Du sidder derhjemme og sludrer med en gammel ven på sofaen. Det ser umiddelbart ud til, at hun sidder lyslevende ved siden af dig, men hun befinder sig på den anden side af Jorden.
Det, du ser, er et knivskarpt 3D-hologram, som uden forsinkelse sendes via 5G-netværket til dine augmented reality-briller, der projicerer figuren direkte ind i dit synsfelt.
Den første generation af mobilt netværk blev taget i brug for snart 35 år siden. Med 1G, som netværket blev døbt, blev det muligt at tage telefonen med sig på farten.
Det var en gigantisk teknologisk revolution, og i dag kan de færreste forestille sig en hverdag uden en mobiltelefon i lommen.
Nu er tiden kommet til en ny revolution, der vil kræve en komplet ombygning af det globale netværk af mobilmaster.
Forskere og televirksomheder arbejder nemlig på at lancere 1G’s teknologiske tipoldebarn, 5G.
Hele byen snakker sammen via nettet
5G bliver rygraden i det såkaldte Internet of Things, der vil gøre alt omkring dig i stand til at kommunikere direkte. Sensorer i vejen fortæller din bil, hvis føret er glat, og din smartphone advarer dig, hvis luften i parken er giftig.
Du forlader din bolig i forstaden og sætter dig ud i din bil. Sensorer i huset kommunikerer med smartphonen og registrerer, at du går ud ad hoveddøren, som automatisk låses efter dig. Inde i huset sænker temperaturen sig en smule, og lyset slukkes.
Via såkaldt machine-2-machine-kommunikation snakker din selvkørende bil direkte med andre biler for at holde sikker afstand. Fra 5G-netværket oplyses bilen om byens ledige p-pladser. Sensorer i p-båsen klarer automatisk betalingen med smartphonen.
Via augmented reality-briller guides du rundt i bydelen med data hentet fra 5G-netværket. Signalets høje frekvens standses af bygninger og overdrages derfor til en ny mast, hver gang du drejer om et hjørne.
Du beslutter dig for at tage i parken. Smartphonen fortæller dig, at opkoblede sensorer i parken har målt luftkvaliteten til at være dårlig. Du sender derfor besked til bilen om at hente dig og køre dig hjem.
Mobilnettet bliver mange gange hurtigere end eksisterende netværk med hastigheder på flere gigabit pr. sekund.
Det betyder eksempelvis, at en video i fuld HD-kvalitet kan downloades på bare seks sekunder, mens det samme ville tage henholdsvis syv og 70 minutter med 4G og 3G.
Men øget hastighed er langtfra det eneste positive, 5G fører med sig. Netværket skal sørge for internet til op mod 100 milliarder elektroniske enheder i fremtiden, når det såkaldte Internet of Things lader os forbinde biler, tøj, medicinsk udstyr, overvågningskameraer, dørlåse og et hav af andre ting trådløst til nettet.
Flere på nettet presser netværket
I 1983 kom den første kommercielle mobiltelefon, Motorola DynaTAC 8000x, til salg i butikkerne i USA.
Mobiltelefonen kunne kun bruges til tale over det analoge 1G-netværk. Siden 1980’erne har nye generationer af mobilnetværk med cirka et årtis mellemrum bragt hver deres teknologiske landvinding med sig.
Med overgangen fra 1G til 2G i 1990’erne blev mobilsignalet digitalt. Dermed var det for første gang muligt at sende simple digitale beskeder som sms’er og e-mails fra telefonen.
Cirka ti år senere gjorde 3G’s bredbåndshastigheder mobilsurfing på nettet praktisk. Og i dag – i 2010’erne – har mange vænnet sig til uden problemer at streame live-tv i HD-kvalitet på telefonen takket være 4G-netværket.
Ingeniøren Martin Cooper er kendt som mobiltelefonens fader.
Ny mobilgeneration går i luften hvert årti
Mobilnetværkets fire teknologiske spring har med et årtis mellemrum transformeret mobilen fra en mursten, der kun kunne ringe op, til et multimedievidunder.
De nye muligheder i hver generation har betydet, at flere og flere tager det mobile internet til sig. Ifølge den amerikanske analysevirksomhed Gartner var der i 2016 omkring 6,4 milliarder internetforbundne enheder på verdensplan.
Det tal er nu vokset til 20,8 milliarder, altså en tredobling i løbet af blot fire år.
Mobiltelefoner sender tale og data afsted som digitale pakker oven på en specifik radiofrekvens kaldet en bærebølge.
Via såkaldt modulation af bærebølgen indlejres de digitale pakker som små udsving i bærebølgens frekvens.
Den nærmeste mobilmast opfanger signalet og sender det videre til nabomasten. Når signalet kommer frem til modtageren, afkodes de små udsving i bærebølgen igen til tale eller data.
For at undgå, at forskellige radiosignaler forstyrrer hinanden, reguleres frekvenserne af den internationale organisation ITU. Lige nu benyttes frekvenser mellem 700 megahertz og 2,6 gigahertz til at håndtere 2G, 3G og 4G.
Hver eneste forbindelse optager en lille del af frekvensbåndet, og der er ganske enkelt ikke plads til, at milliarder af nye enheder sender data igennem luften.
Millimeterbølger er løsningen
For at gøre den høje downloadhastighed og de mange brugere praktisk muligt fremførte den amerikanske teleforsker Ted Rappaport fra New York University i en forskningsartikel fra 2013 ideen om, at 5G skal kigge opad i frekvensspektret efter de såkaldte millimeterbølger.
De tidligere generationer benytter bølgelængder mellem cirka 10 og 40 centimeter.
Ved at flytte sig op i frekvensområdet over 30 GHz og op til 300 GHz, hvor bølgelængden falder til under en centimeter, kan 5G udnytte en langt større og mere ubenyttet del af frekvensspektret.
Problemet ved at lade mobilerne kommunikere ved de høje frekvenser og korte bølgelængder er, at signalerne lettere bliver blokeret af bygninger og endda helt banale forhindringer som træer, buske og regnvejr.
Ted Rappaport og en gruppe studerende testede derfor, hvordan mobilsignaler sendt ved 28 og 38 gigahertz i storbyerne New York og Austin opførte sig.
De kom frem til, at dækningen kan sikres i storbyerne med en afstand på 200 meter mellem 5G-masterne. Eksisterende master står typisk med to til tre kilometers mellemrum.
Mobilnettet bliver skåret i skiver
SMARTPHONES: Høj downloadhastighed, mange enheder
Smartphonebrugere har brug for høj datahastighed. Denne skive har derfor fokus på at levere stor båndbredde til mange modtagere.
SUNDHEDSSEKTOR: Lav responstid, høj forbindelsessikkerhed
En skive i netværket kan fx dedikeres til fjernkirurgi. Her må forbindelsen til robotten ikke gå tabt, og responstiden skal være så lav som muligt.
INDUSTRI: Lav responstid, høj downloadhastighed
Det kræver lav responstid at fjernstyre gravemaskiner præcist og høj båndbredde til fx realtids videostreaming af den fjerne byggeplads.
SMARTE ELMÅLERE: Mange enheder, lavt strømforbrug
Intelligente elmålere indberetter dit forbrug via 5G. For at forlænge batterilevetiden kræver denne skive minimal energi fra enhederne.
It-giganter tester 5G-hastigheder
Det vil derfor kræve et 5G-antenneanlæg kaldet basestationer på hvert gadehjørne at sikre dækningen i storbyerne.
Men fordelen ved millimeterbølgeteknologien er, at størrelsen på en radioantenne er omvendt proportional med signalets frekvens.
Dermed kan antennerne gøres meget mindre, så en 5G-mobiltelefon vil kunne indeholde hundredvis af små antenner, ligesom basestationen vil kunne gemme flere tusinde.
Selvom rækkevidden af signalerne er kortere, kan de til gengæld målrettes langt mere præcist mod bestemte enheder, fordi det store antal antenner gør det muligt at pege dem i forskellige retninger.
De små basestationer vil også skulle sættes op inden døre, hvilket vil eliminere problemer med dårligt signal i fx betonbygninger.
Mobilgiganten Samsung har i tests demonstreret millimeterbølgeteknologi på prototypestadiet. Det lykkedes firmaet at sende data afsted til en modtager i en bil, der kørte gennem den sydkoreanske by Suwon med 25 km/t. Den gennemsnitlige overførselshastighed var 1,67 gigabit pr. sekund – godt fem gange hurtigere end 4G.
Samtidig viste ingeniørerne, at signalet kan overdrages mellem forskellige basestationer på vejen, mens bilen kører, uden at hastigheden falder mærkbart.
Verdens første mobile 5G-testenhed er knap to meter høj. Når vi får adgang til teknologien er den presset ned i lommestørrelse.
Mobilnet overtager virkeligheden
Teknologivirksomhederne har endnu meget udviklingsarbejde foran sig, før de kan begynde at sælge 5G-abonnementer, men de er alle enige om, at 5G vil gå i luften i løbet af det næste årti.
Overgangen vil dog ske gradvist over en årelang periode – med de ældre generationer i brug sideløbende med den nye.
Et af de mest lovende perspektiver for 5G er brugen af augmented reality – AR. Hvor virtual reality “nedsænker” brugeren fuldstændig i et virtuelt 3D-univers, fungerer AR som en tilføjelse til virkeligheden.
Microsoft har fx udviklet en brille, hvor brugeren ser den virkelige verden med 3D-objekter fra en virtuel verden projiceret ind i synsfeltet via projektorer i brilleglasset.
Er du for eksempel på udkig efter en ny lænestol, kan du downloade en 3D-model af møblet og placere det i stuen for at se, om det passer ind, inden du køber det.
Brillerne er indtil videre afhængige af en wi-fi-forbindelse og vil først indfri sit fulde potentiale, når 5G går i luften og gør teknologien mobil.
Det kommende netværk bliver ikke bare en ny udgave af mobilt internet. Det bliver en mobilrevolution, som vil ændre måden, vi ser virkeligheden på.