4G som vant den kampen klart, og i løpet av de neste to årene vil 3G altså være helt borte. Det går an å se for seg en fremtid med en betydelig mer langvarig sameksistens mellom 4G og 5G.
Telenor skal i gang med en 5G-test på Kongsberg hvor de skal bruke teknologien i forbindelse med små selvkjørende busser og trådløst stasjonært bredbånd (Fixed Wireless Access). Telenor har allerede annonsert at de ser for seg kommersiell utbygging fra 2020. De kjører også en test i Longyearbyen.
Det store spørsmålet er om vi har råd til dette. Det å tette igjen Norge med 5G vil kreve et enormt mye høyere antall små basestasjoner og utvidelse av de store, i tillegg til at det kreves stor utbygging av fiber for å mate alle sammen. Og vi har allerede et svært velfungerende 4G-nett.
Tusenkronersspørsmålet, bokstavelig talt, er om ytelsesforbedringene 5G gir og de nye bruksområdene som vil bli tilgjengelige, vil gi så stor verdi for kundene at de aksepterer å betale mer for tjenestene fremover, eller om forventningen i markedet fremover vil være at utviklingen fortsetter slik den allerede har vært i mange år nå: Mobilnettene skal fortsette å levere mer og mer kapasitet og bedre og bedre tjenester til omtrent samme pris som før.
