5G

Viienda põlvkonna mobiilsidevõrgu standard (inglise keeles fifth generation) on mobiilsidestandard, mis on mõeldud asendama praegu käigusolevat 4G-standardit.

2016. aasta 14. juulil lubas USA Rahvuslik Kommunikatsiooni komisjon (inglise keeles Federal Communication Commission, lühend FCC) kasutada 5G jaoks sagedusi üle 24 GHz, mis annab võimaluse väga kiireks andmesideks. FCC president on öelnud, et 5G on täielik kannapööre (inglise keeles "game-changer") ja 5G-tehnoloogia loomine peaks olema rahvusvaheline põhieesmärk.

Praeguseks on kõige suuremad 5G arendamise edusammud teinud Nokia, Samsung, Qualcomm ja Ericsson. Qualcomm ja Samsung arendavad pigem riistvaralist poolt ning platvormi arendamisega tegelevad Nokia ja Ericsson. Ericsson alustas 5G-süsteemi katsetamist 2015. aastal ning Nokia avaldas esimese 5G-platvormi, mis eeskätt on mõeldud mobiilsidefirmadele. Nokia soovib oma tehnoloogiat kasutada juba 2018. aastal toimuvatel taliolümpiamängudel ning 2020. aastal toimuvatel suveolümpiamängudel. Järgmise põlvkonna mobiilsidet katsetatakse juba Jaapanis, Hiinas, Lõuna-Koreas ning arendatakse Ameerika Ühendriikides ja Euroopas. Katsetusi on tehtud ka Eestis.

Esimese 5G standardit toetava seadme, Qualcomm Snapdragon X50 5G modemi töötas Qualcomm välja 2016. aasta oktoobris.. Modem toetab suhtlust 28 GHz lainesageduse juures. Seda sagedust tuntakse ka kui millimeeterlainet. Samuti toetab modem 800 MHz ribalaiust ning suurim allalaadimiskiirus võib ulatuda kuni 35,46 Gbit/s.

Eesmärk ja tingimused

5G üheks eesmärgiks on muuta inimmassides suhtlemine mugavamaks ja lihtsamaks kui praegu. Praegu kasutuses olevad standardid jooksevad massiüritustel väga kergesti kokku, kuid uuema põlvkonna standard peaks muutuma usaldusväärsemaks. Lisaks proovitakse vähendada võrreldes 4G-ga energiatarbimist, mis aitaks kaasa nutiseadme laadimiskordade vähendamisele. Samuti aitab väiksem energiatarbimine kaasa nutistu ehk asjade interneti (inglise keeles Internet of Things, lühend IoT) arengule ja kasutajamugavusele. IoT-le on uue süsteemi puhul väga palju tähelepanu pööratud, sest arvatakse, et nutistu seadmeid on 2025. aastaks maailmas kaks korda rohkem kui personaalseid suhtlusseadmeid. Samuti loodetakse, et 5G võiks olla hea alternatiiv FTTX (Inglise keeles Fiber to the x) lahendustele, eelkõige soodsama hinna ja paigaldusmugavuse tõttu. 5G-võrgu andmesidekiirused lubavad edastada piisavalt andmeid, et kasutada juhtmeteta liitreaalsust või virtuaalreaalsust, kus iganes seda vaja läheb. Näiteks saavad arhitektid otse ehitusobjektil visandada, milline näeks nende projekt päriselt välja ja kas see sobitub ümbritsevasse keskkonda. Veel saab liit- ja virtuaalreaalsust kasutada hariduses, meditsiinis ning müügiäris. Järgmise põlvkonna mobiilsidestandardit soovitakse kasutada alates iseliikuvatest prügiautodest kuni personaalsete seadmeteni.

NGMN (inglise keeles Next Generation Mobile Networks) arvates peaks 5G täitma järgmisi nõudeid:

• asustatud aladel peab andmesidekiirus olema 100 Mbit/s;
• kümnetele tuhandetele kasutajatele peab võimaldama korraga andmesidekiirust vähemalt 10 Mbit/s;
• peab võimaldama samaaegset ühenduskiirust kuni 1 Gbit/s ühes osakonnas töötavatele inimestele;
• ribalaiuse, ulatuse ja töökindluse parandamine võrreldes 4G-ga;
• 5G latentsus peab olema parem, võrreldes eelnevate standarditega ehk alla 1 ms.

NGMN arvab, et järgmise põlvkonna mobiilsidestandard võiks kasutajateni jõuda 2020. aastal. 5G puhul on rõhutatud, et see ei ole loodud ainult tavakasutajatele, vaid ka tööstusettevõtetele. Uus mobiilsidestandard plaanitakse ehitada olemasolevale LTE-Advanced-Pro standardile, mis tähendab, et praegu käigusolevad 4G võimalused kantakse üle ka 5G standardisse. Tublisti on parandatud süsteemi usaldusväärsust, et mobiilsidet saaks kasutada ka väga nõudlike teenuste puhul, näiteks päästeteenistuses ning logistikas. 5G mobiilside suudab edastada 360-kraadist videootseülekannet tõrgeteta. Euroopa Komisjoni eesmärgiks on tagada aastaks 2025 gigabitühendus kõigis sotsiaalmajanduslikes keskustes, näiteks koolid ja transpordisõlmed. Lisaks kõikidesse majapidamistesse vähemalt 100 Mbit/s ühendus ning tagada alaline 5G levi.

Kiirused ja sagedused

5G-võrkudes kasutatakse kolme sagedusvahemikku. Kui kasutatakse kõrgemat sagedust, siis on võrgu kiirused suuremad, kuid leviala on väiksem.

• Madalsagedus 600–850 MHz. Kiirused 30–250 Mb/s
• Kesksagedus 2,5–3,7 GHz. Kiirused 100–900 Mb/s
• Kõrgsagedus 25–39 GHz. Kiirused 1–3 Gb/s

5G negatiivne pool

5G-standardi kasutuselevõtt on aga üsna kulukas tegevus. Välja tuleb vahetada nii mobiilsidefirmade kui ka tarbijate kogu senine seadmestik. Ainuüksi 4G-standardi jaoks on Ameerika Ühendriikides püstitatud umbes 200 000 mobiilimasti, kuid kiirema ning stabiilsema 5G-side tagamiseks peab mobiilsidemastide võrku veelgi tihendama.

USA Föderaalse Kommunikatsiooni Komisjoni (FCC) otsust lubada kasutada lainesagedust üle 24 GHz, on mitmed teadlased pidanud valeks ning rutakaks. Teadlaste väide põhineb asjaolul, et raadiosageduste vahemiku 24 GHz ja rohkem ohutust ei ole põhjalikult katsetatud.

Ameerika Ühendriikide NTP (inglise keeles National Toxicology Program) läbi viidud uuringud näitavad, et mobiilsidekiirguse ja kasvajate vahel on seos. Kuigi sajaprotsendilise tõenäosusega ei saa väita, et mobiilsidekiirgus üksinda põhjustaks kasvajaid või vähki. Oluliselt suurenes ajuvähi ja haruldaste südamekasvajate arvukus nende seas, kes igapäevaselt mobiilsidekiirgusega kokku puutusid. Uuringu tulemused näitavad, et 70% mobiilsidekiirgusest on ohtlik, kuid USA Rahvuslik Kommunikatsiooni komisjon väidab, et ohtlik on vaid 32% kiirgusest. Vaatamata suurele erinevusele saab olla kindel, et mobiilsidekiirgus on tervisele ohtlik. Vastuseta on vaid küsimus, kui suur see oht on.

Laiem teaduslik konsensus on, et 5G ei kujuta tervisele ohtu.

Seadmed

Qualcomm Snapdragon X50

Tegu on esimese 5G-d toetava modemiga, mis avalikustati 2016. aasta oktoobris. Modem toetab allalaadimiskiiruseid kuni 5 Gbit/s. Eelkõige on see suur eelis kasutajatele, kes hoiavad kõiki oma meediafaile pilveteenuses. Modem toetab suhtlust 28 GHz juures. Samuti kasutab X50 MIMO (inglise keeles Multiple input, Multiple output) tehnoloogiat, et pikendada millimeeterlaine ulatust. See aitab parandada raadiolainel erinevate objektide (näiteks seinte) läbistamist. Snapdragoni modem koos protsessoriga toetab nii 4G- kui ka 5G-sidet. Qualcomm lubab, et X50 võimaldab elamutes asendada optilised kiudkaablid kiiruses ja kvaliteedi headuses kaotamata. Samuti toetab 5G-d Qualcommi X20 modem, seda küll väiksemate andmesidekiirustega.

Samsung

2017. aasta 26. veebruaril Barcelonas toimunud Samsungi pressikonverentsil avalikustas Samsung enda 5G toodete kogumi. Esimesi tooteid on müügile oodata 2018. aastal, kuid Ameerika Ühendriikide arendajad saavad juba hetkel neid tooteid kasutada ja arendada. Toodete kogum koosneb neljast tootest:

1. Elamutesse sobiv ruuter, mis koos raadiojaamaga võimaldab kuni 1 Gbit/s Wi-Fi kiirust. Selline lahendus võiks olla heaks alternatiiviks FTTX- (inglise keeles Fiber to the x) paigaldisele.
2. Raadiojaam, mille peamine eesmärk on signaali tugevdamine pikemate vahemaade puhul. Jaamad suudavad läbi lasta kuni 10 Gbit/s kiirusega andmeid. Positiivseks küljeks peetakse kerget paigaldust ja kasutamist.
3. Interneti valdamise üksus, mille abil saab jälgida ja kontrollida internetis toimuvat andmesidet. Virtuaalsed tuumad annavad võimaluse andmeliiklust individuaalselt jagada, mis tagab suurema läbilaskevõime.
4. 5G RFIC modem, mis on mõeldud erinevatesse nutiseadmetesse. Samsung peab enda toote eelisteks väikest hinda, suurt efektiivsust ning mõõtmete väiksust – kõik need on vajalikud, et tagada 5G-le pandud lävendid. Kogu modem koosneb 16 antennist, mistõttu läheb mürarikkas keskkonnas vähem signaale kaduma.

5G Eestis

Ericsson ja TeliaSonera teatasid 2016. aasta 22. jaanuaril, et plaanivad rajada 2018. aastaks Tallinna ja Stockholmi 5G-võrgu. Sellega soovivad mõlemad olla Euroopa esimesed 5G-teenuse osutajad. Tallinn ja Stockholm valiti välja just seetõttu, et nad kuuluvad maailma kõige paremate võrguühendustega linnade hulka. Sama aasta 12. augustis katsetasid Tele2 ja Nokia esmakordselt Eestis järgmise generatsiooni tehnoloogiat ning püstitasid sellega Eestis mobiilse interneti allalaadimiskiiruse rekordi 4,5 Gbit/s. Kiiruse katsetamise koordinaatori, Nokia Lääne-Euroopa tehnoloogiajuhi Martin Kristenssoni sõnul kasvab andmesideliiklus 2030. aastaks võrreldes 2010. aastaga 10 000 korda. Eelmine rekord (4G puhul) kuulus Teliale ja Ericssonile. See püstitati 2016. aasta juunis. Maksimaalseks allalaadimiskiiruseks saadi 1 Gbit/s. Tele2 lubab 2017. aastal hakata oma tugijaamadesse lisama 5G võimelisi Nokia seadmeid ning arvatavasti jõuab järgmise generatsiooni tehnoloogia inimesteni järgmise kolme-nelja aastaga. Tele2 tegevjuht lubas, et uus tehnoloogia ei muuda mobiilsideteenust kliendi jaoks kallimaks. Uue rekordi auks püstitas Tele2 ka Gigasamba, kus on kirjas varasemad andmesidekiiruste rekordid.

Eestis on 5G alles katsetamise faasis, sest sageduslubasid laialdaseks kasutamiseks ei ole veel välja antud. Sagedused, mis lähiajal Eestis 5G tehnoloogia kasutusele võtmiseks välja jagatakse on tegelikult ligilähedased nende sagedustega, mida juba 3G ja 4G kasutavad.

2020. aasta 10. novembril avas Telia Eesti esimese Eesti mobiilsideteenuse pakkujana oma klientidele 5G-võrgu. Kuna eraldiseisva 5G-võrgu litsentsid on veel välja jagamata, siis alustatakse 5G-võrgu teenuse osutamist olemasolevatel sagedustel. Telia Eesti lubab, et kiirused võrgus ulatuvad 1 Gb/s. 5G-võrgu levialad on Tallinnas, Tartus ja Pärnus.

5G tehnoloogia rakendamiseks jagatakse avaliku konkursi korras välja sagedusload sagedusvahemikus 3410–3800 MHz. Esimese avaliku konkursi võitis mais 2022 Elisa Eesti. Kokku toimus 57 pakkumiste vooru ning võitnud pakkumine oli üle 7,2 miljoni euro.

5G sageduslubade kohtuvaidlus

22. jaanuaril 2019 Ettevõtlus- ja infotehnoloogiaminister võttis vastu määruse nr 5 «Avaliku konkursi läbiviimise kord sageduslubade andmiseks maapealsetes süsteemides üldkasutatava elektroonilise side teenuse osutamiseks sagedusalas 3410–3800 MHz». Määruse eelnõu nägi 5G-konkursi tingimuste osas ette kaks alternatiivi – nelja sagedusloaga ja kolme sagedusloaga variandid. Vastu võetud määrusega piirati aga väljastatavate sageduslubade arvu kolmele ning igale sagedusloale oli ette nähtud vahemik 130 MHz.

19. veebruaril 2019 kuulutas Tarbijakaitse ja Tehnilise Järelevalve Amet välja avaliku konkursi sageduslubade andmiseks, määrates konkursil osalemise tähtajaks 25. märtsi 2019.

21. veebruaril 2019 vaidlustas Levikom Eesti OÜ kohtus konkursiteate, kohus keelaski esialgse õiguskaitse korras konkursi läbiviimise sagedusalas 3410–3800 MHz kuni asja menetlust lõpetava lahendi jõustumiseni.

11. detsembril 2019 otsustas Tallinna ringkonnakohus jätta rahuldamata telekomiettevõtte Levikom kaebuse riigi 5G-sageduslubade jagamise konkursi vastu.

5G mujal maailmas

2020. aasta kolmanda kvartali lõpuks oli maailmas registreeritud 7,9 miljardit mobiilsidelepingut. Sellest 150 miljonit on 5G-side lepingud. Ennustuste järgi need numbrid tõusevad ning 2026. aastaks on oodata mobiilside lepingute koguarvu tõusu 8,8 miljardini ning 5G lepingute tõusu 3,5 miljardini.

2020. aastal on 5G kõige rohkem levinud Aasia ida osas (Hiina, Jaapan, Lõuna-Korea). Sealsetes riikides moodustavad 5G lepingud 9% kõikidest mobiilside lepingutest. Ennustuste järgi hakkab 5G lähiaastatel Põhja-Ameerikas ja Lääne-Euroopas kiremini levima kui Aasia ida osas.

Eelnevad põlvkonnad ja nende kiirused

1G avaldati algselt 1979. aastal Tōkyōs ning aastaks 1984 oli esimese generatsiooni mobiilsidestandard levinud juba üle terve Jaapani. Peamine eestvedaja oli asutus Nippon Telegraph and Telephone. 1983. aastal avalikustati Ameerika Ühendriikides esimene Motorola DynaTac 1 G toega mobiiltelefon. Paariaastase vahega järgnesid sellele ka Ühendkuningriik ja Kanada.

1991. aastal lasi firma Radiolinja välja uue mobiilsidestandardi – 2G, mis on tuntud ka kui GSM (inglise keeles Global System of Mobile Communications). Võrreldes esimese generatsiooniga oli teine generatsioon väga suur edasiminek. 2G tegi võimalikuks SMS- ja MMS-teenuse, krüpteeris digitaalselt vestluseid ning kasutas paremini ära enda sagedusvahemikku, mis andis suurema efektiivsuse ja läbitavuse. Lisaks vähenes kõnede taustamüra. Maksimaalne andmesidekiirus oli EDGE (inglise keeles Enhanced Data Rates for GSM Evolution) režiimis 1 Mbit/s. Praktikas võis aga näha kõige suuremaid kiirusi 500 kbit/s.

Täpselt kümme aasta hiljem mais algas 3G katseperiood ning 2003. aastal anti kolmas mobiilsidegeneratsioon avalikku kasutusse. 3G andis inimestele võimaluse vaadata mobiilselt telesaateid, kasutada asukohapõhiseid teenuseid ning osaleda videokonverentsidel. 3G pakkus algselt allalaadmiskiiruseid kuni 14 Mbit/s ja üleslaadimiskiiruseid kuni 5,8 Mbit/s.

Neljanda generatsiooni mobiilsidevõrku tutvustati esimest korda Stockholmis ja Oslos 2009. aasta detsembris. 4G sai endale võrreldes eelnevate generatsioonidega IPv6 toe. Samuti suudeti vähendada latentsust. 4G kasutab ribalaiust 5–20 MHz ning lisavõimalusena kuni 40 MHz. Liikuva objekti puhul on nominaalne andmeedastuskiirus 100 Mbit/s ning paigalseisval seadmel kuni 1 Gbit/s.

Põlvkonnad	Esimene põlvkond	Teine põlvkond		Kolmas põlvkond				Neljas põlvkond			Viies põlvkond
Nimed		GPRS	EDGE	UMTS	W-CDMA (HSPA)	HSPA+	CDMA2000	3GPP (LTE)	LTE Advanced	WiMax	5G
Allalaadimiskiirus		50 kbit/s	296 kbit/s	384 kbit/s	21 Mbit/s	56 Mbit/s	14,7 Mbit/s	100 Mbit/s	1 Gbit/s	128 Mbit/s	35 Gbit/s
Üleslaadimiskiirus		14 kbit/s	177 kbit/s		10 Mbit/s	22 Mbit/s		50 Mbit/s	500 Mbit/s	56 Mbit/s

5G ajalugu

2008

• Aprillis hakkas NASA koos Geoff Browni ja M2Mi (inglise keeles Machine-to-Machine Intelligence) arendama 5G tehnoloogiat.
• Lõuna-Korea ettevõte IbjngT R&D alustas 5G-tehnoloogia loomist.

2012

• 8. oktoobril investeeris Surrey Ülikool 35 miljonit inglise naela uue 5G uuringukompleksi rajamiseks. Keskus pakub võimalust mobiilsidefirmadel katsetada erinevaid tehnoloogiaid, mis aitaksid vähendada akukasutust ning samas suurendada kiiruseid võrreldes 4G-ga.
• 1. novembril alustati Euroopa Liidus projekti METIS (inglise keeles Mobile and wireless communication Enablers for the Twenty-twenty Information Society), mis pidi defineerima 5G mobiilsidestandardi.

2013

• 2. mail teatas Samsung, et on hakanud arendama 5G-l põhinevaid süsteeme, millele lubati kiiruseid kuni 10 Gbit/s. 5G-võrgu katsetamisel saadi andmesidekiiruseks 1,056 Gbit/s kahekilomeetrisel vahemaal.
• 6. novembril teatas Huawei, et plaanib investeerida vähemalt 600 miljonit dollarit 5G-võrgu arengusse ja väljatöötamisse.

2014

• 8. mail hakkas Jaapani Firma NTT DoCoMo koostöös Alcatel Lucenti, Ericssoni, Fujitsu, NEC, Nokia ja Samsungiga katsetama esimesi 5G-võrke.
• Novembris teatasid Huawei ja Megafon, et arendavad 5G-mobiilsidet Venemaal ning proovivõrk pannakse püsti 2017. aasta lõpuks. Uut võrku soovitakse kasutada juba 2018. aasta jalgpalli MM-i ajal.
• 19. novembril teatasid Huawei ja SingTel, et leppisid kokku ühises 5G-võrgu arendamises.

2015

• 1. juulil alustati projekti METIS II, mis oli järg 2012. aastal alustatud samanimelisele projektile. Seekord oli eesmärk disainida 5G raadiovõrku ning panna paika raadiovõrgu erinevate kihtide ehitused.
• 8. septembril teatas Ameerika Ühendriikide firma Verizon soovist hakata 2016. aastal 5G-võrku katsetama.
• 1. oktoobril lubas Prantsuse mobiiliteenuse pakkujal Orange S.A. alustada 5G-võrgu katsetamist 2016. aasta jaanuaris Ida-Prantsusmaal Beltfortis.

2016

• 22. jaanuaril kuulutas Rootsi elektroonikatootja Ericsson, et alustab koostööd TeliaSoneraga. Koostöö tulemusena peaks 2018. aastal rajatama 5G-võrk nii Stockholmis kui ka Tallinnas. Võrgu püstitamiseks kasutatakse Ericssoni tehnoloogiat ning TeliaSonera juba kasutuselolevat võrku.
• 29. jaanuaril tutvustas Google oma plaani hakata inimestele 5G-võrku ühtlaselt jagama päikeseenergial töötavate droonide abil. Projekti nimi on SkyBender.
• 22. veebruaris püstitasid NTT DoCoMo ja Ericsson uue rekordi – saadi kätte 20 Gbit/s andmesidekiirus 5G-võrgus kahe seadme vahel. Samal päeval alustasid katsetusi nii Samsung kui ka Verizon.
• 2. juunil ilmus esimene põhjalik raamat 5G-st. Raamatu "5G Mobile and Wireless Communication Technology" autorid on Afif Osseiran (Ericsson), Jose F. Monserrat (UPV) ja Patrick Marsch (Nokia Bell Labs). Raamat käsitleb endas 5G spektri ja erinevate tehnoloogiate kasutamist 5G arhitektuuris.
• 7. juulil esitasid 17 Euroopa mobiilsidefirmat Euroopa Komisjonile dokumendi, millega soovisid Euroopa Liidu toetust 5G arendamiseks ja väljatöötamiseks. Manifesti allkirjastasid ka Tele2 ning Telia.
• 17. oktoobril avaldas Qualcomm esimese 5G-kommertsmodemi Qualcomm Snapdragon X50.

2017

• Jaanuaris alustasid Reliance Jio ja Samsung koostööd Indias oleva 4G LTE võrgu uuendamiseks 5G-ks. Sama aasta veebruaris alustasid Indias koostööd mobiilsidefirma BSNL ja Nokia 5G-võrgu ehitamiseks. Samuti alustasid 2017. aasta märtsis seal koostööd Airtel ja Nokia.
• 21. märtsil ehitas Läti mobiilsideteenuse pakkuja LMT koostöös Läti ülikooliga esimese mobiilse 5G jaama.

Vaata ka

• Esimese põlvkonna mobiilside
• Teise põlvkonna mobiilside
• Kolmanda põlvkonna mobiilside
• Neljanda põlvkonna mobiilside

Välislingid

• Gert Siniloo. "5G tuleb. Kes saavad kasu?" LHV, 12. detsember 2018