Denne artikkelen er produsert og finansiert av OsloMet – storbyuniversitetet - les mer.

5G gir plass til mange flere sensorer og kan også støtte utstyr og programmer som må ha lav forsinkelse i nettet for å fungere best mulig.
5G gir plass til mange flere sensorer og kan også støtte utstyr og programmer som må ha lav forsinkelse i nettet for å fungere best mulig.

5G kan brukes til mye mer enn 4G

Høyere hastighet, større kapasitet, lavere forsinkelse og langt bedre tilrettelagt for tingenes internett. OsloMet-forskere forklarer hvordan 5G vil bli.

Publisert

5G er på vei inn i Norge. Det nye mobilsystemet er mye bedre tilrettelagt for Internett i biler, parkeringssensorer, mobilt medisinsk utstyr, fiskeoppdrett og miljøovervåkning. Dette gir store muligheter og ringvirkninger.

Dagens mobilsystem 4G, og forgjengerne 3G og 2G, er egentlig bare beregnet på mobiltelefoner. Disse systemene har etter hvert fått høyere hastighet og flere tjenester, som for eksempel apper for smarttelefoner.

Milliarder av sensorer

Men de har for lite kapasitet til milliarder av sensorer i en voksende mengde apparater og utstyr med nettilkobling.

En sensor er en komponent som mottar signaler eller stimulering og svarer med et elektrisk signal. Den må være følsom overfor det den skal måle og ufølsom overfor andre fenomener.

Det finnes for eksempel sensorer for måling av temperatur, bevegelse, strekk og trykk. Dette kan være nyttig i mange sammenhenger. I dag finnes det mange sensorer i ulike typer utstyr, og flere vil det bli.

– Mobiltelefoner blir det ikke stort flere av enn det er mennesker på jorden. Av sensorer kan det bli så mange som hundre ganger flere enn det er mennesker eller enda mer, forklarer professor på OsloMet, Thanh Van Do.

– 4G må ha et SIM-kort til hver sensor for å sende data. Det blir veldig dyrt om man har mange av dem, og man vil aldri klare å støtte alle disse milliardene av sensorer, forklarer han.

4G-nettet ville sprenges om det skulle støtte veldig mange sensorer.

5G gir plass til sensorene og er mer presist

5G gir plass til mange flere sensorer. Det kan også støtte utstyr og programmer som er veldig presise og pålitelige, og som må ha lav forsinkelse i nettet for å fungere best mulig.

De trenger heller ikke å være koblet på nett hele tiden, slik som mobiltelefoner.

Vi kan for eksempel tenke oss fjernstyring av medisinske operasjoner med bruk av robot.

– Hvis du skal operere fra Oslo og kniven er på et feltsykehus i Afghanistan, må det gjøres presist og riktig. Her er det snakk om millisekunder, sier Thanh Van Do.

– Hvordan kan det gå fortere på 5G?

– Fordi man klarer å ha høyere bitrate, det vil si at det overføres mer informasjon per sekund og med lavere forsinkelse. I 5G kan man ha en forsinkelse på 0,5 – 1 millisekund, som gjør det mer brukbart til å styre ulike typer utstyr enn 4G.

Kan kombinere ulike typer nett

5G kan dessuten kombinere helt ulike tjenester som for eksempel vanlige mobiltelefontjenester og et nødnett, samtidig som det kan støtte utstyr med sensorer.

Løsningen er å dele opp nettet i ulike deler, såkalt «network slicing».

Til 5G lages det ikke mobilnett ved å plassere ut så mye fysisk utstyr som i 4G, men av programvarenett lagt inn i en datasky. Da kalles det gjerne virtuelle nett.

Boning Feng og Thanh Van Do forsker på 5G med EU-midler og med eget 5G-nett på OsloMet. De mener Norge kan hevde seg i løsninger for 5G. De ser svært mange muligheter, og noen sikkerhetsutfordringer.
Boning Feng og Thanh Van Do forsker på 5G med EU-midler og med eget 5G-nett på OsloMet. De mener Norge kan hevde seg i løsninger for 5G. De ser svært mange muligheter, og noen sikkerhetsutfordringer.

Lager nett av programvare

La oss ta et eksempel: I 4G har man utplassert såkalte basestasjoner. Hver består av en antenne og en datamaskin som bearbeider og omformer signaler, tar ut data og sender signaler videre til et kjernenett som utgjør den sentrale delen av 4G-nettet.

I 5G vil basestasjonen derimot bestå av antenner og programvare i et virtuelt nett på et datasenter.

Virtuelle basestasjoner er nå programvare. Bare antennen er igjen av den fysiske utrustningen, som betyr at utbygging av basestasjoner ikke vil være nødvendig på samme vis som i dagens nett. Også kjernenettet er en virtuell funksjon på et datasenter.

Billigere i drift og raskere å bygge ut

– Vil 5G bli billigere å bygge ut?

– Ikke nødvendigvis. For vi må jo lagre programvarene som kjører på datamaskiner. Men det blir mye lettere å håndtere, billigere i drift og enklere og raskere å bygge ut.

– Til syvende og sist må du jo ha en prosessor og prosessorminne. Men i stedet for prosessorminne på hver enkelt basestasjon, er det nå standardisert på et datasenter hvor du kan ha bedre operasjon, vedlikehold og enklere utskiftning av datamaskiner.

Nettet er nå koblet sammen ved å bruke det som kalles Software Define Net (SDN). Dette er et nett av virtuelle nettfunksjoner som er programvaremoduler.

Det betyr at det er mulig å ha flere nett som er helt ulike på samme kabel og samme antenne. En «network slice» kan bestå av et sett med nettverksfunksjoner, som er koblet sammen med å bruke SDN.

Langt mer fleksibelt

– Kan det for eksempel være flere vanlige mobilnett, et nødnett og nett bare for sensorer?

– Ja, vi kan ha nett med vidt forskjellig omforming av signalene, som gjør at vi kan støtte for eksempel sensorer av bestemte typer. Slik kan vi ha ulike nett som fungerer på helt forskjellige måter, sier Thanh van Do.

– Til og med 4G blir alle data behandlet likt, uansett om det haster eller ikke, og om det er enkelt eller komplisert utstyr. 4G kan dermed ikke tilfredsstille de samme kravene som 5G kan, sier førsteamanuensis Boning Feng.

– Nå ligger sensorer for eksempel i Telenor enda på 2G, fordi de bare trenger lav hastighet, sier Thanh Van Do.

De kan ikke tilby sensorer og utstyr på 4G fordi mobilsystemet ikke klarer å se forskjell mellom mobiltelefoner og sensorer.

Om du for eksempel har alarmsystemer hjemme som trenger et abonnement, vil det nå gå på 2G. Det vil aldri gå på 4G. Om det gikk på 4G, ville det ta mer av kapasiteten i 4G-nettet. Nettet ville lettere bli sprengt.

– Du ville i så fall kaste bort mye ressurser og skyte spurv med kanoner, sier Boning Feng.

Han forklarer at vi med 5G lettere kan kombinere ulike tjenester som et nett kan brukes til. Det vil takle både mobiltelefonsamtaler, internett med bruk av nettsider og overføring av film og bruk av mange slags sensorer.

– 5G er mest aktuelt for sensorer utendørs, ikke inne, der trådløst nett kan brukes, sier Thanh Van Do.

For eksempel kan det være parkometer og kameraer som står ute, som ofte ikke vil være pålitelige med trådløst nett. Alle parkometer bruker for eksempel nå 2G.

Neste generasjon nødnett

Når samme fysiske infrastruktur kan ha mange forskjellige nett for forskjellige typer utstyr og tjenester i 5G, blir det plass til en «network slice» til et adskilt nødnett.

– Blir det neste generasjons nødnett?

– Ja, og det vil kunne ha flere funksjoner og bli billigere og sikrere på mange måter.

Man kan for eksempel også ha et nett for hæren. Nå har de sitt eget nett. De vil fortsatt ha sin egen infrastruktur med et eget helt separat nett, men da et eget 5G-nett.

Kan ha egne 5G-nett

Andre tenkte eksempler kan være fiskeoppdrett eller miljøovervåking med utstyr ute på sjøen eller i havet.

Her kan det være millioner av sensorer, og driverne kan ha et eget nett for det. Sensorene trenger kanskje ikke sende noe om de ikke oppdager noe unormalt, og det er kanskje ikke andre mobilnett der.

BMW i Tyskland har en hel by som produserer biler. De har sitt eget 5G-nett med infrastruktur og egen frekvens som styrer alle automatiske prosesser svært nøyaktig.

Sikkerhetsutfordringer

Med andre ord: De to forskerne mener 5G kommer til å bli den nye kritiske infrastrukturen for det digitaliserte samfunnet. Sikkerhet vil være viktig, for sabotasje kan lamme hele samfunnet.

– Sett fra forskernes sted var jo drømmen at alt skal være i ett nett. Men i realiteten kan det jo bli forskjellige nett. De som stiller ekstreme krav, for eksempel militære, kan ha eget nett. Du trenger ikke om å være i samme nett som andre. Men teknologien kan være den samme, 5G-teknologi, sier Boning Feng.

– Plussiden ved nett laget av programvare er at det er mulig å installere nye versjoner og tilpasse det på nye måter. Men all programvare kan bli utsatt for angrep, også på uventede måter, sier Thanh Van Do.

– Det kan også bli utsatt for feil. For eksempel ved at man oppdaterer til en ny versjon og så viser det seg at den nye versjonen ikke går helt sammen med den tidligere. Det kan være sykdom i programvare.

Viktig å ha tillit til leverandører

– En leverandør kan kanskje også bli mistenkt på grunn av muligheter for spionasje og påvirkning fra fremmede makter?

– Ja, hvordan kan du sikre alle kodene i programvaren? Det kan inneholde koder som er latente, men som blir vekket til liv etter en stund, sier Thanh Van Do.

– Dette er ikke noe spesielt med 5G. Slik var det også på datasystemer for to år siden. Men 5G vil være overalt. Det er samfunnskritisk, dermed mer utsatt. Dermed vil det være svært viktig å kunne ha tillit til leverandører av slike tjenester.

Thanh Van Do forklarer at til og med 4G og 3G kan ha bakdører som det er umulig å oppdage.

– Du kan ikke gå gjennom millioner av koder for å lete etter det. Om nødnettet går inn i 5G, vil det også kunne være utsatt, dermed er tilliten til en leverandør veldig viktig, sier han

Boning Feng legger til at hvis det skjer noe, må det være mulig å gå til leverandøren og få det fikset. Det må være mulighet til å teste og søke etter feil i 5G-systemer.

– Leverandøren må kunne komme inn i systemet, men ikke om de ikke blir bedt om det eller uten å si fra. For eksempel om det er en utro ansatt som er ute etter noe. Eller om leverandøren er pålagt å levere alt de blir bedt om til myndighetene, sier Thanh Van Do.

Det er også viktig at en leverandør gir dokumentasjon og informasjon som er oversiktlig til den de skal yte tjenester til, og at du kan få innsyn i det som blir gjort.

– Det har blitt mer viktig som infrastruktur i samfunnet, og i forskningsprogrammene legges det mye mer vekt på sikkerhet, sier Boning Feng.

Norge hevder seg i 5G

Thanh Van Do og Boning Feng framhever at Norge faktisk kan hevde seg med løsninger som krever programmering.

– Når det gjelder produksjon, kan det være vanskelig å konkurrere med for eksempel Kina. Men når det gjelder programmering, kan Norge være mer med enn det vi har vært hittil. Der har vi kompetanse.

– Vi er ikke så store på OsloMet når det gjelder 5G, men vi er sterke. Det er derfor vi har blitt med i EU-prosjekt fordi vi har kompetansen som skal til. Som for eksempel i nettverket for datasikkerhet Concordia.

– Vi er blant dem som er med og snakker om 5G og sikkerhet, sier Than Van Do.

Forskningsgruppen Autonome systemer og nettverk (ASN)

Forskere arbeider med autonome systemer og nettverk. De forsker også på parallellprosessering i et «ubiquitous computing framework» – det vi si i en fremtid hvor det overalt er en høy tetthet av autonome datamaskinsystemer.

Les mer om forskningsgruppen