5G-verkon kehityksen kolme vaihetta – kunnes tulee 6G
Mobiiliverkkojen kehitysvaiheet hyväksytään kansainvälisessä 3GPP-standardointijärjestössä. 5G-verkon kehitys etenee vaiheittain, jonka päätteeksi julkaistaan aina uusi standardi eli release. 3GPP lähettää 5G-teknologiaehdotuksensa ITU:n (International Telecommunications Union) arvioitavaksi vuosittain. ITU luo kansainväliset pelisäännöt aina uusille mobiilisukupolville. Kun kyseinen release jäädytetään, siihen ei tehdä enää muutoksia.
Professori Ari Pouttu kuvailee käynnissä olevaa 5G-verkon kehittämistä kolmen vaiheen ohjelmaksi, mutta 6G-verkonkin suunnittelu on jo aloitettu. Pouttu työskentelee Oulun yliopiston langattoman tekniikan tutkimuskeskuksessa, CWC:ssä (Centre for Wireless Communications). 6G-verkon kehittämisessä on edelläkävijänä Suomi ja Oulun yliopiston vetämä kahdeksanvuotinen 6Genesis-projekti, joka on yksi Suomen Akatemian lippulaivahankkeista.
1. Tiedonsiirto nopeammaksi ihmisille
”5G-standardia kehitetään koko ajan. Ensimmäinen, kesällä 2018 julkaistu versio oli ikään kuin pääosin meitä ihmisiä varten. Tuloksena oli tiedonsiirron nopeusmahdollisuuksien kasvattaminen eli Evolved Mobile Broadband (eMBB). Ensimmäiset 5G-laitteet tulevat laajoille kuluttajamarkkinoille arviolta loppuvuonna 2019”, Ari Pouttu kertoo.
5G-verkko mahdollistaa liki kymmenkertaisen nopeuden nykyiseen 4G-verkkoon verrattuna.
3GPP julkaisi 5G:n niin sanotun Non-Standalone-moodin (NSA) jo tätä ennen, joulukuussa 2017. Sen avulla 5G-tukiasemat voidaan liittää 4G-verkkoon. Nykyinen 4G eli LTE (Long Term Evolution) ja 5G toimivat siis samassa verkossa saumattomasti ja mahdollistavat 5G-laitteiden käytön muuallakin kuin varsinaisen 5G-verkon alueella.
5G toimii korkeammilla taajuuksilla kuin aiemmat mobiiliverkon vaiheet, minkä vuoksi tukiasemia tarvitaan tiheämmin. Aluksi tavoitteena on kattaa 5G:llä suuret kaupungit ja valtaväylät. Siinä auttaa NSA sekä verkon viipalointimahdollisuus (network slicing). Verkkoviipaleita voi käyttää erilaisten palvelujen toteuttamiseen. Esimerkiksi turvallisuuskriittisten toimijoiden ja viranomaisten viestintään voisi rakentaa oman verkkoviipaleen.
2. Iso muutos prosessien kontrollointiin
Release 16 on 3GPP:n seuraava iso standardijulkaisu, ja se on valmistumassa joulukuussa 2019. Se sisältää aiempien hyväksyttyjen teknologioiden lisäksi myös 5G:n jatkokehityksen suunnitelmat.
”Tästä vaiheesta löytyy se 5G:n isompi lupaus, joka liittyy laitteisiin ja prosesseihin. Tämä vaihe tuo URLLC-ominaisuuden (Ultra Reliability and Low Latency Communication), joka lupaa voimakasta luotettavuutta ja lyhyttä viivettä. Näitä 5G-verkon ominaisuuksia esimerkiksi valmistava teollisuus odottaa kieli pitkällä. Kun latenssi eli viive on riittävän pieni, laitteita voidaan käyttää prosessikontrollitarkoituksiin. Silloin on mahdollista tehdä mittaus aina millisekunnin välein sekä samalla ohjata prosessia millisekunnin välein. Tavoitteena on siis päästä todella pieniin viiveisiin tiedonsiirroissa. Silti pitää jäädä aikaa myös laskentaan, mitä sensoridata tarkoitti ja miten sen perusteella prosessia pitäisi ohjata”, Pouttu kuvailee.
URLLC:n merkitys tulee voimakkaimmin esille juuri kontrollisovelluksissa esimerkiksi tehtaissa. Toisaalta pienen viiveen kommunikaatio voi tuoda uudentyyppisiä ohjattavia palveluja käyttöön, kuten itseohjautuvia ajoneuvoja tai muuta uudenlaista teknologiaa, joka hyötyy pienestä viiveestä.
3. Sensorilaitteet arkikäyttöön
Arviolta vuoden 2021 kesällä tulee ajankohtaiseksi 5G:n kolmas kulma: MMTC eli Massive Machine Type Communication.
”Se tarkoittaa käytännössä, että kaikenlaisia sensorilaitteita voidaan kylvää ympäri pitäjiä, ja ne ovat myös kohtuullisen edullisia. Silloin voi esimerkiksi asentaa älykaupungin täyteen siitepölysensoreita tai vaikka sensoreita, jotka mittaavat roskisten täyttymistä ja kertovat milloin kannattaa tulla tyhjentämään ne. Tulee myös pieniä laitteita, jotka voidaan periaatteessa kytkeä mihin tahansa”, Pouttu kertoo.
4. Kestävä kehitys osaksi 6G:n tavoitteita
5G-verkon uusia release-vaiheita tulee siis aina 18 kuukauden välein. Ne parantavat 5G:n ominaisuuksia askel kerrallaan. Kehittämistyössä on kuitenkin katse jo tulevaisuudessa, 5G:n jälkeisessä ajassa.
”Samalla kun kehitämme 5G-verkon ominaisuuksia, rupeamme pikkuhiljaa katselemaan ihan uudenlaisen teknologian perään. Eli 6G olisi käytössä vasta lähempänä vuotta 2030, mutta sitä tutkitaan jo. Meillä on vuoden 2018 toukokuun alusta käynnistynyt kahdeksanvuotinen 6Genesis-hanke, joka vie 5G:tä eteenpäin ja kehittää jo 6G:n teknologioita”, professori Ari Pouttu kertoo.
Oulun yliopiston vetämä 6Genesis tai oikeammin 6G Flagship hanke on ensimmäinen laajamittainen 6G-tutkimushanke koko maailmassa. Se on yksi kuudesta Suomen Akatemian rahoittamasta lippulaivahankkeesta, jossa on mukana tutkijoita ja yrityksiä monista eri maista. 6G Flagship -hankkeessa tutkitaan 5G-tietoliikennestandardin käyttöönottoa ja sen jälkeen tulevaa 6G-standardia. Kahdeksanvuotisen tutkimusohjelman volyymi on noin 250 miljoonaa euroa.
6G muuttaa koko katsantokannan teknologiaan.
”Olemme jo valmistelleet 6G:n periaatteita eli ns. valkoista paperia 6Genesis-hankkeessa. 5G:n kehittämistä ohjasivat selkeästi teknologiatrendit ja tuottavuustavoitteet liiketoimintasektoreilla, eli kaikkea piti saada nopeammin ja paremmin ja oli pystyttävä tekemään sillä myös enemmän rahaa.”
”Nyt olemme määritelleet niiden lisäksi ajureiksi YK:n 17 kestävyystavoitetta sekä muut yhteiskunnalliset haasteet (ikääntyminen, personalisointi, ilmastonmuutokseen liittyvät asiat, työnkuvan muuttumiset). Nyt ei siis ohjata pelkästään teknologialla tai tuottavuustavoitteella järjestelmäkehitystä, vaan katsotaan sosiaalisia ja kestävyystavoitteita sekä annetaan niille omat metriikat, kun järjestelmää ruvetaan kehittämään. Olemme siis nyt esittämässä tiedeyhteisölle ja teollisuudelle tämäntyyppistä uutta ajatusmaailmaa, että 6G:tä lähdettäisiin rakentamaan tästä vinkkelistä”, Pouttu kertoo.
