Rockester

 

 

""5G

– 700 MHz-bandet kommer på sikt att bli väldigt viktigt som ”kapacitetsband” i takt med att antalet 4G-användare och deras dataförbrukning ökar. Just nu kanske det inte behövs, men framåt år 2020, egentligen ett ganska kort perspektiv, kommer bandet att behöva allokeras, menar Stefan Backman.

GSM sänder kring 950 MHz och UMTS på 2,1 GHz och sådan radiostrålning går mest rakt fram och fungerar ungefär som radar, medan 700 MHz nästan kan gå runt hörn. Det kommer att betyda väldigt mycket för täckningen vad gäller snabba datatjänster, VoIP och strömmad video.

En mobiltelefonantenn kommer sällan ensam. Det gäller att använda en radiomast så effektivt som möjligt. På just denna mast i Gustavsberg öster om Stockholm sitter en hel mängd spännande installationer. På marken nedanför finns hela tre sändarhus som sannolikt innehåller radioutrustning för flera mobiloperatörer, sändare för närradio, landmobil radio för olika aktörer, räddningstjänst och Rakel, samt kustradio (det är ju Gustavsberg) mm. Dessutom finns ett antal mikrovågslänkar riktade åt olika håll. Moderna länkar ser ut som små runda burkar med platt vit front. Länkarna kan antingen bära information till basstationerna från mobiloperatörerna, eller sända detsamma vidare till nästa mobilmast. Alternativt kan de bära information för de landmobila radiotjänsterna. Dessutom finns ett vattentorn intill, även det fullsmockat med antenner.

Framtidens mobilnät
Allt fler kommer att basera allt sitt framtida läsande, lyssnande och tittande på mobila terminaler. Papperstidningar, rundradio och linjär-tv är på väg ut från västvärlden. Med fler mobila terminaler behövs större radiofrekvensutrymme. Eftersom radiofrekvenser för landmobil radio är en ändlig resurs som i princip redan är slut, får mobiloperatörerna antingen förhandla till sig radiofrekvenser av andra (går trögt), eller komma på bättre sätt att använda de befintliga. Man måste helt enkelt öka verkningsgraden på överföringen. Och det handlar om extrema ökningar i framtiden. På ett par år måste bandbredden upp tio gånger, om ytterligare ett par år tio gånger till.

En ny generation mobilnät har dykt upp var tionde år sedan NMT infördes 1981 så det var logiskt att 5G började utvecklas omkring 2002 och kanske kommer i full drift 2020 (enligt 3GPP).

Detta förhållande tvingas fram av att filmer, och därmed bildskärmar, blir allt mera högupplösta. HD-video (2K) är normen nu, men 4K är på väg in och tv-tillverkarna experimenterar med 8K-upplösning. Latency, väntetiderna på nätet måste också ned, särskilt när det handlar om spel. Minneskorten att lagra film på blir också allt större. Idag kan man få MicroSD-kort på en halv terabyte och ett USB-minne på två terabyte. Mer kommer. Sakernas Internet, även om vi inte riktigt vet vad det är ännu, kommer också att kräva bandbredd.

Man kan önska massor av gigabit per sekund, men det börjar bli radioteoretiskt svårt. Ett sätt att skaffa mera bandbredd är att gå upp från decimetervåg till millimetervåg, kring 60 GHz, men om det inte var svårt med inomhustäckning förr, blir det så nu. 60 GHz går inte gärna genom en vägg. Basstationerna kommer att få flera sändarantenner så de kan tala med flera terminaler samtidigt och kunna rikta dataströmmen precis just dit den behövs och inte sprida den över halva horisonten, så kallad Massive mimo. Ett annat sätt är att låta en terminal kommunicera med flera basstationer samtidigt och få bandredd av båda. Ytterligare andra idéer är nya modulationsmetoder som ger flera bit per baud och effektivare komprimeringsmetoder för data.

Samtidigt måste täckningen förbättras. Inomhus kan det ske med femtoceller, och utomhus med flera basstationer med mindre celler. Ju färre terminaler per cell, desto högre bandbredd per terminal. Det kan verka enkelt, men på många ställen finns inget nät alls. Kanske kommer meshnäten att slå igenom, där varje terminal kan agera basstation och bygga upp ett nät med alla andra terminaler runt omkring, utan central basstation, så som Tetra gör. Det kan vara oumbärligt i nödsituationer, eller för att kunna dela data i P2P-nät, inomhus och i tunnlar. Google har också jobbat på distributionsfrågan och vill distribuera Internet (och varför inte mobiltelefoni) via högtflygande drönare och ballonger.

Och tänk om hela världen äntligen kunde ena sig om ett och samma frekvensband och samma modulationsmetod, så alla telefoner alltid fungerade överallt?

Inget av detta löser dock problemet med bristen på radiofrekvenser. Kunde man realisera professor Bo Thidés metod med spinnande radiovågor, så kallade OAM (Orbital Angular Momentum) vore problemet löst, ända tills nästa kvantsprång krävs. Spinnet är ett kvantmekaniskt fenomen (som inte innebär cirkulär polarisation) och teoretiskt skulle man kunna stapla flera hundra radiovågor av samma frekvens men med olika spinn på varandra, utan att de stör varandra, och därmed multiplicera en enda radiokanals kapacitet med flera hundra utan att bryta mot Shannons lag. OAM har demonstrerats på 2,4 GHz, men det är långt kvar till ett kommersiellt genombrott.

5G kan bli ett konglomerat av många tekniker, som just nu bara är ett antal diskussioner, forskningsprojekt och white papers."