5G – lite grundläggande radioteknik
Det grundläggande kännetecknet för radiovågor är hur snabbt de svänger – frekvensen. Frekvensen anges i antal svängningar per sekund, med enheten Hertz (Hz). Vid höga frekvenser prefixar vi detta med tusentals, miljoner och miljarder svängningar: kilohertz kHz, megahertz MHz och gigahertz GHz.
I detta sammanhang benämns radiofrekvenser över 1 GHz som ”mikrovågor”, medan radiofrekvenser över 30 GHz kallas ”millimetervågor”. En generell regel är att ju lägre frekvens en radiosignal har, i vårt sammanhang frekvenser under 1 GHz, desto större räckvidd och penetrationskraft. I motsatt ände: med frekvenser över 8-10 GHz och uppåt i millimeterområdet kommer radiovågorna tappa i räckvidd och penetrationskraft. De högsta frekvenserna som 5G använder idag har exempelvis problem med att ta sig igenom väggar och fönster i moderna kontorsbyggnader. Samtidigt innebär radiokommunikation på högre frekvenser högre prestanda och därmed också mindre fördröjningar per bit.
Ett sammanhängande område med radiofrekvenser avsatta för ett ändamål kallar radiospecialisterna ett ”spektrum”, som i sin tur är uppdelat i mindre intervall för att bära separat trafik – radiokanaler, eller bara ”kanaler”. Kanalens bredd, vanligtvis angiven i MHz, definierar hur mycket data kanalen kan bära. I Wi-Fi är den grundläggande kanalbredden 20 MHz, där flera kanaler kan slås samman för att uppnå högre bandbredd och därmed högre kapacitet.
Frekvensspektrum i de lägre områdena täcker vanligtvis mycket mindre bandbredd, vilket ger färre tillgängliga kanaler. Det innebär att både Wi-Fi och 5G har högst kapacitet i de allra högsta banden.
Wifi eller 5G? Den stora skillnaden
En av de grundläggande skillnaderna mellan wifi och 5G är spektrumet som används. Wifi använder olicensierade frekvensband, det vill säga frekvensområden som är avsatta för fri användning för alla som använder godkänd utrustning. Den som behöver trådlös kommunikation lokalt kan alltså bara köpa utrustning utan att behöva ansöka om tillstånd för radioanslutning.
Fördelen är att wifi-utrustning produceras och levereras i stort antal sedan slutet av 90-talet. Det innebär låga priser. Tack vare kontinuerligt standardiseringsarbete kommunicerar all utrustning.
Nackdelen är att alla radiosändarna kan störa varandra. Detta gäller särskilt i 2,4 GHz-bandet, där stora mängder olika radioutrustning kan störa det trådlösa lokala nätverket. Det rekommenderas inte att använda ett sådant radiospektrum för kritisk kommunikation, såsom telemedicin.
För mobilnät är situationen den motsatta. Mobiloperatörerna använder bara licenserat spektrum, så de är ensamma om att använda en specifik kanal i ett givet geografiskt område. Det gör det mycket enklare att implementera olika tjänsteklasser och kvalitetsnivåer, vilket krävs när det handlar om tids- och upptidskritisk kommunikation.
Mobilnäten verkar också i betydligt bredare spektrum, med stora skillnader i de frekvensområden som används. I Norge handlar det om frekvensband från 700 MHz ända upp till flera tiotals GHz inom en snar framtid. Det ger möjlighet att anpassa valet av spektrum. Frekvenser under 1 GHz har ett brett utbud och används vanligtvis längs huvudvägar och till sjöss. Den motsatta änden, i 26 och 42 GHz-banden, möjliggör mycket hög prestanda till ett stort antal samtidiga användare i ett litet geografiskt område, såsom en mässhall eller en sportarena.
Nackdelen är priset. Utrustning för mobil kommunikation, särskilt basstationerna som bygger stamnätet i radiodelen av nätet, men även chipsen i de mobila enheterna, är dyra. Med liten volym går styckpriset upp. Det här gäller också för mikro- och nanoceller, som är designade för hög kapacitetstäckning inomhus i till exempel kontorsbyggnader.
Frekvenslicenser kostar också mycket pengar och det här är naturligtvis pengar som operatörerna fakturerar sina kunder. Som jämförelse betalar du ingenting för att förvärva eller använda olicensierade wifi-frekvenser.
Avancerad kommunikation
5G handlar om mycket mer än rå prestanda. Extremt låg latens, mycket kort anslutningstid, mekanismer för att implementera tjänsteklasser och möjlighet att segmentera nätverket i så kallade ”slices” är andra egenskaper.
Utifrån detta har det internationella telefacket ITU-T definierat tre nya användningsområden för 5G. De är:
- Enhanced Mobile Broadband (eMBB) som är en vidareutveckling av 4G mobilt bredband, men med snabbare anslutning, högre prestanda och mer kapacitet. Det är avsett för att klara databehoven hos många användare i ett litet område, såsom arenor, utställningshallar och stadskärnor.
- Ultra Reliable Low Latency Communications (URLLC) som utnyttjar 5G:s robusthet och tillförlitlighet och används för affärskritiska datautbyten, såsom i industrier och sjukhus eller andra platser där oavbruten dataöverföring är avgörande.
- Massive Machine To Machine Communications (mMTC) som är Internet of Things Network, IoT. Här kan 5G ansluta upp till en miljon enheter per cell, så att stora sensornätverk kan kommunicera med respektive servrar.
Både wifi och 5G handlar om trådlös kommunikation men är i grunden två olika metoder. Därför är antagandet att dessa trådlösa tekniker kan ersätta varandra inte helt sant. Det handlar snarare om tekniker med överlappande egenskaper, men också egna specialiteter som gör dem lämpade för olika uppgifter.
Svaret på frågan ”wifi eller 5G?” måste därför vara ”Ja tack, båda!”.
ANVÄNDNINGSOMRÅDEN:
I rapporten «5G and Wi-Fi 6: Stonger together», föreslår analysföretaget Senza Fili, med Microsoft som sponsor, de här applikationerna för 5G och Wi-Fi. Det här är en bra utgångspunkt om man vill veta mer om styrkor och svagheter för respektive typ av trådlös kommunikation (Ill: Ur rapporten).
Klicka på illustrationen för att se den i full storlek.
Missa inte ”Så funkar wifi 6”:
Kostnadsfritt whitepaper att ladda ned. Det går också att se mitt webinar om framtidens trådlösa tekniker här.
