Smidig trafik behöver smidig radiotrafik
Automatiseringen och digitaliseringen av trafiken möjliggör i framtiden bland annat att trafiksäkerheten förbättras, bättre kostnadseffektivitet och miljövänlighet. Obemannad trafik, inklusive storskaligt utnyttjande av obemannad luftfart, är ett aktuellt forsknings- och utvecklingsämne. Garanterad och jämn servicekvalitet är ett identifierat krav för alla transportsätt, vilket till exempel 5G kan möjliggöra i framtiden. De olika transportsätten, vägtrafiken, luftfarten, sjötrafiken och spårtrafiken, utvecklas fortfarande separat. Ofta ställer dessa dock liknande framtida krav på trådlösa system och digital infrastruktur.
Digitalisering och automatisering ökar kommunikationsbehoven i trafiken
I radiosystem inom trafiken, särskilt inom sjöfarten och luftfarten, bygger säkerhetsradiokommunikationen på etablerade globalt avtalade radiosystem och kommunikationssätt. Automatiserad trafik behöver dock hybridlösningar, med andra ord en kombination av traditionella radiosystem och framtidens mobilkommunikations- och satellitsystem. Det ska också vara möjligt att samordna traditionell trafik och automatiska transportmedel utan att äventyra säkerheten. Funktionssäkerheten och säkerheten ska säkerställas med reservradiosystem och genom att möjliggöra en flexibel övergång mellan automatisk styrning och traditionell styrning eller fjärrstyrning. Ett centralt område som behöver undersökas är därför hur trafiksäkerheten kan möjliggöras i en miljö där det finns många fordon och transportmedel som utnyttjar olika automationsnivåer.
Inom automatiseringen och digitaliseringen av trafiken är 4G och 5G centrala trådlösa tekniker som möjliggör bland annat effektivare och säkrare trafikstyrning, noggrannare insamling och delning av information om förhållanden samt fjärrstyrning. Eftersom de markbundna mobilnäten inte fungerar i alla delar av världen eller högt uppe i luften, behöver de vid sidan av andra kommunikationslösningar, såsom satellitsystem. Mobilnäten ersätter inte heller de traditionella systemen för säkerhetsradiokommunikation inom luftfarten och sjöfarten, men möjliggör nya verksamhetsmodeller vid sidan av de traditionella.
Framtidens automattrafik kommer att vara digitaliserad och interaktiv, baserad på snabb trådlös kommunikation och data.
Vägtrafiken behöver driftsäkra frekvenser
Trådlösa kommunikationsnät för smart trafik kan delas in i kommunikation med kort räckvidd, till exempel kommunikation mellan fordon, och kommunikation med lång räckvidd via mobilnät. Kommunikation med kort räckvidd möjliggör på ett bättre sätt snabb kommunikation med korta fördröjningar. Till exempel förmedlingen av information om säkerheten mellan fordon eller sändningen av trafikljusinformation till fordon för att optimera körhastigheten sker snabbt. Kommunikation över mobilnätet lämpar sig å sin sida bättre för utnyttjande av extern analys och applikationer som inte kräver så snabb dataöverföring i realtid. Sådana är till exempel utnyttjande av data som samlats in från trafikkameror och andra sensorer för att optimera trafikrutterna.
Nivåerna på fordonens automatisering, från förarassistanssystem till fullständig självstyrning och olika användningsfall i anknytning till dem, fastställer olika tekniska krav på kommunikationsnäten. Sådana användningsfall är bland annat fjärrstyrning av fordon, fjärrmonitorering och kolonnkörning. Fjärrstyrningen mellan fordonet och fjärrstyrningsplatsen kräver att kommunikationsnätet har en kontinuerlig anslutning, kort fördröjning och hög dataöverföringshastighet från apparaten till nätet, i synnerhet när man utnyttjar video av god kvalitet i verksamheten. Med fjärrmonitorering kan man till exempel förutse fordonets servicebehov eller följa dess position. Vid användningsfall med fjärrmonitorering krävs ingen kontinuerlig anslutning till kommunikationsnätet och dataöverföringsmängderna är mindre än vid fjärrstyrning.
Kolonnkörning gör det å sin sida möjligt att köra två eller flera fordon nära varandra så att de andra fordonen automatiskt följer det första fordonet i kolonnen. Den dataöverföring som behövs vid kolonnkörning består bland annat av information om ändringar i avstånd och hastigheter, vilket innebär att kommunikationen är kontinuerlig och snabb. Då ska anslutningen vara tillförlitlig och fördröjningen kort.
Andra exempel på framtida användningsområden är högklassiga högupplösta kartor med stor noggrannhet, det vill säga HD-kartor, automatiserad körning och ”SeeThrough”-tjänsten, där kameran på framförvarande fordon förmedlar vyn till bakomliggande fordon. För vissa användningsområden är den gemensamma faktorn för flera av de tekniska kraven att kommunikationsnäten är funktionssäkra och tillgängliga, och för andra är kraven snabb dataöverföring och kort fördröjning.
Tjänsterna inom transportsystem och automatisering av trafiken ställer flera olika tekniska krav på kommunikationsnäten som enbart nät med kort räckvidd mellan fordonen eller mobilnät med lång räckvidd ännu inte kan uppfylla. I framtiden kommer kommunikationsnäten inom den smarta trafiken sannolikt att basera sig på hybridlösningar som utnyttjar båda dessa.
Traficom gör det möjligt att tillgodose både nuvarande och framtida kommunikationsbehov inom vägtrafiken genom att nationellt säkerställa fungerande frekvenser som lämpar sig för varje användningsområde, bevilja radiotillstånd eller i mån av möjlighet befria de radiosystem som behövs för trafiken från tillstånden. Dessutom deltar vi aktivt i identifieringen av framtidens tekniska behov och i det internationella arbetet med att genomföra automatisering och digitalisering av vägtrafiken över riksgränsen. Vi deltar också aktivt i att definiera den kommande 6G-teknologin, som möjliggör nya lösningar som behövs för automatiseringen av trafiken.
Moderniseringen av spårtrafikens radiosystem pågår
I Finland kom järnvägarnas GSM-R-nät, som var baserat på 2G-mobilnätsteknologin, till slutet av sin livscykel och stängdes därför ner i slutet av april 2019. I stället för att förnya GSM-R-nätet överfördes järnvägens röstkommunikation till myndigheternas Virve-nät, tills nästa generations radionät som utvecklas i Europa finns på marknaden.
I Europa fastställs nästa generations radionät för järnvägarna (Future/Flexible Railways Mobile Communication System, FRMCS) utifrån mobilnätsteknologin, och det europeiska frekvensplaneringsarbetet i anslutning till detta har slutförts. I framtiden är avsikten att radionätet ska användas för både passerkontroll och röstkommunikation.
FRMCS utnyttjar mobilnätsteknologi med bredband. Finlands mål är att det inom ramen för detta är möjligt att använda kommersiella mobilnät till och med för förmedling av kritisk radiotrafik på järnvägarna, om de uppfyller de stränga täcknings- och kvalitetskrav som fastställts för radionäten för förmedling av denna trafik.
I Finland testas och genomförs nya kommunikationslösningar för järnvägarna i synnerhet inom projektet Digispår. Även Traficom deltar i projektet och kommer därigenom att möjliggöra en tillförlitlig och ändamålsenlig framtida kommunikationstjänst för järnvägstrafikens behov.
Radiofrekvenserna inom sjöfarten fungerar globalt
Traficom fungerar som frekvensförvaltningsmyndighet och möjliggör störningsfri användning av radioanläggningar inom sjöfarten på finländskt territorium. Tillstånd som beviljats av Traficom erkänns internationellt, vilket gör det möjligt för fartyg som seglar under finsk flagg att bedriva verksamhet på alla hav i världen. Dessutom beviljar Traficom radiotillstånd för testning och genomförande av radiosystem till exempel för privata mobilnät som byggs i hamnar.
Det maritima VHF-radiosystemet är ett gemensamt kommunikationsnät för alla sjöfarare, genom vilket fartyg som besöker området får de fartygstjänster de behöver.
Det maritima VHF-radiosystemet är en trygghet i nödsituationer
Den maritima VHF-radiotelefonen är båtfararens viktigaste kommunikationsmedel till sjöss och dess betydelse framhävs i synnerhet i situationer som hänför sig till säkerheten. Den maritima VHF-radiotelefonen möjliggör direkt radioförbindelse mellan båten och sjöräddningscentralen eller mellan båtar även då det inte finns täckning i mobilnätet. Det maritima VHF-systemet är internationellt och fungerar i huvudsak enligt samma regler och principer överallt i världen. För att använda en maritim VHF-radiotelefon krävs ett personligt kompetensintyg och ett radiotillstånd för fartyg som Traficom beviljar.
Det är typiskt för maritima VHF-kanaler att de alltid har flera användare eller användargrupper. Därför finns det mycket noggranna internationella regler för användningen av maritima VHF-kanaler. Reglerna definierar varje kanals användningsändamål och eventuella begränsningar. Det viktigaste användningsändamålet är nöd- och säkerhetsradiotrafik. De maritima VHF-kanalerna 16 och 70 fungerar som nöd- och säkerhets- samt anropskanaler. Det har bestämts internationellt att dessa endast får användas för ovan nämnda ändamål överallt i världen. Sändningarna på kanalerna ska vara så korta som möjligt för att säkerställa att tillgängligheten för nöd- och säkerhetsfrekvenserna för detta ändamål kan tryggas så bra som möjligt. Traficom har också prioriterat utredningen av störningar i nöd- och säkerhetsfrekvenserna mycket högt.
Andra användningsändamål för de maritima VHF-kanalerna är att anropa andra stationer, trafik mellan fartyg, hamnkommunikation eller fartygstrafikservicen samt allmän trafik. Alla dessa har egna kanaler. Fartygstrafikservicens kanaler för handelsfartyg är också kanaler med höjd prioritet i Traficoms störningsutredningar. I Finska vikens område gäller detta också kanalerna för fartygstrafikservicen i Estland och Ryssland.
Användningen av det maritima VHF-systemet ökar
I Finland finns det omkring 14 000 fartyg utrustade med en maritim VHF-radiotelefon och 300–400 maritima VHF-basstationer på land. Användningsgraden och betydelsen av det maritima VHF-systemet kommer att öka, eftersom farledsövervakningen och hamnarna i allt större utsträckning utnyttjar dem. I framtiden kommer fritidsfartygens nödraketer och nödfacklor att ersättas med maritima VHF-radiotelefoner. Dessutom börjar man använda nya digitala kommunikationstjänster inom sjöfarten för att övervaka och styra trafiken, vilket också kommer att öka användningen av det maritima VHF-systemet avsevärt i framtiden. Nya datatjänster kommer att öka användningen i synnerhet inom yrkessjöfarten.
När användningen ökar måste det begränsade antalet radiokanaler fördelas på en allt större användargrupp, varvid det kan uppstå rusning på de allmänna kanalerna och användarna måste anpassa sin verksamhet enligt detta. I takt med att användningen ökar blir den internationella frekvenskoordineringen allt mer utmanande, i synnerhet i Finska viken. Syftet med de internationella koordineringsavtalen är att minska antalet störningar och styra användningen i framtiden. Man har också sökt lösningar på problemet med radiokanalernas tillräcklighet genom världsomfattande frekvensplanering. Övergångsperioden kommer dock att bli lång, eftersom man enligt de nya reglerna inte kan ta i bruk fungerande basstationer förrän världshandelsflottan är utrustad med motsvarande utrustning.
Radioapparaterna inom sjöfarten utvecklas
Internationella sjöfartsorganisationen (International Maritime Organization, IMO) vidareutvecklar konceptet ”e-navigation” i syfte att öka sjösäkerheten inom handelssjöfarten genom bättre kommunikation mellan fartyg samt mellan fartyg och kustradiostationer. Detta ökar användningen av mellanfrekvensområdet, det vill säga MF-frekvenserna, under de närmaste åren. I Finland upprätthåller Gränsbevakningsväsendet ett MF-nöd- och säkerhetsradionät som betjänar sjöfarten. Traffic Management Finland Group upprätthåller sändningsstationer som betjänar radionavigeringen och som fungerar med låga LF-frekvenser för GPS-satellitpositionering med GPS-korrigeringssignalen differential GPS (D-GPS). På handelsfartyg i utrikestrafiken bevaras MF/HF-radiostationen även i framtiden, eftersom räckvidden för VHF är så kort och satellitkommunikation å sin sida dyr.
IMO uppdaterar det globala systemet för nöd- och säkerhetsradiokommunikation inom sjöfarten (Global Maritime Distress and Safety System GMDSS) 2024, vilket medför vissa förändringar i användningen av frekvenserna inom sjöfarten i framtiden. Användningen av LF-, MF-, HF- och VHF-frekvenserna inom sjöfarten är kritisk för sjösäkerheten, och ett så bra störningsskydd som möjligt inom dessa frekvensområden ska säkerställas för dem.
I framtiden kommer automatiseringen av sjöfarten att utnyttja olika radiosystem i stor utsträckning. Vid sidan av de nuvarande markbundna radiosystemen och satellitradiosystemen inom sjöfarten samt radionavigeringen kommer man också att utnyttja mobilteknologi och nya satellitkommunikationslösningar. Man undersöker användningsfallen och förutsättningarna för affärsverksamhet inom automatiseringen av sjöfarten. De första försöken med smarta farleder och fjärrlotsning som använder nya datakommunikationslösningar har redan genomförts i Finland. I hamnarna används redan i stor utsträckning lösningar som utnyttjar digitalisering och 4G-/5G-mobilnätsteknologi.
Luftfarten litar på radioförbindelserna
Traficom fungerar som frekvensförvaltningsmyndighet för radiofrekvenser inom luftfarten och möjliggör en störningsfri användning av flygplan och markbundna funktioner. Dessutom representerar vi Finland i de organ som hanterar radiofrekvenser inom luftfarten också utanför radiofrekvensförvaltningen, såsom Internationella civila luftfartsorganisationen (International Civil Aviation Organization, ICAO).
Radioutrustning för luftfartskommunikation
Radioutrustningen inom luftfarten omfattar både radioutrustning för luftfartyg och radioutrustning på marken. Radioutrustningen för luftfartyg förmedlar tal- och dataförbindelser till flygledningen och andra flygplan samt navigerar under flygningen. Luftfartsradioanläggningar som används på markytan fungerar som motpol till flygplanens radioutrustning, det vill säga de används främst för tillhandahållande av flygkontrolltjänster såsom navigering och förmedling av röstkommunikation mellan flygledning, luftfartyg och företag inom luftfarten. Privata flygare använder radioutrustning för röstkommunikation i bland annat motor-, segelflyg- och fallskärmsverksamhet. Under de senaste åren har det inte skett några betydande förändringar i användningen av frekvenserna för dessa användargrupper, och det förväntas inte heller ske några inom den närmaste framtiden.
VHF-röstfrekvenserna inom luftfarten (Very High Frequency, VHF) 118–137 MHz är överbelastade i Centraleuropa. För att möjliggöra ett större antal kanaler har man i Europa vid sidan av kanalseparationen 25 kHz tagit i bruk kanalseparationen 8,33 kHz, vilket gör det möjligt att tredubbla trafikmängden på samma frekvensband.
Navigationssystem för luftfarten
Med radionavigation inom luftfarten avses kontinuerligt fastställande av ett luftfartygs position, hastighet, avstånd, höjd och riktning med hjälp av radiovågor. Navigeringen av luftfartyg i luftrummet för reguljärflyg baserar sig i första hand på satellitnavigationssystem (Global Navigation Satellite System, GNSS). Sekundära system är navigering baserad på markbaserad utrustning med hjälp av en allriktad radiofyr (VHF Omnidirectional Range, VOR), avståndsmätningsutrustning (Distance Measurement Equipment, DME) och tröghetsnavigering baserad på luftfartygets egen utrustning. Navigeringen i kontrollzoner och terminalområden samt flyginformationszoner stöds förutom av de föregående även av precisionsinflygningssystemet (Instrument Landing System, ILS) och inflygningsfyrar. I luftfartyg används även radiohöjdmätare.
Som övervakningssystem för Finlands luftfart fungerar radarutrustning vars teknologi baserar sig antingen på en transponder (Secondary Surveillance Radar, SSR) i luftfartyget eller på en primärradar i pulsform (Primary Surveillance Radar, PSR). Transpondern detekterar endast objekt som sänder sin signal till radarn. Om luftfartyget inte är utrustat med en anordning som sänder en signal, eller om anordningen är avstängd eller ur funktion, kan luftfartyget inte detekteras/identifieras med en transponder.
Satellitnavigationssystemet inom luftfarten stöder sig numera i regel på GPS-systemet. EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) är ett europeiskt satellitnavigationssystem som fungerar inom Europa och som validerar det nuvarande GPS-systemet. Signalen som sänds av GPS-satelliter övervakas med hjälp av markbaserade RIMS-stationer (Range and Integrity Monitoring Station) och korrigeringsdata för positionsinformation från insamlad data skickas via EGNOS-satelliter till GNSS-mottagare i luftfartygen.
I Finland finns EGNOS-systemets RIMS-landbaserade stationer i Vederlax och Kuusamo. EGNOS-systemet håller också på att uppdateras, vilket innebär att det får stöd för att validera Galileo-positioneringssignaler. Därefter kommer luftfartygen att i navigeringen stödja sig på både Galileo och GPS, som valideras via EGNOS-systemet.
DME- och ILS-systemen kommer att förbli reservsystem för GNSS för luftfartsnavigering. Andra traditionella navigationssystem tas gradvis ur bruk.
Den obemannade luftfarten ökar och behöver frekvenser
Drönarverksamheten växer kraftigt och marknaden förväntas ge betydande kommersiella fördelar för flera näringsgrenar. För att tillväxten av drönarmarknaden ska vara möjlig krävs att luftrummet befrias för användning på mycket låga flyghöjder samt styrning av drönartrafiken och samordning av den obemannade luftfarten med den övriga luftfarten.
Olika, till största delen små, fjärrstyrda luftfartyg, såsom koptrar eller modelluftfartyg kallas drönare. Drönare styrs och kontrolleras oftast från marken. Drönaren kan ha en speciell mät- och fotograferingsutrustning ombord, till exempel en videokamera, som sänder bilder i realtid från luftfartyget till fjärrstyrningsplatsen. Drönarna kan effektivt utföra många slags uppgifter, såsom inspektioner av elledningar, uppföljning av hur skördetillväxten utvecklas, skogsundersökningar, olika slags fotograferings- och övervakningsuppgifter samt förmedling av lägesbilden på en olycksplats till myndigheterna. Med obemannade luftfartyg kan man redan transportera gods snabbt från en plats till en annan. I framtiden kan även fjärrstyrda passagerarflygningar bli vanliga.
Det är sannolikt att drönarflygningar som i framtiden sker utom synhåll i huvudsak kommer att fungera via mobilnätet. Detta gäller förutom styrnings- och kontrollförbindelser även nyttolaster, till exempel överföring av videobilder från ett luftfartyg till användaren via nätet. Då begränsas användningen till platser där det finns nättäckning, om inte verksamhetsområdet utökas med till exempel satellitkommunikationsförbindelser. Dessutom är användningen förknippad med samma begränsningar som på marken: Servicenivån varierar lokalt och tidsmässigt och beror också på den övriga belastningen på nätet. Eftersom de nuvarande mobilnäten inte är byggda för att användas från luften, kan storskalig användning i luften orsaka störningar i näten. För att främja användning av dessa utan radiotillstånd har dock ett tidsbegränsat försök genomförts. Enligt försöket är det tillåtet att i luftfartyg utan tillstånd använda terminaler för mobilnät som är nödvändiga med tanke på vissa myndighetsuppgifter eller samhällets försörjningsberedskap. Om verksamheten inte är en myndighets- eller försörjningsberedskapsuppgift, kan man med mobiloperatörens samtycke få ett radiotillstånd av Traficom som möjliggör användning av terminalutrustning för mobilnät i luftfartyg.
Finland deltar aktivt i det frekvensarbete som Europeiska post- och telesammanslutningen CEPT utför för att hitta sameuropeiska lösningar för användning utan radiotillstånd i luftfartyg. Dessutom söker vi i Internationella teleunionen ITU globalt nya frekvenser för myndigheternas användning av drönare.
Datakommunikationsbehoven för storskalig drönarverksamhet är ännu inte exakt kända. För att sådan verksamhet å andra sidan ska vara möjlig utan skadliga störningar för övriga nätanvändare förutsätts en ny slags näthantering och eventuellt optimering av mobilnäten för att betjäna användarna i luften. Gemensamma forsknings- och pilotprojekt inom drönar- och telekommunikationssektorn möjliggör denna utveckling.
Gå tillbaka till webbsidan Radiofrekvenserna nu och i framtiden (Extern länk)