Hvordan virker 5G

5G, fiber eller satellitt: Måten vi transporterer digital informasjon på endres nok en gang

Over 100 år gammel kobberteknologi legges ned i løpet av fire år.

Tre løfter: 5G skal gi forbedringer langs tre akser. Den samlede kapasiteten vil øke voldsomt. Forsinkelse ned mot 1 millisekund vil være mulig. Og antallet terminaler på samme område kan øke voldsomt. 
Tre løfter: 5G skal gi forbedringer langs tre akser. Den samlede kapasiteten vil øke voldsomt. Forsinkelse ned mot 1 millisekund vil være mulig. Og antallet terminaler på samme område kan øke voldsomt.  (Foto: Telenor Norge)

Over 100 år gammel kobberteknologi legges ned i løpet av fire år.

Nok en gang endres måten vi transporterer digital informasjon i samfunnet. Mobilteknologien endres fra innerst til ytterst. Samtidig som vi legger ned over hundre år gammel kobberteknologi.

De færreste kan ha unngått å høre om 5G. Nok en ny generasjon mobilnett, som gjerne kommer med 10 års mellomrom.

Men det er ikke bare mobilnettene som er i endring. Det som skjer har kanskje mer preg av en evolusjon, mer enn en revolusjon om man skal være litt edruelig. Det er på «bakrommet» at revolusjonen finner sted. Den finner sted i det som kalles kjernenettet.

Rigger ned kobberet

På toppen av det hele er vi i ferd med å fjerne hele kobbernettet. Etter at det brune metallet med høy ledningsevne har tjent oss så vel siden midten av 1800-tallet, da det overførte morse-signaler, er det nå på tide å si nok er nok. Selv om fantastisk modulasjonsteknologi har holdt liv i kobberet som datakanal utrolig lenge, er ikke folk fornøyd med et snitt på 10 Mbit/s. Spesielt når snittet på mobilt bredbånd har passert 70 Mbit/s. Telenor, som driver kobbernettet, har nå som ambisjon å rigge det ned for godt i løpet av fire år.

De økonomiske begrunnelsene for det er klare. På det meste var det i 1996 nesten 2,5 millioner fasttelefoner på kobbernettet her i landet. Nå er det rundt 300.000 igjen og kundefrafallet er på rundt 25 prosent årlig. Gjennomsnittsabonnenten er over 70 år.

Som dataforbindelse ble toppen nådd i 2007. Da var det litt over en million DSL-forbindelser. 1. kvartal i fjor var det halvparten og det synker jevnt og trutt.

Les også

Nasjonalt løfte

Utfordringen med å rigge ned mer enn 100 år med kobber er at næringsliv, det offentlige og folk flest må få et alternativ. Et vesentlig bedre et. Svaret er selvfølgelig fiber, koaksialkabler og mobilt bredbånd.

Selv om frafallet av fasttelefonikunder er dramatisk, er det svært mange som benytter det til data over DSL. Når kobbernettet forsvinner må teleoperatørene ha et tilbud som kan overta. I mange tilfeller innebærer det at man må gå fra hus til hus og gi dem et nytt tilbud. Det vil utløse et nytt konkurransemarked for selv om Telenor eier kobberinfrastrukturen, er det ikke sikkert at kundene som må velge noe nytt velger dem. Det er mange som vil tilby erstatningen.

Det som er ganske sikkert er at alle vil få et tilbud, men det er ikke sikkert at det innebærer en ny kabel. Det kan bli 5G, fiber eller i noen få tilfeller via satellitt.

Telenor har nettopp gått ut med et tilbud om fastnett matet via mobilnettet til de som blir koblet fra kobbernettet og ikke har tilgang på fiber. Kundene kan velge blant tre hastighetsklasser; 10 Mbit/s, 30 Mbit/s eller opptil 100 Mbit/s. Tilbudet er begrenset opp til 1000 GB/måned, men det er bare rundt 2 prosent av brukere på fast forbindelse om overgår like tall. De færreste ser så mye på TV. Dette er kanskje det brukerscenariet som kommer først på 5G hvor det er mulig å rette inn dekningen mot hus for å få best mulig ytelse.

Tilbudet er kun beregnet for å koble husstander til nettet og vil være geolåst. Det betyr at man ikke kan ta med seg ruteren på hytta i ferien.

Etter hvert som det mobile nettet skal bære flere tjenester må det gjøres enda mer robust. Det betyr at man må inn med for eksempel mer backupstrøm i tilfellet noe skalle skje med den ordinære strømforsyningen. Det kan også betyr å ha flere måter å mate en basestasjon på. Slik som flere fiberpar, fibre fra ulike nett eller radiolinje i tillegg til fibermating. Hvis et fremtidig mobilnett skal bære nødnettet, noe som er sannsynlig, blir slike tiltak mer viktig.

Les også

Telenettet

Det er ikke mange lenger som bruker fasttelefon. Mobilen har overtatt, og de fleste vet at den snakker med nærmeste basestasjon.

Derfra overføres signalene via det såkalte transportnettet. I dag er det meste av matingen til basestasjonene basert på fiber, men noen bruker også radiolinjer. Fiber har i praksis kapasitet nok til å ta unna for alle frekvenser og mobilgenerasjoner til alle operatørene som henger på den samme basestasjonen, men det jobbes også med radiolinjeteknologi som gir 1 Gbit/s og utviklingen stopper neppe der. Radiolinjer er fleksible i den forstand at hvis siktelinjen mellom to paraboler forstyrres av nedbør så går ikke forbindelsen ned. I stedet vil hastigheten falle tilbake på et lavere nivå ved å benytte en mer robust modulasjon (Dynamisk QAM). I praksis velger man å føre fram fiber til den tungt belastede basestasjonen, og de blir det hele tiden flere av.

I 5G vil man benytte såkalt TDD – TidsDelt Duplex. Det betyr at den samme forbindelsen deles i tidsluker som sender opp og ned i svært rask rekkefølge. Det er en effektiv måte å utnytte kapasiteten på fordi den krever svært lite beskyttelsesbånd mellom ulike operatører som ligger ved siden av hverandre i frekvensbåndet. Utfordringen er at hele nettverket fra kjernenettet, som genererer synkroniseringssignalene, via transportnettet og helt ut til basestasjonene må være svært nøyaktig tid- og fasesynkronisert. Ikke bare hos en operatør, men mellom alle.

Lytter bedre: I 5G kan antenner på flere basestasjoner, eventuelt flere antenner på den samme, lytte til en mobiltelefon med svake signaler langt borte. Da kan bitstrømmen fra de ulike strømmene legges sammen og øke mottakskvaliteten.

I tillegg til må størrelsen på lukene som sender opp og ned være synkronisert. Som regel er de større ned enn opp fordi nettet folk bruker terminalene til så konsumere video og andre datastrømmer..

Kjernenettet

Den aller største endringen i telenettene er ikke den som skjer på basestasjonene og i transportnettet, men i kjernenettet. Selve ordet nett er kanskje egnet til å misforstå for i praksis er det som kalles kjernenettet en slags fabrikk som tar imot, behandler og sender ut alle dataene. Dette minner mer om et datasenter enn om telelinjer selv om alle boksene henger sammen i et nettverk. Kjernenettet til 2G og 3G er det samme - med bruk av linjesvitsjet teknologi, lik den vi har med fasttelefon. 4G er veldig annerledes med pakkesvitsjet teknologi både for tale og data, og er et rent IP-nett.

I starten vil 5G bruke det samme kjernenettet som 4G, kjent som 5G Non Stand Alone. Etter hvert vil også 5G benytte eget kjernenett kjent som 5G Stand Alone. Da vil det bli støtte for å tjenestedele kjernenettet slik som skivedeling og mye annet. 5G kjernenett vil være tett integrert med 4G-nettet, noe som gir sømløs overgang mellom 4G og 5G dekning.

I dag er kjernenettet delt opp i mange «dedikerte bokser» som hver utfører spesielle funksjoner. Som ellers i IT-verdenen vil nå kjernenettet blir virtualisert. I bånn er det standard infrastruktur som tar deg av prosessering, lagring og nettverk og som snakker med de ulike funksjonsmodulene som er implementert i programvare. Dette er en forutsetning for 5G kjernenett, dette kommer også for 4G kjernenett, og i Asia kjører mellom 60 og 70 prosent av teletrafikken til Telenor på et virtualisert kjernenett. I Skandinavia samarbeider Telenor om en felles løsningsarkitektur.

Les også

Frekvensene

De 5G-testene som allerede er i gang i Norge fra både Telenor og Telia går på den nye 3,5 GHz-frekvensen (som rekker godt opp til 3,7 GHz). Frekvensen skal ut på auksjon i 2020

Så høye frekvenser gjør det aktuelt å bruke såkalt MIMO antenneteknologi (multiple-input and multiple-output). Dette er små antenner som står tett i tett i for eksempel i 16x16, 32x32 eller 64x64 konfigurasjon. Slike antenner gjør det mulig å dynamisk rette inn radiodekning fra antenneelementene mot grupper av mobiler eller andre terminaler for å tilpasse riktig effekten og signalstyrke i forhold til plassering i dekningsområdet. Det gjør det for eksempel mulig å øke signalstyrken til grupper av terminaler og mobiler i ytterkant av dekningsområdet uten å påvirke andre, som gir svært mye høyere kapasitet i sektoren.

Slike antenneelementer må stå ½ bølgelengde fra hverandre. Det gjør at antennen blir større jo flere elementer man skal ha. I 3,6 GHz er bølgelengden 8,33 centimeter. Da er det praktisk med høy MIMO. På 800 båndet er bølgelengden rundt 37 centimeter, og da ville en tilsvarende antenne blitt stor som en vegg. Det er ikke særlig praktisk.

Lytter bedre: I 5G kanantenner på flere basestasjoner, eventuelt flere antenner på den samme,lytte til en mobiltelefon med svake signaler langt borte. Da kan bitstrømmen fra de ulikestrømmene legges sammen og øke mottakskvaliteten. Illustrasjon: Kjersti Magnussen/tu.no

Radio i antennen

Med nye frekvenser for 5G og bruk av mye MIMO blir radio og antenner integrert, dette er nødvendig for få til gode og effektive løsninger på basestasjonen. Konvensjonelle antenner med kabling mellom radiomodul og antenne vil ikke være en praktisk implementering for antenner med mye MIMO.

For konvensjonelle antenner, slik som vi kjenner fra 4G, er det en fordel at radiomodul står nær antennen for å unngå tap i kablingen. Da unngås unødig effekttap av radiosignalet ut til terminaler som mobiltelefoner og modemer. 

Kilder: Teknologidirektør Ingeborg Øfsthus og sjefsarkitekt for mobilnettet Petter Aglen, i Telenor Norge

Les også

Kommentarer (12)

Kommentarer (12)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå