Mobilnätens generationer: från NMT till 6G

Mobiltelefonen i fickan är resultatet av drygt sjuttio års utveckling. Varje tionde år eller så har en ny generation av mobilnät tagit över: från analoga biltelefoner där en telefonist kopplade samtalen, till dagens 5G som bär allt från videosamtal till styrning av maskiner i fabriker. Den här artikeln går igenom generationerna, vad som blev bättre i varje steg och varför de äldsta näten nu stängs i Sverige.

Vad är en mobilgeneration?#

Ett mobilnät består av många basstationer (master med antenner) som var och en täcker ett område, en cell. Telefonen pratar med den närmaste basstationen via radio, och basstationerna är i sin tur kopplade till ett centralt nät som kopplar vidare samtal och data. Hur det fungerar i detalj beskrivs i Så fungerar ett mobilnät.

En generation betyder att själva radiotekniken byts ut: hur signalen moduleras, hur många användare som kan dela på samma frekvenser och hur nätet är uppbyggt. Gamla och nya telefoner kan därför inte prata med varandras nät, om inte telefonen har stöd för flera generationer. Det är därför moderna telefoner kan 2G, 3G, 4G och 5G på en gång, och det är också därför gamla nät inte kan stängas förrän nästan alla telefoner klarar sig utan dem.

Generationerna bestäms internationellt. FN-organet ITU sätter upp krav (till exempel att 5G ska klara 20 Gbit/s i toppfart), och industrisamarbetet 3GPP skriver de tekniska standarderna i omgångar som kallas releaser (eng. releases).

0G och 1G: analoga biltelefoner och NMT#

De första mobiltelefonerna var stora apparater i bilar. I Sverige startade Televerket systemet MTA 1956, följt av MTB och MTD. Samtalen kopplades ofta manuellt av en telefonist, och antalet abonnenter var litet eftersom varje samtal behövde en egen radiokanal i ett stort område. Den här tidiga epoken brukar kallas 0G.

NMT (Nordisk mobiltelefoni) startade i Sverige 1981 och var ett samarbete mellan de nordiska televerken. NMT räknas som första generationen, 1G. Det nya var cellerna: i stället för en stark sändare för en hel region användes många mindre basstationer, och telefonen kopplades automatiskt över till nästa basstation när du åkte vidare. Det kallas handover. NMT fanns på 450 MHz och senare även 900 MHz. Talet sändes analogt med frekvensmodulation, ungefär som en FM-radio, vilket betydde att vem som helst med en lämplig mottagare kunde lyssna. NMT stängdes i Sverige 2007. Mer om den svenska historien finns i Från Televerket till PTS.

2G: GSM gör talet digitalt#

GSM startade i Sverige 1992 och var den andra generationen, 2G. Talet omvandlas till ettor och nollor (digitalisering av ljud) och skickas med digital modulation. Det ger flera fördelar:

• Fler samtal får plats. GSM delar varje radiokanal på 200 kHz i åtta tidsluckor, så åtta samtal kan dela samma frekvens (se multipel access).
• Samtalen krypteras, så de är inte lika lätta att avlyssna.
• SIM-kortet gör att abonnemanget sitter i ett litet kort och inte i telefonen.
• Sms (korta textmeddelanden) blev en succé som ingen hade räknat med.

GSM blev en världsstandard, och med tilläggen GPRS och EDGE kunde man även surfa långsamt på mobilen.

3G: mobilt internet#

Den tredje generationen, 3G (UMTS), kom till Sverige 2003. Den använde en bredare radiokanal på 5 MHz och en annan teknik för att dela den mellan användarna. 3G gjorde det möjligt att surfa, skicka bilder och så småningom titta på video i mobilen. Med uppgraderingen HSPA nådde 3G flera megabit per sekund. Smarta telefoner med pekskärm slog igenom under 3G-epoken.

4G: allt blir data#

4G (LTE, Long Term Evolution) startade i Stockholm i december 2009, som ett av de första kommersiella LTE-näten i världen. LTE bygger på OFDM, där datan delas upp på hundratals smala bärvågor samtidigt, vilket klarar ekon och reflexer bra och kan använda kanaler upp till 20 MHz breda (och flera sådana ihop).

Den stora principiella förändringen var att 4G-nätet bara överför datapaket, precis som internet. Tal blev också data. Det kallas VoLTE (Voice over LTE). I de första åren kunde telefonerna inte ringa via 4G, utan hoppade tillbaka till 2G eller 3G vid varje samtal. Det är just den kvarlevan som ställde till problem när 2G och 3G stängdes (se nedan).

5G: snabbare, snabbare svar och fler saker#

5G (NR, New Radio) introducerades i svenska nät 2020, och de stora 5G-frekvenserna i 3,5 GHz-bandet auktionerades ut i januari 2021.¹ 5G har tre huvudsakliga mål:

1. Mer kapacitet och högre fart för mobilt bredband. Kraven från ITU är upp till 20 Gbit/s i toppfart nedåt.²
2. Kort fördröjning och hög tillförlitlighet, ner mot 1 millisekund i radiodelen, för till exempel industriella styrsystem.
3. Väldigt många uppkopplade saker (sakernas internet, se LoRaWAN, NB-IoT och LTE-M).

5G använder både gamla mobilband och nya, högre band som 3,5 GHz och 26 GHz. Höga frekvenser ger mycket kapacitet men kort räckvidd. Antenner med många element riktar signalen som en strålkastare mot varje användare. Tekniken beskrivs i 5G NR: teknik och spektrum, och vilka frekvenser som används i Sverige finns i Mobilbanden i Sverige.

Latens: hur snabbt nätet svarar#

Fart är inte allt. Latens (fördröjning) är tiden det tar för ett datapaket att gå fram och tillbaka. För att ladda ner en film spelar den liten roll, men för ett videosamtal, ett onlinespel eller en fjärrstyrd maskin är den avgörande. Med 2G-data tog det ofta flera hundra millisekunder att få svar. 4G ligger typiskt kring några tiotal millisekunder, och 5G kan komma ner mot några få millisekunder när nätet är byggt för det.

Nedstängningen av 2G och 3G i Sverige#

Ett mobilnät kostar pengar att driva och tar upp frekvenser som kan användas mer effektivt av nyare teknik. 4G och 5G får in många gånger mer data per megahertz än 2G och 3G. Därför stängs de gamla näten.

Frekvenserna som frigörs används om till 4G och 5G. Det är ett tydligt exempel på att spektrum är en begränsad resurs som behöver användas så effektivt som möjligt, något som beskrivs i Varför radiospektrum regleras.

6G: nästa steg#

Arbetet med 6G pågår. ITU har formulerat ramverket för nästa generation under namnet IMT-2030. Inom 3GPP är Release 19 fryst sedan december 2025, Release 20 innehåller de första 6G-studierna och Release 21 väntas bli den första med tekniska 6G-specifikationer.⁵⁶ ITU räknar med att få in förslag på 6G-teknik runt 2029, och de första 6G-näten väntas omkring 2030.

Visionerna för 6G handlar bland annat om ännu högre kapacitet, nätet som "sensor" (att radiosignalerna också används för att känna av omgivningen, ungefär som radar), inbyggd artificiell intelligens, bättre energieffektivitet och satelliter som en naturlig del av mobilnätet. Vilka frekvensband som ska användas avgörs bland annat vid världsradiokonferensen WRC-27, se Spektrumets framtid. Det mesta om 6G är ännu förslag och inte beslutat.

Tabell 1. Mobilgenerationerna i översikt (typvärden, avrundade).

Kontrollfrågor#