Hur fungerar 5G egentligen?

5G består av tre delar

Ett mobilnät är aldrig bara en mast. Tre nivåer hänger ihop: radio-delen i masten skickar och tar emot signaler, transmissionsnätet är fiberlänkar som binder ihop masterna med kärnnätet, och kärnnätet är operatörens datorhall som vet vem du är, godkänner anslutningen och dirigerar trafiken vidare ut på internet. När 5G byggs ut är det främst radio-delen och kärnnätet som uppgraderas. Fiberlänkarna är ofta desamma som tidigare.

Den uppdelningen gör att 5G kan rullas ut i två steg. Först får masten ny radio men kärnnätet är kvar från 4G — det kallas NSA. Sedan byts kärnnätet ut mot 5G-versionen — det kallas SA. Båda räknas som 5G, men de fungerar lite olika i bakgrunden.

Radio: vad gör masten?

Masten har antenner som sänder på bestämda frekvenser. I Sverige används främst tre band för 5G: 700 MHz (n28) för räckvidd, 1800 MHz (n3) som mellanband, och 3,5 GHz (n78) för hög kapacitet. Lägre frekvens går längre men bär mindre data per sekund. Högre frekvens bär mycket data men dämpas snabbare av väggar och avstånd. Därför sänder en mast oftast på flera band samtidigt — för att räcka både närmast och längst bort.

Din router eller telefon lyssnar på alla band och hänger på basstationen som ger bäst signal. När du rör dig flyttas du över till nästa basstation utan att du märker det. Den övergången kallas handover.

OFDM och hur masten delar ut tid

En mast kan inte sända till alla användare samtidigt. Den delar upp tiden i mycket korta intervall — en bråkdel av en millisekund — och tilldelar varje användare en liten andel på frekvens och tid. Tekniken heter OFDMA och är finkornigare i 5G än i 4G. Det betyder att masten kan packa in fler användare utan att någon märker fördröjning.

Kärnnätet — hjärnan bakom radion

När du öppnar en webbsida händer mycket innan trafiken ens lämnar operatören. Mobilen autentiseras, kärnnätet kollar att du har giltigt abonnemang, det räknar dataåtgång, hanterar handover och ser till att du kan ringa nödsamtal. I 4G-kärnnätet (EPC) tar varje session relativt lång tid att starta. I 5G-kärnnätet (5GC) är komponenterna virtualiserade och kan svara mycket snabbare. Det är en av anledningarna att 5G-latensen kan vara lägre även när själva radio-delen är lika snabb som tidigare.

Vad betyder NSA och SA för dig?

I vardagen märker du sällan skillnaden. Hastighet och täckning är ungefär samma. Skillnaden syns mest i tre fall: lägre ping på SA, möjlighet till network slicing för specialtjänster, och bättre stöd för avancerade industri-lösningar. För ett vanligt hushåll räcker NSA-5G utmärkt. Det är radio-delen som ger de stora hastighetslyften — kärnnätsuppgraderingen handlar mer om framtid än om ett dramatiskt steg idag.

Massive MIMO och beamforming

Ett av de viktigaste tekniska sprången i 5G är massive MIMO. Masten har inte ett par antenner utan ett trettiotal eller fler (32, 64, ibland upp till 128) som kan rikta egna strålar mot olika användare samtidigt. Tekniken kallas beamforming. Resultatet är att en enda mast kan betjäna fler användare med högre kvalitet — utan att du som användare behöver göra något. Det är därför 5G-master tål kvällsbelastning bättre än vad 4G-master gjorde på samma plats.

Hur ser kedjan ut från fönstret till webbsidan?

Du klickar på en länk. Routern eller mobilen skickar förfrågan över radio till basstationen, kanske 800 meter bort. Basstationen samlar trafiken och skickar den över fiber till operatörens kärnnät, sannolikt i en datorhall några mil bort. Där autentiseras du, trafiken styrs vidare ut på internet och färden går till webbsidans server. Hela kedjan tar oftast 15–40 millisekunder fram och tillbaka på 5G — för dig märks det som att sidan öppnar direkt.

Fortsätt läsa

Vill du gå djupare har vi separata guider om frekvensbanden, NSA mot SA i detalj, och MIMO-tekniken. Är du mer intresserad av praktisk hastighet eller täckning, börja istället med 5G-hastighet eller jämförelsen med fiber.