5G var någonting vi fick se gott om, i flera olika sammanhang, på Mobile World Congress förra veckan – men vad det faktiskt innebär är minst sagt diffust för en konsument. Vi gör en djupdykning i framtidens nättekniker och reder ut vad 5G är, vad det inte är, och vilka begränsningar och möjligheter som finns.

Intel, Ericsson, Huawei, Qualcomm, Samsung – flera stora namn skyltade med 5G på årets Mobile World Congress, och nästa generations mobilteknik tycks ta mer och mer utrymme varje år. Redan år 2018 utlovas 5G testas i fält i Sverige, som ett av de första länderna i världen med den nya nätverksstandarden, och omkring decennieskiftet ska tekniken nå marknaden i skarp form – detta medan utrullningen av 4G fortfarande har långt kvar i många länder, däribland Sverige. Det, i kombination med diffus marknadsföring, kan göra det svårt för konsumenter att ta till sig varför 5G behövs, vilka fördelar det kommer föra med sig och vad det faktiskt är för någonting.

Det är några av de frågetecken vi vill räta ut i den här artikeln, och för att enklast göra det behöver vi först gå igenom vad som skiljer de olika generationerna åt och vilka begränsningar som finns idag.

1G, 2G, 3G och 4G – vad innebär en generation?

Det vi idag kallar 1G är egentligen en paraplyterm för flera olika tekniker som användes för de första kommersiella mobiltelefonerna, med olika nättekniker och frekvenser för olika regioner – till exempel NMT i Sverige och stora delar av norra Europa. Den gemensamma nämnaren för alla dessa tekniker var att kommunikationen var analog – masterna kommunicerade digitalt med resten av telefonisystemet, men signalen mellan mast och mobiltelefon var analog, ungefär som en AM- eller FM-radio eller en walkie talkie, men med ett telefonnummer.

Första generationens mobiltelefoni började kallas för just 1G först när den andra generationen, som var helt digital istället för analog, lanserades. Likt första generationen var 2G inte bara en standard utan flera, men den första och absolut vanligaste var GSM, som i stor utsträckning fortfarande är i drift idag. Tillsammans med 2G kom bland annat möjligheten att skicka SMS, och de allra första mobila datatjänsterna. Men även om 2G var betydligt mer standardiserat än de äldre analoga näten så fanns det fortfarande en rad olika tekniker för olika regioner, snarare än en enda gemensam 2G-teknik. Vad som däremot fanns var målsättningar upprättade av standardiseringsorganisationer, där GSM-tekniken ansågs vara 2G enligt organisationen 3GPP.

Tredje generationen, även kallat 3G, innebar stöd för snabbare dataöverföringar. Det förde med sig exempelvis videosamtal i telefonen, och blev startskottet för ”äkta” webbsurf och tyngre internettjänster i mobilen och därigenom det vi idag kallar för smartphones. Precis som 1G och 2G så är 3G inte en teknik utan flera, där den vanligaste exempelvis i Sverige är UMTS, som är var den standard som anses vara ”äkta” 3G enligt 3GPP, och som sedan utökats med tekniker som HSDPA, som ytterligare ökar hastigheten.

Gen speeds

Fjärde generationen för med sig ännu högre överföringshastigheter och kortare svarstider, lämpligt för att till exmepel strömma film på resande fot, och syftar i folkmun oftast på LTE-tekniken. Dock har 4G varit ett minst sagt diffust uttryck under dess utveckling och marknadsföring, och även om 3GPP-standarden 4G har tydliga målsättningar idag så har det tidigare funnits förvirrande många kandidater och ”ofullständiga” 4G-tekniker, som marknadsförts som 4G även fast tekniken inte nått upp till de mål som satts av 3GPP. Ett exempel är HSDPA+, som bland annat i USA marknadsfördes som 4G, eller tidiga typer av Wimax, som klassats av organisationen IEEE snarare än 3GPP. Även ”vanligt” LTE, som är vad som används av svenska operatörer idag, når egentligen inte upp till 4G-målen från 3GPP. Det gör däremot LTE Advanced, eller LTE-A. De tidiga 4G-teknikerna som inte nått upp till målen brukar istället grupperas som mellanstandarder, exempelvis ”3.5G” eller ”3.9G”.

Allt det ovanstående kan låta smått förvirrande, men det är också lite av poängen när vi ska tala om 5G – precis som med alla tidigare generationer finns det helt enkelt inte en enda teknik vi kan peka på och kalla för 5G. Gemensamt för alla de föregående generationerna är att de har inneburit viktiga uppgraderingar jämfört med sina föregångare och, framför allt, att uppgraderingarna inneburit en förändring i hur vi använder våra enheter – från analoga röstsamtal under första generationen till att kolla på Netflix på bussen under tredje och fjärde generationen.

Generationerna handlar mer om vad du kan göra med din enhet än vilken signalteknik som används för att åstadkomma det.

[nextpage class=”system-pagebreak” title=”5G – varför behövs det?”]

Som nämnts i paragraferna här ovanför har vi, om vi ska vara riktigt petiga med definitionerna, inte ens ”äkta” 4G i Sverige idag. ”Äkta” 4G, som kommer i form av LTE Advanced, ska enligt 3GPP:s definition föra med sig nedladdningshastigheter på 100 megabit per sekund för mobilanvändare och upp till 1 gigabit per sekund för stationära användare – de flesta som testat sin LTE-uppkoppling på mobilen vet att du har tur om du kommer upp i 100 megabit, och den som använder ens det mest moderna stationära LTE-modemet och abonnemanget vet att 1 gigabit per sekund fortfarande är fantasisiffror i Sverige. LTE Advanced är tänkt att till slut ta oss till den tröskeln (faktum är att vi fick se tekniken i drift på årets MWC), men är fortfarande en bra bit från att faktiskt bli tillgänligt för konsumenter i norden.

Så frågan som är naturlig att ställa sig är: varför är det lönt att börja prata om 5G nu, när vi inte ens drar nytta av 4G till fullo ännu?

LTE och LTE Advanced har långt ifrån sagt sitt, och det framgår också i namnet (LTE står för Long Term Evolution). Men även om det finns gott om utrymme för att skala vidare på tekniken och lägga till förbättringar, så finns det flera begränsningar och utmaningar som LTE helt enkelt inte utvecklas fort nog för att överkomma – varav den största är ”internet of things”, sakernas internet.

Internet of Things, eller IoT, är ett koncept om en framtid där nästan allt i vår vardag kan anslutas till internet och generera data. Dina lampor, din bil, ditt kylskåp eller din soptunna kan få en internetuppkoppling, och använda elektronik som kan berätta för dig hur du använder dina prylar och göra prylarna smartare. Din dammsugare kan själv hålla koll på när dammsugarpåsen blir full och skicka efter nya, din cykel kan analysera hur mycket kalorier du gör av med, och dina skor kan ge dig tips om hur du förbättrar din träningsrutin. Alla dina prylar kan samverka via internet, och medan mycket av detta kan ske via ditt eget hemmanätverk så kommer allt fler saker också behöva kopplas upp med mobiluppkopplingar. Antalet uppkopplade enheter växer snabbare än vad LTE klarar av på egen hand, samtidigt som frekvensbanden som LTE-tekniken använder blir mer och mer belastade.

Därför behövs en ny standard, för att komplettera LTE snarare än för att ersätta. Det är här 5G kommer in i bilden, som en teknik som ska vara gjord i grunden för sakernas internet både vad gäller hastighet, kapacitet och utbyggnadsmöjligheter.

En teknik för samhället där allt är uppkopplat

Så vad är då 5G i dess nuvarande form? Precis som 3G och 4G så är det en målsättning och en vision snarare än en färdig teknik, och den målsättningen definieras idag i huvudsak av två organisationer: ITU och NGMN.

ITU, eller International Telecommunications Union, är en del av FN där medlemsstaterna koordinerar utbyggnad av infrastruktur och telekommunikation, exempelvis samordna fördelning av radiofrekvenser och satellitbanor, vilket är viktigt för att till exempel roaming ska fungera (så att du kan använda mobilen utomlands) eller för att olika länders satelliter inte ska störa eller kollidera med varandra.

NGMN är i sin tur en organisation bestående av teleoperatörer, kommunikationsföretag och foskningsinstitut, med mer fokus på själva forskningen för att utveckla ny nätverksteknik. ITU koordinerar för att bestämma vilka frekvenser som får användas i vilka länder, och därefter kan NGMN förmedla till sina medlemar vad de har att arbeta med och vad målet är. Därefter får medlemarna arbeta på att ta fram faktisk fungerande teknik.

5g testbed

Både ITU och NGMN har specificerat mål för vad 5G ska vara, och ser vi exempelvis till NGMN är målen i skrivande stund följande:

  • Överföringshastigheter på ”tiotals” megabit per sekund även för tiotusentals användare samtidigt (till exempel mobilanvändare).
  • Överföringshastigheter på över 1 gigabit per sekund för flera användare på samma plats (till exempel ett kontor).
  • Stöd för hundratusentals uppkopplingar samtidigt (exempelvis från smarta prylar).
  • Effektivare användning av radiofrekvenser än 4G.
  • Bättre täckning.
  • Bättre signaleffektivitet och energieffektivitet i modemen.
  • Lägre svarstider än LTE.

Här är det värt att notera att maxhastigheterna per användare inte är det som får störst vikt i definitionen. Maxhastigheter på 1 gigabit per sekund är vad gäller även för 4G – för 5G är det viktiga att den hastigheten går att leverera till fler användare samtidigt. Som en del av detta kommer 5G gå hand i hand med övergången till IPV6-protokollet, ersättaren till det åldrande IPV4 som idag lägger en begränsning på hur många internetanslutna enheter som över huvud taget kan tilldelas en internetadress.

Vissa av punkterna är dock mer diffusa än andra – det finns ingen hårddragen linje för hur mycket kortare svarstiderna ska vara än LTE, hur mycket bättre täckningen ska vara eller hur mycket effektivare signalbehandlingen ska vara. Till skillnad från 4G-definitionen är målsättningen för 5G inte helt färdigställd ännu. Men utifrån hur målen ser ut just nu finns det flera sätt som 5G kan komma att förändra hur du som konsument använder internet.

roadmap qualcomm

5G-roadmap från Qualcomm

[nextpage class=”system-pagebreak” title=”Bättre batteritid och spelupplevelse”]

Som en mer energieffektiv standard bör 5G kunna ge dig bättre batteritid i din enhet – när du surfar går trots allt en avsevärd del av telefonens eller surfplattans effektförbrukning till själva dataöverföringen. Hemsidor kommer kunna byggas kraftfullare och mer avancerade även för mobila enheter. Kortare svarstid kommer underlätta för spelande på resande fot och allmänt göra det rappare och smidigare att surfa och fjärrstyra. Förhoppningsvis kommer den minskade belastningen från varje enskild användare också innebära mindre incitament för teleoperatörerna att begränsa datamängden på ditt abonnemang.

Det finns som sagt inte en enda färdig teknik som uppfyller målen, utan 5G är just nu ett mål som framtida tekniker ska nå upp till. Med det sagt så finns det flera starka kandidater och tekniker som kan ta oss dit.

Flera kandidater och förslag – millimetervågor och signalhoppande

Ett av de mest framstående förslagen för 5G är att använda millimetervågor istället för vanliga radiovågor. Idag använder till exempel svenska LTE-nät frekvenser mellan 800 och 2 600 megahertz, alltså avrundat cirka 1 till 3 gigahertz. Vanliga trådlösa hemmanätverk ligger i samma liga, med 2,4 eller 5 gigahertz. Att lägga 5G-tekniker i samma frekvensområde skulle innebära fler störningar, så helst behövs andra frekvenser med ett hälsosamt avstånd från dessa.

Millimetervågor har istället frekvenser på några tiotal gigahertz, exempelvis mellan 30 och 60 gigahertz, vilket för med sig flera fördelar. Dels är det en bra bit ifrån äldre mobilnätverk eller wifi-nät, och dels innebär högre frekvens att det går att det går att koda in mer data på samma tid, vilket i sin tur innebär högre överföringshastigheter och kortare svarstider. Nackdelen, däremot, är att elektromagnetiska vågor med högre frekvens har svårare att ta sig igenom väggar och andra hinder. Det är samma princip som gäller för ditt trådlösa nätverk där hemma: du får ut högre hastighet om du använder 5-gigahertzbandet, men 2,4-gigahertzbandet funkar bättre om du är långt ifrån routern.

intel post

Därför har millimetervågor begränsningen att det mer eller mindre behövs fri sikt mellan sändaren och mottagaren. För att motverka det skulle man kunna sätta upp fler och smartare sändare, som kan samtala trådlöst med både varandra och med de trådlösa enheterna. Ett exempel på detta var Intels internetuppkopplade lyktstolpar som visades upp på MWC i Barcelona – gatulyktor med inbyggda millimetervågssändare som länkas samman i ett nät och som ska ge en teoretisk räckvidd på hundratals meter.

För att ytterligare förbättra täckningen kan det bli betydligt vanligare med så kallade femtoceller, som i princip är små mobilmaster som kan sättas upp ungefär som en router i exempelvis ett kontor. Dessa är betydligt mindre och billigare än fullstora mobilceller, och gör det lättare att bygga ut med bättre täckning utan att behöva sätta upp en stor mast. Därtill kan enheter med stöd för 5G kunna använda ”signalhoppande” med flera steg, så att din mobiltelefon eller dator kan agera repeater åt andra enheter; din enhet tar emot en signal från en cell inom räckhåll, och skickar den sedan vidare till någon av dina andra enheter som kanske inte har fri sikt till sändaren.

Det här är bara några av teknikerna som kan komma att användas i 5G, men idag vet vi helt enkelt inte exakt hur tekniken kommer se ut eller fungera när de första 5G-näten lanseras.

Sammanfattning

För att knyta ihop säcken är det på många sätt lättare att förklara vad 5G inte är snarare än vad det är. Det är alltså inte en ersättare till 4G – vad 5G än blir i praktiken så kommer de två nättyperna fortsätta utvecklas parallellt med varandra under en överskådlig framtid. Inte heller är 5G i sig en teknik, utan en målsättning för vad någon teknik ska kunna leverera – sedan är det upp till företag och forskningsinstitut att ta fram teknologi som klarar av att nå de målen.

Dagen då vi får se 5G i konkret form behöver däremot inte ligga långt borta. Med bara fyra år kvar till decennieskiftet och flera av världens största företag med i leken sker det snabba framsteg, och vi som vi fick erfara på årets MWC finns det redan flera förslag och experimentella lösningar som kommit en god bit på vägen – även om vi kommer få vänta några år innan du hittar komplett 5G-stöd i en vanlig mobitelefon, även efter att standarden är färdigställd på pappret.

Leave a Reply

avatar
  Subscribe  
Notifiera vid