Aalborgensiske 5G-forskere: Signalet skal frem på 0,014 millisekund
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Aalborgensiske 5G-forskere: Signalet skal frem på 0,014 millisekund

Illustration: 3

Der er lagt op til lynhurtige mobilforbindelser, når anden fase af 5G skal udrulles. I øjeblikket er forskere på Aalborg Universitet (AAU) i gang med kigge nærmere på de krav, den kommende telestandard skal opfylde.

Den første udgave af 5G bliver "bare" en hurtigere udgave af 4G, fortæller Jimmy Jessen Nielsen, som er lektor på Institut for Elektroniske Systemer på AAU. Det er i anden fase af 5G, at tingene begynder at rykke. Sammen med spillere som Nokia, Orange, Intel og Huawei, skal universitetet gøre trådløs telefoni parat til IoT-verdenen.

AAU’s rolle er som ideudviklere. Det handler ikke så meget den endelige produktudvikling, men om afprøving af nye koncepter, som kan bruges i fremtidens 5G-netværk. Der skal foretages helt fundamentale studier af koncepterne for at se, om de overhovedet giver mening.

Læs også: 5G kræver hundredvis af antenner: Aalborg-forskere finder ud af, hvordan de skal sidde sammen

Ultrahurtig forbindelse

Blandt de nye påfund er, hvad forskerne kalder for ‘ultrapålidelig kommunikation med lav latenstid.’ Det handler om forbindelser, hvor signalet kan nå fra afsender til modtager på meget kort tid, sammenlignet med dagens teleteknologi.

Forskerne kigger på forskellige brugsscenarier og regner baglæns, for at finde ud af, hvad ‘latensen’ – tidsforsinkelsen i systemet – maksimalt må være for at teknologien eksempelvis kan bruges til fremtidens IoT-systemer og andre slags styringssystemer.

»Fra en enhed sender et styringssignal eller en måling, skal det være nået frem til modtageren over mobilnetværket indenfor et halvt til et helt millisekund.«

Det kræver, at man får has på en række problemer:

»Første trin er tidsopløsningen på frames, som er den enhed, man sender data i. Frames er delt op i en antal ‘slots.’ Hvert slot er typisk 1 millisekund langt i dag, og det betyder, at der der allerede gået 1 millisekund, bare i den tid, det tager for en enhed for netværket at sende til mobilmasten.«

Og disse frames skal så sendes fra mobilmast til operatøren og videre til modtageren.

»Så man når typisk op på 10 til 15 millisekunder med LTE i dag. Med tidsopløsning taler man nu om 0,1 millisekund for den mindste enhed. På et senere tidspunkt, i anden fase af 5G, introduceres mini-slots, som er endnu mindre. Alt efter konfiguration er vi nede på ca. 0,014 millisekund.«

Læs også: Fremtidens supernetværk kan bryde EU-regler

Basestationen flytter i skyen

Det vil formodentlig kunne klares med samme netværksudstyr, som operatørerne benytter i dag, og ved at opgradere basestationer og benytte den nye teknologi C-RAN (Cloud Radio Access Networks).

Det går ud på at gøre basestationerne mere simple og via en hurtig fiberforbindelse koble signalet til en skyserver i operatørens netværk, som som varetager en del af den funktionalitet, der tidligere lå i basestationerne.

Ved at flytte fra basestation til sky kan kapaciteten så at sige flytte med brugerne. Når folk er på arbejde, er der høj belastning i de områder hvor arbejdspladsen ligger, og når folk holder fyraften, er det i boligområderne, belastningen er høj.

Et andet problem er stort såkaldt overhead på protokollerne. Forholdet mellem den beskedudveksling, der skal til for at oprette en forbindelse, og den meddelelse, der sendes fra for eksempel et IoT-system kan være én til hundrede.

»Der er nødt til at findes en lettere måde, hvorpå enhederne er koblet på netværket. Det er ikke effektivt, hvis de skal igennem opkoblingsproceduren hver gang, der sendes en besked. Hvis man ser på statistik over IoT-enheder, så vokser antallet eksponentielt, og på et tidspunkt løber vi ind i problemer hvis vi ikke finder en smartere måde at gøre det på.«

Og hvad er løsningen?

»Det er et godt spørgsmål. Der er mange ting man at afprøver, og der er ikke nogen sikker løsning på det endnu. Det er noget, vi kigger meget aktivt på.«

Læs også: 5G er alle trådløse internetteknologier i ét

Projektet løber frem til maj 2019, hvor erfaringerne videregives til dem, der udfærdiger specifikationerne. I 2020 bliver resultaterne af AAU's forskning tilgængelig for telefonkunderne.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Det går ud på at gøre basestationerne mere simple og via en hurtig fiberforbindelse koble signalet til en skyserver i operatørens netværk, som som varetager en del af den funktionalitet, der tidligere lå i basestationerne.

Lyshastigheden er omkring 200.000km/s i fiber. De vil gerne levere en latency under 1ms, lad os sige 0,5ms. Det er så 100km fiber, hvis cloudserveren er uendeligt hurtig til at lave beregningerne.

Dvs. det er en flok lokale servere, placeret i nærheden af det sted hvor de skal levere servicen. Det er præcist det modsatte af en sky...

  • 10
  • 0

Helt enig, det er ikke muligt.

Slet ikke hvis data skal gennem routere, swithe, fibermultipleksere, med mere.
Frame header, IP header, kryptering, data, checksum. inter frame gap.

Jo mindre de vil gøre data delen (mini-slots) jo mere båndbredde går til spilde.

Globalt:
Glemt alt om at lave datakommunikation der ikke kan virke med mindre end 100ms latency, (200ms round-trip)

  • 5
  • 2

Det virker som om artiklen er lidt løs i det. Der kastes rundt med tal uden at det rigtigt sættes i perspektiv. Kan være fordi det hele endnu er på et niveau hvor det ikke rigtigt giver mening at sammenligne med det vi har i dag.

Jeg gætter på at den latency der omtales er på radiodelen alene, dvs. ml. basestation og terminal (tror jeg er fag termen). Her ville det være interessant med hvad er latency i dag? Er det de 10-15ms. der nævnes?

Og hvilken type trafik kan benytte dette? Mindre pakker giver vel alt andet lige mere overhead, så det skal vel ikke bruges til store data mængder som stream, selv om videotelefoni vel var oplagt til lav latency. Vil det være muligt at have forskellige grader af latency på det samme netværk afhængigt af applikationen?

  • 1
  • 1

Jeg læser i mellem linjerne at der er en sammenblanding af "latenstid" og "tidsopløsning".

Hvis vi forestiller os at basen agerer ordstyrer og den sender en besked om at terminal A nu kan sende i x ms. Bagefter er det terminal B der kan sende i y ms. Hvis terminal B er længere fra masten end terminal A, så kan basen korrigere for dette ved at sende besked til B før tid. Dvs. der går mindre end x ms før at basen sender beskeden om at B kan sende. Basen giver B sendetilladelse selvom basen stadig er i gang med at modtage data fra A.

Jeg læser det som at det er præcisionen for tildeling af sendetilladelser og længden af slots som bringes ned til 14 ns.

Hvis der er mere end cirka 4 km fra terminal til base og med et tidsslot på 14 ns, så vil basen skulle udsende sendetilladelse til den næste terminal inden den har modtaget så meget som en bit fra den første terminal. Er der endnu længere, så kan basen have flere slots der er blevet tildelt uden at der er modtaget data endnu.

Den samlede latenstid vil være meget højere. Basen kan sagtens stå centralt placeret i landet og tildele tidsslots, selvom den først modtager kommunikation fra terminalerne længe efter.

  • 0
  • 1

Hej Benny

Du har ret i at med 100 km til en cloud-server bliver det svært at nå ned på 0,5 eller 1 ms. Derfor indebærer C-RAN-konceptet heller ikke nødvendigvis en fuldstændig flytning af al funktionalitet fra basestationer til skyen men nærmere at mere avancerede og beregningstunge funktionaliteter, f.eks. avanceret signalbehandling af MIMO-forbindelser til højhastighedsbredbånd centraliseres i skyen. Det er dog indtil videre ikke helt afgjort hvor opsplitningen skal ske. Som du nævner, vil der også være funktionaliteter som er nødvendige til lav latenstidsapplikationer, som man ikke vil lægge i skyen men istedet beholde i lokalområdet.

Mvh. Jimmy

  • 1
  • 0

Hej Nikolaj og Baldur

I forhold til de lave latenstider, så vil der i 5G blive muligt at skelne imellem forskellige trafiktyper. Dvs. lav-latens-trafik vil kunne få særbehandling. Én af de mulige særbehandlinger der overvejes, er netop i forhold til minislots, hvor man overvejer forskellige strategier til at sikre at denne type beskeder altid kan sendes meget hurtigt. Enten kan resurser være forudreserveret eller det kan tillades at minislots overskriver mobilt bredbåndstrafik, der ikke er latenskritisk.

Mvh. Jimmy

  • 1
  • 0

De vil gerne levere en latency under 1ms, lad os sige 0,5ms. Det er så 100km fiber, hvis cloudserveren er uendeligt hurtig til at lave beregningerne.

Det er ikke mellem server og klient der menes. Det er mellem terminal (modtager antenne) og basestation (mast).
Du kan jo aldrig vide hvor data befinder sig. Det kan i princippet være at brugeren efterspørger data på en server i Timbuktu. Lige meget hvor meget du vender og drejer det, så vil den fysiske afstand altid være en forhindring i den sammenhæng.

Hvis vi forestiller os at basen agerer ordstyrer og den sender en besked om at terminal A nu kan sende i x ms. Bagefter er det terminal B der kan sende i y ms. Hvis terminal B er længere fra masten end terminal A, så kan basen korrigere for dette ved at sende besked til B før tid. Dvs. der går mindre end x ms før at basen sender beskeden om at B kan sende. Basen giver B sendetilladelse selvom basen stadig er i gang med at modtage data fra A.

Man bruger teknikker som f.eks. MU-MIMO. Dvs at der sendes separat stream til ud til de forskellige modtagere, samtidigt.

Den lave latency har man på trådløst udstyr beregnet til PtP i dag. Faktisk giver det mange gange lavere latency, at benytte PtP end at benytte fiber. Se f.eks. denne:
https://arstechnica.com/information-techno...

Generelt tror de fleste at trådløst er langsomt og med lav båndbredde. Det er helt forkert. Det er f.eks. muligt at overføre 10 Gbit/s trådløst med ekstrem lav latency. Noget der gør fiber rigtigt dyrt, for det giver sig selv at udgifterne til at opsætte trådløst udstyr er markant lavere end at skulle grave fiber ned i jorden.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten