Luin niin hauskan blogin Tom Nollelta, että en voinut vastustaa kiusausta lainata, rikastaa aihetta ja tuoda keskusteluun laajemmin Suomessa.

Puhkeaako 5G pienen latenssin kupla jo vuonna 2020?

5G ultra low latency (urlcc eli erittäin pieni siirtoviive) määrittelyn on odotettu valmistuvan 2020. Toki meillä tätä on uutisoitu jo aivan kuin se olisi olemassa. Light Reading sivusto kirjoitti huhtikuussa 2020, että ETSI organisaatio haikailee nyt uutta tai parannettua protollaa TCP/IP korvaamiseksi. Tämä puolestaan mahdollistaisi 1-2 millisekunnin siirtoviiveen ja mm. etäkirurgian. Mitä ihmettä, eikö 5G pitänyt tämä tuoda jo muutenkin?  Ilmeisesti realismi on tullut vastaan siirtoviiveen osalta. Nyt ihmetellään miten lupaus lunastetaan. Sen sijaan realismia ei ole kustannuksissa, jonka kyseinen hanke vaatisi puhumattakaan aikataulusta. Minun teoria tälle sopalle on seuraava.

Alun perin 5G teollisuus ja sen radioverkkoinsinöörit tarkoittivat pienellä latenssilla vain radioverkon ja taajuuksien parempaa hallintaa. Eivät suinkaan koko ketjua työaseman sovelluksesta palvelimen sovellukselle. Tästä lähti liikkeelle vahingossa tarina, että 5G mahdollistaa niin pienen siirtoviiveen, että jopa ”etäkirurgia” on mahdollinen.  Asiaa sen enempää pohtimatta (tai ymmärtämättä tai tarkoitushakuisesti) suuretkin johtajat toistivat tarinaa medialle ja markkinaan. Lopulta muodostui ”kupla”, jota nyt ihmetellään.

Onko etäkirurgia realismia TCP/IP verkossa?

Hieman teoriaa. Keskimääräinen Internet-liikenteen TCP/IP paketin koko on 570 tavua, josta 22 tavua on IP-otsikko (header). IoT-ratkaisujen ohjausprosessit (mukaan lukien etäkirurgia) edellyttävät kuitenkin pienempiä paketteja, jotta riittävä reagointi nopeus saavutetaan. Pienen latenssin IoT-sovellus on tämän takia käytännössä toteutettava noin 40 tavun pakettikoolla josta puolet kuluu otsikkoon.

Teoria (lähde Wikipedia): Valonnopeus on fysikaalinen vakio, jota merkitään kirjaimella c.  Sen arvo on 299 792 458 m/s eli 1 079 252 848,8 km/h. Erityisen suhteellisuusteorian mukaan yksikään kappale, jolla on massa, ei voi saavuttaa valonnopeutta. Valonnopeus on myös kaiken informaation, myös massattomien hiukkasten, nopeuden yläraja. Vuonna 1704 myös Isaac Newton perehtyi Rømerin tutkimuksiin, ja laski ajaksi, jonka valo kulkee Auringosta Maahan 7–8 minuuttia.  Oikea arvo on 8,3 minuuttia.  Vuonna 1983 valonnopeudeksi laskettiin 299 792 km/s, mikä vastaa nykykäsitystä valonnopeudesta.

Koska valokuituverkko ei ole tyhjiö, on todellinen etenemisen nopeus 66,78% teoriasta eli 199,818 km/s. (199 km/ms).  Tästä otetaan TCP-protokollan otsikot pois (3,86%) = 192km/millisekunti.

5G business case Suomen SOTE-päättäjille ? 

Suomalainen etäkirurgi voi TCP/IP-verkossa olla teoriassa max 192km päässä potilaasta, jonka jälkeen maaginen 1 millisekunnin latenssi tulee vastaan. Lisäksi on huomioitava, että sama matka on toiseen suuntaan. Tähän yhtälöön täytyy lisätä dataverkon aktiivilaitteet (reitittimet, palomuurit, kytkimet, tukiasemat) sekä päätelaitteet (käyttöjärjestelmä ja itse sovellus) ja palvelimet (käyttöjärjestelmä, sovellus), jotka aiheuttavat suurimman osan todellisesta viiveestä.  Näin latenssi parhaimmillaankin kymmenkertainen vaikka TCP/IP protokollan otsikoita kuinka viilattaisiin.

Kirurgi voi tehdä vaativan operaation tällaisella viiveellä noin 10-20 km päässä potilaasta.  Olisi mielenkiitoista kuulla kirurgien ja leikkaussalien hoitajien mielipide tällaisen skenaarion mielekkyydestä? Kuinka paljon tällaiseen on tarvetta ja mitä se edellyttää heiltä?

Esimerkin pilvipalveluiden todellisista siirtoviiveistä löydät täältä. 

5G business case Suomalaiselle teollisuudelle?

Toinen alue on IIoT-järjestelmät.  Miksi ihmeessä Suomalainen eollisuus haluaa rakentaa tehtaan IoT sensorien ohjausyksiköt tuhansien kilometrien päähän tehtaasta?  Mitä hyötyä tästä on teollisuudelle huomioiden kustannukset sekä riskit? Se että näin voitaisiin teoriassa tehdä, ei tarkoita että näin kannattaa tehdä.

Yhteenveto

On varmaa, että kaivamalla löytyy sovellutuksia, jotka eivät toimi ilman äärimmäisen pientä siirtoviivettä. Kannattaako näiden yksittäistapausten takia upottaa satoja miljardeja hyvin toimivaan TCP/IP protollaan on eri asia.  Suomessa lasku lankeaisi kuluttajille, koska yritykset ovat liian valveutuneita ja tuskin maksajan rooliin suostuvat. 5G URLLC speksiä kiinnostuneena odotellen.

Hannu Rokka, Senior Advisor

5Feet Networks Oy