Korean olympialaisten ja Oulun välille syntyy 5G-verkkoyhteys. Seuraavan sukupolven langaton tiedonsiirtojärjestelmä, käänteentekeväksi luonnehdittu 5G tekee tuloaan. Oulun yliopiston CWC-tutkimusyksikkö on edustettuna 5G-olympiajoukkueessa, joka esittelee maailman ensimmäisen mannertenvälisen, julkisen 5G-verkkoyhteyden.
Centre for Wireless Communications -tutkimusyksikössä on pitänyt alkuvuodesta kiirettä: Pyeongchangin talviolympialaisiin on lähetettävä satakunta kiloa elektroniikkaa. Räkkikasaksi koottuna siitä tulee 5G-tukiasema, jolla on tarkoitus suorittaa maailman ensimmäinen mannertenvälinen, yleisölle avoin 5G-verkkokokeilu.
Perässä seuraa 5G-olympiajoukkue, jossa on jäseniä CWC:stä ja yhteistyökumppani Nokiasta. Taustavoimana toimii kansainvälinen 5GChampion-yhteistyöhanke. Kirjaimellisesti kansainvälinen on myös itse kokeilu: siinä luodaan 5G-yhteys Etelä-Korean ja Suomen välille.
Tarkemmat paikat ovat sisälajien kisa-alue Gangneungissa sekä pääkirjasto ja Kastellin monitoimitalo Oulussa, mutta virtuaalilasien avulla läsnäolijat voivat matkata maailman toiselle puolen, 7000 kilometrin päähän. ”Oululaiset voivat nauttia live-suoratoiston välityksellä olympiatunnelmasta, kun taas korealaiset pääsevät vilkaisemaan Suomea”, kertoo 5GChampion-projektipäällikkö Giuseppe Destino CWC:stä.
Koettavana on myös ”lisätyn todellisuuden” sovellus, jossa olympiapuiston hologrammiin yhdistetään reaaliaikaista kisainformaatiota ja videoita. Interaktiivisuutta edustaa itse säädettävä revontulinäkymä Kastellin monitoimitalolla.
”Virtuaali- ja lisätyn todellisuuden sovellusten avulla yritämme esitellä 5G:tä kansantajuisesti”, Destino sanoo ja määrittelee esittelyn teknisen sisällön:
”Leveämpi laajakaista ja nopea (ja mannertenvälinen) yhteys, jotka sopivat ’datasyöpöille’ sovelluksille ja aikasidonnaisille pienen viipeen palveluille.” Entistä leveämpi mobiililaajakaista ja äärimmäisen pieni viive ovatkin 5G:n keskeisiä ominaisuusvaatimuksia. Esityksessä häivähtää myös 5G:n kolmas kulmakivi, laitteiden ja sensoreiden (mittausantureiden) kytkeytyminen massoittain verkkoon ja tästä syntyvä ”esineiden internet”, Internet of Things eli IoT.
5G:ssä tieto siirtyy kapeina, antennikohtaisina keiloina
Data siis liikkuu ristiin rastiin, paikkojen, käyttäjien ja laitteiden välillä, ja ennennäkemättömällä nopeudella. Professori Ari Pouttu CWC:stä valaisee taustalla olevia teknologisia saavutuksia:
”Esiteltävänä on ensinnäkin 5G-aaltomuoto, tiedonsiirron tapa. Lisäksi menemme korkeille radiotaajuuksille, 27 gigahertsiin − kymmenkertaisesti korkeammille kuin nykyiset matkapuhelimet. Mukana on myös moniantennitekniikka, joka suuntaa energian kapeina keiloina, ’lyijykynäsäteinä’. Tukiasemassa on 64 antennia, ja jokaiselle voidaan rakentaa oma tiedonsiirtokanava. Tähän asti lähetin−vastaanotin-välillä on ollut yksi antenni kummassakin päässä ja signaali on lähtenyt joka suuntaan.”
Kaikki nämä ovat 5G:n edellytyksiä. 5G-aaltomuoto mahdollistaa suuremman kapasiteetin ja pienemmän viiveen. Korkeiden taajuuksien käyttöönotto suo lisätilaa datalle ja vähentää datamäärän kasvusta johtuvaa energiankulutusta: korkeilla taajuuksilla lähetysteho on alhaisempi. Lyijykynäsäteillä ja moniantenneilla on tärkeä rooli paitsi kapasiteetin kasvattamisessa myös siinä, miten korkeilla taajuuksilla vastaan tuleva häiriöhässäkkä saadaan kuriin.
Lisäksi nämä ovat näytteitä Oulun yliopiston ja CWC:n tutkimuksesta. ”Meidän osaamisemme on juuri siinä, miten bitit siirretään”, Pouttu sanoo, mutta huomauttaa, että yhteistyöhön perustuvassa tutkimuksessa saavutusten syntypaikkaa ei useinkaan voi määritellä.
Kuten ei lopullista kokoakaan. Nyt tavaraa tarvitaan satakunta kiloa, mutta asia tulee muuttumaan. ”Joku vuosi insinööriltä vielä menee, että saa sen mahtumaan kännykkään.”
Tai kodinkoneiden kylkeen, sähkömittareihin, virtuaalilaseihin… 5G:n suurin lupaus ja ero edellisiin G-sukupolviin on edellä mainittu Internet of Things, jossa laitteet vaihtavat tietoja keskenään ja tekevät elinympäristöstämme ”älykkään”, itsesäätyvän ja -ohjautuvan. Tämä perustuu paitsi 5G:n tiedonsiirtokapasiteettiin, myös äärimmäisen luotettavuuden ja pienen viipeen vaatimukseen (muuten itseohjautuvan auton kyydissä olisi turhan jännittävää).
Suppeassa muodossa IoT:n mahdollistaa jo 4G:n Narrowband IoT -muunnos. 5G:ssä IoT-valmius on sisäänrakennettuna. Mutta mullistuuko maailma? Yhtään 5G-laitetta ei ole vielä markkinoilla, ja tukiasematkin (Pyeongchangiin vietävä mukaan lukien) ovat vasta prototyyppejä.
”5G on elinkaarensa alussa. Siihen, että kadunmies voi ostaa 5G-kännykän, menee tovi”, Giuseppe Destino toteaa. Ari Pouttu jatkaa ajatusta.
”Me insinöörit emme tiedä mikä on ’killer application’, joka tuottamamme alustan päälle rakentuu. Emme voi tietää, mitä 5G mullistaa.”
Tutkijoiden katseet kääntyvät jo kohti 6G:tä
Kaikki riippuu markkinoista. Niissä Pouttu näkee kiinnostavan mahdollisuuden: IoT ja 5G:n korkeat radiotaajuudet edellyttävät entistä enemmän tukiasemia, jotka yleistyvät myös sisätiloissa.
”Miten sisätilaverkot rakennetaan? Ei ole järkevää, että kukin operaattori tuo paikalle omat tukiasemansa. Voi syntyä mikro-operaattoreita, jotka vuokraavat paikallisen verkon isommille. Samalla voi syntyä uusia paikkaan sidottuja palveluita, kuten sisätilapaikannus tai ostarin oma ilmoituskanava.”
Palveluntuottajien ja laitevalmistajien sovelluksia odotellessa CWC jatkaa perustutkimusta, mutta ei ainoastaan 5G:n edelleen kehittämisen osalta: kunkin G:n tullessa standardisointivaiheeseen tutkijoiden katseet kääntyvät jo kohti seuraavaa sukupolvea.
Ensimmäinen 5G-standardi saadaan kesällä 2018. ”Nyt alamme penkoa 6G:n suuntaviivoja”, Pouttu kertoo. Tammikuussa Oulun yliopiston 6G-osaamiskeskittymähanke 6Genesis eteni Suomen Akatemian lippulaivaohjelman loppukarsintaan. Jännitys tiivistyy siis muillakin kuin 5G-olympiajoukkueella, joka on tehnyt viime hetken säätöjä tukiasemaansa.
”Projektin tärkein ja riskialttein osa on 27 GHz:n taajuudella toimivan esi-5G-radion kehittäminen”, Destino kertoo. ”Olemme onnistuneet suunnittelussa, edistymme vauhdilla ohjelmistojen kehittelyssä ja odotusten mukaisesti kohtaamme haasteita niiden integroinnissa.”
”Olympialaiskokeilu on hyvin jännittävä; se on ainutlaatuinen, vailla ennakkotapauksia.”
Teksti: Jarno Mällinen
