Korean olympialaisten ja Oulun välille syntyy 5G-verkkoyhteys

Seuraavan sukupolven langaton tiedonsiirtojärjestelmä, käänteentekeväksi luonnehdittu 5G tekee tuloaan. Oulun yliopiston CWC-tutkimusyksikkö on edustettuna 5G-olympiajoukkueessa, joka esittelee maailman ensimmäisen mannertenvälisen, julkisen 5G-verkkoyhteyden.

Centre for Wireless Communications -tutkimusyksikössä on pitänyt alkuvuodesta kiirettä: Pyeongchangin talviolympialaisiin on lähetettävä satakunta kiloa elektroniikkaa. Räkkikasaksi koottuna siitä tulee 5G-tukiasema, jolla on tarkoitus suorittaa maailman ensimmäinen mannertenvälinen, yleisölle avoin 5G-verkkokokeilu.
Perässä seuraa 5G-olympiajoukkue, jossa on jäseniä CWC:stä ja yhteistyökumppani Nokiasta. Taustavoimana toimii kansainvälinen 5GChampion-yhteistyöhanke. Kirjaimellisesti kansainvälinen on myös itse kokeilu: siinä luodaan 5G-yhteys Etelä-Korean ja Suomen välille.
Tarkemmat paikat ovat sisälajien kisa-alue Gangneungissa sekä pääkirjasto ja Kastellin monitoimitalo Oulussa, mutta virtuaalilasien avulla läsnäolijat voivat matkata maailman toiselle puolen, 7000 kilometrin päähän. ”Oululaiset voivat nauttia live-suoratoiston välityksellä olympiatunnelmasta, kun taas korealaiset pääsevät vilkaisemaan Suomea”, kertoo 5GChampion-projektipäällikkö Giuseppe Destino CWC:stä.

Koettavana on myös ”lisätyn todellisuuden” sovellus, jossa olympiapuiston hologrammiin yhdistetään reaaliaikaista kisainformaatiota ja videoita. Interaktiivisuutta edustaa itse säädettävä revontulinäkymä Kastellin monitoimitalolla. 
”Virtuaali- ja lisätyn todellisuuden sovellusten avulla yritämme esitellä 5G:tä kansantajuisesti”, Destino sanoo ja määrittelee esittelyn teknisen sisällön:
”Leveämpi laajakaista ja nopea (ja mannertenvälinen) yhteys, jotka sopivat ’datasyöpöille’ sovelluksille ja aikasidonnaisille pienen viipeen palveluille.”
 Entistä leveämpi mobiililaajakaista ja äärimmäisen pieni viive ovatkin 5G:n keskeisiä ominaisuusvaatimuksia. Esityksessä häivähtää myös 5G:n kolmas kulmakivi, laitteiden ja sensoreiden (mittausantureiden) kytkeytyminen massoittain verkkoon ja tästä syntyvä ”esineiden internet”, Internet of Things eli IoT.

5G:ssä tieto siirtyy kapeina, antennikohtaisina keiloina

Data siis liikkuu ristiin rastiin, paikkojen, käyttäjien ja laitteiden välillä, ja ennennäkemättömällä nopeudella. Professori Ari Pouttu CWC:stä valaisee taustalla olevia teknologisia saavutuksia:
”Esiteltävänä on ensinnäkin 5G-aaltomuoto, tiedonsiirron tapa. Lisäksi menemme korkeille radiotaajuuksille, 27 gigahertsiin − kymmenkertaisesti korkeammille kuin nykyiset matkapuhelimet. Mukana on myös moniantennitekniikka, joka suuntaa energian kapeina keiloina, ’lyijykynäsäteinä’. Tukiasemassa on 64 antennia, ja jokaiselle voidaan rakentaa oma tiedonsiirtokanava. Tähän asti lähetin−vastaanotin-välillä on ollut yksi antenni kummassakin päässä ja signaali on lähtenyt joka suuntaan.”

Kaikki nämä ovat 5G:n edellytyksiä. 5G-aaltomuoto mahdollistaa suuremman kapasiteetin ja pienemmän viiveen. Korkeiden taajuuksien käyttöönotto suo lisätilaa datalle ja vähentää datamäärän kasvusta johtuvaa energiankulutusta: korkeilla taajuuksilla lähetysteho on alhaisempi. Lyijykynäsäteillä ja moniantenneilla on tärkeä rooli paitsi kapasiteetin kasvattamisessa myös siinä, miten korkeilla taajuuksilla vastaan tuleva häiriöhässäkkä saadaan kuriin.
Lisäksi nämä ovat näytteitä Oulun yliopiston ja CWC:n tutkimuksesta. ”Meidän osaamisemme on juuri siinä, miten bitit siirretään”, Pouttu sanoo, mutta huomauttaa, että yhteistyöhön perustuvassa tutkimuksessa saavutusten syntypaikkaa ei useinkaan voi määritellä.
Kuten ei lopullista kokoakaan. Nyt tavaraa tarvitaan satakunta kiloa, mutta asia tulee muuttumaan. ”Joku vuosi insinööriltä vielä menee, että saa sen mahtumaan kännykkään.”
Tai kodinkoneiden kylkeen, sähkömittareihin, virtuaalilaseihin… 5G:n suurin lupaus ja ero edellisiin G-sukupolviin on edellä mainittu Internet of Things, jossa laitteet vaihtavat tietoja keskenään ja tekevät elinympäristöstämme ”älykkään”, itsesäätyvän ja -ohjautuvan. Tämä perustuu paitsi 5G:n tiedonsiirtokapasiteettiin, myös äärimmäisen luotettavuuden ja pienen viipeen vaatimukseen (muuten itseohjautuvan auton kyydissä olisi turhan jännittävää).

Suppeassa muodossa IoT:n mahdollistaa jo 4G:n Narrowband IoT -muunnos. 5G:ssä IoT-valmius on sisäänrakennettuna. Mutta mullistuuko maailma? Yhtään 5G-laitetta ei ole vielä markkinoilla, ja tukiasematkin (Pyeongchangiin vietävä mukaan lukien) ovat vasta prototyyppejä.
”5G on elinkaarensa alussa. Siihen, että kadunmies voi ostaa 5G-kännykän, menee tovi”, Giuseppe Destino toteaa. Ari Pouttu jatkaa ajatusta.
”Me insinöörit emme tiedä mikä on ’killer application’, joka tuottamamme alustan päälle rakentuu. Emme voi tietää, mitä 5G mullistaa.”

Tutkijoiden katseet kääntyvät jo kohti 6G:tä

Kaikki riippuu markkinoista. Niissä Pouttu näkee kiinnostavan mahdollisuuden: IoT ja 5G:n korkeat radiotaajuudet edellyttävät entistä enemmän tukiasemia, jotka yleistyvät myös sisätiloissa.
”Miten sisätilaverkot rakennetaan? Ei ole järkevää, että kukin operaattori tuo paikalle omat tukiasemansa. Voi syntyä mikro-operaattoreita, jotka vuokraavat paikallisen verkon isommille. Samalla voi syntyä uusia paikkaan sidottuja palveluita, kuten sisätilapaikannus tai ostarin oma ilmoituskanava.”
Palveluntuottajien ja laitevalmistajien sovelluksia odotellessa CWC jatkaa perustutkimusta, mutta ei ainoastaan 5G:n edelleen kehittämisen osalta: kunkin G:n tullessa standardisointivaiheeseen tutkijoiden katseet kääntyvät jo kohti seuraavaa sukupolvea.

Ensimmäinen 5G-standardi saadaan kesällä 2018. ”Nyt alamme penkoa 6G:n suuntaviivoja”, Pouttu kertoo. Tammikuussa Oulun yliopiston 6G-osaamiskeskittymähanke 6Genesis eteni Suomen Akatemian lippulaivaohjelman loppukarsintaan. Jännitys tiivistyy siis muillakin kuin 5G-olympiajoukkueella, joka on tehnyt viime hetken säätöjä tukiasemaansa.
”Projektin tärkein ja riskialttein osa on 27 GHz:n taajuudella toimivan esi-5G-radion kehittäminen”, Destino kertoo. ”Olemme onnistuneet suunnittelussa, edistymme vauhdilla ohjelmistojen kehittelyssä ja odotusten mukaisesti kohtaamme haasteita niiden integroinnissa.”
”Olympialaiskokeilu on hyvin jännittävä; se on ainutlaatuinen, vailla ennakkotapauksia.”

Teksti: Jarno Mällinen

Pääkuvassa Ari Pouttu ja Giuseppe Destino projektijoukkueineen esittelevät olympialaisissa historiallisen 5G-kokeilun. "Sen ytimessä on kaksi seikkaa: uudenlainen 27 gigahertsin radioyhteys ja 'ketterä' runkoverkko", Destino kertoo. Kuvassa mittalaite, jolla voidaan mitata antennien säteilykuviota. Kuva Mikko Törmänen.

Oulun 5G-joukkue PyeongChangin olympialaisiin

Oulun 5G-joukkue valmiina koitokseen. Kuvassa joukkueen vierellä näkyvät valkeat antennit ovat osa mannertenvälistä 5G-verkkokokeilua. 

Oulun yliopiston ja Nokia Bell Labsin muodostama yhteinen tutkimuskeskus Nokia Bell Labs and University of Oulu Joint Center for Future Connectivity osallistuu tuleviin Etelä-Korean talviolympialaisiin demonstroimalla tulevaisuuden 5G-palveluita keskeisenä osana EU:n rahoittamaa 5GChampion tutkimushanketta. Hanke valittiin kilpailun jälkeen ainoana EU:n rahoittamana hankkeena 5G-palvelujen pilotointiin olympiakisoissa. Projektissa on kehitetty yhteistyössä etelä-korealaisen konsortion kanssa 5G-radiokyvykkyyteen perustuvia VR/AR, multimedia, IoT sekä paikkapohjaisia palveluita todellisissa 5G-testiverkkoympäristöissä. Demoissa käytettävät uudet millimetriaaltoalueella toimivat radiot on kehitetty Oulussa Joint Centerin toimesta hyödyntäen viimeisimpiä radioteknisiä ratkaisuja. 

”Nokian ja CWC:n henkilöiden tiivis yhteistyö nopeatempoisessa ja erittäin tavoitteellisessa 5GChampion hankkeessa on luonut vuosi sitten perustetun Joint Centerin käytännössä. Porukka on hitsautunut hienosti yhteen ja tästä on hyvä ponnistaa yhdessä eteenpäin ja laajentaa yhteistyötä nykyisestään”, toteaa tutkimuskeskuksen johtaja, akatemiaprofessori Matti Latva-aho. Oululaisvetoinen demonstraatio on esillä 20. - 22.2. Gangneoungin IoT kadulla, jossa 5G-teknologiaa tuodaan laajalti yleisölle esille kisojen ajan.

Lue lisää H2020 5GCHAMPION projektista

Tervetuloa 5G-testiverkkoon

Viimeksi päivitetty: 16.2.2018