Forberedelsene til neste generasjon mobilnett er i gang

6G nærmer seg. Ikke med det første, men nå er forskningen i gang for alvor. Og hypen kommer snart. Akkurat som det har vært for hver generasjon mobilnett. De kommer med rundt ti års mellomrom. I 2030 er det på tide å rulle ut den nye generasjonen.

Arbeidet og forberedelsene rundt 6G har pågått i flere år, men det offisielle startskuddet gikk i Rotterdam i mars på et møte i den overbyggende standardiseringsorganisasjonen 3GPP. Nå er også den offisielle 6G-logoen vedtatt.

Posisjonering

Forberedelsene til neste generasjon begynner tidlig. Telenor har jobbet med forskning på 6G siden 2021, i EU-delfinansierte forskningsprogrammer. Organisasjonen som samler standardiseringsorganer på telesiden og som til slutt vil vedta den nye standarden, 3GPP, begynner å se på 6G nå. Ikke minst er ulike bruksscenarier viktig å vurdere tidlig. Og selvfølgelig er de store utstyrsprodusentene veldig på ballen.

Nå foregår det også en geopolitisk dragkamp mellom USA, Europa og Asia, med land som Japan, India og Sør-Korea, som ønsker å posisjonere seg innenfor 6G.

Enkel overgang

At racet mot 6G er i gang, betyr altså ikke at 5G ikke fortsetter å utvikle seg. Det skal skje veldig mye forbedring før den nye generasjonen er klar til å rulles ut om fem til seks år. Normalt kommer det nye utgaver av 5G-standarden med 18 til 24 måneders mellomrom. Den neste virkelig store utvidelsen av 5G er 5G-Advanced, og det er den som skal gi stafettpinnen videre til 6G. Spesifikasjonene for 5G-Advanced ble «frosset» på et møte i Shanghai 17.-21. juni i år. I standard-verdenen er dette en milepæl som betyr at produksjon og salg av utstyr kan starte. Eventuelle endringer i spesifikasjonene etter dette tidspunktet vil ikke påvirke utstyr som følger de «fryste» spesifikasjonene.

Operatørene ønsker en så enkel overgang som mulig til den nye standarden og at den i størst mulig grad tar utgangspunkt i 5G. Ikke minst fordi de ønsker å fase inn 6G i frekvensbåndene de disponerer for 5G, slik de har gjort til nå med nye generasjoner.

Da 5G ble tatt i bruk, var det basert på et 4G-kjernenett, såkalt «5G Non Stand-Alone», og slik er det ennå. Jobben nå er å bytte ut dette kjernenettet, slik at 5G-nettet blir fornyet til det som kalles 5G Stand-Alone – eller et rent 5G-nett. Først da blir det fulle 5G-tjenestespekteret tilgjengelig.

Mye mer kapasitet

Selvfølgelig vil 6G by på mer av det samme vi har sett for hver generasjon. Evne til å skvise flere bit ut fra hver Hz, flere frekvensbånd, mer avanserte multiantenner (MIMO), mye mindre forsinkelse osv.

Hva skal vi så med all den nye kapasiteten? Mye vil ha mer, og med alle de nye brukerscenariene for 6G vil behovet for kapasitet bli mye større.

Fremfor alt skal 6G legge til rette for nye behov som kunstig intelligens, en nettskybasert digital representasjon av det meste (digitale tvillinger), autonome biler og andre farkoster og et ekstremt tett nettverk av brukere fra sensorer til mennesker og kjøretøyer og andre ting.

Mye sikrere

Allerede i 5G er sikkerheten vesentlig bedre enn i 4G. Falske basestasjoner, IMSI-catchere, er ikke lenger mulig, og mange andre tiltak er gjort. I 6G vil krypteringen bli mye tryggere, og algoritmene vil være kvantesikre. Det er ikke dagens algoritmer, som kan knekkes når man får tilgang til kvantedatamaskiner.

Nye frekvenser

Behovet for flere frekvenser ser ut til å være umettelig. Noe av poenget med 6G er å legge til rette for dem. Spesielt svært høye frekvenser som man knapt kunne drømme om å ta i bruk for to–tre generasjoner siden. Men utviklingen av høyfrekvenselektronikk har gjort det mulig. Frekvenser i området 100 til 500 GHz kan bli aktuelle på lang sikt. Slike signaler vil selvfølgelig ikke rekke langt. Her er det ikke snakk om kilometer, men om 10 til 100 meter.

Det er mer nærliggende å ta i bruk nytt spektrum i centimeter-området mellom 7 og 15 GHz, som i seg selv kan gi en voldsom utvidelse av kapasiteten vi bruker i dag. Ny teknologi gjør at man kan få de samme dekningsegenskapene i 7 GHz som frekvensene vi i dag bruker i 5G rundt 3,5 GHz. Nasjonal kommunikasjonsmyndighet (Nkom) er allerede i gang med å åpne 26 GHz for kommersiell bruk. Dette spektrumet gir betydelig kapasitetsutvidelse for 5G og vil bli benyttet både for trådløst bredbånd og mobiltelefoner.

Foruten å tilby et veldig mye større frekvensområde, gjør kortere bølgelengder det mulig å krympe antennene. Eksempelvis er det plass til fire ganger flere antenneelementer i et MIMO-oppsett for 7 GHz enn et for 3,5 GHz innenfor det samme antennearealet. Det gjør det mulig å adressere langt flere enheter fra en antenne.

Litt av poenget med 6G er å muliggjøre en enorm fortetning av sensorer, IoT-enheter, selvkjørende biler og droner og digitale klokker og ringer og andre enheter som kommuniserer. Mange slike trenger ikke kommunisere langt. I stasjonære nett i bygninger holder det med noen meter for å unngå kabler som koster mer, bidrar til feil og gjør nettet lite fleksibelt.

Dekning nesten over alt

Målet med 6G er å ha dekning nesten over alt. Og å kunne tilby svært høy datahastighet og ekstremt lav forsinkelse. Selve radiohoppet skal gå unna på under et millisekund, men det betyr selvfølgelig ikke at alt det andre er like raskt. Sentrale servere og kjernenett er sjelden eller aldri i en slik hastighetsklasse. En autonom bil, en bevegelig robot og mange digitale tvillinger krever ekstremt rask datakommunikasjon. Det er ikke tid til å vente. Slike anvendelser vil i stedet snakke med en kantserver (edge) ikke langt unna. Da kan forsinkelsen komme helt ned i 0,1 millisekunder.

Mens 5G kan holde forbindelsen med objekter som beveger seg med 500 kilometer i timen, er målet å doble dette i 6G. Da kan man holde kontakt med fly i normal hastighet.

Med selvkjørende biler og mye annet som skal bruke 6G, er nøyaktig posisjonering viktig. Selv i dag, med triangulering, GPS og andre teknologier, kan feilene være opptil 50 meter. I 6G er målet å komme ned til mellom 1 og 10 cm. Slik nøyaktighet vil også øke sikkerheten fordi man kan opprette en svært smal kommunikasjonstunnel.

Bærekraft

Med 6G vil det bli mer oppmerksomhet på strømforbruk. Med så mye bruk av frekvensbånd og så mange enheter som kommuniserer, kunne man forvente at strømforbruket vil øke. Det vil det ikke.

Det er to måter 6G vil redusere energibehovet på. Det viktigste er kanskje hvordan 6G vil kunne påvirke samfunnet. Den nye kommunikasjonsteknologien vil gjøre det mulig å optimalisere energi- og materialforbruk betydelig, redusere reiseaktivitet og veldig mye annet.

Det andre er at det arbeides mye for å redusere energibehovet i hele nettinfrastrukturen i alt fra tilkoblede enheter til radioforbindelsene og kjernenettet. Ett eksempel er en ny standard, RedCap – Reduced Capability – som allerede kommer i en oppgradering av 5G Advanced, for enheter med små behov som skal prioritere superlavt strømforbruk.

En gjennomsnittlig basestasjon bruker energi omtrent som et hus – om lag 25.000 kWh/år. Det er et mål at fremtidige basestasjoner skal bruke så lite strøm at de kan drives av sol og vind.

Nye behov

6G skal dekke behov som tidligere mobilgenerasjoner ikke har tatt høyde for. Bruken av digitale tvillinger vil åpne helt nye muligheter. Eksempelvis vil en digitalt representert syklist se at den er i ferd med å kunne kollidere med en digital tvilling av en buss. De kan forhandle sammen i nettskyen og bli enige om å sende varsler og aktivere oppbremsing, og kanskje styringssignaler til de fysiske kjøretøyene for å unngå den farlige situasjonen.

Det er lett å forestille seg en mye mer effektiv og miljøvennlig trafikkavvikling når alle som ferdes er digitalt representert, slik at optimal styring av kjøretøy og trafikklys kan gjennomføres.

Sansenett

Mange kaller visjonene om det som kommer, for Internet of Senses. For å koble til så mye digital infrastruktur kreves et enormt antall sensorer. De må både være billige og bruke lite strøm.

Sensorer vil bli plassert inne og ute og gi nye muligheter i e-helse, miljøovervåkning, smart jordbruk og autonome kjøretøyer. Dette skal legge grunnlaget for mer bruk av VR, AR og XR over alt.

En annen måte å bruke nettet på, er å utnytte det som en slags radar. Antenner i basestasjoner vil danne seg et bilde av omgivelsene basert på reflekser og kan for eksempel varsle om et tre faller eller om en elg kommer i nærheten av biler på en vei.

Kilder: Telenor, Telia, ICE og Ericsson

Artikkelen ble først publisert i TU-magasinet, nr. 3/2024