Hvad er 5G?

5G´s vision er allestedsnærværende kommunikation, alt kan kommunikere med alt - overalt.

 

Ikke kun menneske til menneske, men maskin-maskin, menneske-maskin og visa versa. Det beskrives som IoT = Internet of tings. Dette sætter enorme krav til ydelse på grund af de mange enheder og kritiske applikationer som bliver lagt over til at kommunikere stabilt over netværk. Begyndelsen er 5G, 6G er under planlægning, derefter 7G, det forventes en gradvis udvikling.

 

Hvad indebærer 5G så rent teknisk?

Orthogonal frekvens modulering (OFDM, orthogonal frequency division multiplex)

Med det menes at forskellige signaler i samme frekvensbånd sendes vinkelret på hinanden. Dermed kan man opnå mindre interference, reduceret signalstyrke på enkeltbåndene og opnå overførsel af større datamængder. 

 

Millimeterbølger

Millimeterbølger sendes ved frekvenser mellom 30 og 300 gigahertz (GHz). Dagens mobile enheter bruger til sammenligning frekvensbåndene under 6 GHz. De kalles for millimeterbølger fordi de varierer i lengde fra 1 til 10 mm. Sammenlignet med radio og mikrobølgerne som bruges i dagens smarttelefoner. Disse måler titalls centimeter i lengden.

 

Hittil har bare operatører av satellitter og radaranlegg brugt millimeterbølger til drifts applikasjoner. Nu har enkelte mobilleverandører begynt å bruge dem til at sende data mellom stationere stationære punkter, for eksempel mellom to basestasjoner. Brug av millimeterbølger for at koble mobilbrukere med en nærliggende basestasjon er nyt med 5G. Det er til nu primært planlagt 700 MHz og nogle steder 3,5 GHz, derefter 26 GHz i Danmark. 

Fordel ved millimeterbølger: stoppes nemt af bygninger

Ulempe ved millimeterbølger: Øger intensiteten 

 

Små basestasjoner (small cells)

Små celler er bærbare miniatyrbasestasjoner som krever minimalt strømforbruk og kan plasseres hver 100-250 meter eller så i byene. For å hindre signaler fra å bli tapt, kan operatører installere tusenvis av disse stasjonene for å kunne servisere et utall av brukere hvor som helst.

Fordel: svagere signaler tæt på masten og mindre aktivitet fra telefonen

Ulempe: Større samlet eksponering

 

Massiv MIMO

Dagens 4G basestasjoner har et dusin (12) porter for antenner som håndterer mobiltrafiken: 8 antenner til sendere og fire antenner for mottakere. 5G basestasjoner kan støtte optil hundre porter, dermed kan mange flere antenner plasseres på en enkelt basestation. Denne egenskab betyr at en basestasjon kan sende og motta signaler fra mange flere brugere på samme tid, og øke kapasiteten til mobilnettet med en faktor på 22 eller høyere.

Denne teknologi kaldes massiv MIMO. Alt starter med MIMO (multiple-input multiple-output), som står for flere-innganger-flere-utganger. MIMO beskriver trådløse systemer som bruger to eller flere sendere og modtagere til at sende og mdeotta flere data samtidig. Massiv MIMO tar dette konseptet til et nytt nivå ved at tilby dusinvis av antenner på en enkelt basestasjon.

Fordeler ved Massiv MIMO: Mere effektiv brug af frekvensbånd

Ulemper ved Massiv MIMO: Større intensitet

 

Stråleforming

Stråleformning er et trafikksignaleringssystem for cellulære basestationer som identificerer den mest effektive dataleveringsruden til en bestemt bruger, og samtidig reducerer forstyrrelser for andre brugere i nærheten. Avhængig av situationen og teknologien, er det flere måder for 5G-nettverk at implementere dette.

Stråleforming kan hjælpe massiv MIMO-nettverk til at effektivisere brugen av spektret rundt dem.

(img)

Fordele ved Stråleformning: Reduceret sendeeffekt fra masten

Ulemper ved Stråleformning: Øget intensitet når man er i strålingens nedslagsfælt

 

Full dupleks

Dagens basestationer og mobiltelefoner er afhængige af transceivere som skiftes til at sende og modtage information over samme frekvens, eller de må operere på forskellige frekvenser dersom en bruger ønsker at sende og modtage information på samme tid.

 

Med 5G, vil en mottaker være i stand til at sende og modtage data samtidigt, på samme frekvens. Denne teknologi er kendt som full dupleks, og det kan doble kapaciteten på trådløse netværk på det mest grunnleggende fysiske lag: Se for dig to personer som taler på samme tid, og alligevel er i stand til at forstå hinanden – det resulterer i at samtalen kan tage det halve i tid, så den næste diskussion kan starte hurtigere.

 

Satelitter

Det planlægges 20.000 5G satelitter for at muliggøre kommunikation i rurale områder. Disse vil flyve i lav højde over jorden 3-600 km.

Det giver en udfordring for meteorologer da 23,8GHz udsendes som et svagt signal fra vanddamp, som er kritisk for at kunne forudsige stormer.  

 

Implementering

Den første offentlige etværksudruldningen av 5G vil benytte bærefrekvenser på mindre enn 6 GHz, tilsvarende dagens mobiltelefoner. Det betyder at indtil videre kan man registrere 5G signalene med dagens høyfrekvens (HF) måleapparater.

For kort avstandskommunikasjon mellom mobilenhet og nærmeste basestasjon, vil høyere frekvenser fra 24 GHz til 90 GHz (mm-bølger) blive testet på steder rundt om i værden de neste år. Disse frekvensene vil kreve nye, mer avanserte, mobiltelefoner og tablets.

 

Alle eksisterende harmoniserte mobilbånd vil være kandidater til fremtidig 5G bruk. 700- 800 – 900 – 1800 – 2100 – 2600 MHz. I første omgang vil det etableres 5G med 700 MHz (694 – 790 MHz) og nogle steder 3,5 GHz, derefter 26 GHz. 

 

På sigt vil også frekvensene 3400 – 3800 MHz kunne tages i brug til 5G.

Imidlertid ligger fremtiden for 5G i højfrekvens millimeterbølgespektret, fordi dette giver langt høyere dataoverførings kapacitet. Dette omfatter teknologisk 30-300 GHz-området, men det refererer mer ofte til bånd over 24 GHz. Branchen har identificeret 24,25 -27,5 GHz som det såkalte «pionerbåndet». Mer almindelig forenklet til 26 GHz, er dette bånd set på som den mest sannsynlige kandidat for en ægte global 5G-standard.

Kilde: EMF-Consult.com og [https://spectrum.ieee.org/video/telecom/wireless/everything-you-need-to-know-about-5g]

Kritiske applikationer

At kritiske applikationer som helsetjenester og selvkørende køretøjer skal kommunikere over 5G sætter store krav til responstid, datahastighed, herunder overkapacitet for at kunne virke også i belastede tidspunkter.  Overlap mellem masterne er nødvendigt for at sikre nødvendig stabilitet. 

 

Eksempler på kritiske applikationer kan være patientovervågning, samt førerløse køretøjer, biler, tog og droner. Med 4G opererer vi med en svartid på 70 millisekunder. Om en bil kører med 130 kmt, og en kritisk situation opstår som skal analyseres af et eksternt datacenter og sendes tilbage til bilen igen for action, vil bilen have nået at køre 25 meter inden den kan begynde at bremse. Med 5G vil bilen nå at køre 0,36 meter.  (130/3,6x0,01).

 

TDC har nu testet hastigheder på 1,9 Gbit pr sekund. En HD film kan downloades på 1 sekund. 

 

En anden vigtig faktor med 5G er at give folket uafhængig og billig tilgang til internet - overalt.  

Strål analyserer, dokumenterer og reducerer stråling                                                 Strål CVR: DK35989285

FOLLOW US:

  • Grey Facebook Icon
  • Grey LinkedIn Icon