5G-teknologia modernisoidaan vuonna 2024, minkä myötä mobiiliverkon melkoisten toiminnallisten ongelmien odotetaan ratkeavan. VTT:n ja Traficomin mukaan kaapeliyhteys matkapuhelintukimastosta ydinverkon ensimmäiseen solmukoneeseen ei aina vedä, mutta muitakin teorioita ongelmien syistä löytyy.

- Operaattorien mainosten antamat tiedot 5G:n datansiirtonopeudesta eivät pidä paikkaansa, avaa keskustelun VTT:n Konvergoituvien verkkojen laboratorion, CNL:n tutkimusryhmän johtaja Jyrki Huusko.

Verkko tökkii, juuri muusta ei eri osapuolten kanssa ollakaan yhtä mieltä. Siihen, miksi yhteys temppuilee, löytyy yllättäen keskenään kilpailevia selityksiä.

Eritoten kellonaikoina, jolloin mobiiliverkon kautta ladataan peli- ja videosisältöjä, siirtonopeus laskeekin radikaalisti. Mutta nokialaisen näkemyksen mukaan 5G-dataliikenteen mahdollinen takkuilu johtuu eri syistä kuin VTT:n ja Traficomin tahoillaan laatimassa analyysissä. Nokian mukaan kyse olisi ennen muuta tukiaseman ja runkoverkon välisen siirtoyhteyden kuormittumisesta.

Kaupungeissa tukiaseman ja runkoverkon väliset yhteydet ovat kuitukaapelia, jossa taas Nokian arvion mukaan pitäisi riittää kaistaa suurelle dataviralle ilman ongelmia.

Sen sijaan eritoten maaseudulla langattomissa mastojen välisissä siirtoverkoissa on käytössä pienemmän kapasiteetin omaavaa mikroaaltoradioteknologiaa, radiolähettimiä, joissa ei riitä siirtokapasiteetti.

- Mastojen välisessä dataliikenteessä on pullokaula, joka korjataan. Mikroaaltoradiot tullaan päivittämään seuraavan sukupolven mikroaaltoradioteknologiaan viimeistään 6G:n myötä, visioi Nokian Matkapuhelinverkot-liiketoimintaryhmän strategia- ja teknologiajohtaja Ari Kynäslahti.

- Myös kuidun yleistyminen tulee jatkumaan: tällä hetkellä olemme saavuttamassa 5G-verkkojen markkinahuippua, jonka maailmanlaajuisesti arvioidaan jatkuvan tämän vuosikymmenen loppuun.

Verkolla 90 prosentin peitto

Kuinka paljon kuitua tullaan maahan kaivamaan, tai vaihtamaan tehokkaampaan, siitä ei vielä löydy arviota. 90 prosenttia 5G-verkon peitosta on periaatteessa valmiina. Kuitu-urakointi jatkuu pohjoisessa, mutta se on eri lähteiden mukaan hidastunut.

5G-mobiilidatan siirtoverkko kuormittuu tavalla, josta teleoperaattorit eivät juuri ole hiiskuneet. Verkon nopeuden mittaaminen on laajentunut kansan keskuuteen. Näiden mittaustyökalujen, ”bittimittareiden” logiikka on erilainen kuin Nokialla sen omissa työkaluissa.

VTT:n kehittämän Mobiilimittarin dataa on rikastettu lisätyökaluilla. Näin on saatu selville, että natiivin 5G-verkon asemesta kontrollina toimii 4G:n perusteknologia, joka yhdistää kantotaajuuksia optisessa kuituverkossa matkapuhelintukiasemasta lähimpään core- eli ydinverkkosolmukoneeseen saakka.

Traficom jakaa netissä kehittämäänsä Bittimittaria, jolla jokainen voi mitata verkon kuormittumista. Näin selville saadaan myös tekijöitä, kuten maastosta aiheutuva nopeuden aleneminen.

Bittimittarin mukaan vuorokauden primetime-aikoina kaapeli palaa punaisena. Paineistunut alue on työkalulla määritelty juuri mobiilitukimastosta lähtevän siirtoverkon kuitukaapelin ja lähimmän solmupalvelimen väliseen yhteyteen.

Nokian Kynäslahti ei silti tunnu uskovan tähän kuormitusteoriaan.

Verkoille useita tukitoimenpiteitä

Samaa matkaviestinverkkoa samalla hetkellä käyttävien käyttäjien määrä voi pudottaa alueen tukiaseman polvilleen. Kuorma kasvaa melkoista vauhtia. Vuonna 2022 mobiilidataa siirrettiin 4229 miljoonaa gigatavua, jossa kasvua edellisestä vuodesta oli 13,5 prosenttia. Kasvu on jatkunut tänä vuonna.

Ongelmat tunnetaan Suomen verkkorakentaja Suomen Yhteisverkossa, jonka omistavat puhelinoperaattoriyritykset DNA ja Telia. Yhteisverkon ratkaisussa 5G-tekniikka ottaa osan aiemmin 4G:llä siirretystä liikenteestä, mikä vapauttaa kapasiteettia 4G-verkossa. Jo NSA-arkkitehtuurin non standalone -nimi tarkoittaa, että 5G-yhteydet tukeutuvati 4G-tekniikkaan.

Yhteisverkon mukaan vuoden 2024 aikana teknologioita modernisoidaan ja 3G-verkko ajetaan kokonaan alas. Tällä vapautuvalla kapasiteetilla parannetaan datavirran sujuvuutta.

5.5G apuun

Myös Nokia on sitä mieltä, että teknisiä toimenpiteitä tarvitaan, vaikkei yritys allekirjoitakaan muiden toimijoiden tulkintoja kuormituspaikannuksista. 5G:n data on kuormitukselle altis samalla tavalla kuin muukin optisessa kuidussa virtaava paketoitu dataliikenne.

5G-verkkoa odottaa Advanced-laajennus ennen 6G:tä. Se on eräänlainen 5.5G.

Matkaviestinjärjestelmistä tulee markkinoille uusi sukupolvi noin joka kymmenes vuosi mutta 5G on jo nyt kapasiteettinsa rajoilla. On nähtävissä, että tulevaisuuden sovellukset vaativat niin tehokasta verkkoa, että 5G:n suorituskyky ei siihen riitä. Esimerkiksi teollisuudessa käytössä olevat dynaamiset digitaaliset kaksoset ovat erittäin reaaliaikaisia esityksiä fyysisestä maailmasta. Kuluttajapuolella muun muassa pelimaailma tarvitsee uusia 3D-katselulaitteita.

Nokian Kynäslahti korostaa lisätyn virtuaalitodellisuuden VR- ja AR-katselulasien käytön tarvitsemaa verkkoyhteyden kaistan leveyttä.

5G:n datasiirtonopeus ja kapasiteetti eivät kuitenkaan riitä kaikkiin suunnittelupöydällä oleviin sovelluksiin ja pelikoneisiin. Lisäksi haasteena ovat järjestelmät, esimerkiksi digitaalinen kaksonen, joissa latenssin eli datan siirron vasteajan pitää painua millisekunteihin – jopa sekunnin tuhannesosiin.

- Muutaman vuoden sisällä nykyisistä 5G-verkoista aletaan siirtyä niin sanottuihin edistyneisiin 5G-Advanced –verkkoihin, Kynäslahti sanoo.

Uusia standardeja

Myös siirtyminen 6G-tekniikkaan löytyy jo kehityksen tiekartoista. Vaikka 6G tarvitaan varhennettuna, sitä ei tempaista tyhjästä. 5G saa kaivattua lisäpotkua osastandardien, erityisesti 3GPP:n R18-, R19- ja R20-määrityksistä, joista viimeinen määrittää 5G-Advanced -toiminnallisuuksia.

5G:n datavirta tulee yltämään 10 gigabittiin sekunnissa taajuuksien yhdistämisen kautta. 6G:ssä tavoite liikkuu luokassa 100 gigabittiä sekunnissa. Uuden järjestelmäpiiriem sukupolven myötä myös virran kulutus pienenee sekä 5G Advancedin että 6G:n osalta.

- 6G-aikakaudella verkkojen suorituskyky ja myöskin käytettävyys parantuu uudentyyppisen tekoälyn avulla, Kynäslahti määrittelee.

VTT:n Huusko on samaa mieltä, että siirtonopeudeltaan varma ja luotettava verkko tulee Euroopan tasolla perustumaan uudenlaiseen teknologiaan, joka realisoituu 7-10 vuoden kuluessa.

Reijo Holopainen