Ikke før mobilselskapene har begynt å lansere 4G/LTE, er arbeidet med neste generasjon i gang. (Bilde: Colourbox/montasje)

HVORDAN VIRKER: LTE, 4G OG 5G

Slik kan neste generasjons mobilnett bli

Først og fremst ble 1G, 2G og første utgave av 3G bygget for tale ved at du tildeles en kanal og beholder denne så lenge samtalen pågår, såkalt linjesvitsjing.

LTE bruker i stedet IP-teknologien vi finner i internett. Dette er et rent pakkesvitsjet datanett. Det er også årsaken til at man ikke har tale i nettet fra starten slik vi er vant til.

Tale på LTE omtales som VoLTE, Voice over LTE. Dette er altså IP-telefoni slik vi kjenner fra Skype og Viber.

Utfordringen har vært å bli enige om å standardisere felles parametersetting på tvers av mobiloperatører for å sikre sømløs roaming for LTE-tale. Dette er i ferd med å løse seg. I mellomtiden må vi snakke på 2G og 3G og bruke LTE til data.

Båndbredden avgjør

Hvor raskt LTE-nettet er, kommer an på båndbredden teleoperatøren har tilgjengelig. Modulasjonen er ytterligere forbedret fra 3G, og det benyttes en kombinasjon av tid- og frekvensdeling – OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access).

De samme prinsippene med hurtig tilpassing av radioressurser, koding og modulasjon er i hovedtrekk beholdt fra HSPA. I tillegg benyttes multiple antenner, typiske implementasjoner har to antenner både på terminal og basestasjon. Det gir rundt 1,5 ganger mer effektivitet i forhold til i 3G.

LTE utvikler seg også videre, og varianten LTE-Advanced introduserer teknikker for sammenslåing av flere LTE-kanaler, bruk av enda flere antenner og samarbeidende basestasjoner.

Men med LTE-Advanced nærmer man seg også hvor effektiv radioteknologien kan bli, selv om jobben med å tyne flere bits ut av tilgjengelig båndbredde vil fortsette.

Mobiltelefoniens historie: Den lange veien fram til 4G

5G

Mens vi så vidt er kommet i gang med LTE, har teleforskerne begynt å snakke om neste generasjon mobilteknologi; 5G.

Målet er enorm hastighet, også når man er i områder med veldig mange brukere. 5G vil sannsynligvis bruke ideene om å slå sammen kapasitet på en mye mer radikal måte enn i LTE-A.

Her vil man kombinere både frekvenser og teknologigenerasjoner, slik som 2G, 3G, LTE og WiFi, for å øke hastigheten og systemkapasiteten.

5G vil bruke langt flere basestasjoner, både store og veldig små.

Fortetting av nettverkene med høy grad av frekvensgjenbruk er viktig for å nå mange med enorm hastighet i byområder med storbrukertetthet.

Alt skal på nett: 5G vil utnytte frekvensspekteret bedre og vil introdusere mange nye teknologier som vil øke kapasiteten til den enkelte brukerenhet voldsomt. Det trengs når biler og alle andre slags maskiner skal kunne kommunisere med nettskyen.
Alt skal på nett: 5G vil utnytte frekvensspekteret bedre og vil introdusere mange nye teknologier som vil øke kapasiteten til den enkelte brukerenhet voldsomt. Det trengs når biler og alle andre slags maskiner skal kunne kommunisere med nettskyen. Lina Merit Jacobsen/iStockphoto

Kommer etter 2020

Introduksjonen av 5G vil nok skje godt etter 2020. Det tar gjerne ti år mellom hver generasjon. Hva teknologien skal dreie seg om er på langt nær spikret.

Nå er vi i en fase hvor de store utstyrsprodusentene henter teknologi fra laboratoriene og foreslår dem som en del av den teknologiske basisen 5G skal bygge på.

I 5G vil man også få mer ut av de tilgjengelige frekvensene med enda bedre modulasjon og kodeteknikk, mer avansert antenneteknologi og enda bedre organisering av nettverksstrukturen for å redusere latenstid.

Det jobbes også med teknikker for å redusere strømforbruket i terminalene som påvirkes sterkt av signalforholdene i mobilnettverket. Målet er at trådløse sensorer som brukes i maskin til maskinsystemer skal kunne øke batterilevetiden til tiår i stedet for år som i dag.

Les også: Snart får vi 10 Gbit/s fra tv-kabelen

Båndgap

Å få mest mulig ut av tilgjengelig frekvensområde er svært viktig. For å unngå forstyrrelser trengs det båndgap mellom ulike frekvensblokker, og det arbeides med å kunne gjøre det mindre, men like effektivt.

Jo større det er, jo mindre blir igjen til nyttetrafikk. Her står håpet til en teknologi som kalles Filter Bank Multi Carrier. Kanskje kommer såkalt kognitiv radio inn i 5G.

Det er teknologi som dynamisk analyserer frekvensbåndet rundt terminalen for å se hva som er i bruk, slik at ledige frekvenser oppdages og tas i bruk for å utnytte radiofrekvensene best mulig.

I alle mobilgenerasjonene brukes ofte begreper som Evolution eller Enhanced. Det indikerer at selv om man har tatt i bruk en ny systemgenerasjon, som 3G eller LTE, så står ikke utviklingen av tidligere generasjoner stille.

Spesielt evnen til å overføre data har utviklet seg kraftig innen hver generasjon. Adaptiv koding og modulasjon til de faktiske radioforhold, kanalspleising og andre teknikker er tatt i bruk for å øke hastigheten.

Les også: Telenor vil ha nye frekvenser for å fikse elendig 3G-dekning

Verdenstelefon: Samsungs nye Galaxy Note 3 er en av veldig få som kan bruke alle LTE-bånd over hele verden. Samsung

Oppgraderinger

I 2G har datahastigheten utviklet seg fra usle 9,6 kbit/s til godt over 200 Kbit/s.

Det er spesifisert teknologi for å øke den til 1,2 Mbit/s eller mer, men introduksjonene av 3G og LTE har gjort at den ikke er blitt tatt i bruk.

Mens 3G hadde en datahastighet på 384 kbit/s i starten, har vi gjennom de siste 12 årene gått gjennom mange teknologioppgraderinger.

De fleste husker nok begrepet Turbo-3G som markedsførerne lanserte i stedet for å kalle den det den egentlig het; HSPA – High Speed Packet Access.

Nå har vi gått gjennom flere iterasjoner av denne og har kommet til 21 Mbit/s. I tillegg kan man spleise et par slike og nå opp til 42 Mbit/s på noen basestasjoner.

Men i praksis vil tallet for opplevd hastighet ligge langt lavere, fordi man må dele kapasiteten med alle de andre brukerne på basestasjonen.

I de fleste land har markedsførerne kalt LTE for 4G. Ifølge standardiseringsorganisasjonen ITU kreves en hastighet på 1 Gbit/s for å kunne kalle teknologien 4G. Det kan ikke LTE i dag, men neste generasjon LTE Advanced, vil klare det.

LTE-A kan spleise sammen kapasitet fra ulike frekvensbånd og få det til å se ut som et sammenhengende bånd.

I tillegg vil man bruke inntil åtte antenner både i terminal og basestasjon. Dagens LTE bruker to. På enda lenger sikt arbeides det med teknologi som gjør at flere basestasjoner kan samarbeide om å gi kapasitet til en terminal.

Kilder: Senior Group Specialist Rune Harald Rækken­ og Group Specialist Jørgen Binningsbø, Telenor

Les også:

Vil merke telefoner med dårlige antenner

Verdensrekord i trådløs dataoverføring

Overfører 3 Gbps fra taklampa