5G-tekniken är inte ny – utan har utvecklats under mer än ett decennium.
5G-tekniken är inte ny – utan har utvecklats under mer än ett decennium. Foto: John Locher/TT

”Ingen förstod Iphone – detsamma gäller 5G”

Nu har den supersnabba mobiltekniken 5G lanserats i Sverige. Men tekniken är inte ny – den har utvecklats under mer än ett decennium. Det är ett arbete som hela tiden präglats av frågan: hur mycket data behöver vi egentligen?

Publicerad
5G och framtidens nätFölj ämneFöljer ämne
Presenteras av Tele2i

Det är i början av 2010. Telia har precis lanserat sina nya 4G-nät som ska ge abonnenterna ännu snabbare dataöverföring. Nu ska industrin äntligen kunna leverera på löftet från 3G om internet och video i mobilen.

Men industrin är inte nöjd, trots att det ska gå både att streama en film och överföra riktigt stora filer var du än befinner dig.

Forskaren Stefan Parkvall precis fått den prestigefyllda titeln principal researcher på Ericsson och anses vara en av världens ledande experter på mobilteknik. Han har samlat några kollegor i ett fikarum i en av företagets byggnader i Kista. Vad är nästa steg, frågar sig utvecklarna. Då handlar det inte om hur 4G-tekniken ska förbättras nästa år eller ens på tre års sikt.

Stefan Parkvall och hans kolleger har siktet inställt på den teknik som ska lanseras tio år senare.

”Hur mycket information kan en människa verkligen ta emot", funderar han högt.

Frågan är relevant. Hur mycket mer kapacitet kan vi rimligen behöva? Forskarna, som varit med länge, anar svaret. Mycket mer än idag. Användarna kommer alltid att vilja ha mer.

Våren 2020 meddelade alla de svenska operatörerna att de var redo att lansera 5G i begränsad skala.
Våren 2020 meddelade alla de svenska operatörerna att de var redo att lansera 5G i begränsad skala. Foto: Andy Wong/TT

Men de vet också att industrin redan med 4G börjar nå gränsen för hur mycket data man kan klämma in i ett begränsat utrymme i etern. På de frekvenser som 3G- och 4G-näten sänder ska mobilerna dela utrymmet med bland annat militären, sjöfarten och flyget.

Annons

Någon föreslår en lösning som tidigare ansetts omöjlig.

"Vad händer om vi istället använder utrymmet på tio gånger högre frekvenser, runt 20 gigahertz?"

Där finns massor med ledig kapacitet – av en mycket bra anledning. Det är en av fysikens lagar att ju högre frekvens, desto kortare räckvidd. En signal på långvåg kan nå runt jorden, medan extremt höga frekvenser bara når några tiotals meter. Detta har gjort att industrin hittills inte lyckats bygga mobilnät som fungerar tillfredsställande på frekvenser över några gigahertz.

Samtidigt inser både Ericsson och andra företag i branschen att om industrin ska kunna skapa en ännu snabbare uppföljare till 4G, är det den här vägen man måste gå.

Det skulle ta tio år innan 5G var redo att implementeras.

Förra året lanserades 5G i bland annat Sydkorea, USA och Schweiz. Våren 2020 meddelade alla de svenska operatörerna att de var redo att lansera 5G, låt vara i begränsad skala. Först 2021 beräknas 5G finnas med full kapacitet i hela landet.

Löftet är ett mobilnät som är tio gånger snabbare än fiber. Om konsumenterna för några år sedan ansåg att 100 megabit per sekund via en sladd i väggen var supersnabbt talar man nu om 1 gigabit, eller 1 000 megabit per sekund trådlöst.

Annons
Per Stigenberg, teknikchef hos mobiloperatören Tre, inne på huvudkontoret vid Globen.
Per Stigenberg, teknikchef hos mobiloperatören Tre, inne på huvudkontoret vid Globen. Foto: Tomas Oneborg

Återigen kan man ställa sig frågan om den extra kapaciteten verkligen behövs. Fast det blir lite som när man undrade vem som behöver bredband via fiber. Mer kapacitet tenderar att skapa nya behov.

Många minns hur Nokia och andra stora spelare hånade Apples första Iphone, som lanserades 2007. De dåvarande marknadsledarna ansåg att den var hopplöst långsam och på det hela tekniskt underlägsen den tidens smarta mobiler från Nokia, Sony Ericsson och andra.

Ingen förstod i början vad Iphone skulle innebära för skillnad. Samma sak är det med 5G.

Mobiloperatören Tres teknikchef Per Stigenberg konstaterar att historien illustrerar hur svårt det kan vara att förutsäga vilka förändringar ny teknik kommer att medföra.

– Ingen förstod i början vad Iphone skulle innebära för skillnad. Samma sak är det med 5G. I dag kan det vara svårt att se vem som skulle behöva 1 Gbit mobilt data. Det är först när infrastrukturen kommer på plats som innovationen kommer att ske. Om några år när vi sitter här finns det förmodligen tillämpningar som inte ens är möjliga idag, säger han.

Annons

Vad blev då resultatet av den där processen som sattes igång för tio år sedan?

”Det är först när infrastrukturen kommer på plats som innovationen kommer att ske”, säger Per Stigenberg.
”Det är först när infrastrukturen kommer på plats som innovationen kommer att ske”, säger Per Stigenberg. Foto: Tomas Oneborg

I en villa i Stureby i södra Stockholm har Jonas Pettersson kopplat in en drygt 30 centimeter hög cylinder. Den ser inte mycket ut för världen, ungefär som en liten luftfuktare.

Han är en av de första kunderna i Sverige att testa 5G på riktigt. Tillsammans med 70 andra kopplar han upp sig mot operatören Tres testnät. Den lilla apparten är en trådlös router som ska ge surfhastigheter som slår Jonas Petterssons fasta bredband över fiber.

Han jobbar själv i telekombranschen och säger att en av anledningarna till att han vill vara med i försöket är att det "är kul att testa det senaste", trots att han egentligen inte är en person som alltid har de senaste prylarna eller någonsin köat i timmar för den senaste telefonmodellen.

Annons
Jonas Pettersson testar 5G.
Jonas Pettersson testar 5G. Foto: Tomas Oneborg

– Det är ju jättespännande. 5G är ju det som kommer att vara framtiden. 3G var ju inte så bra som man trodde det skulle bli, 4G är ju bra men 5G kommer att vara ännu bättre, säger han.

Vi hade ingen aning om att vi skulle kunna betala allt över internet och beställa bilar via Uber.

Jonas Pettersson tror sig veta svaret på frågan om vem som behöver den där extra hastigheten. I dag väldigt få, men i framtiden förmodligen alla.

– De applikationer som kommer att finnas om tre år kommer att se annorlunda ut och då kommer du behöva den extra kapaciteten. Det var samma sak när 3G kom. Då sa alla att videotelefoni är grejen, men så blev det ju inte. Men det kom en massa andra saker istället och med 4G kom ytterligare nya tillämpningar. Vi hade ingen aning om att vi skulle kunna betala allt över internet och beställa bilar via Uber.

Annons

Men det är förmodligen inte konsumenter som Jonas Pettersson som kommer att vara de första att på riktigt anamma 5G-tekniken. Det är i stället industrin – vi återkommer till det.

Precis som sina föregångare 3G och 4G är 5G lite smartare på att paketera den data som skickas. Den är också snabbare. Men den stora skillnaden mellan teknikerna finns i att industrin just lyckats lösa problemet med hur man ska kunna sända på ett mycket högre frekvensband.

På 20-25 Ghz kan operatörerna sända på 40 gånger större bandbredd än i dagens trånga frekvensband. Bandbredd är ett mått på hur breda filerna är på de digitala motorvägar som operatörerna får köra på. Man kan jämföra detta med att köra på en tiofilig motorväg i stället för en enfilig. Varje bil kan inte köra så väldigt mycket snabbare, men med tio gånger fler filer finns det plats för fler.

Så kallad ”beamforming” – ungefär riktad stråle blev svaret på hur man skulle få radiovågorna på de extremt höga frekvenserna att nå fram till mobilerna. Det handlar om möjligheten att rikta signalen som en strålkastare mot den mobil som antennen för tillfället kommunicerar med.

Annons

Eftersom det är omöjligt att med en elmotor fysiskt vrida antennen flera tusen gånger per sekund mot varje individuell mobil uppnås riktverkan istället genom att flera individuella antennelement samverkar. Det innebär att radiovågor som är i fas förstärker varandra medan de som är i motfas släcker ut varandra.

På det sättet kan all energi skickas i en riktning. Det är samma princip som gäller för ett par hörlurar med brusreducering som förstärker den musik du lyssnar på och tar bort störande ljud.

Det löser inte problemet med att mobilen också måste kunna sända till basstationen, och den är inte tillnärmelsevis lika sofistikerad. Här har man istället valt att låta mobilen och basstationen kommunicera på olika frekvenser. Eftersom det sällan är lika viktigt att kunna sända stora mängder data från mobilen till basstationen kan den få kommunicera på lägre frekvenser – det kräver exempelvis ganska lite data att beställa en film, men väldigt mycket kapacitet att sedan skicka den till mobilen i maximal upplösning.

Annons

En av de största utmaningarna att lösa med 5G var dock att hantera väldigt många samtidiga användare. I praktiken är det viktigaste inte att kunna skicka data med 1 Gbit/sekund till enskilda mobiler, utan att nätet inte ska krokna när 1 000 användare samtidigt vill titta på film i mer normala hastigheter.

I slutet av maj invigde Telia det första stora publika 5G-nätet i Sverige.
I slutet av maj invigde Telia det första stora publika 5G-nätet i Sverige. Foto: Jonas Ekströmer/TT

5G har inte bara mer total kapacitet att fördela utan också smartare funktioner för att hantera väldigt många samtidiga användare. Det blir viktigt när miljontals apparater, allt från smarta högtalare till industrirobotar, ska kopplas upp och en avgörande del är att man kan lägga resurserna där de verkligen behövs. Tekniskt kallas det ”network slicing” (uppdelade nätverk), och betyder att ett nät kan agera som om det vore två eller flera helt separata enheter.

Annons

– Om polis eller räddningstjänsten ska kunna lita på mobilnätet vill du inte att det går ner för att för många privatpersoner vill se på film samtidigt. Med ”network slicing” kommer blåljusmyndigheternas del att fortsätta fungera som vanligt även om de andra delarna blir överbelastade, förklarar Thomas Norén.

En annan viktig egenskap är de mycket snabbare reaktionstiderna. Det kan låta motsägelsefullt att ett nät kan hantera miljontals databitar per sekund men ändå ta en tiondels sekund på sig att alls reagera. Det kallat latens och har att göra med tekniska begränsningar som förvärras ju längre från mobilen som dataservrarna finns.

Det kan låta som en oväsentlig fördröjning, men den är viktig. Om signalerna ska bollas fram och tillbaka ett antal gånger mellan exempelvis en användare i Luleå och en server i London blir det lätt både hundradelar och tiondelar av en sekund innan beräkningen är klar.

En tiondels sekund märks överhuvudtaget inte om du ska streama en film, men kan vara skillnaden mellan liv och död i ett dataspel – och på riktigt livsfarligt när man ska kontrollera en stor industrirobot, eller genomföra ett kirurgiskt ingrepp på distans.

Annons

5G hanterar problemet genom att distribuera datakraften långt ut i nätet. I stället för en central server skickas informationen och applikationerna dit de behövs för tillfället.

När det gäller att skapa nya upplevelser har AR en stor potential, liksom molnbaserade spel.

När man idag pratar om distribuerad datakraft handlar det exempelvis om att det finns en server i norra Sverige och en i södra. 5G är byggt för att servern ska kunna flytta ända ut till den basstation som just din mobil kommunicerar med.

Allt det här innebär att ett modernt mobilnät är oerhört mycket mer komplext än bara en antenn på en en basstation som kommunicerar med en antenn i mobilen. Radiosignalen i 5G kan delas upp i tiotusentals "subfrekvenser" som var och en bär på information. Antennen i sin tur består av över 4 000 individuellt styrda element, som simultant kan kommunicera med 1 000 olika mobiler.

1 000 gånger per sekund beräknar basstationer det optimala sättet att fördela resurserna mellan subfrekvenser, antennelement och mobiler.

Analytikern Carolina Milanesi på analysföretaget The Heart of Tech följer telekombranschen från sitt kontor i startup-täta området Campbell strax söder om San Francisco i Kalifornien. Hon brukar intressera sig för teknik som virtuell verklighet (VR) och augmented reality (AR), det vill säga när man blandar verkligheten med datorgenererade bilder.

Annons

Hon tror att 5G i början blir betydligt tristare. Det första steget kommer att vara när operatörer använder tekniken för att leverera bredband på landsbygden där det varit för dyrt att dra fiber. Men däreter väntar hon sig, precis som så många andra bedömare, en explosion av helt nya tjänster. Som vanligt med förbehållet att ingen riktigt vet hur de tjänsterna kommer att se ut.

– När det gäller att skapa nya upplevelser har AR en stor potential, liksom molnbaserade spel. Det är upplevelser som kommer att vara enkla för kunderna att förstå när de lanseras och därmed enkla att marknadsföra, säger hon.

5G är en ny innovationsplattform. Den kommer att förändra hur vi utvecklar våra samhällen.

Telias teknikchef Staffan Åkesson tror att den första nytta konsumenterna kommer att se är att näten fungerar bättre och bättre.

– Det som driver användandet av data i 4G är väldigt mycket video. Vi ställer samtidigt allt högre krav på upplösning och kvalitet. Bara den utvecklingen kommer att kräva högre och högre kapacitet i näten.

Annons

Staffan Åkesson tror att det ganska snart kommer att dyka upp tillämpningar som kräver mer kapacitet än 4G kan leverera.

– Vi kommer väl alla ihåg hysterin med ”Pokemon Go” för ett par år sedan. Förlängningen av det är en ännu mer interaktiv upplevelse, med ett VR-baserat innehållsrikt spel där interaktion med olika spelare och virtuella figurer kan möjliggöra med 5G.

Åsa Tamsons, som sitter i Ericssons koncernledning med ansvar för nya affärer, ser 5G-tekniken som startskottet på något större.

– 5G är en ny innovationsplattform. Den kommer att förändra hur vi utvecklar våra samhällen, transportsystem, energiförsörjning, hälso- och sjukvård, säger hon.

Man kan fråga sig hur de olika telekombolagen kan skaffa sig konkurrensfördelar när allt är standardiserat. Hur kan någon vara bättre när allt ska fungera exakt på samma sätt?

En hel del ska det visa sig.

För att förstå det går vi tillbaka till januari 2013. Då beslutade sig en grupp ingenjörer på Ericsson för att ta en risk. Man skulle basera en ny funktion på en ny standard. Målet var en basstation för 4G som med enbart ny mjukvara kunde uppgraderas till 5G.

Annons

Problemet var att den nya standarden ännu inte fanns, så det fanns på det hela taget inget sätt att veta om innovationen någonsin skulle gå att använda.

– Det vi gjorde var att designa basstationerna efter hur vi trodde att standarden skulle bli och sedan pushade vi standardiseringsarbetet i den riktningen, berättar Thomas Norén.

Under ett par år sålde Ericsson uppgraderingsbara basstationer till sina kunder, det vill säga operatörerna, utan att kunna berätta för dem att de hade den unika funktionen.

– Vi kunde ju inte veta att det skulle fungera innan standarden var satt, säger Thomas Norén.

Ericssons huvudkontor i Kista.
Ericssons huvudkontor i Kista. Foto: Fredrik Sandberg/TT

I ett labb i Kista sitter Karin Thurberg och klipper i en kartongbit. Det kinesiska företaget kämpar för att ens få sälja sina 5G-nätverk. Bland annat USA oroas över att Kina ska använda Huaweis teknik för att spionera. Ändå försöker man just nu ta reda på vad som ska komma efter 5G.

Annons

Industrin har precis börjat fundera över vilka problem 6G ska lösa. Karin Thurberg konstaterar att en av nycklarna till den kommande standarden med stor sannolikhet blir att radionäten ska kunna kommunicera på ännu högre frekvenser, sannolikt över 100 Ghz.

Det är här pappslöjden kommer in i bilden. Att designa en antenn kräver ett intrikat samspel mellan utseende, att den ska passa in i trånga utrymmen och ha rätt fysikaliska egenskaper. För att allt ska stämma måste utvecklaren kunna se en modell av produkten på riktigt och inte bara i en dator.

– Vi måste ju testa om antennerna kommer att fungera och då börjar vi med att göra en modell i papper, berättar Karin Thurberg.

Man kan tänka sig ett slags ”Internet of senses” (sinnenas internet), som kan överföra mer än bara tal, text och video.

Några kvarter bort hos rivalen Ericsson sitter Stefan Parkvall och hans kolleger och funderar på hur tekniken ska kunna användas till mycket mer än det vi idag förknippar mobiler med.

– Kan vi använda radiovågorna till mer än bara kommunikation, undrar han.

Stefan Parkvall lyfter fram att radiovågorna i mobilnäten faktisk kan fungera som ett slags radar. Ericsson har demonstrerat att man genom att mäta signalstyrkan i radiolänkar, som överför information mellan basstationer och kärnnätet, kan veta om det regnar lokalt.

– Man kan också tänka sig ett slags ”Internet of senses” (sinnenas internet), som kan överföra mer än bara tal, text och video. Vi vet att beräkningskraften i kommunikationsnäten ständigt ökar. Hur kan vi använda det för ännu mer avancerade VR-tillämpningar?

Fortfarande finns som synes mest frågor när det gäller 6G. Om tio år vet vi svaren. Och någon kommer garanterat att undra om vi verkligen behöver alla nya funktioner.

70 år med mobiltelefoni
ÅrTeknikgeneration
1950Det första automatiskt uppkopplade mobilsamtalet i världen. Tidigare mobilsystem har använt telefonister som kopplar samtalen. Bakom försöken står dåvarande svenska Televerket.
1956Televerket lanserar det automatiska mobilnätet MTA. Systemet har dock mycket begränsad kapacitet och har som mest bara 125 abonnenter
1973Biltelefonen blir mobil när amerikanska Motorola visar upp den första handhållna mobiltelefonen. Den väger "bara" 1,1 kilo
19811G (NMT)Mobiltelefoni blir brett tillgängligt när det analoga NMT-systemet lanseras i Sverige.
19912G (GSM)Systemen blir digitala med lanseringen av GSM, men används fortfarand mest för röst.
20002,5G (GPRS)Första systemet för dataöverförinfg - GPRS - klarar 64 kbit/sekund, ungefär en tusendel mot dagens 4G.
20013GMed 3G kommer mobilt data på riktigt - fast det är fortfarande långsamt.
20104G (LTE)Med 4G blir det möjligt att streama musik och filmer med bra kvalitet.
20205GMed 5G är mobilnäten lika snabba som fast bredband över.
20306G???
Så snabbt är 5G
Det var faktiskt möjligt att koppla upp datorer med modem redan på NMT-tiden. Fast det gick oändligt mycket långsammare. Tabellen visar hur länge det tar att tanka ner en timmes Netflix-film med de olika mobilteknikerna.
TeknikÖverföringshastighet bit/sTid
NMT3001 år
GSM96002 veckor
3G10000003 timmar
LTE500000003 minuter
5G100000000010 sekunder

Våren 2020 meddelade alla de svenska operatörerna att de var redo att lansera 5G i begränsad skala.

Foto: Andy Wong/TT

Per Stigenberg, teknikchef hos mobiloperatören Tre, inne på huvudkontoret vid Globen.

Foto: Tomas Oneborg

”Det är först när infrastrukturen kommer på plats som innovationen kommer att ske”, säger Per Stigenberg.

Foto: Tomas Oneborg

Jonas Pettersson testar 5G.

Foto: Tomas Oneborg

I slutet av maj invigde Telia det första stora publika 5G-nätet i Sverige.

Foto: Jonas Ekströmer/TT

Ericssons huvudkontor i Kista.

Foto: Fredrik Sandberg/TT
5G och framtidens nät presenteras av Tele2

Till 5G och framtidens nät