“Supernopea kännykkäverkko”. “Parempi peitto”. “Lataa HD-elokuva kolmessa sekunnissa”. Tällaisille lupauksille sanoo mielellään “kyllä kiitos”. 5G-tekniikan lupaus kuulostaa upealta kaikista meistä, jotka olemme joskus joutuneet odottamaan webbisivun latautumista EDGE-verkon yli, kun 3G-yhteys ei ole käytettävissä. Tai jos olemme metsästäneet signaalia kaupunkialueen ulkopuolella. Mutta olemmeko missanneet jotain? Mitä 5G oikeasti tarkoittaa?
4G on jo ratkaissut monet tietoliikenneongelmistamme. Sen jälkeen, kun muutama kuukausi sitten päivitin 4G-verkkoon, voin nyt ladata HD-videota liikkeelläkin hyvin vähäisin keskeytyksin. Tämä ei aiemmin yksinkertaisesti ollut mahdollista. 5G:n lupaus HD-videon kolmen sekunnin latausajasta kuulostaa vaikuttavalta, mutta jos voin jo nyt ladata videota sillä nopeudella millä sitä katson, mitä uutta lisänopeus enää tuo?
Parempi peitto ja nopeampi data voivat olla tekijöitä, joita operaattorit hehkuttavat, mutta 5G:ssäon paljon jännittävämpiäkin ominaisuuksia. Yksi 5G:n avainpiirteitä on sen pieni latenssi. Monissa 5G-tutkimushankkeissa tavoitellaan verkon päästä-päähän -latenssiksi millisekuntia, mutta meidän pitää tietenkin ottaa huomioon fysiikan lait. Kun valo matkaa sekunnissa 300 000 kilometriä, millisekunnissa se ehtisi käydä vain 300 kilometrin päässä. Siis suurinpiirtein Helsingistä Tampereelle ja takaisin. Suhteellisuuden rajoitukset kyllä rajaavat lopulta tällaisten sovellusten käyttöä. Onneksi monet sovellukset, kuten laitteiden etähallinta tai anturiverkon monitorointi, pärjäävät kymmenien tai satojen millisekuntien viiveen kanssa.
Kaikkein jännittävimmille edistysaskelille pienempi toiminta-alueen ei pitäisi olla iso ongelma. Tällaisia ovat esimerkiksi virtuaalitodellisuus, itsestään ajavat ajoneuvot ja reaaliaikainen, ns. taktiili internet.
Autonomiset ajoneuvot voisivat mahdollistaa nykyistä paljon tehokkaamman kuljetusjärjestelmän. Kun Euroopan teille tulee yhä enemmän autoja, niiden saaminen kommunikoimaan keskenään tekisi matkustamisesta selvästi nykyistä tehokkaampaa. Ajattelepa vaikka liikennevalojärjestelmää, joka jatkuvasti sovittautuu liikenteen määrään – vähemmän odottelua punaisissa valoissa kun toisesta suunnasta ei tule ketään kuulostaa hyvältä. Lisäksi ajoneuvot voisivat kulkea nopeammin ja lähempänä toisiaan, kun yhtälöstä olisi poistettu inhimillinen virhe jarrutustilanteissa.
Tätä voisi laajentaa myös siihen, miten jalankulkijat ja liikenne vaikuttaisivat toisiinsa. Esimerkiksi suojatie: tällä hetkellä ajaja näkee jalankulkijan odottavan ja hidastaa vaihtiaan jotta jalankulkija pääsisi ylittämään tien. Tulevaisuudessa suojateistä voitaisiin päästä kokonaan eroon, kun jalankulkija voisi sen sijaan aktivoida 5G-älypuhelimellaan henkilökohtaisen turva-alueensa, mikä informoisi lähestyviä ajoneuvoja pysähtymään alueen kohdalla. Koko tämä järjestelmä perustuu lyhyeen viiveeseen. Alle millisekunnin vasteaika on välttämätön, jotta järjestelmä toimii turvallisesti.
Osallistuin vastikään tapahtumaan, jossa Dresdenin teknisen yliopiston mobiilijärjestelmien professori Gerhard Fettweis puhui taktiilin internetin tulemisesta. Jo termi paljastaa konseptin, jossa käyttäjät ovat yhteydessä verkkoon liitettyihin laitteisiin kosketuksen välityksellä (tactile). Tämä voi tapahtua esimerkiksi haptisena palautteena etä- tai virtuaalitodellisuuden laitteissa, jotka reagoivat käyttäjän liikkeisiin.
Jotta tämä olisi mahdollista, tarvitaan erittäin alhaista latenssia. Erilaisten odottamattomien ärsykkeiden kohteena ihmisen reaktioaika vaihtelee kuulemisen sadoista millisekunneista näön kymmeniin millisekunteihin ja aina millisekunteihin, kun täytyy reagoida toimintaa vaativissa tilanteissa. Yksi tällainen tilanne on virtuaalisen todellisuuden ympäristö. Ajatellaanpa vaikka virtuaalilasien pitämistä silmillä, näkymän tutkimista liikuttamalla päätä eri suuntiin samalla kun näyttö vaikuttaa jumittavan, tai ”lagaavan”. Tämä paitsi pilaisi illuusion vaikuttavasta virtuaalimaailmasta johtaisi myös epätoivottuihin sivuvaikutuksiin kuten pahoinvointiin. Ja ajattelepa tilannetta, jossa olet virtuaalitodellisuusympäristössä ja liikkeesi lähetetään ja tulkitaan oikealle, fyysiselle robotille. Tämä voisi olla hyödyllistä vaarallisissa ympäristöissä, kuten palavissa rakennuksissa tai luonnonkatastrofeissa, joissa ihmisten olisi muuten vaarallista olla. Jotta ihminen reagoi juuri siihen tilanteeseen, jossa robotti kulloinkin on, näiden kahden välisen latenssin täytyy olla erittäin alhainen. Näin erityisesti silloin, jos ympäristö muuttuu esimerkiksi kiven murentuessa jalan alla tai jonkin pudotessa maahan.
Virtuaalitodellisuuden tai autonomisten autojen kaltaiset teknologiat voivat vielä kuulostaa scifi-kirjallisuudelta, mutta alhaisen latenssin verkkojen myötä ne saattavat olla toteutettavissa. Toistaiseksi voimme keskittyä 5G:n lupaamiin datanopeuksiin ja parempaan verkon peittoon. Vaikka nämä tekijät ovat tärkeitä, 5G:n vielä hyödyntämättömät teknologiset mahdollisuudet voivat tulevaisuudessa muuttaa scifin todellisuudeksi.
Artikkelin kirjoittaja Jeremy Twaits on National Instrumentsin RF-markkinointi-insinööri.
Virtaamamittaus on monissa laitteissa kriittinen mutta usein ongelmallinen toiminto. Perinteiset mekaaniset anturit kuluvat ja jäävät sokeiksi pienille virtausnopeuksille. Ultraäänitekniikkaan perustuvat valmiit moduulit tarjoavat nyt tarkan, huoltovapaan ja helposti integroitavan vaihtoehdon niin kuluttaja- kuin teollisuussovelluksiin.