Den fjärde generationens mobiltelefoni skall klara det som 3G inte klarar. Med hjälp av smart signalering som knyter ihop 3G-nät, lokala radiodatanät och marksända digital-tv-nät ska de högkrävande tjänsterna klaras.

Dessutom kan det komma en helt ny radionätstandard för yttäckande interaktiva bredbandsnät med kapacitet för 20 - 50 Mbit/s för den enskilde användaren efter 2010. Det är detta integrerade nät, där GSM och 3G-näten ingår, som sammantaget kallas för 4G.

Den kraftiga kapacitetsökningen är nödvändig för att klara en förväntad dramatisk trafikökning i mobilnäten.

- Den stora revolutionen är att den samlade trafikvolymen i den fjärde generationens nät blir mer än 100 gånger större än i dagens mobiltelefoninät. Idag utgör den mobila trafiken tio procent av den totala telefontrafiken. Den mobila telefonitrafiken blir lika stor som den fasta telefonitrafiken, kanske till och med större. Datatrafiken kommer att bli tio gånger större än taltrafiken eller kanske ännu mer.

Orden kommer från östen Mäkitalo, den svenska mobiltelefonins portalfigur nummer ett och tidigare chef för Telia Research. Idag är Mäkitalo bland annat ordförande för det svenska utvecklingsprogrammet PCC, Personal Computing and Communication, som startade sitt arbete med fjärde generationens nätarkitektur i juni 1997.

Under år 2001 planerar PCC att offentliggöra resultatet av sitt arbete. Man har stöd från statliga Stiftelsen för strategisk forskning. Ericsson, Telia och flera av landets tekniska högskolor deltar i arbetet. Men redan nu kan Elektroniktidningen redogöra för visionen.

Skifta mellan olika radionät

I framtiden kommer abonnenten att ha en terminal som skiftar mellan olika radionät, så att kommunikationen kan fortgå trots byte mellan radionät. På kontoret ger det lokala radionätet - radiolanet - megabitkapacitet, ute i staden svarar 3G-nätet för trafiken, på vägen till landet tar digital-tv-nätet över och i sommarstugan kan paketdatanätet GPRS vara det bästa alternativet. När det kommer nya radiogränssnitt så utrustas terminalerna så att de även klarar detta. Så ser visionen ut.

En viktig slutsats hos PCC är att det inte kommer något nytt heltäckande nationellt mobilnät med högre kapacitet och helt egen teknik. Det blir alltså inget skifte som mellan NMT och GSM, istället kommer olika radionät att integreras med hjälp av smart signalering. All trafik skall baseras på IP.

Därmed blir det också möjligt att efter år 2010 i detta nät tillföra en helt ny generation av bredbandsradionät med kapacitet för 20 till 50 Mbit/s som också integreras i det befintliga IP-nätet.

En av de allra viktigaste frågorna för 4G gäller kostnaderna för att erbjuda abonnenterna megabitkapacitet. Det finns helt enkelt en kostnadsbarriär som innebär att det inte går att höja kapaciteten i 3G-näten för att klara mycket bandbreddskrävande tjänster. Det är ett av de fundamentala problemen, enligt de studier PCC gjort.

4G måste bli kostnadseffektivare

- I 3G-system så stiger kostnaden ungefär linjärt med bandbredden. Och om du ska ha tio gånger så mycket bandbredd så kostar det tio gånger så mycket och det kommer att dra tio gånger så mycket ström eller alternativt tio gånger så mycket strålning. Att den ekvationen skapar en fundamental barriär tror jag inte man tänkte på för fem år sen, säger Jens Zander, professor vid KTH i Stockholm och ansvarig för den övergripande nätarkitekturen i PCC.

- Man kan liksom inte kringgå de grundläggande fysikaliska lagarna om att det går åt viss energi för att överföra informationen, säger Zander.

PCCs analyser visar att om man bibehåller kostnaden per transporterad bit i 4G så leder det till en tusenfaldig ökning av kostnaderna, jämfört med dagens teknik. Då går det inte att ge megabitkapacitet på en massmarknad.

- Om vi ökar prestanda tusen gånger så kanske det blir en dubblering av kostnaderna för 4G jämfört med dagens teknik, förutsatt att vi lyckas med vårt arbete. Då utnyttjas de olika möjligheterna att bygga nät billigare, och möjligheten att använda alternativa nät som
är billigare. Trådlösa lokala nät - den lösningen är sannolikt oerhört mycket billigare än en uppgraderad version av WCDMA, säger östen Mäkitalo.

PCC förordar att flera olika radionät integreras med mobilnäten, det gäller bland andra amerikanska IEEE 802.11, en uppgraderad version av Bluetooth samt Hiperlan 2 som nu utvecklas av standardiseringsorganisationen Etsi. även DVB, digital video broadcasting, som är Europas standard för det digitala mark-tv-nätet, kan integreras med mobilnäten för att klara interaktiva bredbandstjänster.

- även DAB, digitalradio, kan integreras, påpekar Mäkitalo.

Standard för signalering krävs

För att klara integrationen är det nödvändigt att etablera internationella standarder bland annat när det gäller signalering för att klara sömlös samtrafik mellan de olika näten.

En av de stora kritiska frågorna gäller naturligtvis om det verkligen behövs ett nytt radiogränssnitt med högre kapacitet än WCDMA eller DVB-T.

- Det finns ju ett antal radiogränssnitt som man sammantaget kommer ganska långt med. Men det finns en lucka någonstans vid väldigt höga datahastigheter, med räckvidder som är högre än man når med exempelvis Hiperlan 2. Det gäller radionät med kapacitet för 25 Mbit/s eller kanske upp mot 50 Mbit/s, säger Mäkitalo.

PCC hoppas att telekomindustrin skall ena sig om en strategi för 4G och förhoppningen är naturligtvis att det svenska förslaget skall slå igenom. För att nå detta mål krävs att en kritisk massa av företag och andra intressenter blir överens.

- Vi är nästan där nu, säger Håkan Eriksson, chef för Ericsson Research som också är med i styrgruppen för PCC.

En av de tunga spelare som inte helt stödjer förslaget från PCC är Nokia.

- Jag håller inte med om den kostnadsjämförelse som PCC gör. Titta på vad som hände med GSM. Kostnaderna för utrustningen har reducerats med tio procent per år. Idag kan Du köpa en GSM-telefon för under 1 000 kronor. Samma sak kommer att hända med WCDMA. Jag menar att tiden och konkurrensen tar hand om ekonomin, säger Markku Hollström, ansvarig för radioaccessystem i Nokia Networks.

Men sammantaget tror Nokia på en utveckling i samma riktning som PCC förordar, att flera andra radiogränssnitt ansluts till 3G-näten, både radiolan och digital-tv.

Dessutom räknar Nokia med att radionätstandarden WCDMA uppgraderas för att klara 5 - 10 Mbit/s.

- Det kan också komma ett nytt radiogränssnitt för hög kapacitet efter 2010. Men ännu är det för tidigt att säga om det blir så, säger Hollström.