Så blir vardagen trådlös med 5G
5G handlar inte bara om snabbare surf. En minst lika stor ”game changer” är att 5G gör mer kommunikation trådlös än idag. Forskaren Emma Fitzgerald listar prylarna som kan kopplas upp - och de tekniska utmaningar som först måste lösas för att förändringen verkligen ska hända.
Kristina Lindgärde – Published 27 June 2019
Teknikskiften förändrar samhället, hur vi lever och arbetar. 5G kan betraktas som en gradvis förändring där ökad överföringskapacitet och flexibilitet leder till att flera tjänster än idag kan utföras trådlöst.
Exempelvis kan väldigt många fler apparater och sensorer än idag kopplas upp mot nätet – internet of things lär slå igenom på allvar, med andra ord.
– IoT-funktioner är nu inte helt beroende av 5G. Också andra teknologier används, bland annat LoRa, WiFi, Z-wave och trådbundna nätverk. Men allt fler kommer att använda sig av 5G, säger Emma Fitzgerald, forskare i elektrovetenskap vid LTH, Lunds universitet och expert på Internet och Things.
Utan sladdtvång går det plötsligt att bygga in sensorer i exempelvis broar, åkrar eller i golfbanornas gräsmattor, vilka kan rapportera om fuktighet eller larma om åtgärder. De kan också gömma sig i soptunnor, rör, vägar, bänkar och parkeringsplatser så att det närsomhelst och över alltifrån går att avläsa deras tillstånd.
Konstgjorda ögon och andra trådlösa implantat som kan diagnosticera och bota sjukdomar samt hjälpa folk med funktionshinder förväntas också bli vanligare i kölvattnet av att sakernas internet slår igenom.
Elförbrukningen kan mätas kontinuerligt, istället för bara vid vissa tillfällen som idag, till följd av 5G.
Också drönare kan komma att synas mer i stadsbilden. Detta både på grund av 5G och utvecklingen inom IoT överlag. Med längre räckvidd och lägre energiförbrukning kan drönarna mäkta med både paketleveranser och trafikövervakning.
Och uppkopplade bilar, naturligtvis. Antalet olyckor förväntas bli färre tack vare att sensorer håller koll på andra bilars position, även när de inte syns. Automatisk avståndsreglering kan leda till att trafiken effektiveras eftersom fordon kan köras med litet mellanrum sinsemellan. Detta kallas kolonnkörning, eller platooning.
Andra vinster är automatiserade vägkorsningar utan trafikljus, bättre trafikinformation som exempelvis kan öka framkomligheten för ambulanser.
Och i industrierna kan robotar tilldelas helt nya arbetsuppgifter när de blir mobila.
Emma Fitzgerald.
FAKTA: IT-utmaningarna på vägen mot trådlöst
För att skiftet till trådlöst ska ge full utväxling behövs först ett antal tekniska problem lösas. Här listar Emma Fitzgerald ett antal viktiga utmaningar:
Data bearbetas i realtid: Idag skickas mycket data ut i molnet för att sedan tolkas av människor. Utvecklingen går mot att en allt större del i högre utsträckning behandlas direkt i nätverket genom att mjukvaran i maskiner pratar med varandra i realtid. 5G har egenskaper som underlättar utvecklingen, bland annat ”network function virtualisation” och ”software definied networking”. Med dessa kan nätverket konfigureras om när som helst. Mer flexibelt och dynamiskt, men också mer komplext - både utmaningar och lösningar, med andra ord.
Energiförbrukningen behöver jämnas ut: Med många enheter ökar risken för flaskhalsar. Exempelvis att någon enhet laddar ur tidigare än andra och får hela systemet att sluta fungera. Därför måste ett antal uppgifter såsom mätning, kontroll och databehandling omfördelas jämnt mellan olika enheter i nätverket. För detta krävs också stöd i nätverksprotokoll, i applikationerna, och i nätverksadministration.
Nya protokoll behövs: I framtidens städer kommer det att finnas tusentals sensorer som mäter allt möjligt. För att det ska fungera krävs delad infrastruktur, delade system och att flera måste samsas om samma frekvensband. Av kostnads-, effektivitets- och transparensskäl.
Detta leder till att framtidens nätverk blir alltmer heterogena, med olika enheter som utför olika uppgifter. Detta medför också att det blir svårt att tilldela enheterna uppgifter på samma sätt som tidigare.
Därför anser Emma Fitzgerald att det behövs nya protokoll, det vill säga regler för hur datorer kommunicerar med varandra.
Dessa måste utformas så att de kan hantera allt fler enheter som sinsemellan beter sig väldigt olika. Det kan handla om små IoT-sensorer som kanske bara behöver skicka information en gång om dygnet. Men eftersom de är många blir det sammanlagt mycket trafik. Andra enheter, exempelvis mobiltelefoner som används till att strömma filmer, kräver mycket data under en kort tid.
Utan nya protokoll finns risk för kollisioner mellan två eller flera användare, vilket leder till att nätverkspaketet (enhet med data, adresser och annan kontrollinformation) förstörs och måste skickas om. Även denna kontrollinformation måste hanteras på ett annorlunda sätt än idag.
Artikeln publicerades ursprungligen i Lunds universitets nyhetsbrev "Apropå", där några av universitetets 4800 forskare aktuella samhällshändelser samt belyser viktiga, och ibland bortglömda, frågor. Läs mer och anmäl dig till nyhetsbrevet här: https://www.lu.se/om-universitetet/kontakta-oss/ingang-for-media/nyhetsbrevet-apropa
Publikationer:
https://portal.research.lu.se/portal/en/publications/massive-mimo-optimization-with-compatible-sets
(bd4054fc-7a77-45a2-9add-86e8c5b1833f).html
https://portal.research.lu.se/portal/en/publications/energyoptimal-data-aggregation-and-dissemination-for-the-internet-of-things(7f227e8b-6164-452a-ba8b-fb5057d912c0).html