Dinside Utviklingen av 4G-mobilnett er noe av det mest spennende som har skjedd på mobilfronten de seneste årene.
Samtidig som de store nettoperatørene nå er i gang med å rulle ut 4G-tjenester i sine nett, er brukerne i gang med å bytte til 4G-terminaler for å nyte godt av farten og de nye og forbedrede tjenestene som lanseres.
For kapasitetsmessig er 4G-tjenestene i en helt annen divisjon enn 3G-tjenestene; faktisk har 4G-teknologien et teoretisk potensiale til en tidobling av kapasiteten sammenliknet med 3G. Hvordan har nettoperatørene greid dette?
LES OGSÅ: Vil du ha Telenor-dekning på mobilen?
Fra linjesvitsjing til pakkesvitsjing
En av de store forskjellene er at man ved introduksjonen av 3G i 2001, valgte å fortsatt overføre taletrafikken på «gamlemåten», dvs. som det vi kaller linjesvitsjede forbindelser. Datatrafikken tok i bruk den pakkesvitsjede IP-teknologien (IP=Internet Protocol) som vi allerede har brukt i mange år for internettaksess.
Man endte altså opp med to ulike teknologier; linjesvitsjet for tale og pakkesvitsjet for datatrafikk. Det har ikke vært helt vellykket. For 4G valgte man derfor å også overføre tale i pakkesvitsjet format, noe som utnytter ressursene i nettet langt bedre.
Fra telefoniens barndom hadde vi fysiske kobberledninger for overføring av telefonsamtaler, og fysiske kontakter eller releer i telefonsentralene som etter hvert dukket opp. Med introduksjonen av analoge og digitale multipleksere, var det ikke fysiske linjer som ble brukt, men en telefonsamtale tok fortsatt opp en dedikert kapasitet gjennom hele nettet. Dette ble kalt linjesvitsjing.
Men denne måten å utnytte ressursene på er kostbar.
For å ivareta behovet for effektiv datakommunikasjon, fikk vi derfor pakkesvitsjing der den digitale bitstrømmen ble delt opp i passende datapakker som ble merket med bl.a. avsender- og mottakeradresser.
I dag bruker vi en teknologi kjent som IP – Internet Protocol – og som ble utviklet for Internett. Her sendes digitalt innhold (data, tale, osv.) gjennom nettet i form av IP-pakker. Pakkene blir sendt via rutere som leser mottakeradressen på pakken og sender den videre helt frem til mottakeren.
LES OGSÅ: En operatør taper priskrigen
Kan følge optimal rute
Noe av fordelen er at pakken kan sendes ulike veier gjennom nettet, avhengig av mest optimale rute vurdert ut fra tilgjengelighet, eventuelle ”trafikkorker” og pris. Pakkene har derfor et sekvensnummer som angir rekkefølgen, slik at de kan settes riktig sammen til en korrekt datastrøm hos mottakerens utstyr.
I et godt dimensjonert og veldrevet IP-nett følger alle pakkene i en «samtale» i praksis samme vei gjennom nettet. Når taletrafikk overføres gjennom et IP-nett, kaller vi det Voice over IP – VoIP, den samme teknologien som brukes i bredbåndstelefoni.
Les mer VoIP-relatert stoff på Dinside
I en telefonsamtale er det vanlig at man enten lytter eller snakker, samtidig som det ofte er opphold/dødperioder i samtalen. Med pakkesvitsjing kan man derfor komprimere datastrømmen og unngå å sende ”tomme” pakker.
Dermed utnytter vi ressursene langt bedre, og det blir mulig å tilby tjenestene billigere.
Langt høyere kapasitet
I tillegg til å bruke pakkesvitsjing og IP-teknologi for både tale- og datatrafikk, kan 4G stille opp med mange andre ting for å utkonkurrere tidligere mobilnetteknologier på ytelse. Selve nettene har langt høyere kapasitet fordi nye tekniske løsninger (modulasjonsteknikker) gjør det mulig å sende mer data per radiokanal, dvs. flere ”bit per Hz”.
Dermed utnyttes de begrensede radiofrekvensressurser bedre. For dagens brukere, som i stadig større grad bruker nettet til å laste opp og ned bilder og videofiler, betyr dette at både sending og mottak tar kortere tid: – Vi sier gjerne at hastigheten øker.
En annen fordel med 4G er at vi får mindre forsinkelse gjennom nettet, dvs. at det tar kortere tid fra du sender en kommando eller forespørsel og til du får svar. Når forsinkelsen er mindre enn 50 ms (millisekunder) sier vi at tjenesten er sanntid. Vi oppfatter det ikke lenger som en forsinkelse. I praksis betyr dette at vi får bedre online-respons og mindre ekko i samtalene enn før. De som husker de første forsøkene med tale over Internett, husker nok også at disse bl.a. var plaget av svært mye ekko og forsinkelse.
Like raskt som hjemme
Generelt sett kan 4G-brukere alltid regne med nedlastingshastigheter i overkant av 10 Mbit/s, noe som er typisk for hjemmebredbånd og flere ganger raskere enn 3G kan oppvise på en god dag. Når infrastrukturen, systemene fra basestasjonene og innover i nettet, som 3G-nettet bygger på videreutvikles, kan hastigheten økes enda mer. 4G-systemer har en teoretisk grense på 50 Mbit/s nedlasting.
4G er egentlig ikke én definert spesifisert teknologi, men et begrep som dekker nye mobile tjenester over ulike tekniske løsninger.
Det finnes flere ulike varianter av 4G; HSPA+ (enhanced High Speed Packet Access), WiMAX (trådløs punkt-til-multipunkt radioaksess mye brukt i USA utenfor tettbygde områder, men lite brukt i Norge) og 4G LTE (Long Term Evolution). Den siste har høyest kapasitet og kan teoretisk oppskaleres på en rimelig måte til enda høyere kapasiteter.
LES OGSÅ: Mange nøyer seg med tregere bredbånd
Ikke full dekning
Din nye 4G-mobiltelefon har brikker for både 2G og 3G i tillegg, siden 4G ikke på noen måte er dekkende overalt ennå. 4G-mobiltelefonen kan også svitsje mellom ulike teknologier når de kommer utenfor dekning.
Noe av det beste med 4G-nett er at det er mye mer enn bare summen av enkeltkomponenter. 4G er i stand til å sende og motta med datarater som er betydelig høyere enn tidligere teknologier, de styrer unna brudd og flaskehalser i nettet gjennom bruk av pakkebasert IP-svitsjing og alternative ruter – og alt dette gjør de helt av seg selv, stort sett uten at brukeren merker det.
Men slett ikke all teknologien i 4G-systemene er spesielt revolusjonerende. Her har vi en blanding av nytt og gammelt. Vi kan si det slik at 4G er et nødvendig resultat av økte krav fra forretnings- og privatkunder, kombinert med den avanserte smarttelefon-teknologien som nettoperatørene nå kan nyte fordelene av… Men alt i alt tenker vi at det er et fantastisk teknologisk fremskritt.
En reise gjennom mobilnettet
Hva skjer når du ringer eller sender meldinger i et 4G LTE-nett?
- Send melding – Avsenderen ringer eller sender en tekst-, bilde- eller videomelding til noen på den andre siden av kloden.
- Samtale – Analoge signaler, f.eks. tale, digitaliseres og komprimeres til en bitstrøm.
- Datapakker – Den komprimerte bitstrømmen kuttes opp i små segmenter, kalt datapakker, som så bl.a. merkes med avsenderens og mottakerens IP-adresser. Så starter hver pakke på sin egen tur gjennom nettet.
- Basestasjon – Nærmeste LTE-basestasjon i området plukker opp pakkene og sender dem videre til neste trinn.
- Mobilsentral – En ”mobilsentral” sender pakkene videre inn i det vanlige telenettet.
- Utenlandssentral – Herfra sendes den ut av landet enten gjennom en land- eller sjøkabel, eller via en satellittforbindelse, avhengig av tilgang, kvalitetskrav og kostnader.
- Utenlandsforbindelse – Herfra sendes den ut av landet enten gjennom en land- eller sjøkabel, eller via en satellittforbindelse, avhengig av tilgang, kvalitetskrav og kostnader.
- Satellittstasjon – Nå sendes pakkene opp til en geostasjonær telekommunikasjonssatellitt. Alternativt sendes de ut på en utenlandskabel gjennom land (f.eks. til Europa) eller sjø (f.eks. til USA).
- Tilbake igjen – Etter at pakken hentes ned fra satellitten eller inn fra utenlandskabelen, går prosessen i motsatt retning; utenlandssentral, mobilsentral, basestasjon og mobiltelefon.
- Mottak av meldingen – Hos mottakerens mobiltelefon settes pakkene sammen igjen i riktig rekkefølge til en datastrøm, denne ekspanderes og datastrømmen konverteres tilbake til den originale tale-, tekst-, video- eller bildemeldingen som ble sendt.
Hos World time zone kan du se kart over hvilke land som har fått 4G-dekning og ikke.
Vi tar tiden: 3G mot 4G
Vi sammenligner en typisk 3G-forbindelse med 4G LTE og ser hvordan de håndterer noen dagligdagse oppgaver.
Nedlasting av 20MB:
4G: ca 25s
3G: ca 3m
Strømme musikk:
4G: ca 1 sekund buffer (uten playback rebuffer)
3G: ca 10 sekunder buffer (med playback rebuffer)
Strømme HD-video:
4G: ca 30 sekunder buffer (uten playback rebuffering)
3G: 1-5 minutter buffer (med playback rebffering)
Laste opp et bilde til Facebook:
4G: ca 1 sekund
3G: ca 25 sekunder
Se en YouTube-video:
4G: ca 1 sekund buffer (uten rebuffering)
3G: ca 20 sekunders buffer (med noe rebuffering)
Med buffer menes at man forhåndslaster deler av innholdet. Rebuffering er da at man typisk opplever en pause i avspillingen mens mer innhold må forhåndslastes.
Når kommer 5G?
Roy Ove Nilssen er teknisk sjef i Netcom.
Vi spør Roy Ove Nilssen, teknisk sjef i NetCom, om hva som vil skje med mobile nettverk i framtiden.
– Hva skjer etter 4G?
– Neste generasjon heter «LTE advanced». Det er 4G «turbo». Forskjellen fra dagens 4G (LTE) er at en aggregerer flere frekvensbånd for å oppnå høyere hastigheter. I dagens 4G-nett bygger en med 2600MHz og/eller 1800MHz – begge har en ytelse på 150Mbps (Megabit per sekund).
I 2008 var hastigheten på 3G på 7.2 Mbps. I 2009 ble 4G lansert med 100Mbps og med en responstid som var på høyde med fastlinjebredbånd. Med det nye 4G-produktet opplevde folk det som ti ganger raskere enn 3G.
Med LTE advanced vil vi kunne doble hastigheten igjen. Det får vi til ved å legge sammen frekvensbåndene (2600MHz og 1800MHz), slik at du kan utnytte båndbredden der en har bygget med to frekvensbånd. Da vil brukerne oppleve en netthastighet på 2-300Mbps. Dette heter «carrier aggregation», som betyr at mobiltelefonen bruker begge frekvensbåndene samtidig, sier Nilssen.
– Vil NetCom være først ute med å tilby LTE advanced?
– Jeg tør ikke å spekulere i om vi blir først, med det er riktig teknologi. Vi ser på det som en naturlig utvikling å oppgadere, men det er ikke satt noen dato ennå. Det krever også at mobiltelefonene støtter dette, noe få gjør idag.
På telemessen i Barcelona i februar i 2012 ble LTE advanced demonstrert. Det ble vist hastigheter helt oppunder 230Mbps. Da tok det 43 sekunder å laste ned en film på 800MB!
– Trenger vi disse hastighetene?
– Før var det kontorene og hjemmene som krevde høyere hastigheter. Nå blir det tatt i bruk mer og mer videotjenester på mobilnettene, så kravene til høyere hastigheter øker stadig. Alle vil se på tv, video og musikk med sine mobiltelefoner. Video er det mest krevende. Flere vil også ha mobilnett for video/musikk streaming i bilen. Nyere biler har simkort montert.
– Når kommer 5G?
Det diskuteres hva 5G skal inneholde, men det er på et tidlig tidspunkt. Noen mener 5G bør benytte flere teknologier samtidig som f.eks. WiFi og LTE. Men det er ikke laget en standard som kalles 5G ennå. Det eneste som er sikkert er at utviklingen på mobile nettverk går raskt videre …
LES OGSÅ: Dingsene vi gleder oss til i 2015
Kilde for: Mobil – DinSide.no