Viiden kirjaimen lupaukset - mietintää 5G:stä

Paljonko asiaa mahtuu viiteen samanlaiseen kirjaimeen? Ilmeisesti paljonkin, mikäli seuraa keskustelua julkisuudessa, jossa 5G:stä on muodostunut iso juttu, The Next Big Thing. Asiaa korostaa varsinkin se, että 5G:stä keskustellaan paljon myös tekniikan alan ulkopuolella.

Uusi tekniikka tulee mahdollistamaan asioita, joista tähän saakka on vain kuviteltu, mm. 4K ja 8K -kuvan vastaanottamisesta tulee mahdollista (Mikrobitti), esineiden internetistä tulee todellisuutta laajemmassa mittakaavassa ja erilaisten robottien etäohjaus toimii viiveettömästi (Elisa). Nopeamman tiedonsiirron lisäksi 5G tuo siis mukanaan ruuhkattomat sekä viiveettömät yhteydet. Yksi 5G tukiasema pystyy palvelemaan suurempaa määrää laitteita ja verkkoviiveet painuvat yksittäisiin millisekunteihin.
Kyseessä on iso mullistus, jollaisesta puhuttiin yhtä laajasti viimeksi 3G:n yhteydessä. Tuolloin tavoitteena oli saada internet-yhteys ja sen tarjoamat multimediapalvelut kaikkien saataville (Iltasanomat, 1999).

Mistä 5G:ssä oikeastaan on kyse? Mihin lupaukset nopeuksista ja uusista palveluista oikein perustuvat? En ole langattoman verkkotekniikan enkä matkapuhelintekniikan asiantuntija, mutta yritetään ottaa selvää.

Lupaukset voisi mielestäni kiteyttää kahteen uuteen asiaan, arkkitehtuuriin ja taajuuksiin.

5G:n arkkitehtuuri rakentuu aiemman 4G:n päälle (DNA, sivu 9). Tämä on järkevää, sillä se mahdollistaa yhteensopivuuden vanhemman sukupolven kanssa. Lisäksi 4G verkkoja voidaan osittain päivittää 5G:n ominaisuuksilla, jolloin operaattorien investointikustannukset pysyvät maltillisena.

Arkkitehtuuri tuo mukanaan mm. verkkojen virtualisoinnin ja viipaloinnin.
Virtualisointi laskee operaattorien investointikustannuksia edelleen, sillä se mahdollistaa tukiaseman ohjelmistojen ajamisen virtuaalikoneilla. Yksi tehokas palvelin riittää toimimaan isäntänä useammalle virtuaaliselle koneelle, joissa ajetaan 5G:n tarvitsemia ohjelmistokomponentteja.
Viipalointi muistuttaa tavallaan priorisointia, paljon kaistaa käyttävälle asiakkaalle voidaan antaa enemmän kapasiteettia käyttöön. 5G:n myötä kapasiteetin hallinnasta tulee luotettavampaa. Paljon kaistastaan maksava asiakas saa todennäköisemmin paremmin vastinetta rahalleen.

Uskon kuitenkin, että markkinointipuheista isompi osuus nojaa 5G:n uusiin taajuuksiin. Kun luvataan kattavaa IOT-laitteiden verkkoa ja suuria nopeuksia samassa lauseessa, tarkoitetaan oikeasti kahta eri asiaa.

5G:n kohdalla ei voida puhua enää yksittäisestä taajuudesta tai taajuusalueesta.
Virallisessa standardissa määritellään kaksi taajuusaluetta, FR1 ja FR2 (Wikipedia). FR1 koostuu taajuuksista, jotka sijaitsevat 6 GHz alapuolella, FR2 sisältää yli 24,5 GHz taajuudet. Itse miellän 5G:n kolmena eri taajuusalueena: matalat alle 1 GHz -taajuudet, nykyisten verkkojen kaltaiset n. 2-3 GHz taajuudet ja millimetriaallot yli 24,5 GHz:ssa.

Lupaukset IOT-laitteiden paremmasta toimivuudesta perustuvat matalimpiin, alle 1 GHz taajuuksiin. Tällöin saadaan hyvä kattavuus isohkolle alueelle (vrt. radioaallot n. 100 MHz). Kääntöpuolena tällä taajuudella on tiedonsiirtonopeus, joka ei ole kummoinen.

Kirjoitushetkellä Suomessa olemassa olevat 5G verkot käyttävät vanhemman 4G:n kaltaisia taajuuksia. Taajuusalueita on kolme 2GHz, 2,6GHz ja 3,5GHz, joista kaksi ensimmäistä ovat myös 4G:n käytössä (Traficom). Suuremmat nopeudet muodostuvat kehittyneestä tekniikasta ja varsinkin uudesta 3,5GHz taajuusalueesta. Nopeutta on, mutta 4G:stä tutut kuuluvuusongelmat vaivaavat uutta taajuusaluetta vieläkin pahemmin. Vanhemmalla 4G signaalilla on paikoittain ongelmia päästä läpi jopa ikkunalaseista, uusissa julkisrakennuksissa tämä onkin otettu huomioon nk. RF-aukoilla (Valtioneuvosto, sivu 12). 5G:n kohdalla onkin lähdetty antennitv:n tielle, asiakas saa talonsa kylkeen uuden antennin (Bittimittari, Petteri Järvinen), jolloin rakennuksen seinää ei tarvitse läpäistä.

Mutta entäs ne etäohjattavat dronet? Ymmärtääkseni juuri tähän kiteytyy 5G:n huikeimmat lupaukset. Yli 24,5 GHz taajuudella toimivan verkon tuomat valtavat nopeudet ja viiveettömyys antaisivat mahdollisuuden tarkkaan etähallintaan vaikkapa kirurgirobottia varten (Etteplan, sivuhuomautuksena: mistähän tämä etäkirurgian mahdollisuus alunperin lähti liikkeelle, nyt se muistetaan aina mainita 5G:n yhteydessä?). Tämä on mielestäni 5G:n suurin sudenkuoppa. Millimetriaaltojen kantavuus lasketaan kymmenissä, mahdollisesti muutamassa sadassa metrissä. Esteitä tukiaseman ja asiakkaan välillä ei saa olla, sade- tai lumikuurokin aiheuttavat ongelmia. Julkisuudessa annetaan ymmärtää, että nämäkin esteet olisivat voitettavissa (Networkworld), mutta nopeuden ja verkkoviiveen kustannuksella (toisinsanoen, korkeamman taajuuden hyödyt menetetään, miksei samantien käytettäisi alempaa taajuutta?).

Itseajava auto 5G verkossa, jatkuvasti kytköksissä verkkoon? Tuskin. Millimetriaaltojen verkkoa varten tarvitaan tukiasemia lähes jokaiseen katuvalotolppaan. Millä ne tukiasemat kytketään verkkoon, valokuidulla? On toki mahdollista käyttää vaikkapa suunta-antenneja tukiasemien datan välittämiseen eteenpäin toiselle tukiasemalle, mutta suurella todennäköisyydellä verkkoviive kasvaa ja jokatapauksessa valokuituverkko tarvitaan lähelle tukiasemaa. Nykyisiä operaattoreita valokuitu ei juurikaan enää kiinnosta, joten tällaiset suunnitelmat voinee unohtaa, Espoon LuxTurrim-verkkoa lukuunottamatta (Osto & logistiikka).

”Raideliikenteessä 5G tarkoittaa nopeita ja toimivia yhteyksiä liikkuvassa junassa sekä esimerkiksi turvallisuusriskien pienentämistä” (Traficom)

Juniin paremmat yhteydet 5G:llä? Mahdollisesti pääkaupunkiseudun paikallisjuniin sellaiset voidaan toteuttaa, muualle parannukset kuulostavat utopistisilta. Nykyisissa junaverkoissa on kapasiteettiongelmia, mutta suurempi ongelma taitaa olla 4G ja 3G verkon kattavuudessa, jota ei ole keskellä metsää.

Uuden sukupolven verkko tuo mukanaan uusia mahdollisuuksia uusille palveluille. Olisi kuitenkin toivottavaa, että visioissa olisi edes jonkinlaista realismia. 3G verkon odotettiin tuovan jotain täysin uutta ja mullistavaa jokaisen elämään. Se toi paljon, mutta esimerkiksi videoiden ja striimien katselu kännykällä on yleistynyt vasta 3,5G ja 4G aikakaudella (asiaan on vaikuttanut osaltaan myös puhelimien kehitys).
5G ei mullista elämää samalla tavalla kuin vaikkapa siirtyminen Laserdiskistä BluRay:hin. Se on jatkumoa verkkotekniikan kehityksessä, jossa kivutaan porras kerrallaan eteenpäin.