På vägen till 5g nätverk

När vi gick runt Mobile World Congress var det lätt att se alla slags demonstrationer markerade "5G", som om nästa generation trådlös teknik - steget bortom 4G eller LTE - är precis runt hörnet. Det är inte.

Faktum är att formella förslag för 5G-teknik inte beror på Internationella telekommunikationsunionen (ITU) förrän hösten 2017, och det är osannolikt att vi kommer att se en slutlig teknisk specifikation och nätverk som uppfyller dessa krav fram till 2020 tidigast. Istället var demonstrationerna mestadels av tekniker som enskilda företag tror kan vara en del av nästa standard, eller kanske broar till 5G. Dessa inkluderar mycket arbete med att använda olicensierat spektrum, kanske med millimetervågor; att aggregera både licensierat och olicensierat spektrum, inklusive LTE-Advanced och Wi-Fi; och att göra själva nätverket mer intelligent, pålitlig och säker.

Samtidigt publicerade den operatörsledda Next Generation Mobile Networks (NGMN) alliansen sin "5G White Paper", med information om vad många transportörer vill ha i 5G, och konturerna för dessa olika ansträngningar verkar börja konvergera.

De mest intressanta demonstrationerna av pre-5G-teknologierna kom från de stora leverantörerna av hårdvara för infrastruktur – Alcatel-Lucent, Ericsson och Nokia; såväl som ett fåtal av transportörerna som försöker positionera sig för att vara tidiga i 5G-lanseringar.

Nästan alla leverantörer definierade 5G som hoppas på en 1 000x kapacitetsökning i nätverket, så att de kan hantera 1 000 gånger fler enheter anslutna till nätverket. Observera att den ökade kapaciteten kanske inte innebär att en enskild användare faktiskt kommer att ladda ner information 1000 gånger så snabbt som de gör idag, utan att nätverket i sin helhet kommer att vara snabbare. Fortfarande kan anslutningar för många användare vara snabbare - idén är att få en enhet den information den behöver så snabbt som möjligt och sedan få den från nätverket.

En sådan lösning kommer sannolikt att använda en mycket tätare samling av celler för att överföra och ta emot information, i nya konfigurationer. Ett antal företag inklusive Intel visade demonstrationer om hur de kunde "förtäta" nätverket.

En annan del av lösningen är att använda mer spektrum, både det licensierade spektrumet där LTE och äldre teknik för närvarande arbetar och olicensierade spektrum. Olicensierat spektrum inkluderar vissa band som 2, 4 och 5 GHz-band som ofta används för Bluetooth och Wi-Fi; och allt mer spektrum över 6 GHz inkluderar det som ofta kallas millimetervågband (mmWave). Alla de stora radioföretagen, och till och med forskningsgrupper som IMEC, visade mmWave-demos.

Faktum är att nästan alla håller med om att nästa steg kommer att involvera mer sömlösa förbindelser mellan licensierat och olicensierat spektrum. Till exempel inställde Wireless Broadband Alliance sin Next Generation Hotspot-teknik (med Wi-Fi Alliance Passpoint-certifiering) vid utställningen, och användare med giltiga SIM-kort i vissa nätverk kunde ansluta till dessa hotspots, med teknik som låter dig flytta mellan LTE- och Wi-Fi-nätverk utan att lägga märke till det. (Det kunde ha varit bättre publicerat och erbjuds på fler platser, men det fungerade ganska bra.)

Här var några av de mer intressanta demonstrationerna på showgolvet:

SK Telecom visade en ny RAT (radioåtkomstteknologi) som kunde toppa data på 7, 55 Gbps över en 28 GHz-anslutning.

Haesung Park, chef för SK Telecom företags FoU, sade att företaget tittade mest på spektrum över 6 GHz, till exempel det spektrum som används av WiGig, eftersom spektrum under det omfattas av befintliga 3GPP-förordningar. För att detta ska vara mest meningsfullt, sade han, ett "kontinuerligt brett band är nyckeln" så att transportörer kommer att titta på större spektrumband. Men han noterade att högre frekvenser tenderar att inte ha penetrationen av dagens 4G-band, så att den lägre frekvensen fortfarande skulle behövas.

Företaget sa att dess plan skulle innebära sömlösa nätverk mellan LTE-Advanced och all ny radioteknologi; och skulle troligen inkludera NFV-funktioner (Network Function Virtualization) för att bättre hantera nätverket. Park sade att SK Telecom vill bygga ett testnätverk för att visa upp en pre-5G-lösning 2018, med planer för en slutlig lansering 2020.

Nokia talade faktiskt om att sträva efter en 10.000x (!) Kapacitetsökning genom att använda ett komplett 5G-system med makroceller, tätare celler och ett ultratätt lager med ännu mindre celler, mestadels med hjälp av spektrum över 6 GHz. I en emulering av ett sådant system kan Nokia leverera "flera gigabit per session" enligt Agnieska Szufarska, chef för radioforskning.

Nokias demo på MWC inkluderade ett fasad uppmärksamhetssystem, med mmWave-teknik inom 70 GHz-området. Denna strålspårningsdemonstration inkluderade 64 strålar som var och en täcker tre grader styrda av en riktningsantenn med hög förstärkning. Hela enheten var bakom glas, men ganska intressant att se en enhet som rör sig och spåras.

Ericsson hade ett antal intressanta demonstrationer, inklusive att visa hur en mobil enhet skulle kunna få mer än 5 Gbps anslutning kopplad till en nästa generations basstation med hjälp av stråldannande radioapparater.

Enligt Miguel Blockstrand, chef för anslutningar av produktlinjeenheter, är 5G "inte ett stort problem", utan snarare kommer att ske genom implementering av olika tekniker vid olika tidpunkter. LTE kommer faktiskt att vara en del av 5G-lösningar, konstaterade han, liksom många tekniker som använder olicensierade spektrum.

En stor drivande faktor, sade han, är den ökande användningen av mobil-till-mobil-teknik (M2M) och utvecklingen av tingenes internet. Att göra allt detta arbete kommer att kräva analyser och beteende för beteenden, vilket ger mer tillförlitlighet, elasticitet och täckning till nätverket samtidigt som latensen reduceras. Detta är viktigt för applikationer som autonoma bilar, fjärrkirurgi eller fjärrgrävning (som en demo som Ericsson hade i sin monter).

Intressant nog märkte Qualcomm inte sina demonstrationer som 5G, eftersom det ser utrymme att lansera många av sina nya tekniker som en del av fortsatta framsteg till LTE. Redan säger företaget att det utvärderar sätt att arbeta med traditionellt licensierat spektrum såväl som olicensierat spektrum (LTE-U), medan de samlar samman LTE- och Wi-Fi-band och inkluderar sådana funktioner i sina LTE-Advanced-modem när de är redo. Qualcomm ser en mer gradvis introduktion av 5G, snarare än en big bang, där vi slutar med en enhetlig plattform, där nya avancerade former av LTE, Wi-Fi och 5G-teknologier tillsammans ingår. Detta kommer att använda både traditionella basstationer och många fler små celler.

"Enligt vår åsikt måste du titta på olika användningsområden, inte bara högre priser eller mer kapacitet, " sade Rasmus Hellberg, Qualcomm senior chef för teknisk marknadsföring. Med tillväxten av Internet of Things måste 5G kunna ansluta ett enormt antal enheter och stödja nya tjänster och industrier, sade han.

Nya användningar av trådlöst nätverk som att styra självkörande bilar kommer att kräva tillförlitlighet, extremt låg latens och säkerhet, konstaterade han. En sak som jag tyckte var intressant med Qualcomms strategi är dess syn på ett "kantlöst nätverk" där användarenheterna faktiskt är en del av nätverket, med hjälp av kognitiv teknik eller maskininlärning för att välja mellan flera möjliga nätverksvägar.