Til hovedinnhold

Smart radio kan gi oss mye bedre mobildatanett

Utnytter frekvenshull slik at alt blir mer effektivt.

Hardware.no/Skagerrak: Dagens nettbruk krever bredbånd med skikkelige muskler. Det dukker stadig opp nye dingser som skal ha nettilgang – ofte omtalt som tingenes Internett – og de dingsene vi har bruker stadig mer båndbredde. For eksempel kan den første iPad-modellen trekke opptil 35 Mbit/s, mens dagens modeller kan legge beslag på opptil 90 Mbit/s. Økningen på tradisjonelt bredbånd har gjerne ligget på rundt 40 prosent i året, men der det virkelig eksploderer er mobilt bredbånd.

Ifølge Telenor Norge har datatrafikken over mobilnettet vokst med hele 1300 prosent fra 2011 til 2014. På verdensbasis skjer 80 prosent av denne trafikken skjer mens vi sitter hjemme, et sted der det ikke er spesielt optimalt med tanke på dekning. Et alternativ som bransjen snuser på her er såkalte småceller, et konsept som går ut på at du får en basestasjon i miniatyr hjemme hos deg selv.

I tillegg til en stadig økning i IP-trafikken skjer det ting på TV-fronten også. Netflix kjører på med innhold i 4K, og også andre aktører snuser på det samme. Som om det ikke var nok vises det stadig oftere frem 8K-innhold, og i Japan er det snakk om å starte med 8K-sendinger i 2016.

Denne eksplosive veksten av data som skal sendes hit og dit skaper visse utfordringer for bransjen. I all den tid trafikken skjer over ulike kabler går det enn så lenge greit nok. Men det er ikke kabel alle steder og ikke all trafikk vil skje over kabler, og der kommer trådløs kommunikasjon inn i bildet.

Frekvensbåndet er fylt til randen

Problemet er bare at det er få tilgjengelige frekvenser igjen, som kan brukes til å sende datatrafikk på. Dessverre er det slik at nye frekvenser ikke kan finnes opp eller lages, de er konstanter som man er nødt til å utnytte på en fornuftig og effektiv måte. Løsningen til det hele kan være kognitiv radio. Som en ren bonus kan det bety bedre 4G-opplevelse for deg som bruker, og lavere priser.

– Kort fortalt er kognitiv radio en teknologi som finner hvilket spektrum – eller frekvensbolk – som er ledig, og deretter utnytter seg av dette for å skape en bedre opplevelse. Vi snakker altså om en intelligent og fleksibel radio som kan rette seg etter omgivelsene. Det er ikke så lett med normalt utstyr bare å bytte frekvens, når utstyret først er laget for et bestemt frekvensområde. Slikt fører til massiv utbytting, noe som medfører store kostnader og nedetid, forteller Pål Grønsund fra Telenor Research.

Frekvensbåndet er fullt, men det betyr ikke at alt er i bruk.Foto: Telenor

Selv om situasjonen er at det meste av spektrumet allerede er tatt, så er det ikke nødvendigvis så godt utnyttet. Det er til og med tilfeller der aktører kjøper opp frekvenser uten å faktisk bruke dem. Dette gir en rekke såkalte "white spaces", øde områder som ingen andre får nyte godt av. Det er her kognitiv radio kommer inn.

Hopper fra frekvens til frekvens

– Den kognitive radioen ser hva som finnes av frekvenser i området, hva som er ledig og hva som er på nettet. Så snart radioen finner seg en ledig frekvensbolk hopper den inn der. Dette er i og for seg helt greit i all den tid frekvensen ikke brukes, men med en gang den «rette eieren» dukker opp er den kognitive radioen nødt til å trekke seg unna, og la frekvensen brukes slik den er ment å brukes. Dermed startes det opp med et nytt søk etter ledige frekvensbolker der den kognitive radioen kan få sendt data igjen, forklarer Grønsund.

Det er i utgangspunktet to måter å finne ledig spektrum, der hver metode har sine fordeler og ulemper.

– Den første av disse er «spectrum sensing», som kort og godt går ut på at det hele tiden sjekkes hva som finnes av ledige frekvenser. Dette scenarioet kan løses på flere måter. For det første kan det bygges inn en sensor i ulike apparater som rutere, basestasjoner og telefoner. For det andre kan man tenke seg et eget sensornett som har oversikten til enhver tid, sier Grønsund.

Kognitiv radio hopper fra bånd til bånd.Foto: Telenor

Med et sensornett er det en større garanti for å finne ledige frekvenser, utfordringen er at det er mer kostbart enn om man kan greie seg med sensorer i telefoner og basestasjoner. I tillegg er veldig vanskelig å oppdage svake signaler. Det kan for eksempel være et trådløst datanettverk som står et godt stykke unna, og som såvidt rekker bort til området du befinner deg.

Den andre måten å finne ledig spektrum er en egen database. Dette er en teknologi som allerede er i bruk i flere land, og er et veldig enkelt konsept. En sentral database får inn meldinger over hva slags utstyr som finnes, hvor det finnes og hva slags senderstyrke som benyttes. Ved å bruke spesielle modeller kan det da regnes på hva som er ledig, og kombinert med geografiske data blir det mulig å finne områder med frekvenser som er ubrukt.

Denne metoden er rimeligere enn bruk av sensorer på ulike måter, likevel er det slik at det ved bruk av databasemetoden er litt mindre ledig båndbredde som blir funnet. Sensormetoden er rett og slett mer effektiv. Da må det vurderes hvor mye den ekstra båndbredden er verdt, eller om det holder med databasemodellen.

Det er mye ledig kapasitet i spektrumet

TV-båndet er det frekvensbåndet man regner som et naturlig sted å starte, og i en undersøkelse i Tyskland fant man store deler med ledig frekvensbredde som ikke var i bruk. Det ligger nok litt i kortene, men det er greit å poengtere at det meste av ledige frekvenser vil finnes i litt mer rurale områder, og litt mindre i tettbygde områder.

IT-industrien er ivrige påkjempere for bruken av kognitiv radio, blant annet uttaler Microsoft at å utnytte TV-frekvensene til også annen bruk bare er begynnelsen, mens Google mener det er en effektiv måte å få oppkoblinger i rurale områder. Mobiloperatørene har på sin side ikke vært spesielt ivrige, og dette kan det være naturlige forklaringer på. De har nemlig ofte brukt store summer på frekvensauksjoner, og føler at de eier de ulike frekvensområdene i de aktuelle områdene.

Grønsund liker tanke på å utnytte alt av ledig kapasitet.Foto: Telenor

– Det er bare å tenke seg slikt som radarsystemer. Disse er for det første bare plassert på et fåtall steder rundt om i landet, det er rett og slett langt flere steder som ikke blir dekket av en radar. Som om det ikke var nok er det også varierende hvilken retning som radaren sender og mottar i, den snurrer rundt hele tiden, og der den ikke sender er det mulighet for en kognitiv radio. Det samme gjelder med kommunikasjon mot fly. Det er få flyplasser, og det er slettes ikke hele tiden det sendes kommunikasjon mellom flyene og basene på bakken. Dette er jo indrefileten for kognitiv radio, her er det massevis av ledig kapasitet, men sånne systemer bør man heller ikke tøyse med, utdyper Grønsund.

Likevel er det slik at de nyeste systemene vil kunne greie å utnytte den båndbredden som ligger ledig rundt slike kritiske installasjoner. Det er helt essensielt at det ikke blir noen forstyrrelser mellom den kognitive radioen og kommunikasjonssystemene om bord å flyene.

Fremtiden vil bringe kognitiv radio

Det kan også være verdt å få med seg at Post- og teletilsynet har startet med en egen klausul i avtalene som har kommet i stand i forbindelse med frekvensauksjonene som fant sted før jul. Her forbeholder Post- og teletilsynet en rett til å bruke kognitiv radio på de aktuelle frekvensene. Dette er spesielt nyttig der selskaper kjøper frekvenser uten å ta dem i bruk.

Telenor Researchs Pål Grønsund har stor tro på kognitiv radio.Foto: Rolf B, Wegner, Hardware.no

Kognitiv radio kan høres ut som et genialt konsept som vi burde hatt på plass mye tidligere, men alt er dessverre ikke gull og grønne skoger. Bruken av kognitiv radio man medføre at de som allerede har kjøpt lisenser opplever en redusert verdi på frekvensene. Dette kan også medføre urettferdig konkurranse, siden de som har betalt i dyre dommer for frekvensene vil oppleve at også andre bruker de aktuelle frekvensene uten at de betaler for seg. Man kan også se for seg visse forstyrrelser som oppstår i forbindelse med at en kognitiv radio freser frem og tilbake over en rekke frekvenser.

I teorien er det altså mulig å lage et produkt som hele tiden snylter på andres frekvenser, og dermed slippe billig unna et dyrt frekvenskjøp.

Summerer man opp fordelene og ulempene, og ser dem mot hverandre, er det likevel liten tvil om at kognitiv radio har livets rett. Eksisterende tjenester kan for eksempel låne litt av nabofrekvensene, om de er ledige, til å levere en enda bedre tjeneste til brukerne. Og konkurransehensynet er kanskje ikke like aktuelt om alle som har frekvenslisenser kan låne litt av hverandre til enhver tid.

– Et aktuelt scenario kan være et sted der det er flere husholdninger, og noen av disse har femtoceller installert. Dette er småceller som kan plasseres rundt, og gir deg et lokalt mobilnett. I utgangspunktet er dette ment som avlastere til hovednettet, siden mange sliter med dårlig dekning innendørs. Kombinert med kognitiv radio kan det være mulig å justere opp senderstyrken slik at også andre som befinner seg i nærheten kan benytte seg av mobilnettet.

– Spesielt om det kommer på plass et eget sensornett vil dette bli svært effektivt. Alternativet i dette scenarioet hadde vært å sette opp enda en diger sendermast, noe som koster svært mye. På kort sikt vil det være noe høyere kostnader grunnet innkjøp og utplassering av nytt utstyr, men man regner med at det fra 2020 vil snu slik at man sparer mer og mer i forhold til tradisjonelle løsninger, avslutter Grønsund.

Kognitiv radio vil kanskje virkelig få vann på møllen når 5G blir aktuelt:
5G vil få spinnvill ytelse »

annonse