Artikel top billede

(Foto: Computerworld)

5G er på vej - stadigvæk

Lige nu er 4G den hurtigste mobilløsning på markedet. Men er den hurtigste ikke hurtig nok, kan du med 5G opnå femte netværksgenerations overlegne hastighed, pålidelighed og svartid. Ingen ved bare helt hvornår.

Af Palle Vibe, Alt om Data

Denne artikel er oprindeligt bragt på Alt om Data. Computerworld overtog i november 2022 Alt om Data. Du kan læse mere om overtagelsen her.

Forskere fra de største teknologifirmaer i verden har siden 2009 arbejdet på at udvikle femte generation af den netværksteknologi, der fremover skal give vores mobilnet vinger. Allerede i 2013 meddelte Samsung Electronics, at de havde udviklet verdens første 5G-system.

Kerneteknologien har en maksimal hastighed på 10 Gbps (gigabit per sekund), og en test demonstrerede, at systemet kunne sende data med 1.056 gbit/s (1.056 mbit/s) over en distance på op til 2 km. Samsung har derfor fået nok blod på tanden til at proklamere totaldækning af hele Vinter-OL 2018 med 5G. Men selv om de fleste tekniske udfordringer er løst, er der stadig mange politiske og praktiske udfordringer, der skal klares.

Foreløbig vil indbyggere i Stockholm og Talinn være blandt de første i Europa til at kunne glæde sig over det nye netværk. Telia og Ericsson vil nemlig anvende de to hovedstæder som testbyer, og det betyder, at almindelige borgere i de to byer vil kunne bruge 5G-netværket i fuld udstrækning.

At det netop er de to byer, er ikke så underligt, i og med Sverige er blandt de første lande, som de to teleselskaber valgte at lancere det nuværende 4G-netværk i. Og Estland har virkelig satset på den digitale fremtid, og allerede nu er det et af de mest avancerede e-samfund i verden, hvilket også gør det oplagt at teste 5G-netværket af i hovedstaden Talinn.

Vi er noget mindre foran

Herhjemme går det en smule mere dansk for sig, og vi skal nok se nogle år gå, før 5G kan rulles ud i landsdækkende og fuld version. TDC har netop kundgjort, at de vil være først i Danmark med G5. Præcis hvornår det sker, afhænger dog af flere ting bl.a. hvornår de frekvenser, der skal bruges til det nye netværk, bliver frigivet fra politisk hold. Men vores nuværende Energi-, forsynings- og klimaminister Lars Christian Lilleholt er fortrøstningsfuld:

 ”Sammen med resten af Folketinget har vi indgået teleforliget og skabt et brancheforum, der fokuserer på 5G, hvor vi vil samle såvel telebranchen, universiteter, brugere fra forskellige sektorer samt nye start-up-firmaer og en række myndigheder, så vi sammen kan få sat skub i udviklingen af 5G i Danmark,” erklærer han. ”Det er af afgørende betydning, at Danmark er i front med 5G, da det vil udgøre en grundsten for den fortsatte digitalisering i Danmark. Hvis der er barrierer for 5G, så skal vi i videst muligt omfang rydde dem af vejen. Jeg ved bl.a., at der skal opsættes rigtig mange nye antenner til 5G, og det skal naturligvis kunne foregå smidigt og problemfrit”.

Koncernstrategidirektør Lasse Pilgaard foran fartmåleren, der viser de høje hastigheder fra 5G-testen.

5G vil dog mange steder blive leveret via de eksisterende mobilmaster. I første omgang behøver du derfor ikke forvente nye skove af mobilmaster rundt om i landet. Innovations-fonden har til nu støttet op med 100 millioner kroner.

Nyt system hvert tiende år

1982: 1G

Ved årsskiftet 1981 til 1982 fik Danmark sit første mobilnetværk. Netværket var analogt og dækkede Norge, Sverige, Finland, Danmark og Grønland. Netværket blev derfor kaldt Nordisk Mobil Netværk (NMT), og alle mobiltelefoner kunne bruges i alle landene. Telefonerne vejede dog omkring 6-8 kilo, og det var primært læger, dyrlæger og vognmænd, der brugte NMT-telefoner i begyndelsen. Til gengæld rakte NMT-systemet virkelig langt, og hele Danmark kunne derfor dækkes med blot 26 basestationer, der blev etableret i forbindelse med FM-radio og tv-antenne-master eller radiokædetårne, og sendemasten i Sdr. Højrup på Midtfyn kunne dække helt fra Middelfart i nord til Svendborg i syd. Forbindelsen blev sjældent tabt, men signalet kunne blive svagt og utydeligt. Netværket var endvidere åbent, hvilket betød, at enhver i princippet kunne lytte med på frekvensen. I Danmark blev NMT nedlagt i 2002, mens systemet var i brug i Grønland til 2007.

De første mobiltelefoner under det nordiske NMT-netværk var både store og klodsede. Men de fungerede.

1992: 2G

I 1992 kom afløseren for NMT. Det var GSM-netværket (Global System for Mobile Communications) fastlagt af European Telecommunications Standards Institute (ETSI) og bedre kendt som 2G, da systemet var anden generation efter 1G. GSM er stadig på verdensplan den mest udbredte form for mobiltelefoni med over 2 milliarder brugere spredt over 218 lande. Da systemet modsat NMT er fuldt digitaliseret, blev datakommunikation med GPRS og WAP med mobil-tilpassede websider meget tidligt en integreret del af 2G. 2G muliggjorde også korte tekst beskeder eller sms’er (Short Message Service), om end udbyderne egentlig kun regnede med, at det var forretningsfolk, der ville bruge tjenesten mest. Selv om dataoverførselshastigheden med cirka 200 kB/sek. er forholdsvis lav, var 2G alligevel et kæmpe teknologisk skridt fremad, da systemet bl.a. baserede sig på Subscriber Identity Module-kort (simkort) med et unikt telefonnummer, der fulgte kortet og ikke telefonen. GSM-netværket betød også et farvel til store, klodsede og tunge murstenstelefoner, men i dag bliver 2G stort set kun brugt til at håndtere tale.

2003: 3G

På den anden side af årtusindskiftet kom 3G med UMTS som bærende teknologi og med 64 Mbit/s som den højeste teoretiske hastighed. UMTS står for Universal Mobile Telecommunications System udviklet af 3GPP (3. Generation Partnership Project), som hører til IMT-2000 standarden (under International Telecommunications Union). UMTS er uden for Europa også kendt som CDMA (Code Division Multiple Access) radioteknologi samt CDMA2000 HSPA, HSPA+. 3G kan uden videre sende både mails, gå på nettet og streame musik og video. Den første udbyder af 3G herhjemme var Teleselskabet 3, men de andre danske teleoperatører kom hurtigt efter, da 3G bl.a. tillod mms-beskeder (Multimedia Message Service), der indebar transmission af langt flere data. Telenor og Telias 3G-netværk dækker i dag mere end 99% af danskerne.

2013: 4G

4G benyttes populært som navn på radiotransmissionsteknologien 3GPP LTE og trafikken på 4G-netværket udgjorde i første halvdel af 2016 næsten 75 procent af den samlede mobile datatrafik i Danmark. Første generation af 4G LTE leverede som standard omkring 100 Mbit/s i download-hastighed og 50 Mbit/s i uploadhastighed. I en lidt nyere udgave steg downloadhastigheden til 150 Mbit/s. Med disse downloadhastigheder sætter 4G for alvor fut i hastigheden i forhold til det gamle 3G-netværk. Indtil for nylig kunne 4G kun bruges til data. Men som det første teleselskab i Danmark lancerede Telenor tale via 4G-netværket i januar 2017. Det betyder eksempelvis, at du bliver forbundet til modtageren på 1 sekund i stedet for op til 10 sekunder for 3G eller 2G. Samtidig er tale på 4G med til at lukke nogle af de få mobilhuller, der stadig er i Danmark. Samtidig med tale på 4G-netværket lancerede Telenor også Wi-Fi-calling.

2020: 5G?

Forbedringerne med 5G i form af højere hastighed og mindre forsinkelse (latency) vil være til at tage at føle på. Det vil for eksempel gøre dig i stand til at downloade en 4K-film til din mobil-telefon på få sekunder. I dag kan det på et 4G-netværk godt tage op mod en time at hente samme mængde data. Men det nye 5G-netværk skal naturligvis ikke kun bruges til at streame Netflix og sende billedbeskeder, men har som du har læst i det foregående en mængde andre fordele, der matcher de sidste nye teknologier på det digitale kommunikationsområde. TDC, der har ambitioner om at blive først med 5G herhjemme forventer, at vi vil få denne femte generations netværksteknologi udrullet i 2020.

 

Hvad gør 5G så godt?

5G har bl.a. den spændende egenskab, at teknologien kan udnytte større dele af frekvensbåndene og derfor præstere højere hastighed og kapacitet. Allerede tilbage i 2017 begyndte TDC at teste mobilt internet med 5G-hastighed, men forskellen fra dengang er, at der nu er fastlagt en egentlig standard på området, som TDC i øjeblikket er i gang med, og erfaringerne fra de nye afprøvninger kan derfor direkte bruges under udbygning af 5G-net i Danmark.

5G på Roskilde Festival

Teleselskabet 3 opsatte særlige Massive MIMO-komponenter, der betegnes som nøgleteknologi til implementeringen af 5G, på i alt fem master i festivalområdet. Det er tydeligt, at 5G forudsætter en del nyt udstyr.

Teleselskabet 3 har også foretaget en lille teknologisk 5G-europapremiere, idet selskabet ligeledes i samarbejde med netværksleverandøren Huawei benyttede Roskilde Festival som anledning til at live-teste teknisk udstyr, som senere vil kunne bruges til udrulning af femte generations netværk.

Det nye udstyr, der går under betegnelsen Massive MIMO og betegnes som nøgleteknologi til implementeringen af 5G, blev sat op i fem master på festivalområdet. Under festivalen lykkedes det at levere downloadhastigheder på 30 Mbps, hvilket er fire gange højere end leverancerne på samme master ved sidste års festival.

Det sker ifølge teleselskabet på 3,5 GHz-frekvensbåndet, hvilket er en særlig frekvens, der er stillet til rådighed for TDC af Energistyrelsen og i øvrigt ligger en del højere end de frekvenser omkring 700 MHz, der i dag benyttes til mobiltelefoni. Men 3,5 GHz- frekvensbåndet forventes sammen med det lavere 700 MHz-frekvensbånd at blive fremtidens 5G bølgefrekvens. Da 700 MHz-frekvensbåndet foreløbig er relativt mere udbredt og tilgængeligt, er flere lande begyndt at forberede denne bølgelængde til fremtidig 5G-brug.

Begrib begreberne:

Hvad er GPRS?

GPRS (General Packet Radio Service) er en måde at sende og modtage data via mobiltelefon. Et GPRS-opkald er helt anderledes end et almindeligt taleopkald, idet et almindeligt taleopkald kræver en konstant forbindelse mellem dig og den, du ringer til, og udgør dermed en konstant belastning af mobilnettet i dette tidsrum. Med GPRS bliver den ønskede datamængde delt op i små pakker, som sendes hver for sig, hvilket gør belastningen af mobilnettet væsentlig mindre.

Hvad er WAP?

WAP (Wireless Application Protocol) er en protokol for dataoverførsel via mobiltelefon. Typisk forbindes WAP med visning af websider på mobiltelefoner, som er karakteriseret ved reduceret grafik og tekst samt funktionalitet. WAP-protokollen anvendes ligeledes til andre funktioner i mobiltelefonen, som sms, mms, ringetoner, baggrundsbilleder og spil.

Hvad er EDGE?

EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) eller E-GPRS (Enhanced General Packet Radio Service) er ligesom GPRS en opgradering af GSM-teknikken og tillader højere datahastigheder. EDGE kaldes også 2,5G, der som betegnelsen næsten selvforklarer, en mellemting mellem GSM (2G) og 3G. De teoretiske datahastigheder med EDGE er 236,8 kbit/s til 473,6 kbit/s. Med den yderligere opgradering Evolved EDGE kan du opnå teoretiske downloadhastigheder på 1000 kbit/s.

Hvad er LTE?

LTE er en forkortelse for (Long Term Evolution) og er en overbygning på 3G-netværket, der primært anvendes til at transmittere datatrafik ved højere hastigheder (40-100 Mbit/s) end et almindeligt 3G-netværk ellers kan klare. LTE er også siden udviklet i en Advanced (4G LTE) udgave med 1 Gbit/s i højeste downloadhastighed og 500 Mbit/s i højeste uploadhastighed. LTE er dog blot den ene af to konkurrerende standarder. Den anden hedder IEEE 802.16m eller WirelessMAN-Advanced, der også stræber efter 1 Gbit/s for stationær modtagelse og 100 Mbit/s for mobil modtagelse som højeste hastighed. På en smartphone benyttes ofte betegnelsen 4G, 4G LTE eller blot LTE. 4G+ eller 4G LTE+ er en nyere udgave af 4G LTE, hvor man blandt andet kombinerer flere frekvensbånd til at opnå højere downloadhastigheder på 300, 450 Mbit/s eller højere. Teknologien kaldes også LTE Advanced for at understrege, at det er en videreudvikling af det oprindelige LTE. Teleselskaberne 3, Telia, Telenor og TDC har på nuværende tidspunkt (2018) alle funktionelle LTE-netværk i Danmark.

Hvad er VoLTE?

VoLTE (Voice over LTE) gør, at du som mobilbruger kan føre samtaler via data over 4G-nettet frem for at skulle ringe via 2G- og 3G-netværkene. Transmission behøver dog ikke nødvendigvis at blive formidlet via 4G-netværket, men kan også etableres via eksempelvis din egen trådløse router derhjemme. Så udviklingen af VoLTE har været essentiel for, at vi snart kan nyde godt af Wi-Fi Calling. VoLTE teknologien begyndte så småt at blive rullet ud i Danmark i 2017.

Hvad er MIMO?

MIMO (multiple-input and multiple-output) er en teknologi, der forøger en ét-punkts radioforbindelses kapacitet ved at inddrage flere senderantenner og modtagerantenner end traditionelt 4G-udstyr og derved bliver i stand til at levere forbindelse for mange flere brugere samtidigt, idet udstyret genbruger samme frekvensrum på samme tid via de mange antenner. Massive MIMO er en udbygning af MIMO, der grupperer antennerne tæt ved senderen og modtageren for at yde bedre. Fordelen ved Massive MIMO er ud over forøget hastighed ikke mindst, at brugernes samtaler ikke påvirker hinanden, da de modtager hvert deres signal fra hver deres antenne på den samme mast. Noget af det nyeste, forskerne er gået i gang med at arbejde på, er Multipoint Connectivity. Det går i al sin enkelthed ud på, at en mobiltelefon kan koble sig på flere master på én gang for på den måde at øge både signalet og hastigheden.

Hvad er Wi-Fi Calling?

Udfald i telefonsamtalerne er noget, man som mobilejer indimellem må acceptere. Men nu er ny teknologi Wi-Fi Calling, som skal være med til at sikre dig en langt bedre mobildækning i hjemmet og på arbejdspladsen, ved at blive rullet ud på det danske marked. Wi-Fi Calling omdanner din router til din egen lille lokale mobilmast, når du er i nærheden af den, og tilvejebringer et langt stærkere mobilsignal. Hvis du får Wi-Fi Calling i dit hjem eller på din arbejdsplads, kan du også glæde dig over, at du foruden at kunne ringe via dit Wi-Fi-signal, også har mulighed for at sende og modtage sms-beskeder på den måde. Det er dog primært mobiltelefoner fra Apple og Samsung, der kan gøre brug af Wi-Fi Calling.

 

Meget store investeringer

TDC Group står for størstedelen af alle netværksinvesteringer herhjemme og har en ambition om at være den ledende leverandør af 5G i Danmark. Selskabet planlægger demoer og pilotprojekter i både 2018 og 2019, men en decideret etablering, der indbefatter frekvensvalg, regulering, masteleje, partnere med mere vil trække længere ud.

TDC har indtil nu opnået en hastighed på 1,9 Gbit/s, hvilket er cirka 65 gange højere end gennemsnitshastigheden for 4G-net i dag. TDC forventer at etablere de første 5G-antenner i deres mobilnetværk i løbet af 2019.

”Vi er meget tilfredse med forløbet af testen,” siger koncernstrategidirektør Lasse Pilgaard fra TDC. ”I TDC Group har vi stor lyst og pligt til at digitalisere Danmark, og her er 5G et vigtigt og naturligt skridt på vejen. Derfor glæder jeg mig over, at vi med denne test lægger os allerforrest i udviklingen af 5G i Danmark. Men det er klart, at der er tale om meget store investeringer bl.a. fordi det vil indebære opsætning af halvanden gang så mange master til en øget værdi på grund af nyt udstyr og nye teknologier.”

Eller sagt mere dansk: Masterne er en del dyrere, fordi de omfatter en del ny teknologi. Testen er i øvrigt gennemført sammen med Huawei, som også er leverandør til TDC Groups mobilnet.

5G i selvkørende biler

Selvkørende biler stiller store krav til hastigheden på deres netværk, og her spiller 5G en essentiel rolle.

Blandt de produkter, der stiller de allerhøjeste krav til 5G-netværkets hastighedsydelse, er selvkørende biler i almindelighed og førerløse biler i særdeleshed. De skal kunne udveksle position, kurs og hastighed mv. med andre biler via netværket, ligesom alle data skal samles og analyseres i skyen, så trafikken bedre kan koordineres. Og det skal ske i realtime med den lavest mulige forsinkelse overhovedet (under 10 millisekunder).

Men det vil så også i praksis betyde, at fremtidens førerløse biler kan køre med en indbyrdes afstand på blot en meter og spare 10 % brændstof. TDC har lavet beregninger, der viser, at en førerløs bil, der kun er forbundet med 4G-netværket og kører 100 km/t., tilbagelægger 140 cm i den tid, der går fra en bremsekommando er afgivet fra skyen, til bilen begynder at bremse. Med 5G vil bilen kun nå at køre 2,8 cm. 

Erik Dahlman, der er seniorekspert i radioteknologi i Ericssons forskningsafdeling, peger dog lidt sarkastisk på, at mulige førerløse biler også vil være det eneste IoT-produkt, der overhovedet vil kunne drage praktisk nytte af så lav en latency. ”Vi har endnu ikke fundet en funktion, der kræver under et millisekunds latency,” konstaterer han. ”Men vi skal dog alligevel fortsætte med at stræbe mod stadigt hurtigere svartid, for så snart teknologien er tilgængelig, vil der også være nogen, der finder en praktisk anvendelse,” vurderer han, idet han også nævner virtual reality i forbifarten. Og chefforsker i 5G-teknologi hos Vodafone Ilaria Thibault har under en konference i København understreget, at 5G-netværkets svartid vil udgøre en forsvindende lille del af reaktionstiden i et automatisk bremsesystem.

Ud over transmissionstiden er der nemlig en række andre forsinkelser, der påvirker reaktionstiden og dermed bremselængden. Det handler blandt andet om en vis indbygget usikkerhed i bilernes GPS-positionsberegning, og at de begge har en vis mekanisk bremselængde. Vodafon har opstillet et regneeksempel, hvor to biler kører med 130 km/t. og udsender positionsbeskeder på 100 bytes til hinanden.

Her vil en forskel på svartid fra eksempelvis 1 millisekund til 10 millisekunder kun udgøre 0,4 m ud af 98,4 meters bremselængde. Tilsvarende vil bremselængden kun øges yderligere 3,2 m til 101,6 m, hvis svartiden tidobles til 100 millisekunder. På den anden side kan netop disse længder udgøre forskellen mellem en nedbremsning og en ulykke.

Hvor hurtigt bliver 5G-netværket?

Men går det langsomt med at etablere femte generation af mobilnetværk, bliver 5G-netværket i sig selv meget hurtigt. Det var banebrydende, da man gik fra 3G til 4G, men et skift fra 4G til 5G vil svare til at køre i en gammel lastvogn, der bliver overhalet af en Ferrari. Sidder du i lastvognen, vil du nærmest tro, du står stille.

TDC har forsøgsvis opnået hastigheder på 1,9 gigabit i sekundet set i sammenligning med den hurtigste hastighed for 4G, der er omkring 40 megabit i sekundet. Men denne hastighed kan stige yderligere op mod 5-10 Gbit/s eller 100 gange så hurtigt som det nuværende 4G-netværk. Og hvad latency eller tidsforsinkelse (svartid) angår, kan du også vinke farvel til 4G-netværkets noget sendrægtige behandling på op til 70 millisekunder og glæde dig over en teoretisk mulig latency-tid på et enkelt millisekund. 

TDC har for nylig VR-demonstreret, hvordan det vil komme til at opleves at køre i førerløs bil baseret på fremtidens 5G-netværk.

Det er selvfølgelig meget rart for os privat-forbrugere, at vi nu kan få en internetforbindelse, der virkelig rykker, men fordelene rækker også langt ud i hele det europæiske samfund som helhed. Ifølge nogle nyhedsmedier har EU-kommissionen lavet beregninger, der viser, at 5G vil skabe op til 2,3 millioner nye arbejdspladser og bidrage til en årlig vækst på 800 milliarder kroner om året fra 2025. 

Sådan tilgodeses 5G i det nye teleforlig:

Der skal være gode rammevilkår for nye teknologier som 5G.

• Folketinget vil sænke afgifterne for nogle af de frekvenser, der understøtter 5G

• Innovationsfonden har allerede støttet 5G-projekter med op mod 100 mio. kr

• Regeringen nedsætter et brancheforum, der skal se på muligheder for et testmiljø for 5G og udvikling af nye tjenester.

• Regeringen laver en national aktionsplan, som bl.a. skal kortlægge, hvordan vi får det fulde udbytte af 5G i Danmark, og hvordan vi minimerer de problemer, der kan følge i kølvandet på mobilselskabernes mange nye antenne- og masteopsætninger til 5G.

Der er nemlig ingen tvivl om, at den femte og lynhurtige generation får en stor rolle i forbindelse med samfundets infrastruktur, hospitalsvæsen og mange andre centrale funktioner og services i den offentlige sektor og i vore storbyers hele infrastruktur. Flere eksperter peger også på, at 5G for alvor vil være med til at bane vejen for Internet of Things, hvor stadigt flere forskellige enheder som bl.a. køleskabe, ure, biler, højttalere, varmesystemer og meget andet bliver koblet op på nettet og allerede nu snakker sammen online.

Så om bare få år vil antallet af enheder, der er koblet på det mobile netværk, være eksploderet, og det er en af årsagerne til, at den nye generation af netværket er nødt til at være så kraftigt og hurtigt. En anden grund er, at en sådan styrke giver mulighed for at løse komplicerede opgaver på tværs af kloden. Du vil uden videre kunne deltage i et 4K-videoopkald, mens du ser landskamp i samme opløsning på en anden skærm.

Kirurger vil kunne fjernoperere på patienter i den anden ende af landet via en robot. Og så er der selvfølgelig en betragtelig ny gevinst at hente for fremtidens mulige førerløse biler, der har brug for at kunne sende og modtage kommandoer over internettet hele tiden og derfor skal bruge en lynhurtig forbindelse.