Glöm 5g – 6g blir starten för en helt ny värld

Med 4g blev hela den digitala världen tillgänglig bakom en skärm som rymdes i jackfickan. Med 5g finns löftet om den fjärde industriella revolutionen. Men 6g kan bokstavligen komma att förändra synen på hela vår värld.

Peter Ottsjö

Simon Campanello

Vid årsskiftet börjar den stora utrullningen av femte generationens mobilnät i Sverige. Men telekombolagen blickar redan framåt.

Det är nu de ritar skisserna över 6g, den mobilstandard som troligen tas i bruk mot slutet av det här årtiondet. Där väntar ett hyperuppkopplat samhälle av ett slag vi knappt kan föreställa oss i dag.

– Nikola Tesla sa: ”När trådlöst appliceras perfekt kommer hela jorden att förvandlas till en jättelik hjärna. ”Ungefär hundra år senare pratar vi om 6g, och nu kan vi börja se att han hade rätt och att vi är på väg dit, säger Karin Thurberg som är ansvarig för produktledning på Huaweis avdelning för FoU i Sverige.

Karin Thurberg är ansvarig för produktledning på Huawei i Sverige. Foto: Huawei

Citatet från den serbisk-amerikanske uppfinnaren ligger i linje med hur telekombranschen själva väljer att definiera 6g. I ett policydokument som förra året publicerades av 6g-forskningscentret vid Uleåborgs universitet i Finland sammanfattar författarna nästa generations mobilnät i en slagkraftig mening: ”Ubiquitous wireless intelligence”.

Allestädes närvarande trådlös intelligens.

Visionerna om vad 6g skulle kunna bli är många. När nätet är på plats kan hela världen få en digital tvilling i en alltid uppdaterad 3d-karta av hem, kontor, fabriker och städer. Vi kan kommunicera med hologramvideo, och ar-glasögon kan nå sin fulla potential tack vare höga hastigheter, låg fördröjning och decentraliserad beräkningskraft.

Samtidigt måste näten bli mer energieffektiva för att leva upp till FN:s hållbarhetsmål, och vara designade så att ”digitala klyftor” – där en stor del av den globala befolkningen inte har tillgång till internet – motverkas och minskas.

6g-näten ska ha integrerat stöd för artificiell intelligens och maskininlärning. De ska vara byggda för att värna om användarnas integritet och säkerhet. Till skillnad från 5g talas det om det ”människocentrerade” nätet – även om maskiner spås ta över alltmer avancerade arbetsuppgifter.

Läs mer: Ett halvår utan Google – så är det att använda en Huawei-telefon

Exakt hur det ska gå till, och vilka tekniska lösningar som måste utvecklas, återstår att se. Vissa tillämpningar kan bli verklighet fast i mindre skala redan med 5g-nätet, andra får vänta.

– Vi kommer successivt att se helt nya krav. Då ser var vi kan vidareutveckla 5g så att det möter kraven och var de här lite tydligare gapen kommer att uppstå, som gör att man delvis vill ta nya tag och tänka nytt när man gör 6g, säger Ericssons forskningschef Magnus Frodigh.

Normalt sett går det ungefär ett decennium mellan generationsskiftena i mobilnätet. I fallet 6g tror vissa att det kan gå något snabbare. Samsung bedömer exempelvis att de första kommersiella näten kan bli verklighet redan 2028. Men än så länge är 6g i allra högsta grad en produkt på ritbordet.

– All utveckling inom mobiltelefoni tar tid. Förstudier om 5g startade första halvan av 2010- talet, och 2019 togs de första kommersiella 5g-systemen i drift i Europa. Parallellt bedrevs arbetet med att harmonisera 3,5-GHz-bandet för att på bred front göra det tillgängligt för 5g. Huawei identifierade bandet som kritiskt för 5g redan 2013, så det är långa tidshorisonter, säger Karin Thurberg.

Fakta: Peter Ottsjö, Simon Campanello Grafik: Jonas Askergren Källa: Ericsson, 6g Flagship

Ericssons vision för 6g

Ericssons vision för 6g är tydligt uppdelad i tre olika områden, och en del av det kan fortfarande låta som science fiction.

Kanske framför allt det Ericsson kallar ”internet of senses”, sinnenas internet. Internet blir en plats som luktar, som känns, som smakar och hörs och syns.

Ett exempel Ericsson ger är en middagsbjudning. Värden smakar på olika rätter innan hen bestämmer sig för vad som ska tillagas. Hen väljer en miljö där middagen ska äga rum (på en strand kanske) och gästerna kanske är fysiskt på plats hos middagsvärden eller deltar på distans. För alla inblandade är det ingen större skillnad.

Läs mer: Med morgondagens internet blir vår värld aldrig sig lik igen

– Det är lite oklart om de är där eller om det är avatarer som är där. Sedan bestäms det att man ska vara på en strand någonstans i Afrika. Man kan flytta på hela miljön, eller hur användaren framträder i den miljön och hur användaren interagerar i den här miljön – och allt är som om alla är där. Fast det kanske inte är någon som är där i verkligheten. Det är en komplett sensorisk upplevelse, säger Magnus Frodigh.

För att kunna närvara i denna mixade verklighet har användarna smarta glasögon, linser eller så används hologramteknik. Det krävs också teknik för att reta sinnen som smak och lukt.

Magnus Frodigh är forskningschef på Ericsson. Foto: Ericsson

– Sådan teknik finns redan i dag. Det finns till exempel en hjälm där du kan känna vinden i ansiktet när du bestiger ett virtuellt berg. Eller värmen på en strand, säger Magnus Frodigh.

Virtuella objekt kan förankras i den verkliga miljön tack vare en 3d-karta/ett punktmoln som hela tiden synkroniseras med svarstider under 1 millisekund, i bästa fall ner mot 0,1 millisekunder.

För att lyckas med detta kan man tänka sig att det sitter en radioaccesspunkt med terahertzteknik i varje rum i hemmet eller på kontoret. I närheten finns en molnserver i nätets utkant där mycket av databearbetningen sker.

För att detta ska bli verklighet krävs datatakter som räknas i terabit/sekund och det är något 6g-tekniken ska kunna klara. Målet är att använda frekvenser på terahertzbandet från 0,1 THz och uppåt. Det ger mycket hög bandbredd men också mycket kort räckvidd. Ericsson och andra telekomjättar kommer att ha fullt upp med att utveckla ny antenn- och modulationsteknik för att dra vinning av bandbredden.

Ericssons andra forskningsområde inom 6g är en digital infrastruktur på en skala vi aldrig tidigare sett. Varje rum, varje hus, varje fabrik, varje kvarter och varje stad läses in och ges en digital representation som uppdateras i realtid. Först då går det på ett trovärdigt och användbart sätt att förankra virtuella objekt i den verkliga miljön.

– Och i den här miljön kommer alla objekt som finns där också att ha sin digitala representation, eller digitala tvillingar. I en sådan miljö kan digitala tvillingar också kommunicera med varandra och förutsäga vad som kommer hända i den verkliga världen inom kort. Den här digitala representationen, att digitalisera allting, kommer att vara en absolut nyckelinfrastruktur, säger Magnus Frodigh.

Läs mer: Vill du veta allt om 5g? Här är jätteguiden

Med digitala tvillingar som kan kommunicera med varandra, och som dessutom kan navigera i en alltid uppdaterad 3d-karta av den verkliga världen, uppstår en ny typ av maskin-till-maskin-kommunikation – vilket är Ericssons tredje forskningsområde när det gäller 6g. Magnus Frodigh förklarar:

– Maskinerna blir mer och mer kapabla med ökad förmåga och intelligens. De kommer att vara uppkopplade och utbyta information med varandra. En maskin som kommer in i ett område där det redan finns andra maskiner kan lära av dem. Vi får system av system med intelligenta maskiner. Vi tror att kommunikation mellan intelligenta maskiner kan bli lika stort som kommunikation mellan människor. Vi får i någon mån en helt ny kundgrupp. Och de här maskinerna har ingen begränsning i hur mycket de kan generera eller konsumera.

Fakta: Peter Ottsjö, Simon Campanello Grafik: Jonas Askergren Källa: Ericsson, 6g Flagship

Beräkningskraften flyttar ut i nätet

Framtidens mobilnät handlar inte bara om att skyffla datatrafik mellan enheter eller från molntjänster till mobiler. Som vi redan snuddat vid byggs beräkningskraft i allt större utsträckning in i olika delar av nätet.

– Det handlar om var i nätet du gör beräkningarna. Det är viktigt att veta var i nätet du ska lägga beräkningskraften för att latensen ska bli låg och kostnadseffektiviteten hög, säger Karin Thurberg på Huawei.

Det kallas ofta edge computing: beräkningar nära nätverkets kant. Det är ett slags decentralisering av molnet, där beräkningskraften utlokaliseras till stora datacenter. Migrationen till molnet har gjort det lätt för företag som vill köpa in beräkningskraft i stället för att ha egna servrar i källaren. Men i en 6g-värld full av latenskritiska applikationer räcker det inte att förlägga alla beräkningar till ett fåtal datacenter.

Ta smarta glasögon som exempel. Tanken är att kunna strömma högupplöst augmented reality-video direkt till glasögonen, utan att behöva bygga in någon väsentlig processorkraft i dem.

– Det är svårt att få in en grafikprocessor i glasögonskalmen, konstaterar Magnus Frodigh på Ericsson.

I stället ska beräkningskraften finnas i nätet. Det kan bli möjligt tack vare 6g-nätens extremt låga fördröjning i sändningen från basstation till terminal. Men att förlägga beräkningarna till ett avlägset datacenter skulle innebära att det i stället uppstår för stora fördröjningar i nätet.

– Rendering på nätsidan behöver vara ganska nära och väldigt synkad med det du ser och rör. Frågan är hur långt bort den kan vara för att du fortfarande ska få den här upplevelsen. Det går inte att ha bara ett ställe i Sverige. Det kan krävas 10–20 stycken i Stockholm, det är svårt att säga nu, säger Magnus Frodigh.

Det kan röra sig om små decentraliserade datacenter, eller beräkningsnoder, placerade i eller vid enskilda basstationer. Förutom de smarta glasögonen är självkörande bilar eller smarta industrirobotar exempel på applikationer som skulle kunna hämta delar av sin intelligens från servrar som placerats ut runt om i nätet.

– Det är nästan som att du har ett operativsystem där du har distribuerad lagring av data, distribuerad beräkningskraft och distribuerad konnektivitet. Det blir nästan som en väv. Vi brukar prata om ”network compute fabric”, säger Magnus Frodigh.

Fakta: Peter Ottsjö, Simon Campanello Grafik: Jonas Askergren Källa: Ericsson, 6g Flagship

Nätet byggt för artificiell intelligens

Redan i dag används algoritmer för att på olika sätt optimera mobilnäten, men med 6g kommer stödet för ai och maskininlärning att byggas in från grunden.

– Jag tror naturligtvis också att man kommer att försöka bygga in mer intelligens i näten. Man pratar i dag om självorganiserande nätverk, där näten med hjälp av maskininlärning och ai kan bli mer effektiva i hur de styr olika resurser, säger Karin Thurberg på Huawei.

Ai-baserade system kan rentav vara nödvändiga för att 6g-nätet ska fungera i praktiken. Det väntas bli betydligt mer komplext i sin uppbyggnad än dagens mobilnät, med många fler små noder som kan kommunicera med varandra och mer avancerad antennteknik.

– Du behöver få hela infrastrukturen självlärande. Ett 6g-nät ska ha förmåga att vara datadrivet, väldigt distribuerat och snabbt kunna anpassa sig till nya förutsättningar, säger Magnus Frodigh på Ericsson.

Optimeringskraften i maskininlärning kan också vara till nytta för ett annat mastodontprojekt: att sänka energiförbrukningen och i förlängningen reducera koldioxidutsläppen från mobilnätet.

– Tidigare har fokus legat på högre datatakter. Varje generation ska kostnaden för att transportera en bit sänkas med runt 90 procent. Nu måste vi på allvar jobba lika hårt med att sänka elförbrukningen, säger Karin Thurberg.

Ai kan vara en nyckel för att nå dit.

Historiskt sett har hårdvaran i mobilnätet stått och snurrat oavsett belastning. I 5g-näten har man börjat bygga in en möjlighet att stänga ner komponenter som inte behövs för tillfället, för att på så vis spara energi. Precis som ett datacenter kan stänga ner servrar vid låg belastning.

– Med ai kan man driva det längre. När du har en prediktion på vilken datatrafik som är i antågande kan du vara lite mer riskbenägen och stänga ner hårdvaran under lite längre tid, säger Karin Thurberg.

I kombination med den höga bandbredden i 6g-nätet går det också att justera när data sänds. Nätet kan identifiera trafik som inte är latenskritisk, som data som ska skickas till en backup eller temperaturdata från en sensor. Sedan kan den trafiken ”vila” i en lagringsenhet vid basstationen till dess att trafik som behöver skickas snabbt, som en liveströmmad ar-video, anländer.

Tommy Svensson, som är professor i kommunikationssystem på Chalmers och leder högskolans forskningsgrupp inom luftgränssnitt, menar att det är en lösning som blir möjlig med terabithastigheter.

– Med hög bandbredd och hastigheter upp till en terabit per sekund kan paketen skickas ut i en kort ”skur”, och sedan kan sändaren stängas ner. Då sparar vi massor av energi, säger han.

Fakta: Peter Ottsjö, Simon Campanello Grafik: Jonas Askergren Källa: Ericsson, 6g Flagship

Säkerhet och integritet

De senaste åren har frågan om säkerheten i mobilnäten flugit upp på radarn. Inte minst gäller det debatten om att låta kinesiska telekombolag leverera tekniklösningar till 5g-näten. När det kommer till 6g hamnar frågan om säkerhet och användarnas integritet i fokus.

Inte minst eftersom så många fler saker ska kopplas upp, som i Ericssons vision om att mobilnäten ska användas för att förstärka eller förflytta sinnesintryck. Samtidigt väntas allt fler fordon, maskiner och delar av infrastrukturen koppla upp sig.

– Om man med 6g börjar koppla upp tankar, känslor, sinnen eller kopplar upp kritiska maskiner, då kommer alla former av säkerhetsfrågor i fokus, säger Magnus Frodigh.

Det kan handla om tekniska lösningar som automatiskt avidentifierar användardata innan den skickas vidare till operatören. Eller att användardata inte behandlas centralt utan bara i de delar av nätet där det krävs.

– I 6g bygger man in säkerhet och integritet från start. Användaren är automatiskt anonymiserad från start, kanske till och med för operatören. Vi strävar efter att bara spara precis de data vi behöver för stunden och så långt ut i nätet som möjligt, säger Tommy Svensson på Chalmers.

Tommy Svensson, professor i kommunikationssystem vid Chalmers.Foto: Anna-Lena Lundqvist

”En helt ny värld”

På ett sätt kan man se att 6g delvis handlar om en vidareutveckling av 5g där allt naturligt nog blir snabbare, större och smartare.

Samtidigt gör dessa 6g-nätets mer extrema egenskaper att det uppstår möjligheter att skapa tillämpningar som fortfarande känns väldigt futuristiska. Sinnenas internet? Hologramvideor? Koppla upp tankar och känslor? 1 terabit per sekund?

För alla utom Nikola Tesla kan det här fortfarande kännas en smula omtumlande. Speciellt när man tänker att detta samhälle – som tidigare bara funnits i science fiction-romaner – är vad multinationella bolag som Ericsson och Huawei i sina forskningslabb nu jobbar för att realisera.

– Mobilt bredband fortsätter att utvecklas och vi ser hur högre datatakter kommer att möjliggöra ännu bättre slutanvändarupplevelser, säger Magnus Frodigh och tillägger:

– Men vi har flera paradigmskiften framför oss, detta är en helt ny värld.

Experterna i reportaget

Magnus Frodigh är forskningschef på Ericsson. Han har varit på Ericsson sedan 1994 och haft en rad chefspositioner på Ericssons forskningsavdelning och inom produkthantering för 2g, 3g, 4g, och 5g. Han utbildade sig till civilingenjör vid Linköpings universitet och doktorerade i radiokommunikationssystem på KTH. Sedan 2013 är han adjungerad professor i trådlös infrastruktur på KTH.

Karin Thurberg är ansvarig för produktledning på FoU-bolaget Huawei Technologies Sweden med ungefär 300 anställda. Hon har jobbat inom telekombranschen i över 20 år och har en civilingenjörsexamen i teknisk fysik från KTH och en MBA i internationellt företagande från Uppsala universitet.

Tommy Svensson är professor i kommunikationssystem vid Chalmers och driver högskolans forskning kring trådlösa system. Han har varit inblandad i forskningsprojekt som varit med och format standarden för både 4g och 5g.

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer