Uusia langattomia tekniikoita esitellään niin ihmisten kuin koneiden väliseen kommunikaatioon. Näistä viimeaikoina eniten huomiota on saanut niin sanottu 5G. Kuitenkaan mikään uusi tekniikka ei suoranaisesti korvaa aikaisempia, ennemminkin mahdollistaa uusia sovelluksia.

Viestintävirasto myönsi hiljattain Aalto-yliopistolle ja Ericssonille ensimmäiset 5G kokeiluluvat Otaniemeen. Vie kuitenkin vuosia ennen kuin teknologia on siirtynyt tutkijoiden kammioista laajamittaisesti kaupallisesti saataville. Myös 5G:n standardoinnista odotetaan pitkää ja työlästä prosessia, eihän ole yksimielisyyttä siitä mitä 5G edes tarkoittaa. Toisille se on luonteva teknologiajatkumo 3G:n ja 4G:n jälkeen, kun taas toisten mielestä kyse on ennemminkin olemassa olevien teknologioiden käyttämisestä ristiin kulloisenkin tilanteen mukaan.

Varmaa on kuitenkin se, että ollaan pitkällä 2020 luvulla ennen kuin 5G tekniikat ovat kaupallisesti saatavilla ja laajasti käytössä, ja vielä silloinkin näemme 2G verkkojen olevan yhä käytössä koneiden välisessä kommunikaatiossa. Maailmassa on valtava määrä M2M-sovelluksia, jotka on aikanaan rakennettu 2G verkkojen varaan. Näissä ratkaisuissa laitekannan uusiutuminen on paljon hitaampaa kuin kuluttajaelektroniikan puolella. Paikoin 3G-verkkoja on jo alettu purkamaan, mutta 2G on yhä edelleen käytössä. Useimmissa M2M-sovelluksissa päätelaite kykenee pudottautumaan 3G:stä 2G:hen, mutta ei toisinpäin.

Lisensoituja ja lisensoimattomia yhteyksiä

Langattomat tekniikat voidaan jakaa karkeasti kahteen ryhmään; lisensoituja ja lisensoimattomia taajuuksia käyttävät. Lisensoituja taajuuksia käytettäessä järjestelmän osapuolena on aina operaattori, joka tarjoaa yhteyksiä kaupalliselta pohjalta. Lisensoimattomia taajuuksia käyttävät esimerkiksi Wifi, Bluetooth ja Zigbee. Lisensoimattomilla taajuuksilla harvoin toteutetaan kovin laajoja verkkoja vaan yleensä kyseessä on jonkin toimijan omaan paikalliseen käyttöön rakennettu ratkaisu.

On myös olemassa välimallin ratkaisuja, joissa lisensoimattomilla taajuuksilla tarjotaan kaupallisia palveluja. Näitä edustavat esimerkiksi Sigfox ja LoRa, joskin omia LoRa verkkoja voi perustaa myös paikallisesti ja täysin yksityiseen käyttöön. Näistä mielenkiintoisena esimerkkinä mainittakoon lähes anarkistiseksi luonnehdittava The Things Network, jonka tavoitteena on luoda kaikille avoin maksuton esineiden internetin radioverkko pohjautuen LoRa-tekniikkaan. Esimerkiksi Amsterdamiin tällainen on jo luotu ja Helsinkiinkin sellaista puuhataan.

Operaattorit puolestaan toimivat kaupalliselta pohjalta. Takavuosina veloitusyksikkönä toimi siirretyn tiedon määrä, kun taas tänä päivänä yleisempi malli on aikaan sidottu veloitus, esimerkiksi kiinteä kuukausimaksu per laite. Operaattoreiden intressinä on varustaa kaikki maailman laitteet SIM-kortilla tai vastaavalla tunnisteella ja veloittaa jokaisesta esineiden internettiin kytketystä laitteesta erikseen.

Laitekohtainen veloitus ei aina toimi

Laitekohtainen veloitus voi kuitenkin olla ongelmallinen laitemäärän kasvaessa. Ajatellaanpa vaikka katuvalojen ohjaamista: on helppo ymmärtää ettei kaupungin kaikkia tuhansia katuvaloja mitenkään kannata varustaa erillisellä maksullisella liittymällä ja maksaa operaattorille suhteessa katulamppujen määrään.

Tämä on luonut tarpeen rikkoa laitemäärän ja tiedonsiirron kustannusten välinen suora riippuvuus. LoRa on esimerkki nousevista teknologioista jotka vastaavat juuri tähän tarpeeseen. Yksityisellä LoRa verkolla on mahdollista toteuttaa tiedonsiirto rakennuksen tai kaupunginosan laajuisesti kaikkiin päätelaitteisiin vain yhdellä edullisella tukiasemalla . Yhden tukiaseman osalta esimerkiksi matkapuhelinverkkoihin pohjautuva tiedonsiirto on merkittävästi edullisempaa kuin jos kaikki tukiaseman kuuluvuusalueella olevat 100 tai 1000 päätelaitetta olisi varustettu kukin omalla SIM:llä.

Yksityisiä verkkoja ei kuitenkaan kannata rakentaa kaikkialle ja mobiiliverkkojenkin kuuluvuudessa on aukkopaikkoja, erityisesti harvaan asutuilla alueilla. Tähän haasteeseen vastaa esimerkiksi Ukkoverkot tarjoamalla LTE@450-teknologiaa, jonka arvolupaus voidaan kiteyttää kahteen sanaan: saatavuus ja korpi. Ukkoverkkojen verkossa ei ole kuluttajapäätelaitteita, jolloin järjestelmä ei myöskään kärsi mobiiliverkoille tyypillisistä ruuhkatilanteista, esimerkiksi yleisötapahtumien yhteydessä. 450 megahertsin taajuus mahdollistaa erityisen suuren tukiaseman solukoon, jolloin pystytään helpommin takaamaan verkon saatavuus myös haja-asutusalueilla.

Ukkoverkkojen asiakkaana onkin erityisesti yhteiskunnan kriittisen infrastruktuurin ja logistiikan toimijoita. Viimeaikoina on myös julkistettu pilottikohteita, joissa maaseudun kylien "viimeisen mailin" yhteys on toteutettu LTE@450-tekniikalla, pystyttämällä paikallisia tukiasemia. Tällöin on saavutettu merkittäviä säästöjä kokonaiskustannuksissa esimerkiksi maakaapelin kaivuuseen verrattuna. Samalla on pystytty takaamaan parempi verkon saatavuus kuin kilpailevilla mobiiliteknologioilla. Esimerkiksi Saarijärvellä on käynnistetty kokeilu jossa kylien internet-yhteys tarjotaan paikallisten LTE@450-tukiasemien avulla.

Entäpä sitten kuluttajatuotteista tutut WiFi, Bluetooth, Zigbee sekä muut lyhyen kantaman tekniikat? Ei ole nähtävissä että mikään näistä olisi suoranaisesti syrjäyttämässä toista. Kaikilla on omat vahvuutensa ja sovellusalueensa. Näiden rinnalle on tulossa myös uusia haastajia kuten ultralaajakaistaiset tekniikat. Nämäkään eivät kuitenkaan korvaa vanhoja kapeakaistaisia ratkaisuja vaan mahdollistavat uusia erityisesti suuren tiedonsiirtotarpeen ratkaisuja.

Yhä tänä päivänä esimerkiksi analogiset VHF-radiopuhelimet ovat laajamittaisessa käytössä niin metsästyksessä, merenkulussa kuin erilaisissa ammattikäytöissä, vaikka moni - allekirjoittanut mukaanlukien - olisi toivonut niiden kadonneen jo aikoja sitten ja korvautuneen edistyneemmillä ratkaisuilla.

Näyttää kuitenkin siltä että mikään uusi tekniikka ei suoraan korvaa vanhaa vaan ennemminkin mahdollistaa uusia sovelluksia. 5G:stä luvataan kaiken kattavaa ratkaisua, mutta oma väitteeni on että siinä vaiheessa kun 5G verkot otetaan kaupalliseen käyttöön näemme vielä tätä päivää enemmän erilaisia radiotekniikoita käytössä - konvergenssia ei ole näköpiirissä.

Jaakko Ala-Paavola

Kirjoittaja toimii esineiden internetin liiketoiminnan vetäjänä Espotel Oy:ssä. Tekesin Teollisen Internetin ohjelman ohjausryhmän jäsenenä hän on aitiopaikalla seuraamassa esineiden internetin kehitystä myös kansallisella tasolla.