5G research Brazil

5G kohentaa syrjäseutujen elinehtoja

Langaton tietoliikenne on reuna-alueilla usein lapsenkengissään. Oulun yliopiston Centre for Wireless Communications -tutkimusyksikkö on mukana kehittämässä 5G-verkkoa Brasilian ja arktisten alueiden syrjäseuduille.

Maksukortti ei toimi. Nettiyhteyttä ei löydy. Puhelu pätkii. Mahdollisia tilanteita Suomen takamailla, kun mobiiliverkko heikkenee tai sitä ei ole – kuten myös Skandinaviassa, Alaskassa, Kanadassa, Siperiassa, Brasiliassa…

Tässä pelkistettynä lähtökohta kahdelle tutkimusprojektille, joissa Centre for Wireless Communications on yhtenä osapuolena. Tavoitteena on viedä 5G-verkko syrjäseuduille ja saattaa niiden asukkaat samalle viivalle verkottuneen digiyhteiskunnan kanssa. Kohteina ovat CWC:n vanha yhteistyökumppani Brasilia sekä arktiset alueet.

Brasilian-hanketta on ollut perustamassa yliopistotutkija Marja Matinmikko-Blue, arktisten alueiden projektissa CWC:tä luotsaa yliopistotutkija Harri Saarnisaari. Kummassakin hankkeessa yksikön tehtävänä on kehittää tiedonsiirtoratkaisuja ja toimintamalleja 5G-verkon käyttöönottoa varten.

”Arktisessa projektissa olemme miettineet verkon arkkitehtuuria eli sitä, millaisista elementeistä verkko voisi koostua: paikallisesta tukiasemasta on saatava yhteys mobiilioperaattorin runkoverkkoon, ja mahdollisia elementtejä tässä ovat maa- ja merikaapelit, radiolinkit, HF-yhteydet ja satelliitit. Lisäksi tutkimme, milloin nämä ratkaisut tulevat saataville ja verkko voitaisiin rakentaa”, Saarnisaari kertoo.

Brasiliassa toimintamallien kehittäminen keskittyy erityisesti maaseudun ns. mikro-operaattoreihin eli paikallisiin verkko-operaattoreihin, jotka voivat olla esimerkiksi kyläkohtaisia (ja ovat varteenotettava mahdollisuus arktisillakin alueilla). Haasteena on taajuusalueiden nykyisten, laillisten käyttäjien suojaaminen häiriöiltä. Lisähaastetta tuovat esimerkiksi laittomat tv-lähetykset, jotka voivat tunkea varatuille taajuuksille.

”Muuta käyttöä ei pysty blokkaamaan, mutta kehitämme sensorointiteknologiaa, jonka avulla kyseisen taajuuden käyttö voidaan havaita ja mennä sinne, missä on tilaa”, Matinmikko-Blue kertoo.

 

5G on vaikea rakennettava, mutta teknisesti toimivampi

Vaikka tutkimuskohteissa riittää eroavaisuuksia, lähtöasetelma on yleismaailmallinen.

”5G:n kehitys keskittyy ensisijaisesti kaupunkeihin. Isoilla operaattoreilla ei välttämättä ole kiinnostusta rakentaa verkkoa syrjäseuduille, eikä 5G:n taajuuspäätöksiinkään näytä tulevan peittovelvoitteita”, Matinmikko-Blue sanoo. ”Brasiliassa on yllättävän laajoja alueita, joilla ei ole minkäänlaista verkkoyhteyttä.”

Saarnisaaren kuvaus arktisten alueiden tilanteesta on samansuuntainen. ”Puhelinyhteys voi olla pelkän satelliitin varassa eikä toimi 24/7. Alaskassa ja Siperiassa kouluilta puuttuu verkkoyhteys. Suomessa tilanne näyttää etäältä katsoen siltä kuin koko maa olisi katettu, mutta jossain vaiheessa taajamien ulkopuolella yhteyksien laatu huononee.”

Perustasolla syrjäseutujen verkko tarkoittaa siis jo puhelinyhteyden turvaamista. Nettiyhteyksien kehittäminen puolestaan mahdollistaisi esimerkiksi etäopetuksen ja etäterveydenhuollon ja parantaisi paikallisia liiketoimintaedellytyksiä, kuten matkailupalveluja.

5G:tä ei kuitenkaan vielä ole missään. Sen ensimmäinen virallinen standardi luotiin vasta kesällä 2018. Lisäksi 5G toimii korkeammilla taajuuksilla kuin aiemmat G:t (mobiiliverkon kehitysvaiheet), minkä vuoksi tukiasemia tarvitaan tiheämmin ja laajojen alueiden kattaminen on vaikeampaa. Miksei syrjäseuduille viedä jotain helpompaa?

”5G:ssä on teknisiä ratkaisuja, jotka parantavat verkon toimivuutta”, Saarnisaari perustelee ja antaa esimerkin. ”5G-verkon viipalointi (network slicing) -ominaisuus mahdollistaa sen, että tärkeät verkkopalvelut ohittavat muut. Jos syrjäkylän verkon kaista olisi vain 10 megabittiä sekunnissa, viipaloinnin avulla paikallisoperaattori voi antaa vaikkapa terveydenhuoltopalvelulle suuremman prioriteetin, jolloin se puskee viihdekäytön ohi.”

 

Mikro-operaattorit tuovat myös lainsäädännöllisiä haasteita

Vastaavalla tavalla hyödyllinen ominaisuus on caching, paikallisesti käytettävän informaation tallentaminen varastotietokoneelle, joka sijaitsee tukiaseman yhteydessä. Kun esimerkiksi tv-sarjaa ei tarvitse hakea internetistä joka kerta uudestaan, kapasiteettia säästyy tärkeämpään käyttöön.

Internet of Things, ”esineiden internet”, jossa laitteet ja sensorit kytkeytyvät verkkoon ja voivat toimia ”älykkäästi”, on puolestaan 5G:n olennaisin uutuus ja hyödyttäisi myös syrjäseutuja. Maatalousvaltaisessa Brasiliassa se mahdollistaisi esimerkiksi kastelujärjestelmien ja maatalouskoneiden automatisoinnin.

”Ja arktisilla alueilla ympäristön seuranta on tärkeää. IoT:n ansiosta ympäristöön voitaisiin ripotella sensoreita, jotka ovat yhteydessä esimerkiksi kylän tukiasemaan”, Saarnisaari sanoo.

Niin, tukiasemat. Isot operaattorifirmat tuskin hinkuvat harvaan asutuille alueille, minkä vuoksi syrjäseutujen 5G-verkko voi edellyttää paikallisia mikro-operaattoreita tukiasemineen. 5G:ssä näiden pystyttäminen on helpompaa kuin ennen: aiemmin tukiasemat olivat ennen kaikkea laitteita, joissa on kiinteä ohjelmisto, kun taas 5G perustuu asennettavaan ohjelmistoon.

”5G-ohjelmistot tulevat todennäköisesti jossain vaiheessa myyntiin. Sitten melkein kuka tahansa voi perustaa oman verkon, kunhan hankkii ohjelmat, laitteiston ja taajuusluvan”, Saarnisaari sanoo.

Mikro-operaattorit edellyttävät uusia säädöksiä, minkä vuoksi haasteet ovat paitsi teknisiä, myös lainsäädännöllisiä. Vajaa vuosi sitten alkaneella Brasilian-projektilla onkin vielä matkaa maaliin. Arktisten

alueiden hankkeen ”roadmap” aikatauluarvioineen ja arkkitehtuurikuvauksineen valmistuu jo syksyllä 2018. Arktinen neuvosto välittää tutkimustulokset kalottimaiden hallituksille, joiden vastuulle toteutus jää.

Tutkijoiden edessä siintää jo langattoman tiedonsiirron seuraava vaihe: Oulun yliopiston johtama 6G-tutkimus valittiin viime keväänä Suomen Akatemian lippulaivahankkeeksi.

”On pidettävä huoli, että syrjäseudut ovat mukana 6G:ssä alusta alkaen”, Matinmikko-Blue sanoo.

 

Teksti: Jarno Mällinen

Kuva: Luciano Mendes

Viimeksi päivitetty: 10.10.2018