Du sitter hjemme på sofaen og prater med en gammel venn. Det ser ut som om hun sitter lys levende ved siden av deg, men hun befinner seg faktisk på den andre siden av jorda.
Det du ser, er et knivskarpt 3D-bilde som uten forsinkelse sendes via 5G-nettverket til augmented reality-brillene dine, som projiserer figuren rett inn i synsfeltet ditt.
Den første generasjonen av mobilt nettverk ble tatt i bruk for snart 35 år siden. Med 1G, som nettverket ble døpt, ble det mulig å ta telefonen med seg. Det var en gigantisk teknologisk revolusjon, og i dag er det vanskelig å forestille seg en hverdag uten en mobiltelefon i lomma.
Nå har tiden kommet for en ny revolusjon, som vil kreve en komplett ombygging av det globale nettverket av mobilmaster.
Forskere og teleselskaper arbeider nå med å lansere det teknologiske tippoldebarnet til 1G, nemlig 5G.
Hele byen snakker sammen via nettet
5G blir ryggraden i det såkalte tingenes internett, som vil gjøre alt rundt deg i stand til å kommunisere direkte. Sensorer på veien forteller bilen at føret er glatt, og mobilen advarer deg hvis lufta i parken er giftig.
Du forlater boligen i forstaden og setter deg i bilen. Sensorer i huset kommuniserer med mobilen og registrerer at du går ut av døra, som automatisk låses etter deg. Inne i huset senker temperaturen seg litt, og lyset skrus av.
Via det som kalles maskin-til-maskin-kommunikasjon snakker den selvkjørende bilen direkte med andre biler for å holde sikker avstand. Fra 5G-nettverket opplyses bilen om ledige parkeringsplasser. Sensorer håndterer betalingen automatisk via mobilen.
Augmented reality-briller gir retningsanvisninger i bydelen med data hentet fra 5G-nettverket. Signalets høye frekvens stanses av bygninger og overføres derfor til en ny mast hver gang du runder et hjørne.
Du bestemmer deg for å dra til parken. Mobilen forteller deg at oppkoblede sensorer i parken har observert at luftkvaliteten er dårlig. Du sender derfor beskjed til bilen om å hente deg og kjøre deg hjem.
Mobilnettet blir mange ganger raskere enn det vi har i dag. Nå vil hastighetene komme opp i flere gigabit per sekund.
Det betyr for eksempel at en video i full HD-kvalitet kan lastes ned på bare seks sekunder, mens det ville ta 70 minutter med 3G og 7 minutter med 4G.
Men høyere hastighet er ikke den eneste endringen 5G fører med seg.
Det nye nettverket skal sørge for internett til opp mot 100 milliarder elektroniske enheter, når det såkalte tingenes internett lar oss forbinde biler, klær, kjøleskap, medisinsk utstyr, overvåkingskameraer, dørlåser og en lang rekke andre ting trådløst til nettet.
Flere på nettet presser systemet
I 1983 ble den første kommersielle mobiltelefonen, Motorola DynaTAC 8000x, lagt ut i butikkene i USA.
Mobiltelefonen kunne bare brukes til å ringe med, via det analoge 1G-nettverket. Helt siden 1980-tallet har nye generasjoner av mobilnettverk med om lag et tiårs mellomrom brakt med seg nye teknologiske landevinninger. Med overgangen fra 1G til 2G på 1990-tallet ble mobilsignalet digitalt.
Dermed var det for første gang mulig å sende digitale meldinger som SMS og MMS, og å sende e-post fra telefonen. Om lag ti år senere gjorde 3G-nettet det mulig å drive mobilsurfing. Og i dag – på 2010-tallet – har mange vent seg til å strømme video i HD-kvalitet på telefonen takket være 4G-nettverket.
Ingeniøren Martin Cooper er kjent som mobiltelefonens far.
Ny mobilgenerasjon på lufta hvert tiår
Mobilnettverkets fire teknologiske sprang har med et tiårs mellomrom transformert mobilen fra en murstein du bare kunne ringe med, til et multimedievidunder.
De nye mulighetene i hver generasjon har ført til at flere og flere tar det mobile internett til seg. Ifølge den amerikanske analysebedriften Gartner var det i 2016 omkring 6,4 milliarder internettoppkoblede enheter i verden.
Det tallet har nå vokst til 20,8 milliarder, altså en tredobling i løpet av bare fire år.
Mobiltelefoner sender tale og data som digitale pakker på en spesifikk radiofrekvens som kalles en bærebølge. Via såkalt modulering av bærebølgen kodes de digitale pakkene som små svingninger i bærebølgens frekvens.
Den nærmeste mobilmasten fanger opp signalet og sender det videre innover i kommunikasjonssystemet. Når signalet kommer fram til mottakeren, avkodes de små svingningene i bærebølgen igjen til tale eller til data.
For å unngå at ulike radiosignaler forstyrrer hverandre, reguleres frekvensene av den internasjonale organisasjonen ITU. I dag brukes frekvenser mellom 700 megahertz og 2,6 gigahertz til å håndtere 2G, 3G og 4G.
Hver forbindelse tar opp en liten del av frekvensbåndet, og det er ganske enkelt ikke plass til at milliarder av nye enheter sender data gjennom lufta.
Millimeterbølger er løsningen
For å gjøre det mulig å øke overføringshastighetene, og slippe til milliarder av nye enheter, foreslo den amerikanske forskeren Ted Rappaport fra New York University i en forskningsartikkel fra 2013 at 5G burde ta i bruk de såkalte millimeterbølgene.
De tidligere generasjonene bruker bølgelengder mellom 10 og 40 centimeter. Ved å flytte seg opp i frekvensområdet – fra 30 til 300 GHz, der bølgelengden faller til under en centimeter – kan 5G få den plassen i frekvensspektret som kreves.
Problemet med å la mobilene kommunisere ved de høye frekvensene er at signalene lettere blir blokkert av bygninger og ganske banale hindre som et tre eller en regnskur.
Ted Rappaport og en gruppe studenter testet derfor hvordan mobilsignaler sendt ved 28 og 38 gigahertz oppførte seg i storbyene New York og Austin. De kom fram til at dekningen blir god nok i storbyene hvis det er en avstand på 200 meter mellom mastene. I dag står de typisk med to til tre kilometers mellomrom.
Mobilnettet blir skåret i skiver
Mobiltelefoner: Høy nedlastingsfart, mange enheter
Mobilbrukere trenger høy datahastighet. Dette laget har derfor fokus på å levere stor båndbredde til mange mottakere.
Helsesektor: Lav responstid, høy forbindelsessikkerhet
Et lag i nettverket kan holdes av til fjernkirurgi. Forbindelsen til roboten kan ikke brytes, og responstiden må være så lav som mulig.
Industri: Lav responstid, høy nedlastingsfart
Det krever lav responstid å fjernstyre gravemaskiner presist og høy båndbredde til for eksempel videostrømming av byggeplassen.
Strømmålere: Mange enheter, lavt strømforbruk
Intelligente strømmålere formidler forbruket ditt via 5G. For å forlenge batterilevetiden krever dette laget minimal energien fra enhetene.
IT-giganter tester 5G-hastighet
Det vil derfor kreve et antenneanlegg for 5G, en såkalt basestasjon, på hvert gatehjørne for å sikre dekningen i storbyene.
Men fordelen med millimeterbølgene er
at radioantennene også er mye mindre. Dermed kan en 5G-mobiltelefon inneholde mange hundre av disse små antennene, og en basestasjon kan faktisk være tettpakket med flere tusen antenner.
Ulempen er altså at signalene har kortere rekkevidde, men de har også en viktig fordel: De kan målrettes mye mer presist mot bestemte enheter fordi det store antallet antenner gjør det mulig å peke dem i ulike retninger.
De små basestasjonene kan også etableres innendørs, noe som vil fjerne problemer med dårlig dekning i for eksempel betongbygninger. Mobilgiganten Samsung har demonstrert at prototyper basert på millimeterbølgeteknologi kan fungere.
Firmaet klarte å sende data til en mottaker i en bil som kjørte gjennom den sørkoreanske byen Suwon i 25 km/t. Den gjennomsnittlige overføringshastigheten var på hele 1,67 gigabit per sekund – vel fem ganger raskere enn 4G.
Samtidig viste ingeniørene at dette signalet kan overføres mellom ulike basestasjoner på veien mens bilen kjører uten at farten faller merkbart.
Verdens første mobile 5G-testenhet er nesten to meter høy. De neste årene skal forskere lage enheter i lommestørrelse.
Mobilnett overtar virkeligheten
eknologibedriftene har fortsatt mye utviklingsarbeid foran seg før de kan begynne å selge 5G-abonnementer, men alle er enige om at 5G vil gå på lufta i løpet av det neste tiåret. Overgangen vil imidlertid skje gradvis over en periode på flere år – slik at de eldre generasjonene vil være i bruk parallelt med den nye.
Noe av det 5G vil gjøre det mulig å ta i bruk, er augmented reality – AR. Mens virtual reality «senker» brukeren helt ned i et virtuelt 3D-univers, fungerer AR som et tillegg til virkeligheten.
Microsoft har for eksempel utviklet en brille der brukeren ser den virkelige verden sammen med 3D-objekter fra en virtuell verden som er projisert inn i synsfeltet via brilleglasset.
Er du for eksempel på utkikk etter en ny lenestol, kan du laste ned en 3D-modell av stolen og plassere den i stua for å se om den passer før du bestemmer deg for å kjøpe eller ikke.
Brillene er foreløpig avhengige av en wifi-forbindelse og vil først innfri sitt fulle potensial når 5G blir aktivert, slik at teknologien blir mobil. Det nye nettverket blir ikke bare en ny utgave av mobilt internett. Det blir en revolusjon som vil endre måten vi ser virkeligheten på.