Femtoceller den nya höghastighetslösningen

2,5G, 3G, LTE, EDGE, GPRS, EVDO, HSPA+… Det verkar finnas oändligt många nya standarder för mobiltelefoni och mobilt Internet. Gemensamt för dem alla är att mobilnätet kan överbelastas då och då, med lägre kapacitet för alla som följd, utan att någon kan göra något åt det. Det andra sorgliga faktumet är att oavsett hur mycket operatörerna bygger ut sina nät, kommer det alltid att finnas mörka fläckar av radioskugga. Längst inne i ditt kontor till exempel.

Oavsett hur bra signalstyrka du har och hur bra talkvaliteten är, så kommer en mobilcell till sist att överbelastas om antingen a) för många använder den samtidigt, eller b) tillräckligt många använder mobilt Internet och laddar ned stora datamängder. Det kan också hända att du inte får full, utlovad bandbredd på din smartphone eller 3G-pinne om du befinner dig för långt från basstationen eller drabbas av störningar så att vissa datapaket faller bort och måste repeteras. Som grädde på moset har man funnit att de flesta datasamtal görs inomhus, på kontoret, där risken för dålig täckning är som störst.

Men var glad. Det finns billiga botemedel.

Egen repeater

Skulle det vara så illa att delar av lokalerna är helt radiotysta måste ny signal sändas in med hjälp av en förstärkare, en repeater, som fångar upp bärvågen utanför huset och skickar in den i de allra mörkaste vrårna. Sådana kan numera vem som helst sätta upp, utan att operatörerna kan klaga. Från och med 2009 kan inte en operatör vägra en enskild företagare att sätta upp en repeater, enligt PTS ”Tillstånd för repeatrar” PTS-F-2009:2 (se nedan).

Repeatrar är inte särskilt dyra, utan kan kosta från 6000 kronor och uppåt. Ett exempel är Shyam HB-20 (Home Booster) som förstärker 1800MHz-bandet (3G) och levereras med inom- och utomhusantenn och allt kablage medföljer. Repeatern täcker cirka 500 kvadratmeter.

Men notera att en repeater bara förstärker en befintlig cell, den kan inte öka kapaciteten. Repeatern HB-20 är avsedd för 8-10 samtidiga samtal, beroende på hur mycket data som överförs.

Femtoceller kommer

Det är bara att inse att operatörerna aldrig kommer att kunna bygga ut sina publika nät så mycket till en rimlig kostnad att de når in i minsta skrymsle hos var och en, och mindre företag eller privatpersoner kommer sannolikt inte att ha råd med operatörernas SLA:er.

Idén bakom femtocellen är att var och en ska få sin egen mobiltelefoncell, och data transporteras till operatören via bredbandet, som snart sagt alla numera har.

Tycker man repeatrar inte löser kapacitetsproblemen finns det alltid piko- och femtoceller att ta till, en ny typ av mycket små, lokala basstationer som bara täcker en lägenhet eller mindre lokal. I och med att kommunikationen försiggår med accesspunkten och inte med en publik basstation har man möjlighet att uppnå full datakapacitet, något man sällan gör med en publik basstation, helt enkelt för att man sällan är ensam användare.

Femtoceller finns och fungerar, men har inte införts i större omfattning ännu. De bygger upp ett mobiltelefonnät i dina lokaler och kommunicerar med operatören via din bredbandsanslutning, varför utrustningen ofta utförs kombinerad med en bredbandsrouter. Det interna nätet når inte ut på gatan och kan (förhoppningsvis) inte störa andra användare utanför huset.

Femtonätet avlastar alltså det stora publika utomhusnätet och att införa detta brett i Sverige borde vara en väldig bonus för operatörerna. Så stor bonus faktiskt, att man kan tycka att operatörerna borde ge rabatt på samtal ringda på detta sätt, eftersom det besparar dem utbyggnadskostnader. Utbyggnad på detta sätt i trängda situationer är oändligt mycket billigare än att försöka bygga ut det publika nätet. Både företag och privatpersoner borde vara intresserade av egna, privata UMTS-celler och olika publika institutioner, som järnvägsstationer och snabbköp skulle kunna annonsera dem som kundnytta i en konkurrenssituation.

Ericsson har en femtocell på ett kort som kan integreras i annan utrustning.

Eftersom ingenting är beslutat om femtoceller i Sverige ännu, kan en tillverkares apparatur vara lika god som någon annans. Det sprudlar ordentligt på marknaden. Ericsson, NEC, Nokia-Siemens Network, Samsung, Motorola, Huawei, Netgear och Airvana är några av de som vill vara med och tävla. Om man till exempel tar Airvanas HubBub Residential UMTS accespunkt, är detta vad den presterar:

4 samtidigt röstsamtal, plus
7,2 Mbps HSDPA, plus
1,4 Mbps HSUPA

Airvana fortsätter med en HubBub High-Capacity som klarar följande:

16 samtidiga användare
21,6 Mbps nedladdning, plus
5,7 Mbps uppladdning, plus
40 samtidiga användare med låg datakapacitet, som e-post
Räckvidd: 600 meter

Anslutningen till operatörens ryggradsnät går via en IP-Sec-tunnel över kundens bredbandsanslutning.

Qualcomm är en av branschens doldisar, som utvecklar kretsfamiljer (system-on-a-chip, SoC), drivrutiner och operativsystem för det mesta i mobilväg, till exempel telefoner, mobil video, camcorders och femtoceller. Kretsarna används huvudsakligen av andra tillverkare som HTC och GlobalWireless.

Det är alldeles klart att himlarna har, eller mycket snart kommer att öppna sig för en helt ny marknad för radiokonsulterna och för bättre täckning i stormarknader, parkeringsgarage och stora företag med betongväggar med mycket armeringsjärn.

Läs mer

Allt om femtoceller: femtoforum.org
Airvana: www.airvana.com/products/products_399.htm
Qualcomm: www.qualcomm.com/innovation/research/feature_project/femtocells.html
Köpa antenner och repeatrar: www.tradlost.se
Generellt tillstånd för repeatrar: www.pts.se/upload/faktablad/se/repeatrar-2009-2.pdf

Netgears femtocell kallad The Residential Gateway.

MOBILTELEFONFAKTA

Vad är det som strular?

Fem saker som kan sätta käppar i hjulet för mobilprataren är dålig signalstyrka, hög bitfelsrat (BER), flervägsutbredning, störningar och överbelastning av cellen. Vissa av dem ser man som ”för få antenner” på telefonens signalindikator, andra syns inte alls.

Dålig signalstyrka ser man direkt, men bitfelsraten syns inte utan hörs som det hackande, kvittrande ljudet som vi bara kallar ”dålig mottagning”, när bara vissa datapaket här och där, kommer fram. Flervägsutbredning uppstår när en mottagare träffas av samma radiovåg från flera håll. Detta kan åstadkomma destruktiv interferens och, som vi lärt oss i skolan, utsläckning. Kommer radiovågen in genom ett eller flera fönster bildas ett mönster av interferenser i huset och när du vandrar fram genom mönstret kommer telefonen omväxlande att nås av bärvåg och omväxlande att tappa kontakten. I 3G utnyttjar man dock flervägsutbredningen i och med att telefonen kan tala med flera basstationer på en gång och välja den bästa dynamiskt. Störningar kan åstadkommas av andra tjänster eller av att telefonen ”hör” för många basstationer, medan överbelastning är ett fenomen i basstationen som uppstår när den inte kan hantera flera telefoner på en gång. Då kan signalstyrkan vara hur bra som helst, du får ändå spärrton.

NECs femtocell.

Vad är bra och vad är dåligt

Signalstyrkan som telefonen tar emot mäts i dBm, eller rättare ”decibelmilliwatt över femtio Ohm”. Decibel är en logaritmisk, relativ enhet där 0 dB är ett grundvärde (exempelvis 1 mW), 3 dB är en dubbling, alltså 2 och 6 dB är en dubbling igen, alltså 4, av något vad som helst, som mäts. –3dB är hälften, alltså 0,5. I detta fall är det milliwatt mottagen signal på en ideal rundstrålande antenn som belastas med 50 Ohm. Det kan låta underligt, men är ett utmärkt, standardiserat sätt att ange signalstyrka som fungerar bra i alla radiotillämpningar. Följande nivåer kan man stöta på:

–45 dBm mäter man bara upp nära basstationens antenn. Det är förträffligt.
–70 … –90 dBm är ett idealt intervall där tjänsten fungerar bra.
–95 dBm är undre gränsen för acceptabel funktion.
–105 … –115 dBm innebär problem, dåligt ljud och avbrutna samtal.

Samma telefon, men ändå inte

Man kunde tro att GSM-specifikationen skulle vara så hårt skriven att det inte skulle vara någon egentlig skillnad på mottagnings- och talkvalitet hos telefoner från olika tillverkare, men det är det. Generellt är nyare telefoner bättre än äldre, men det skiljer mellan olika telefoner av samma årsmodell, av samma tillverkare och till och med av samma typ. Tillverkaren har en typ av programvara i telefonen, medan en operatör som ”brandar” telefonen kan stoppa i en annan. Då fungerar telefonen sannolikt bättre i just den operatörens nät med den ”brandade” programvaran. Framför allt klarar den nätets alla funktioner bättre och tar sig fram bättre i hård belastning.

Jörgen Städje