Mo­bii­li­verk­ko vai va­lo­kui­tu? – Kaistan ja vas­te­no­peu­den tarve li­sään­tyy niin kovaa, että mo­lem­pia tar­vi­taan

Oulun testiverkon 5G-tukiasema näyttää palovaroittimelta. Sähäkkä 5G ei läpäise edes seiniä, siksi päätelaitteita on testiverkossa paljon.
Oulun testiverkon 5G-tukiasema näyttää palovaroittimelta. Sähäkkä 5G ei läpäise edes seiniä, siksi päätelaitteita on testiverkossa paljon.
Kuva: 5G @ CWC

Koillismaalla puhututtaa se, kuinka internetyhteyksien infraa pitäisi rakentaa. Taivalkoski valitsi erittäin nopean valokuidun aina talojen seiniin saakka. Posiolla yritys tyssäsi kysyntäpulaan ja Kuusamo luottaa kaupallisten yhtiöiden mobiiliverkkoihin.

Koillissanomat tavoitti Nokialle ja Oulun yliopistolle työskentelevän 5G-testiverkon johtajan Olli Liinamaan. Hän on oikea henkilö kertomaan tulevasta 5G:stä, joka muuttaa sitä mitä internetin ajatellaan olevan: esineetkin ovat lähdössä verkkoon.

– Moni ajattelee, että riittää, kun Youtube ja Netflix on jo taskussa. Ongelmia kuitenkin tulee jo, kun näitä käyttää entistä useampi käyttäjä, kertoo Liinamaa ja toteaa, että myös palveluiden vaatimat tietoliikennemäärät kasvavat kovaa vauhtia.

Tuloillaan olevista internetin mahdollisuuksia Liinamaa mainitsee esimerkiksi virtuaalilasit, jotka tarjoavat uudentyyppistä internet-käyttöä. Virtuaalimaailmat kuitenkin vaativat nopeita vasteaikoja myös internetyhteydeltä.

– 5G-verkko tuo parannusta vasteaikoihin ja kaistaan, mutta samalla verkon tukiasemien kantomatka lyhenee, Liinamaa kertoo.

Oulun testiverkossa tiedetään, että nopein 5G -yhteys ei läpäise edes seiniä käytetyn taajuusalueen takia. Tästä syystä tukiasemia on asennettu kampuksen käytäville ja ikkunalaudoille. Näin suhteellisen pieni alue on saatu testiverkon piiriin. Kaupalliset mobiilioperaattorit ovat sen sijaan enemmän kiinnostuneita läpäisevämmistä taajuusalueista kännykkätarpeisiin.

Nokian ja yliopiston kehitysryhmässä puhutaan siitä kuinka nopean internetin tulee jatkossa olla osa menestyvien seutujen infrastruktuuria kuten kadut ja vesihuolto ovat nykyisellään.

Tulevaa 5G verkkoa kehitetään erityisesti esineiden internetin suuntaan. Idea on se, että pienetkin laitteet voivat olla itsenäisesti yhteydessä internettiin. Ne esimerkiksi välittävät antureillaan tietoa sellaisiin tarpeisiin, joista ei vielä ole oikein arvaustakaan, alkaen teiden tai vaikkapa porojen anturoinneista, esineiden lohkoketjuin jakamasta arvosta tai teollisesta sisätilanavigaatiosta aina yleisesti käytettyyn esimerkkiin jääkaapista, joka tilaisi itse maitoa tarvittaessa.

– Puhutaan tuhansista tai jopa miljoonista internettiin kytkeytyvistä laitteista neliökilometrillä.

5G ei olekaan vastaus syrjäseutujen nykypäivän internetliikenteelle samalla tapaa kuin aiemmat verkkotekniikat 3G ja 4G, jotka ylettävät korkeille paikoille rakennetuista mastoista aina monien kilometrien etäisyyksien päähän.

– Tulevat päätökset käyttöön annettavista taajuuksista ovat äärimmäisen tärkeitä etäisyyksien suhteen, kertoo Liinamaa.

Mitä kauemmas tukiasemista 5G-verkkoa ulotetaan mahdollisesti alhaisempien taajuusalueiden avulla, sen hitaammaksi käyvät yhteydet.

Kaistaa 5G mahdollistaa kaupunkialueilla gigabitin tai jopa yli, kertoo Liinamaa. Harvaan asutuilla alueilla tilanne on toinen.

– Ei lennä business case, että Koillismaalla rakennettaisiin näin nopeita yhteyksiä joka paikkaan, Liinamaa naurahtaa. Jos syrjäseuduilla päästään sataan megabittiin sekunnissa, niin se on hyvä.

5G:n vasteaikatavoitteisiin pääsemiseksi tarvitaan kuitenkin valokuitua langattoman verkon tukiasemalle saakka.

– Aina, kun kaivetaan, pitäisi maahan upottaa valokuitua. Ei 5G vie pois kuidun tarvetta – kuitua tarvitaan myös jokaiseen tukiasemaan, tutkija ennakoi.

– Esimerkiksi etäläsnäolosta puhuttaessa vasteajat ovat tärkeitä, Liinamaa sanoo ja kuvailee kuinka sovellukset lisääntyvät jatkossa myös kuntien palveluiden järjestämisessä.

5G:n Liinamaa näkee suunnilleen kolmannen vuosikymmenen ratkaisuksi.

– Kun siitä pitää tosissaan sopia, saadaan joitain tekniikoita mukaan ja osasta puhutaan sitten 6G:nä. Suunnilleen vuosikymmenen nämä standardit elävät ja näitähän kehitettään myös koko ajan, Liinamaa kertoo ja jatkaa, että seuraavaksi puhutaan jo tekoälystä – ja eri tarpeista.

Nykytilanteessa hän näkee harmillisensa sen, että sähköyhtiöt eivät ole aktiivisia lisäämään valokuituja mukaan kaivantoihin, kun ne siirtävät johtoja maan alle.

– Pienet sähköyhtiöt saattavat olla aktiivisempia kuin suuremmat, tämä on ehkä vain yhden tapauksen esimerkki, hän pohtii.

Kaista ja vasteaika

Kaista tarkoittaa tietomäärää bitteinä sekunnissa

1 MBps riittää sähköpostitteluun ja rauhaisaan selailuun

8 MBps riittää videoyhteydelle

25 MBps taipuu 4k videon katseluun

gigabitti on tuhat megabittiä

Vasteaika meinaa viestin siirtymiseen kuluvaa aikaa

50 millisekuntia kankeuttaa jo selailua

30 ms ei riitä fps-peleihin

10 ms riittää etäläsnäoloon

Alle 5 ms alkaa olla etäkirurgian vaatimustasoa

”Aina kun kaivetaan, pitäisi maahan upottaa valokuitua, ei 5G vie pois kuidun tarvetta.

Valo- ja radioaallot ovat samanlaisia. Ovat myös yhtä outoja – ainetta ja aaltoa samalla kertaa. Ero on vain se, että aallonpituus on valolla mahdottoman lyhyt ja radioaallolla pitkä. Pitkät aallot läpäisevät helposti ilmaa ja seiniä. Lyhyestä aallosta näkee – kuten valosta – että se seisahtuu vaikka sanomalehteen, jos esimerkiksi lehden nostaa lamppua vasten.

Valon etu internet-liikenteessä on se, että lasikuidussa kulkevaan valoon pystytään pakkaamaan lujasti tietoja. Näin valoväylällä on moniaita kertaluokkia enemmän kaistaa kuin radioaalloilla. Kaistaa mitataan bitteinä sekunnissa. Lasikuidussa valo juoksee muutaman kerran maapallon ympäri sekunnissa, lähes häiriöttä. Lasi vaan on haurasta. Työtä vaatii sen maahan pistäminen.

Radioaallon etu on sen läpäisykyvyssä, se mennä tohottaa antennista joka suuntaan ja puidenkin läpi. Toisaalta sen laiskempaan aaltoon saattaa pakata valoa vähemmän tietoja. Radioaallot myös härkkivät pahasti toisiaan siellä missä on paljon asiaa ilmassa.

Nykyisin 4G-tekniikka käyttää toisinaan puolimetrisiä radioaaltoja, joihin pannut viestit liikkuvat savumerkkejä nohevammin kilometrikaupalla ja yhtä kauas. Näin pitkiä aaltoja eivät uudet metallia sisältävät akkunatkaan häiritse, vaan ne sujahtavat seinäinkin läpi suht’ sutjakasti kännyyn ja mokkulaan. 4G:n liikenne kuitenkin nykii jo.

Se johtuu monesti siitä, että viestit viipyilevät melkein ikuisuuksia, bitin eooneita. Näitä aikakausia mitataan vasteajalla. Ensi vuosikymmenellä käyvät vanhanaikaisiksi nykyiset kymmenet millisekunnit. 4G-verkko ei oikein mahdollista edes 4k-netflixejä – ei ainakaan bussilastilliselle kulkijoita – ei se anna harjoittaa grafiikkalaskentaa verkon yli, ei se auta virtuaalilasien läpi keinomaailmoihin kurkisteluun sen ziljoonan pikselin sisässä eikä siltä luonnistu myöskään tuloillaan olevat lohkoketjusovelluksin hajautetut ohjelmat. Ei se soittele nätisti myöskään esineiden internettiä.

Muutaman vuoden päästä kännykkään pitäisi jo pärskätä lyhyempää aaltoa. Sitten puhutaan radioliikenteen millimetriaallosta, 5-Geestä. Vasteaikoihin, kaistaan ja esineiden yhteydenpitoon pitäisi tulla parannusta, vaan viestimatkat siinä lyhenevät. Nämä aallot näet ovat 3G ja 4G -aaltoja herkempiä törmäilemään fyysillisiin esteisiin ja myös siroamaan väliaineesta, kuten ilmasta ja sateesta. Nopsimpaan 5G:hen siirtyminen ei onnistukaan vain vaihtamalla romppeita mastoissa.

Tokkopa verkko-operaattorit jatkavat nopeiden moninkertaisten verkkojen rakentelua enää syrjäseuduille, jos päätelaitteita pitäisi ripustaa joka toiseen tolppaan ja toisinaan näreeseenkin. Joka tapauksessa kuitu tarvitaan ennemmin tai sitten myöhässä. Valokuitua tarvitaan ainakin melkein perille asti, edes 5G-tukiasemiin, tulevan ajan aallonharjalla surffaavien tupien kulmille.