»5G har en pris, og den pris er batteriforbrug«: Televirksomheder jagter allerede ny teknologi

"Brian med kobenet" lukker bare ørene for alarmen og håber på, at alarmpatruljen ikke kommer lige med det samme.

Jeg har boet overfor en tankstation, hvor der jævntligt var tyveri. Tyvenes metode var at aktivere alarmen. Hvordan de gjorde ved jeg ikke, men det tog kun få sekunder. De kørte forbi, og kørte meget hurtigt væk, samtidigt med alarmen hylede. Herefter kom de så og slog alarmen fra. Kort tid efter, så blev den aktiveret igen. Og så blev den slået fra igen. Til sidst, så gav de ikke at komme, og så nuppede tyvene pengene. Det skete vist flere gange, og ud over det var helt umuligt at sove, så endte det med at tankstationen lukkede butikken, og blev til selvbetjeningsstation. Det gik så hurtigt, at jeg ikke engang kunne nå at rejse mig fra sengen, og kigge ud af vinduet, før de var væk.

Hvis han ved hvordan at telegrammerne er opbygget, og kan sende sine egne

Ja; men han kan ikke indsætte dem, uden at der går kludder i serienumrene, så snart den rigtige enhed sender, for så kommer der to telegrammer med samme serienummer.

, vil jeg tro han også kan lytte til alarmen, og detektere om den sender, samt dens serienumre.

På er feltbussystem, kan du ikke lytte til en enkelt alarm; men du kan lytte på det totale system, hvor der måske sendes over 50 telegrammer per sekund, hvoraf nogle måske er "fake" dummytelegrammer. Hvordan vil du parre de enkelte telegrammer sammen med de enkelte sensorer, sikre, at der ikke går kludder i serienumrene, og sikre, at du ikke prøver at manipulere med dummytelegrammerne, der ligner de rigtige, men øjeblikkelig vil afsløre dig, hvis du prøver at manipulere med dem?

Der skal være millioner af kr. at hente, før nogen vil prøve at omgås et sådant system, og det kræver en ekspertviden, som stort set kun dem, der har designet systemet, har. Jeg var i sin tid involveret i Jysk Telefons alarmsystem. Her demonstrerede jeg netop, at det - fordi man ikke ville ofre en dyr kryptering, der skulle gøres i en speciel DES IC - kunne lade sig gøre at erstatte en alarmboks med sin egen og dermed snyde systemet; men det er mig bekendt aldrig nogensinde forsøgt i praksis. "Brian med kobenet" lukker bare ørene for alarmen og håber på, at alarmpatruljen ikke kommer lige med det samme.

Hvorfor ikke? Hvis både han og alarmsystemet sender de samme telegrammer, går der kludder i serienumrene (to med samme nummer eller et nummer sprunget over), og så går alarmen. At samme årsag bruges telegramserienumre også i sikkerhedssystemer, så et udkoblingstelegram aldrig kan forsvinde, uden at det opdages.

Hvis han sætter sit eget udstyr på først, så kan det stå og lytte, og først blive aktiv når at den rigtige alarm fjernes. Spørgsmålet er om han kan komme til ledningerne uden at aktivere alarmen.

Ja, der er lige det. Et fastfortrådet alarmsystem har den kæmpe fordel frem for et trådløst, at det beskytter sig selv. Tyven skal fysisk ind i bygningen for at lytte med på linjen og for at komme det, skal han ind ad overvågede adgangsveje, uden at alarmen går.

Selv hvis han kan finde et sted at koble sig på, er det ikke så let. Så vælter der måske over 50 telegrammer pr. sekund ud over skærmen, hvoraf nogle kan være "fake" dummytelegrammer. Hvis han ikke ved hvilken identifier, der hører til den sensor, han agter at bypasse, og det kan han ikke se i et feltbussystem, hvor alle telegrammer sendes på samme linje, kan han ikke erstatte telegrammerne af sine egne lige efter, at han har smadret sensoren.

Han må helst ikke kunne gennerere korrekte telegrammer.

Hvorfor ikke? Hvis både han og alarmsystemet sender de samme telegrammer, går der kludder i serienumrene (to med samme nummer eller et nummer sprunget over), og så går alarmen. At samme årsag bruges telegramserienumre også i sikkerhedssystemer, så et udkoblingstelegram aldrig kan forsvinde, uden at det opdages.

Det er ikke så vigtigt. Det vigtige er, at der ikke kan manipuleres med data, og det kan f,eks. ske vha. et telegramløbenummer. Det forhindrer tyven i at addere eller fjerne telegrammer, uden at det opdages. Det forudsætter dog, at der er flere sensorer og dermed flere løbende overvågningstelegrammer, og at telegrammernes identifier ikke klart indikerer, hvor sensoren befinder sig. Så skal tyven være mere end almindelig heldig, hvis han skal kunne smadre en enhed og hurtigt (før næste poll) erstatte den af sin egen med den rigtige identifier og det rigtige serienummer. Gætter han galt, går alarmen stort set øjeblikkelig.

Og er tale om tyverialarmer, så skal det helst ske på en måde, så dataene der overføres er forskellige hver gang, og ikke må kunne udregnes.

Det er ikke så vigtigt. Det vigtige er, at der ikke kan manipuleres med data, og det kan f,eks. ske vha. et telegramløbenummer. Det forhindrer tyven i at addere eller fjerne telegrammer, uden at det opdages. Det forudsætter dog, at der er flere sensorer og dermed flere løbende overvågningstelegrammer, og at telegrammernes identifier ikke klart indikerer, hvor sensoren befinder sig. Så skal tyven være mere end almindelig heldig, hvis han skal kunne smadre en enhed og hurtigt (før næste poll) erstatte den af sin egen med den rigtige identifier og det rigtige serienummer. Gætter han galt, går alarmen stort set øjeblikkelig.

Feltbussens helt store fordel er netop, at man i modsætning til batteridrevet, trådløst udstyr har effekt nok og derfor f.eks. kan lave intelligente alarmer, der ikke giver fejlalarmer i tide og utide og polles så hurtigt, at sabotage opdages på under 1 s og ikke, som det er typisk for trådløse, batteridrevne systemer, først efter op til 10 minutter.

Normalt er mest sikkert at bruge tovejs kommunikation og polle. Dels muliggør det, at der besvares en kode, hvilket giver god sikkerhed, og det også svært at lave noget udstyr der kan omgå alarmen. Jeg ved dog ikke, om almindelige kommercielle alarmer lever op til nogen sikkerhedskrav af nogen art - i de fleste film, kan de omgås med en kortslutning, eller en puls generator. Nogle film bruger også en HV generator eller microbølger der switcher elektronikken som et lynnedslag - så er både alarmer, og alt andet på linjen død, og måske også ledningen fordampet, incl. alarmsystemet. Fra alarmen til serveren, skal derfor også helst være tovejs kommunikation der sender data en gang i sekundet, så der gives alarm hvis alarmen står af eller forbindelsen mangler. Trådløse alarmer er normalt ikke så sikre, da det er for stor risiko for at alarmen så går på grund af interferrens og jamming, og man kan jo ikke have den går hele tiden. Trådløse alarmer vil tyvene ofte jamme - i nogle tilfælde begynder de at jamme et stykke tid før røveriet, og når sikkerhedsfolkene så holder op med at komme, så laver de først tyveri.

Hvis du har et netværk som Max-i, så kan du langt beder lytte hele tiden. En komparator koster dog normalt strøm - slår du op i databladet så er det normalt nogle mikroampere - og så er det en sløv komparator. Skal den være hurtig, så risikerer du at komme op i flere hundrede mikroampere. Dette er ekstrem meget strøm indenfor low-power verden.

Ja, men netop ikke med en feltbus som Max-i, der benytter standard installationskabler og derfor muliggør effekter over 1 kW. Her er selv 1 mA fuldstændig uden betydning.

Feltbussens helt store fordel er netop, at man i modsætning til batteridrevet, trådløst udstyr har effekt nok og derfor f.eks. kan lave intelligente alarmer, der ikke giver fejlalarmer i tide og utide og polles så hurtigt, at sabotage opdages på under 1 s og ikke, som det er typisk for trådløse, batteridrevne systemer, først efter op til 10 minutter.

Alle de 3 nævnte systemer er fastfortrådede, og her koster modtagning ingen energi, da modtageren bare en en komparator, der sammenligner linjespændingen med en reference. I ingen af de 3 systemer giver det mening at stoppe hverken sender eller modtager, da strømforbruget er ganske lavt, når der ikke kommunikeres.</p>
<p>Som jeg skrev, så henter du aldrig unødige data.</p>
<p>Man henter da netop unødige data, hvis man er nødt til at polle for at se, om data har skiftet værdi.</p>
<p>Du aftaler hvornår at de data der skal bruges afsendes, og aflæser på dette tidspunkt.</p>
<p>Det giver en håbløs langsom responstid sammenlignet med hændelsesstyret dataudsendelse, hvor man udsender data, så snart de skifter værdi og eller ikke (bortset fra en langsom heartbeat til at sikre mod deadlock og detektere fejl på systemet).</p>
<p>Iøvrigt sjovt at du hele tiden skriver, hvad man gør. Det svarer bare ikke til det, jeg gør, og jeg arbejder immervæk på et praktisk IoT system og lægger p.t. print ud til næste version. Dine betragtninger er nok mere af teoretisk karakter.

Der gælder generalt for radiobaserede systemer, at hvis du skal lytte hele tiden, så koster det strøm. Du kan lave en radio med meget lavt strømforbrug - men en sådan radio, vil også have meget lav båndbredde, og derfor en sløv responstid. Eller, du kan lave en radio med et større strømforbrug, der kun tændes i kort tid. Resultatet er det samme: Hurtig responstid koster strøm.

Hvis du har et netværk som Max-i, så kan du langt beder lytte hele tiden. En komparator koster dog normalt strøm - slår du op i databladet så er det normalt nogle mikroampere - og så er det en sløv komparator. Skal den være hurtig, så risikerer du at komme op i flere hundrede mikroampere. Dette er ekstrem meget strøm indenfor low-power verden. I dag er det nanoampere og nanowatt man tæller.

I et radiobaseret system har du data hele tiden. Du har ikke en "bus" der står stille. Når der ikke er data til dig, så er data til andre. Skal du undgå at disse "andre" medfører skift, så er mest sikkert at "and'e" dem ud med en gate. Det svarer til i gamle dage, da man gjorde det med et selektiv filter - i dag består det selektive filter af en gate, der sikrer der ikke kommer data udenfor det aftalte tidsinterval. Og så slukker man også radiomodtageren udenfor intervallet, og power den op lige lidt før. Selvom radiomodtagere til stor båndbredde koster mere i strøm, så går strømforbruget derved ned, og afhænger helt af antallet af bits som modtages. Så det som det drejer sig om, er at reducere antallet af bits, men det er også vigtigt at lægge så mange tæt på hinanden som muligt, da det også koster lidt at power down og up. Da man aftaler tidspunktet, så fungerer samme system til alt - uanset om det modtager data en gang i døgnet, eller en gang i timen, eller 1000 gange per sekund. Strømforbruget afhænger direkte af mængden af bits.

... så snart de skifter værdi <strong>og eller ikke</strong> (bortset fra ...

Ups. Fjern de 3 fremhævede ord, som stammer fra en tidligere editering.

Sådan foregår det ikke i effektive, hændelsesstyrede IoT systemer som f.eks. CAN, STL-Net og Max-i, der anvender bit-vis busarbitrering. Her spilder man ikke tid på poll af data, som ikke er ændret eller ønskes aflæst, og man får derfor en meget hurtig responstid selv ved en relativ lav hastighed.</p>
<p>... Dit svar ...</p>
<p>Dette medfører et langt større energiforbrug, fordi du skal lytte hele tiden, og det at lytte koster energi. Du kan ikke slukke modtageren. Derfor, så gør man det, at man beslutter hvilken responstid man behøver, og så lytter man på aftalte tidspunkter. Desto hurtigere responstid du ønsker, desto større energiforbrug får du. Ellers, er det ikke lavenergi elektronik vi taler om, men batteridræber teknologi.

Alle de 3 nævnte systemer er fastfortrådede, og her koster modtagning ingen energi, da modtageren bare en en komparator, der sammenligner linjespændingen med en reference. I ingen af de 3 systemer giver det mening at stoppe hverken sender eller modtager, da strømforbruget er ganske lavt, når der ikke kommunikeres.

Som jeg skrev, så henter du aldrig unødige data.

Man henter da netop unødige data, hvis man er nødt til at polle for at se, om data har skiftet værdi.

Du aftaler hvornår at de data der skal bruges afsendes, og aflæser på dette tidspunkt.

Det giver en håbløs langsom responstid sammenlignet med hændelsesstyret dataudsendelse, hvor man udsender data, så snart de skifter værdi og eller ikke (bortset fra en langsom heartbeat til at sikre mod deadlock og detektere fejl på systemet).

Iøvrigt sjovt at du hele tiden skriver, hvad man gør. Det svarer bare ikke til det, jeg gør, og jeg arbejder immervæk på et praktisk IoT system og lægger p.t. print ud til næste version. Dine betragtninger er nok mere af teoretisk karakter.

"Nej, det er ikke korrekt."</p>
<p>Jo, det er. Mange IoT systemer arbejder med datamængder helt ned til nogle ganske få bytes. F.eks. kan det trådløse Sigfox IoT system maksimalt overføre 12 bytes, og de korteste telegrammer i mit fastfortrådede system Max-i er på kun 5 eller 7 bytes, alt efter om der benyttes en 12-bit eller en 31-bit identifier, og det inkluderer 4-bit data, en 7-bit hamming kode til beskyttelse mod "maskering" og et 20 bit CRC check. De antal bytes, der typisk sendes ved IoT, er langt under, hvad alle systemer fra PC-verdenen incl. ethernet og 3G, 4G og 5G bruger bare på overhead. Der er altså en kollosal forskel på IoT data og data, hvor det er relevant at bruge 5G.

Det er korrekt, at det bruger mindre strøm, at sende færre bits. Det gør det også ved 5G, hvis det er korrekt lavet. Derfor præcist det samme. Du bruger samme energi, for at sende samme mængde data. MEN - det er korrekt, at kodningen gør, at 5G sandsynligvis har en større pakkestørrelse.

Når man laver low-power elektronik, så er det vigtige at tænde og slukke strømmen - præcist, som du slukker vandhanen, når du ikke bruger vand. Har du brug for vand, tænder du lidt før, bruger det du skal bruge, og slukker igen. Ikke alle softwarefolk er gode til det - de plejer at tænde alt til at starte med, i nogle tilfælde i operativsystemet, så alle resourcer er til rådighed uden at skulle tændes. Det svarer til, at vi tænder alle vandhaner, bare for at der er vand, hvis vi skal bruge noget. Det er den største årsag til strømforbug i moderne software. Nogle skriver det endda som kommentar i koden.

Præcist på samme måde fungerer det med radiomodtagere. Skal du lave en radiomodtager der ikke bruger meget strøm, så skal du sørge for, at den er slukket. Specielt ved høj hastighed, bruger radiomodtagerne meget strøm, og de skal derfor holdes slukket, undtagen når der er en datapakke der skal modtages. Derfor, så tændes modtageren kun på det pågældende tidspunkt, hvor den ved den får data. Alle datapakker har aftalt tidspunkt for modtagelse på forhånd.

I nogle tilfælde, ved man ikke om der kommer nogen data. Derfor har man nogle særlige korte pakker, på kun få bits. Det kan være helt ned til en bit. Når der kommer en bit, så vågnes op, og der testes på de efterfølgende bits, da man i nogle tilfælde ikke har nok bits, til at der ikke er enheder som deler en bit. Disse sendes også ud på et forudbestemt tidspunkt, for ellers kan man ikke lukke radiomodtageren ned, og tænde den, og så koster det masser af strømforbrug.

En god protokol har derfor såvel små pakker, der bruges til opvækning, og almindelige pakker, der indeholder data. Ellers kan det ikke blive energieffektivt.

Når der så sendes data, så sendes de i visse tilfælde i en vis pakkestørrelse. Denne pakkestørrelse kan være større ved 5G end ved IOT, og gør derfor, at IOT er bedre egnet for at sende små pakker. Normalt, så vælger man dog fleksibilitet, med mindre at der påbydes andet fra salgsafdelingen. Og det betyder, at pakkestørrelsen kan variere. [/quote]

Det er stadig energi, det handler om, og du kan ikke reducere det behov ved at udsende den i et kort blink.

Sådan foregår det ikke i effektive, hændelsesstyrede IoT systemer som f.eks. CAN, STL-Net og Max-i, der anvender bit-vis busarbitrering. Her spilder man ikke tid på poll af data, som ikke er ændret eller ønskes aflæst, og man får derfor en meget hurtig responstid selv ved en relativ lav hastighed.

Igen handler det om effektivitet i stedet for hastighed. Jo mere tid, man spilder på at hente unødige data eller vente på en timeslot eller en token, jo langsommere responstid får man, og jo hurtigere er man nødt til at sende for at overføre den samme datamængde pr. tidsenhed, og så vil man være nødt til at sætte sendeffekten op for at få samme integrerede energi pr. bit, og det kan komme til at knibe. F.eks. sender Max-i med næsten 7 W, og den bliver svær at overgå, når de enkelte symboler samtidig skal være kortere, så dV/dt skal være meget større!

"Per bit, burde 5G koste mindre i energiforbrug end 3G og 4G."</p>
<p>Nej, for det er den integrerede energi i en bit (spænding x strøm x tid), der er afgørende for, om den kan modtages. Kører man stærkere, nedsætter man tiden, og så er man nødt til at hæve spænding og/eller strøm for at få samme energi.</p>
<p>På modtagesiden er det i princippet også energi pr. bit, det handler om. Kører man hurtigere, skal FFT transformationen ved OFDM foregå tilsvarende hurtigere; men med samme mængde data, bliver den også hurtigere færdig. Det er antallet af skift, der betyder noget for strømforbruget i en CMOS proces.

Men hvor meget energi spares der fra vugge til grav? Alt den ekstra elektronik, der skal til samt batterier koster energi at fremstille.

Rigtigt, og det gør produktion og bortskaffelse af solceller og vindmøller også. Det vigtige er, at man sparer energi, når det samlede regnskab gøres op.

Jeg vil antage, at den energi, som kræves til fremstillingen er højere end hvad der måske spares ved at man kan styre lyset fra sofaen.

Nej, det er den ikke - ialtfald ikke i mit system, for styringsmetoden fra sofaen er bare en option, der gratis følger med. Ved at drive det hele fra 20 Vdc i stedet for 230 Vac sparer man hele 230 V konverteren, som kræver en del ressourcer til fremstilling og bortskaffelse og er svær at genbruge, fordi den indeholdet store komponenter og et epoxyprint. Uden den er resten blot nogle få IC kredse og små keramiske kondensatorer, der kan monteres på samme aluminiumsprint som LED'erne. Jeg kan love dig for, at der er et stort plus på energiregnskabet i forhold til glødelamper og også i forhold til traditionel LED-belysning - specielt den, som ikke kan dæmpes. Hvis man reducerer lysstyrken til, hvad øjet opfatter som halvdelen, er man med LED-belysning nede på kun 18 % strømforbrug. Hvis man gør det samme med glødelamper, konverterer man bare synlig lys til infrarød varmestråling og opnår næsten ingen besparelse.

Jeg vil også stille spørgsmål til om det er nødvendigt at forbedre diverse alarmer.

Nej, de er sikkert gode nok; men også kobber til kabler er en begrænset ressource, som man bør spare på, og så er det vel fint, at alarmerne for brand og tyveri kan benytte samme kabling som belysningen, og at de evt. kan bygges ind i samme enhed, så man kan nøjes med at producere én i stedet for 3. Det sparer også ressourcer.

Det er nok spørgsmål, der er svære at svare på, men jeg synes man burde kortlægge og offentliggøre hvor meget energi det kræver at producere alle vores mere eller mindre unødvendige gadgets. Både dem, der kører på et eller andet trådløst net, og dem, der ikke gør. Det samme gælder desuden tøj og alt andet vi forbruger. Forbrugerne forstår det jo ikke medmindre de får det kastet i hovedet, og får af vide, at de selv er årsag til de problemer vi har.

Enig, og man skal også tage miljøbelastningen med. F.eks. er udvinding af lithium og cobolt til batterier ikke ligefrem nogen miljøvenlig proces: https://www.wired.co.uk/article/lithium-batteries-environment-impact .

Men hvor meget energi spares der fra vugge til grav? Alt den ekstra elektronik, der skal til samt batterier koster energi at fremstille. Jeg vil antage, at den energi, som kræves til fremstillingen er højere end hvad der måske spares ved at man kan styre lyset fra sofaen. Jeg vil også stille spørgsmål til om det er nødvendigt at forbedre diverse alarmer. Tyve er totalt ligeglade med alarmer og er vores brandalarmer ikke allerede gode nok? Man kan altid forbedre det, men kan det retfærdiggøres, når man kigger på de ressourcer der kræves for at producere systemerne?

Det er nok spørgsmål, der er svære at svare på, men jeg synes man burde kortlægge og offentliggøre hvor meget energi det kræver at producere alle vores mere eller mindre unødvendige gadgets. Både dem, der kører på et eller andet trådløst net, og dem, der ikke gør. Det samme gælder desuden tøj og alt andet vi forbruger. Forbrugerne forstår det jo ikke medmindre de får det kastet i hovedet, og får af vide, at de selv er årsag til de problemer vi har.

Men at f.eks. et køleskab, ovn, dørklokker osv. død og pine skal på nettet er spild af energi.

Helt enig; men det er der nu heller ikke mange, der vil betale for. Det tidligere I/O Consulting - nu Prevas, koblede den første kaffemaskine på internettet helt tilbage i 1998; men jeg vil tro, at stadig over 99 % af alle kaffemaskiner, der sælges, er uden den facilitet, for hvad i alverden skal man bruge den til? Man vil vel alligevel op på toilettet om morgenen og skal alligevel putte bønner og vand på, og så kan man jo lige så godt også tænde for strømmen i stedet for at gå ind i seng igen, få læsebrillerne frem, finde den rigtige app på mobiltelefonen, og så tænde på den måde.

Det system, jeg arbejder med, kan af samme årsag også betjenes fra traditionelle knapper på væggen, for det er som regel langt det letteste; men samtidig får man en lysdæmper og korrespondancetænding med i købet, og gider man ikke rejse sig fra sofaen, kan lyset også styres fra en smartphone. Det kan sågar styres fra f.eks. et TV, så lyset incl. farven kan følge billedet incl. selv det hurtigste lynglimt, og man kan på den måde muliggøre en bedre oplevelse uden at gå på kompromis med den daglige betjening, så man får det bedste fra 2 verdener og samtidig kan spare energi. Bruget man systemet til belysning på f.eks. museer, kan man integrere brand- og tyverialarmer og skal dermed ikke ofre ekstra kobber på det, og i tilfælde af brand kan lyset så løbe mod nærmeste nødudgang, hvilket måske kan redde menneskeliv. Brugt rigtigt er der ingen grund til at fravige moderne løsninger; men jeg giver dig ret i, at mange leder med lys og lygte efter en måde at indføre IoT på, selv om det ikke er hensigtsmæssigt og ikke giver "value-for-money".

Carsten: Der er jeg også enig. Hvis IoT kan reducere energiforbruget for en maskine e.l., så er det fint at gøre det. Men at f.eks. et køleskab, ovn, dørklokker osv. død og pine skal på nettet er spild af energi. Mht fejlsøgning, så er det da også super smart at kunne sende data fra maskinen via nettet, men det behøver den enkelte maskine jo ikke være koblet op for. Der skal jo bare sendes data fra overvågningssystemet, og det kan klares med en kablet forbindelse, så ingen behov for 5G der.

Og IoT har vi umiddelbart levet uden i mange år. Det er så skide ligegyldigt. Medmindre IoT kan reducere energiforbruget fra vugge til grav for en maskine eller produkt, så er der ingen grund til at inkludere det.

Det er lige netop det, jeg arbejder på - se tråden om den norske energibesparelse ved LED belysning: https://ing.dk/artikel/eus-elpaere-krav-sparer-16-twh-norge-227829 .

For mig er IoT bare en anden måde at gøre tingene på, og den er slet ikke ny, men har været brugt til f.eks. industristyring i over 40 år. Det eneste nye er, at man stiller data til rådighed på internettet - deraf navnene "Internet of Things" og "Industrial Internet of Things". Det kan være særdeles praktisk, så man f.eks. kan foretage fjernservice og fejldetektering i stedet for at skulle rejse ud til et anlæg og prøve at finde en fejl, som ikke længere er til stede, fordi man har været nødt til at resette anlægget for at kunne køre videre.

En hammer kan bruges til at slå søm i, men også til at dræbe. Brugt rigtigt kan såkaldt IoT - også uden internetadgang - spare en masse energi og som i mit tilfælde muliggøre udnyttelse af solenergi til en brøkdel af prisen på et inverteranlæg og samtidig fjerne behovet for 230 V konvertere, som koster en masse ressourcer at fremstille og bortskaffe og også giver en vis brandrisiko.

Jeg kan på ingen måde se, hvad vi skal bruge 5G til. Vi har et helt igennem enormt problem med udledning af CO2 i hele verden, så har vi altså bare ikke brug for ny teknologi, der kommer til at bruge endnu mere energi. En ting er, at mobile gadgets kommer til at bruge mere energi. Noget andet er, at det kommer til at tære på batterilevetiden, og der vil sikkert blive skabt et eller andet kunstigt behov for nye gadgets. Alle sammen ting, der resultere i mere produktion af både batterier og gadgets.

Og IoT har vi umiddelbart levet uden i mange år. Det er så skide ligegyldigt. Medmindre IoT kan reducere energiforbruget fra vugge til grav for en maskine eller produkt, så er der ingen grund til at inkludere det.

Så brug nu vores begrænsede ressourcer til at løse klima og miljø problemet i stedet for at hælde mere benzin på bålet.

Nej, det er ikke korrekt.

Jo, det er. Mange IoT systemer arbejder med datamængder helt ned til nogle ganske få bytes. F.eks. kan det trådløse Sigfox IoT system maksimalt overføre 12 bytes, og de korteste telegrammer i mit fastfortrådede system Max-i er på kun 5 eller 7 bytes, alt efter om der benyttes en 12-bit eller en 31-bit identifier, og det inkluderer 4-bit data, en 7-bit hamming kode til beskyttelse mod "maskering" og et 20 bit CRC check. De antal bytes, der typisk sendes ved IoT, er langt under, hvad alle systemer fra PC-verdenen incl. ethernet og 3G, 4G og 5G bruger bare på overhead. Der er altså en kollosal forskel på IoT data og data, hvor det er relevant at bruge 5G.

Du bruger kort tid på at udsende bitten. Du bruger mindre tid, og derfor mindre energi, men anvender større energi i det korte øjeblik du sender bitten. Det giver oftest mindst strømforbrug. Men ikke så høj S/N. Det er heller ikke nødvendigt, da du udsender energien i et kort blink.

Det er stadig energi, det handler om, og du kan ikke reducere det behov ved at udsende den i et kort blink.

Normalt, når det er lavenergi elektronik, så har man en wake-up bit, som der aftales på forhånd hvornår afsendes. Når denne modtages, så vækkes modtageren i telefonen, og den ser efter data.</p>
<p>Det som er vigtigt, er at man altid aftaler tidspunkt for datapakker. Derved skal ikke lyttes, når der ikke er aftalt datapakker. Det reducerer strømforbruget. Det svarer lidt til at øge S/N fordi at vi har et filter, der lukker af på alle tidspunkter, der ikke er aftalt data, som beskrevet under metode 2.

Sådan foregår det ikke i effektive, hændelsesstyrede IoT systemer som f.eks. CAN, STL-Net og Max-i, der anvender bit-vis busarbitrering. Her spilder man ikke tid på poll af data, som ikke er ændret eller ønskes aflæst, og man får derfor en meget hurtig responstid selv ved en relativ lav hastighed. Igen handler det om effektivitet i stedet for hastighed. Jo mere tid, man spilder på at hente unødige data eller vente på en timeslot eller en token, jo langsommere responstid får man, og jo hurtigere er man nødt til at sende for at overføre den samme datamængde pr. tidsenhed, og så vil man være nødt til at sætte sendeffekten op for at få samme integrerede energi pr. bit, og det kan komme til at knibe. F.eks. sender Max-i med næsten 7 W, og den bliver svær at overgå, når de enkelte symboler samtidig skal være kortere, så dV/dt skal være meget større!

og vi kan blive tvunget til at indføre atomkraft, hvis CO2 koncentrationen skal reduceres, fordi det er håbløst at udbygge VE i den krævede hastighed.

Og så diskuterer vi ikke mere om den del!

Per bit, burde 5G koste mindre i energiforbrug end 3G og 4G.

Nej, for det er den integrerede energi i en bit (spænding x strøm x tid), der er afgørende for, om den kan modtages. Kører man stærkere, nedsætter man tiden, og så er man nødt til at hæve spænding og/eller strøm for at få samme energi.

På modtagesiden er det i princippet også energi pr. bit, det handler om. Kører man hurtigere, skal FFT transformationen ved OFDM foregå tilsvarende hurtigere; men med samme mængde data, bliver den også hurtigere færdig. Det er antallet af skift, der betyder noget for strømforbruget i en CMOS proces.

Problemet er bare, at systemerne udnyttes. Da et 33,6 kbit telefonmodem var det hotteste hotte, var man nødt til at kode hjemmesiderne optimalt og reducere antallet af billeder. Nu er der ingen, der tænker over det. 5G kan godt vise sig at blive en miljømæssig katastrofe, for systemet vil blive udnyttet til grænsen, ligesom alle andre teknologier til dato er blevet det, og så stiger energiforbruget i IT-sektoren endnu mere, og vi kan blive tvunget til at indføre atomkraft, hvis CO2 koncentrationen skal reduceres, fordi det er håbløst at udbygge VE i den krævede hastighed.

Ved IoT har man typisk brug for at sende ganske korte datapakker nogle gange i døgnet og mere i relativt sjældne alarmsituationer, og man har ofte brug for et meget lavt strømforbrug.</p>
<p>5G er derimod beregnet til bl.a. at muliggøre kontinuert videosteaming i 4k.</p>
<p>Det er to vidt forskellige behov, som har hver sine hensigtsmæssige løsninger. Det handler, som jeg skrev, meget om energi pr. bit, så jo lavere hastighed, jo bedre signal/støjforhold, som kan "veksles" til et lavere energiforbrug. En høj hastighed er absolut ikke et mål i sig selv, men kan være et nødvendigt middel, hvis man ikke på anden måde formår at førøge antallet af overførte payload-bit, som f.eks. ved mere effektiv datakodning og mindre overhead.

Der er to måder: Du bruger lang tid på at udsende bitten, og anvender en bestemt frekvens. Det medfører bedre S/N. Men, du bruger mere energi, fordi du bruger længere tid.

Du bruger kort tid på at udsende bitten. Du bruger mindre tid, og derfor mindre energi, men anvender større energi i det korte øjeblik du sender bitten. Det giver oftest mindst strømforbrug. Men ikke så høj S/N. Det er heller ikke nødvendigt, da du udsender energien i et kort blink.

Det er faktisk stort set det samme. Den ene metode, fungerer som et frekvens filter, og øger S/N ved at anvende en konstant frekvens over lang tid.

Den anden metode, anvender et tids-diskret filter, og ser kun efter data på et bestemt tidspunkt, og lukker af for alt udenfor dette vindue. Det medfører derfor også et bedre S/N.

Normalt, når det er lavenergi elektronik, så har man en wake-up bit, som der aftales på forhånd hvornår afsendes. Når denne modtages, så vækkes modtageren i telefonen, og den ser efter data.

Det som er vigtigt, er at man altid aftaler tidspunkt for datapakker. Derved skal ikke lyttes, når der ikke er aftalt datapakker. Det reducerer strømforbruget. Det svarer lidt til at øge S/N fordi at vi har et filter, der lukker af på alle tidspunkter, der ikke er aftalt data, som beskrevet under metode 2.

Så der er ingen forskel. Det koster per bit, og det koster stort set det samme per bit. Du aftaler hvornår at dataene skal sendes på forhånd, så dine modtagere, og sendere, kun er tændte samtidigt, når de skal. Derved bruges præcist samme energi. Du anvender et tidsdiskret filter, i stedet for et frekvens filter. De to metoder er duale.

Forskellen er kun i salgsafdelingen.

Som Carsten skriver, så er strømforbruget proportionalt med mængden af data der sendes eller downloades. For telefonen koster mest at sende data, og ikke meget at modtage data. Både ved sending af data, og modtagelse af data, er energiforbruget proportional med datamængden. Er der ingen datatransport - og venter telefonen på data, så er stort set ingen forbrug. I gamle dage kunne man ikke tænde og slukke PLL's hurtigt, og derfor var et stort standby forbrug. Med nutidens digitale PLL's er det ikke et problem, og finjusteringen laves på meget få klokcycles, fra et hurtigt krystal. Det betyder, at både modtager og sender ingen strøm bruger, når der ikke sendes og modtages data. Som regel, så vil telefonen dog lytte efter en wake-up bit, eller interrupt bit, der fortæller at der er data på vej. Denne bit sendes med en vis bitrate i standby, og det giver et lille standby forbrug. Da modtageren tænder omkring bitten, og ellers er slukket, så afhænger standby forbruget af responstiden - kræves at der er kort responstid, så er standby forbruget lidt højere, end hvis der er langsom responstid. Man kan variere responstiden afhængigt af telefonens tilstand, så den bliver større, når den er i dyb standby.

Alt i alt, så vil 5G, hvis det er lavet korrekt ikke have større strømforbrug end de tidligere standarder. Tværtimod, så er 5G netværket tættere, og strømforbruget bliver mindre. Databehandlingen er den samme som for tidligere netværk. Det som gør 5G bruger mere strøm er alene en større datatransport - altså, hvis brugerne downloader større filer, eller ser videoer med større opløsning. Her er youtube den store synder - de har igennem de sidste år omkodet deres filer -de er blandt andet skiftet til HTML5 videoer. Og jeg mener, at de sender filer der tidligere har været kodet til lav hastighed ud med flere bits. I hvertfald har det medført et øget strømforbrug. Youtube er nok større synder, når det drejer sig om strømforbrug end 5G. Per bit, burde 5G koste mindre i energiforbrug end 3G og 4G.

Det kan blive svært at bruge 5G til IOT ellers.

Hvad i alverden vil du med 5G til IoT?

Ved IoT har man typisk brug for at sende ganske korte datapakker nogle gange i døgnet og mere i relativt sjældne alarmsituationer, og man har ofte brug for et meget lavt strømforbrug.

5G er derimod beregnet til bl.a. at muliggøre kontinuert videosteaming i 4k.

Det er to vidt forskellige behov, som har hver sine hensigtsmæssige løsninger. Det handler, som jeg skrev, meget om energi pr. bit, så jo lavere hastighed, jo bedre signal/støjforhold, som kan "veksles" til et lavere energiforbrug. En høj hastighed er absolut ikke et mål i sig selv, men kan være et nødvendigt middel, hvis man ikke på anden måde formår at førøge antallet af overførte payload-bit, som f.eks. ved mere effektiv datakodning og mindre overhead.

Hvis man virkeligt vil udnytte de datamængder 5G tilbyder, så skal man vel også bruge dem til noget i telefonen. Altså, telefonens CPU får mere at lave, så måske 5G forbruget er det mindste.

Jeg havde dog håbet at en ny generation ville medføre et mindre effekt forbrug pr. overført bit. Det kan blive svært at bruge 5G til IOT ellers.

Hvis man vil have flere bit igennem, og hver bit i princippet skal have en vis minimumsenergi (spænding x strøm x tid) for at kunne detekteres sikkert, må den samlede sendeeffekt naturligvis blive større. Det følger af naturlovene og burde ærlig talt ikke komme som nogen overraskelse. Ved meget lave hastigheder kan man kommunikere med den anden side af jorden med ganske få watt vha. f.eks. FT8 og andre tilsvarende modulationsarter - se: https://qrznow.com/new-digital-mode-from-k1jt-ft8/ .

OFDM-metoden fungerer ved at data bliver opdelt i mindre portioner, som så sendes samtidigt over forskellige frekvenser, hvilket gør portionerne ortogonale, så de dermed ikke forstyrrer hinanden.

Hvis man ikke ved, hvad OFDM er, bliver man næppe klogere af den forklaring!

Hvis man sammenligner med musik, foregår OFDM modulation ved, at man sender nogle akkorder (i stedet for enkelttoner), som er adskildt af et såkaldt "guard" interval, så den ene akkord ikke går ind i den anden, hvis signalet modtages flere gange med lidt forskellig tidsforsinkelse som følge af f.eks. refleksion fra bygninger (multipath). Det kendes også fra musik, hvis man f.eks. både hører den direkte lyd fra scenen og lidt forsinket lyd reflekteret af en bagvæg.

I digital TV (jeg kender ikke data for 4G og 5G og gider ikke slå det op, da det er ligegyldigt for princippet) består hver akkord af omkring 6000 toner, der hver kan have 8 forskellige styrkeniveauer og 8 forskellige synkoperinger, dvs. at den enkelte tone er forskudt en anelse i forhold til taktslaget. Rent teknisk kaldes det for 64QAM (kvaderatur/amplitude modulaton med 8 x 8 = 64 muligheder); men man kan også benytte andre modulationsformer. OFDM går kun på princippet med at sende akkorder i stedet for enkelte toner. 64 muligheder svarer til 6 bit og med ca. 6000 toner i hver akkord kan man altså sende ca. 36.000 bit ad gangen ved en relativ lav og dermed uproblematisk hastighed (akkorden holdes i en vis tid) og uden problemer med multipath, som ville forstyrre kommunikation med enkelttoner (bit), fordi man vil få flere toner (bit) oven i hinanden.

Nu kunne man jo lave 6000 sendere og modtagere - én til hver tone; men det vil være hamrende upraktisk og dyrt. Derfor laver man et lille trick. Man vælger hver frekvens, så de har et helt antal svingninger inden for det tidsinterval, hvor man sender selve akkorden. Det er det, der forstås ved, at frekvenserne er ortogonale, og det muliggør, at man kan uddrage de enkelte frekvenser matematisk vha. en Fast Fourier Transformation, som selvfølgelig også koster en del energi at udføre, og den energi stiger naturligvis også med hastigheden, som det kendes fra enhver PC.

https://ing.dk/artikel/eus-elpaere-krav-sparer-16-twh-norge-227829