Utbyggingen av 5G er i gang i flere land i verden. I Norge er det Telenor, Telia og Ice som står for utrullingen.

- Vi er kommet godt i gang, sier Petter Aglen, ansvarlig arkitekt for mobilnett i Telenor Norge, til forskning.no.

Telenor planlegger å være ferdige med å bytte ut utstyret på 8500 basestasjoner innen utgangen av 2024. I år står store byer som Oslo, Stavanger og Bergen for tur.

Telia går inn for å få på plass et landsdekkende 5G-nett innen 2023.

Utrullingen av 5G i verden har fått mye oppmerksomhet. Her får du vite mer om hva som er nytt, og hva slags teknologi som ligger bak.

Flere bruksområder

5G betyr 5. generasjons mobilnett. Det er ikke én teknologi, men en samling av teknologier og oppgraderinger.

Med 3G kunne vi for alvor gå på nettet med mobilen. Med 4G fikk vi mer fart.

5G lover å gi enda raskere nett, på nivå med fibernettet. I tillegg ser operatører og forskere for seg flere bruksområder enn kun mobilbruk.

Bruksområdene deles gjerne inn etter tre ting:

• Bedre mobilt bredbånd
• Maskin til maskin-kommunikasjon, også kalt tingenes internett
• Ultrapålitelig kommunikasjon med lav forsinkelse

Tingenes internett og industribruk

Bedre mobilt bredbånd betyr raskere nett på mobilen. 5G sies også bli et godt alternativ til fiber-nett hjemme, der det er vanskelig å legge fiberkabler.

Videre skal 5G ha kapasitet til at mange flere enheter kan være koblet på nett. Det skal legge til rette for vekst i tingenes internett.

Det blir flere og flere trådløse dingser i hjemmet, og denne utviklingen ser vi også utendørs, sier Josef Noll.

Han er professor ved Institutt for teknologisystemer på Universitetet i Oslo og forsker blant annet på mobilnettverk.

Han nevner sensorer for trafikkregulering, flomvarsling, vannstand i kummer, overvåkning av rasutsatte steder og mer.

- 5G har forbedrede mekanismer for strømsparing. Dingser kan være tilknyttet til 5G-nettet, men gå i sove-modus og dermed ikke bruke strøm, sier Noll.

- Vi begynte med det på 4G, men om du vil ha en sensor ute i feltet som skal holde i ti år, så trenger den å være veldig gjerrig slik at du ikke må skifte batteri hele tiden, sier Noll.

Det kan komme enda flere smarte dingser i byer, i landbruket og andre næringer.

5G skal også ha lavere forsinkelse og være mer pålitelig. Det skal legge til rette for selvkjørende kjøretøy og at 5G kan brukes i industri. Da må maskinene kunne sende og motta informasjon nærmest i sanntid.

Petter Aglen gir et eksempel:

Hvis en robot skal løfte et egg, må det være lav nok forsinkelse til at roboten slutter å klemme med en gang den kjenner nok trykk, ellers knuser det.

Hvor raskt?

5G sies å ha en teoretisk topphastighet på 20 gigabit per sekund (Gbit/s). Det betyr at en spillefilm i teorien kan lastes ned på et par sekunder.

Telenor og Huawei demonstrerte 5G i 2017 og klarte å få til en makshastighet på 71 Gbit/s, meldte DinSide. Det er veldig raskt.

I den virkelige verden vil hastigheten bli moderat til godt over det vi får med 4G.

I Norge kan vi i startfasen forvente hastigheter på mellom 50 megabit per sekund og 2 gigabit, skriver Nasjonal kommunikasjonsmyndighet (Nkom).

Med en fart på 1 Gbit/s kan du laste ned en film i bluray-kvalitet på to minutter, ifølge MyRepublic Support.

Hva slags fart vi får med 5G vil variere etter hvor du er og hvor mange som er koblet på.

Mobilnettet i Norge er allerede veldig raskt. Telenor sitt mobilnett ble i 2018 kåret til det raskeste i verden av firmaet Ookla. Gjennomsnittshastigheten for Telenor sine mobilnett var i oktober fjor 79,3 Mbit/s ifølge tall fra Ookla.

Hva gjør at 5G kan være raskere?

Først skal vi se litt på hvordan informasjon sendes trådløst.

Trådløse nettverk bruker radiobølger til å sende data.

Radiobølger er elektromagnetisk stråling med lange bølgelengder og lav energi.

Lys, UV-stråling og røntgen er andre, mer høyfrekvente former for elektromagnetisk stråling.

Radiobølger ligger bakerst i spekteret og har bølgelengder på mellom mellom 1 millimeter og 20 kilometer. Det betyr at dette er avstanden fra toppen på en bølge til toppen på den neste.

Synlig lys derimot, har mye kortere bølgelengder - mellom 380–750 nanometer.

Når man sender informasjon med radiobølger snakkes det om frekvenser. Frekvens måles i hertz og betyr antall bølger som passerer et punkt per sekund.

Elektromagnetisk stråling reiser i lysets hastighet. Derfor er det bølgelengden som avgjør hvor mange bølger som rekker å passere punktet. Færre kilometerlange bølger rekker å passere enn nanometerbølger.

I trådløs kommunikasjon brukes radiobølger med en viss frekvens.

Bølgen blir endret på eller modulert. Man kan tenke på det som å endre formen på bølgen, ifølge Radio Academy. Enten ved å variere frekvensen, amplituden (høyden på bølgen), eller det som kalles fasen, eller en kombinasjon.

Digital informasjon overføres ved binært data-språk, 0-er og 1-ere. Bølgene endres slik at de betyr en rekke av 0-er og 1-enere, som koder for informasjonen du mottar på telefonen.

Ligner 4G

Rent radioteknologisk ligner 5G mye på 4G, sier Petter Aglen fra Telenor.

- Men det er forbedringer av teknologien som gjør at vi kan få mer kapasitet ut.

Med 5G får man plass til flere bits, 0-er og 1-ere per hertz.

Men det som utgjør den største forskjellen er at du med 5G kan bruke enda mer frekvensbånd, sier Aglen.

Høyere frekvenser

5G skal ta i bruk frekvenser i mikrobølgeområdet som ikke er brukt til trådløse mobilnettverk tidligere.

Mikrobølgeområdet er den mest høyfrekvente delen av radiospektrumet.

5G skal bruke mikrobølger i området 24 gigahertz og oppover. En gigahertz tilsvarer en milliard bølger per sekund.

I forbindelse med 5G kalles de også millimeterbølger, ettersom bølgelengden kan måles i millimeter.

Men 5G skal også bruke lavere frekvenser og middels høye frekvenser:

• 600–850 MHz og
• 2,5–3,7 GHz

Disse brukes fra før av for 4G, unntatt 3,7 GHz.

- Det vi har fått med 5G nå er at du kan bruke den samme teknologien fra lave og til veldig høye bånd. Der var det litt begrensninger med 4G, sier Aglen.

Lange bølgelengder reiser langt

Hvem som kan bruke hvilke frekvenser er strengt regulert, ellers blir det rot. I Norge er det den statlige etaten Nkom, eller Nasjonal kommunikasjonsmyndighet, som gir tillatelser.

De nye frekvensene for 5G vil gi mer plass til datatrafikk.

- Fart har sammenheng med hvor mye båndbredde du har. Det er en viktig faktor for få de hastighetene som forventes, sier Petter Aglen fra Telenor.

- For at det ikke skal bli kø?

- Ja, det er mye det det er snakk om. Det er litt det samme prinsippet som hvorfor bygger vi flere og bredere veier. Det er for å kunne håndtere den trafikken som går der.

Lenger ned i radiospektrumet, der bølgelengden er lengre, er det trangere om plassen.

TV-signaler, flytrafikk, DAB, 4G og andre tjenester skal alle ha sine frekvensbånd å sende over.

De mest populære frekvensene har en god balanse mellom rekkevidde og kapasitet (båndbredde).

Signaler med lang bølgelengde kan reise langt. Bølgene kan bre seg ut over fjell og daler, og trenge igjennom bygninger.

Ulempen er at tilgangen på båndbredde blir dårligere.

Går man høyere opp i frekvens blir kapasiteten bedre, men ulempen er kort rekkevidde.

Frekvensene fra 24 GHz og oppover som 5G skal bruke etter hvert, dør raskere ut og blir lett forstyrret.

Fungerer best ved fri sikt

Josef Noll ved Institutt for teknologisystemer ved UiO forklarer en av årsakene til at høyere radiofrekvenser har dårligere rekkevidde.

- Du kan sammenligne med en stein på veien mens du spaser. Er steinen liten, vil du ikke merke den. Gå du i fjellet, og steinen blir 30 centimeter, da blir det litt mer vanskelig å komme over. Når steinen blir halvparten så stor som du, eller like stor – da må du klatre.

– Akkurat slik har bølgene det. Når det er små hinder, så går de gjennom. Men kommer hinder opp i størrelse , da blir det mye interaksjon mellom bølgen og objektet.

Millimeterbølgene som 5G skal bruke, kan bli forstyrret av små og store ting som et tre, en kvist eller til og med heftig regn.

De høye frekvensene fungerer best når det er fri sikt fra der du står til basestasjonen.

– Er det derfor det ikke har blitt brukt for mobilnett tidligere?

– Det er egentlig mest at teknologien for å bruke høyere frekvenser trenger mer regnekraft og bedre prosessering, sier Noll.

Blir det mange flere basestasjoner?

De lavere båndene vil gi god rekkevidde.

5G på høye frekvenser er ikke en del av den pågående utrullingen i Norge. Men det er disse som kan gi best fart. Hvis man skal ha dekning med de høyeste frekvensene, kreves det mange små basestasjoner.

– Ja, vi må bygge mer basestasjoner, sier Noll.

Antennene vil sende med svak styrke, og dekke et mindre område. De vil for eksempel kunne settes rundt omkring på en fotballstadion, eller på lyktestolper.

– Du må øke antallet antenner, sier Thomas Zinner, førsteamanuensis ved Institutt for informasjonssikkerhet og kommunikasjonsteknologi på NTNU.

Det vil ikke passe overalt.

– I landlige strøk er det kanskje ikke fornuftig, fordi du har et redusert antall brukere. Mens det i urbane strøk vil det være nødvendig for å dekke et stort antall brukere på mindre område. Utbyggingen kan også være enklere ettersom vi kan sette dem for eksempel på hustak, sier Zinner.

Basestasjonene blir mindre når frekvensen er høyere.

– Typisk i de lavere båndene så blir antennen større, og i høyere bånd blir antennene betydelig mindre. Du kan sette antennene nærmere hverandre når du får høyere frekvenser, sier Petter Aglen fra Telenor.

De høyere frekvensene er ikke auksjonert bort i Norge enda. Båndet 24,2 til 27,5 GHz vurderes for tildeling senere.

Mobiloperatørene har foreløpig sikret seg bånd i området 700 MHz, og har lisenser i 3GHz for utrulling av 5G.

Ny tildeling av 2,6 GHz og 3,6 GHz-båndene skjer i 2021.

– Det vi gjør nå er en ganske massiv modernisering av også 4G, for å kunne ta i bruk mer effektive antenner, sier Aglen fra Telenor.

– Vi driver og tester ut teknologi med 5G på millimeterbånd, men det er ikke en del av den pågående utrullingen.

– Vi gjenbruker av eksisterende installasjoner.

Flere teknologier bidrar til fart

Annet som vil gjøre 5G raskere, er oppgradering av antenner.

MIMO står for multiple input multiple output.

Det betyr at det er flere små antenner i et antennesett som kan snakke med mobilen samtidig.

Noen av dagens mobiler kan i beste fall ha fire aktive koblinger til en basestasjon. 5G-telefoner vil ha mulighet for flere.

For 5G er det snakk om å installere massiv MIMO, som betyr enda flere antenner i en antenne, og dermed mer kapasitet.

– Massive MIMO er på en måte ikke noe nytt. Det er en teknologi som har eksistert lenge. Men det er først nå at du ser at det blir implementert i en stor skala i mobilnett rundt omkring i verden, sier Aglen.

For å hindre forstyrrelser av signalene brukes i tillegg beamforming. Signalene tilpasses slik at de pekes i retning av brukerne. Det gjør at signalene mer effektivt kommer fram til rett plass, og ikke trenger å sendes i alle retninger.

Mindre forsinkelse

5G skal også ha mindre forsinkelse. Forsinkelse er hvor lang tid en datapakke bruker på reisen. For eksempel går en reise raskere i fiberkabler enn i kobber.

Forsinkelsen med 4G er normalt mellom 30-50 millisekunder, ifølge Teknologirådet.

5G skal etter planen ha en forsinkelse som er under 10 millisekunder ved normale forhold, og ned mot under 1 millisekund for spesielle bruksområder.

Lav forsinkelse har betydning for spill over nettet, fjernstyring av maskiner, selvkjørende kjøretøy og åpner for AR (utvidet virkelighet). AR er for eksempel briller eller frontruter på biler som du ser gjennom som vanlig, men der også digital informasjon kommer opp i synsfeltet.

En viktig endring for å sikre lavere forsinkelse er et prinsipp som kalles edge computing, sier Katina Kralevska, førsteamanuensis ved Institutt for informasjonssikkerhet og kommunikasjonsteknologi på NTNU.

– Du vil bringe prosesseringen nærmere brukerne, slik at vi ikke trenger å sende data langt av gårde.

Telenor beskriver det som at isteden for at dataoperasjoner gjøres på en server langt unna, kan det isteden flyttes til «virtualiserte servere» i 5G-nettet.

Da kan for eksempel to selvkjørende biler i Trondheim snakke sammen via den lokale 5G-strukturen uten at det trenger å gå via en server på Østlandet.

Bokser byttes ut med programvare

Katina Kralevska og Thomas Zinner ved NTNU sier at et viktig skille mellom 4G og 5G er det de kaller softwareification av nettverket. Software er programvare, og hardware er fysiske komponenter.

– Vi går bort fra dedikerte bokser og mot sky-basert arkitektur. Dette skjer også nå innen telekommunikasjon og 5G, sier Zinner.

– Dette vil muliggjøre mer fleksibel bruk av infrastrukturen.

Kralevska sammenligner det med å laste ned en app til telefonen. Istedenfor å kjøpe en egen tidtaker, en radio og kalender, så kan man ha alt på mobilen.

- Telefonen din er maskinvare, og du kan installere programmer og bruke den til forskjellige ting. Vi vil gjøre noe av det samme med nettverk, sier hun.

Det er som regel antennen man legger merke til når man ser en basestasjon ute, sier Zinner.

– Men det er også maskinvare og programvare bak antennen som er gjemt fra oss og som tar seg av hele operasjonen.

Problemet er at boksene kan gå i stykker, de må byttes ut, eller lignende, og det krever at noen drar dit og gjør det.

– Det tar lang tid å oppdatere et slikt system og rulle ut ny teknologi. Dette ønsker vi å gå vekk fra, og softwareisering er en viktig forutsetning for å klare det, sier Zinner.

Ifølge en tidligere artikkel fra OsloMet publisert på forskning.no, vil det bare bli nødvendig med antennen på basestasjonen, mens resten blir programvare på et datasenter.

Nett til forskjellig bruk

Med 5G blir det også mulig å dele opp nettet ved såkalt skivedeling.

Nettverkstjenesten kan spesialtilpasses en bedrift eller organisasjon som for eksempel trenger veldig lav forsinkelse eller ekstra sikkerhet, ifølge Telia.

Man vil også kunne legge nødnett i egne «skiver» av 5G-nettet.

Telenor bruker motorvei som analogi: Man kan utvide motorveien med egne kjørefelt for forskjellig trafikk. Der kan trafikken gå uhindret fra all annen trafikk.

– 5G vil ta hensyn til at forskjellige applikasjoner har forskjellige krav med tanke på forsinkelse, båndbredde og pålitelighet, sier Zinner.

– Hvis jeg vil se en video, er jeg mest interessert i båndbredde for å ha best mulig kvalitet. Jeg bryr meg kanskje ikke om jeg må vente ett par sekunder før den starter. Tingenes internett har mange gjenstander, men de sender bare data fra tid til annen. Noe som er en helt annen oppførsel enn mennesker som bruker nettet.

I starten vil 5G bruke det samme kjernenettet som 4G, denne måten å bygge ut kalles 5G Non Stand Alone, skriver Teknisk ukeblad. Det er først når 5G kan ta i bruk et eget kjernenett, at man kan begynne med skivedeling.

Kjernenettet som en fabrikk som tar imot, behandler og sender ut alle dataene, skriver Teknisk ukeblad.

Ønsker fri tilgang til informasjon

Josef Noll ved UiO skulle ønske at man med 5G innførte en modell der alle kunne få tilgang til informasjon på nett - selv om man ikke abonnerer.

– Da bare tekst og bilde. Hvis du vil ha mer enn tekst og bilde, så kan du betale for mobilt bredbånd. Det hadde vært enkelt å sette det inn i et 5G-nett. Jeg mener det er høyst nødvendig i et digitalt samfunn at alle har fri tilgang til informasjon.

Bortsett fra det ser han flere positive sider med utrullingen av 5G.

– Vi har sett behovet fra 2G til 3G til 4G. Jeg ser ekstremt mange nyttige scenarioer for 5G hvor både dette med pålitelighet og sikkerhet er interessant, sier professoren.

les også

Litt mobilbruk foran barna er ikke skadelig, mener forskere