5G on matkapuhelinverkkotekniikan viides sukupolvi. Se tarjoaa suurempia nopeuksia, laajemman kaistanleveyden, pienemmän viiveen ja edistyneempiä toimintoja kuin edeltäjänsä. 5G-verkot parantavat merkittävästi nopeita internetyhteyksiä ympäri maailmaa ja avaavat oven esineiden internetin (IoT) vallankumoukselle. IoT-laitteita on jo miljardeja, mutta 5G-verkkojen laajempi kaistanleveys ja tehokkaampi spektrin käyttö mahdollistavat huomattavasti useampien laitteiden toiminnan lähekkäin ilman, että ne häiritsevät toisiaan.
Kestää vuosia, ennen kuin 5G saavuttaa täyden potentiaalinsa, ja 4G LTE -verkot ovat edelleen elinvoimaisia pitkään. Sekä IoT-valmistajille että kuluttajille on kuitenkin hyödyllistä ymmärtää, mikä tekee tästä tekniikasta erilaisen ja miten voimme odottaa sen muokkaavan mobiiliyhteyksiä jatkossa.
Mitä eroja on aiempien matkapuhelinverkkosukupolvien ja 5G:n välillä?
Ensimmäinen sukupolvi – 1G
1980-luku: 1G tarjosi analogisen puheen.
Toinen sukupolvi – 2G
1990-luvun alku: 2G toi mukanaan digitaalisen puheen (esim. CDMA-Code Division Multiple Access).
Kolmas sukupolvi – 3G
2000-luvun alku: 3G toi mobiilidatan (esim. CDMA2000).
Neljäs sukupolvi – 4G LTE
2010-luku: 4G LTE aloitti mobiililaajakaistan aikakauden.
Laajennettu kapasiteetti
5G on yhtenäinen, suorituskykyisempi ilmaliitäntä. Se on suunniteltu laajennetulla kapasiteetilla mahdollistamaan seuraavan sukupolven käyttäjäkokemukset, vahvistamaan uusia käyttöönottomalleja ja tarjoamaan uusia palveluita.
Suurten nopeuksien, erinomaisen luotettavuuden ja olemattoman viiveen ansiosta 5G laajentaa mobiiliekosysteemin uusiin ulottuvuuksiin. 5G vaikuttaa kaikkiin toimialoihin ja tekee turvallisemmasta liikenteestä, etäterveydenhuollosta, täsmäviljelystä, digitalisoidusta logistiikasta – ja paljosta muusta – totta.
Kuinka nopeaa 5G on?
5G-verkot on suunniteltu saavuttamaan 20 Gbps:n enimmäislatausnopeus ja 10 Gbps:n enimmäislähetysnopeus. Keskimääräiset nopeudet ovat 100 Mbps latauksille ja 50 Mbps lähetyksille.
Vertailun vuoksi 4G LTE:n teoreettiset enimmäisnopeudet ovat 150 Mbps latauksille ja 50 Mbps lähetyksille, keskimääräisen latausnopeuden ollessa 20 Mbps ja keskimääräisen lähetysnopeuden 10 Mbps.
Toisin sanoen 5G:n keskimääräinen tiedonsiirtonopeus on viisi kertaa nopeampi kuin 4G:n, ja teoreettisesti se voi saavuttaa yli 100 kertaa suurempia nopeuksia.
5G:ssä ei ole vain nopeammat lataus- ja lähetysnopeudet, vaan siinä on myös huomattavasti pienempi viive. Viive (latenssi) on aika, joka kuluu pyyntöjen ja vastausten välittämiseen laitteesta toiseen verkon kautta. 5G-verkossa keskimääräinen viive on neljä millisekuntia, ja se voi olla niinkin pieni kuin yksi millisekunti tietyissä sovelluksissa. 4G-yhteydellä viive on lähempänä 50 millisekuntia – mikä tekee 5G:n viiveestä yli 10 kertaa pienemmän kuin 4G:n.
Kuluttajat voivat ladata täyspitkiä elokuvia korkealla resoluutiolla muutamassa sekunnissa. Edistyneet IoT-sovellukset, kuten itseajavat autot, älykkäät maatalouskoneet ja etäterveydenhuolto, tukeutuvat 5G:n pieneen viiveeseen ja suurempaan kaistanleveyteen.
Aiemmin nopeammat nopeudet ovat kulkeneet käsi kädessä suuremman virrankulutuksen kanssa, mutta 5G hyödyntää 4G:n energiansäästöominaisuuksia tarjotakseen suuremman tiedonsiirtokapasiteetin ja pienemmän virrankulutuksen.
Mikä on 5G:n kaistanleveys?
Nopeus ei ole 5G-verkkojen ainoa etu. 5G-teknologia tarjoaa merkittävästi laajemman kaistanleveyden ja suuremman joustavuuden kaistojen käytössä. Tämä tarkoittaa, että 5G-verkot voivat ylläpitää vakaita yhteyksiä huomattavasti suuremmalle määrälle laitteita tietyllä alueella. Ja tämä on ensisijainen tapa, jolla 5G muuttaa IoT:tä.
Jokainen verkko toimii tietyillä taajuusalueilla, ja verkon laitteiden on jaettava kyseinen kaistanleveys. Vuosien varrella langattoman tekniikan edistysaskeleet ja uudet yhteystavat ovat mahdollistaneet sen, että palveluntarjoajat saavat enemmän irti käytettävissä olevasta kaistanleveydestä. Jokaisella verkolla on kuitenkin edelleen sama rajoitus – liian monet laitteet samalla taajuusalueella saman matkapuhelinverkon solun sisällä aiheuttavat häiriöitä ja haittaavat yhteyttä.
5G-verkot voivat helpottaa yhteyksiä matalilla taajuuksilla alle 1 gigahertsin (GHz), keskitaajuuksilla 1 GHz – 6 GHz ja korkeilla taajuuksilla 6 GHz – yli 100 GHz. Lisäksi 5G-verkko voi yhdistää laitteita sekä lisensoiduilla että lisensoimattomilla taajuusalueilla, mikä antaa palveluntarjoajille enemmän joustavuutta radiotaajuusspektrin käyttöön.
Vertailun vuoksi kaupalliset 4G-verkot voivat käyttää vain 600 MHz:n ja 3 GHz:n välisiä taajuusalueita.
Vaikka huomattavasti korkeammat taajuudet mahdollistavat suuremmat tiedonsiirtonopeudet, tämä asettaa myös uusia haasteita insinööreille, jotka haluavat hyödyntää 5G:tä.
Mitkä ovat 5G:n haasteet?
4G on ollut käytössä yli vuosikymmenen. Tänä aikana matkapuhelinoperaattorit ovat rakentaneet massiivisia 4G-infrastruktuureja, ja innovaattorit ovat löytäneet ratkaisuja 4G:n puutteisiin. 5G toi mukanaan uusia mahdollisuuksia, mutta sen myötä tuli myös uusia haasteita.
Pienempi kuuluvuusalue
Korkeammilla radiotaajuuksilla on lyhyemmät aallonpituudet, mikä tarkoittaa, etteivät ne kantaudu yhtä kauas. Tämä tarkoittaa, että 5G-matkapuhelinverkon solujen on oltava pienempiä, jos operaattori haluaa tarjota pääsyn näille korkeataajuuksisille kaistoille. 5G-verkot vaativat enemmän infrastruktuuria, ja kyseinen infrastruktuuri tarjoaa pienemmän kuuluvuusalueen.
Korkeampien taajuuksien on lisäksi vaikeampi läpäistä rakennuksia, mikä tarkoittaa huonoa sisäkuuluvuutta. 5G voi käyttää myös matalia ja keskisuuria taajuusalueita, mutta sisätilasovellukset eivät useinkaan pysty hyödyntämään korkeimpia taajuuksia.
5G-yhteys on hyödyllisin suurkaupungeissa, joissa on enemmän mobiililaitteita (ja suurempi kysyntä nopealle internetille ja pienelle viiveelle). Kestää kuitenkin aikaa, ennen kuin operaattorit saavat rakennettua laajan 5G-kuuluvuuden edellyttämän infrastruktuurin.
IoT-tietoturvariskit
5G-yhteys antaa tilaa kymmenille miljardeille uusille yhdistetyille laitteille ja edistyneemmille mobiili-IoT-sovelluksille. Tämä internetiin kytkettyjen laitteiden määrän ja kapasiteetin massiivinen kasvu tuo jatkossakin IoT-tietoturvahaasteita.
Jokainen yhdistetty laite luo sovellukselle mahdollisuuden toimia porttina loppukäyttäjän muihin yhdistettyihin laitteisiin, ja bottiverkot todennäköisesti kasvavat suorassa suhteessa tähän lisääntymiseen. Tämä tekee niistä kykeneviä aiheuttamaan entistä suurempaa vahinkoa verkolle hajautettujen palvelunestohyökkäysten (DDoS) kautta. Kun IoT-laitteet keräävät ja käyttävät yhä edistyneempää dataa, myös luvattoman pääsyn riski kasvaa.
Tämä on aina ollut IoT:n haaste, ja alan jatkuva kasvu pahentaa sitä, mutta haaste ei ole ainutlaatuinen vain 5G-yhteyksille. Itse asiassa 5G-verkot tuovat uusia tietoturvamekanismeja, jotka tekevät tästä yhteydestä turvallisemman kuin muut verkkotyypit. Näitä ovat esimerkiksi kyky salata IMSI-tunnukset (International Mobile Subscriber Identity), koko verkkoliikenteen päästä päähän -salaus sekä keskinäinen todennus.
Kasvaneet kustannukset
Yleisesti ottaen mitä kauemmin verkko on ollut olemassa ja mitä vähemmän monimutkaista sen taustalla oleva teknologia on, sitä enemmän modeemeja IoT-valmistajilla on valittavanaan ja sitä vähemmän ne maksavat. 5G on täysin uusi, ja tarvitset edistyneempiä modeemeja ja moduuleja 5G-verkkoihin yhdistämiseen. Tämä voi lisätä kehityskustannuksiasi merkittävästi.
Satelliittihäiriöt
5G:n kyky käyttää korkeampia radiotaajuuksia on tuonut esiin ongelman, jota operaattorit ja valmistajat eivät ole aiemmin kohdanneet – ne jakavat kaistanleveyttä sääennusteissa käytettävien satelliittien kanssa. Tutkijat ovat varoittaneet, että näiden korkeataajuisten kaistojen käyttö voi merkittävästi häiritä kykyämme seurata, mitata, tallentaa ja ennustaa säätä tarkasti.
Onko 5G-yhteys oikea valinta yrityksellesi?
5G on mobiiliyhteyksien tulevaisuus. IoT:n osalta 5G:n laaja käyttöönotto on kuitenkin vielä matkan päässä. Vaikka 5G sisältää IoT-kohtaisia ominaisuuksia, kaikki olennaiset ratkaisut löytyvät jo LPWAN-tekniikoista, kuten LTE-M ja NB-IoT.
Joten ellei sinulla ole erityistapausta, joka vaatii erittäin suurta tiedonsiirtokapasiteettia ja erittäin pientä viivettä, on olemassa muita matkapuhelinverkkoja, jotka saattavat sopia paremmin tarpeisiisi.
