Miksi kännykkä ei kuulu kaikkialla?

Miksi matkapuhelin ei toimi kaikkialla? Onko sinulla naapurin kanssa saman firman liittymät mutta naapurilla toimii ja sinulla ei? Miksi mokkula toimii tuolla mutta täällä ei, tai täällä toimii mutta tuolla ei? Olet ehkä joskus miettinyt näitä kysymyksiä. Kironnut mielessäsi operaattoriasi eikä siinä mitään, sitä varten me ollaan että meille saa antaa palautetta jos palvelu ei toimi niin kuin pitää.

Asiakkaana sinun ei tarvitse tietää eikä välittää muusta kuin palveluiden käyttämisestä mutta jos olet kiinnostunut mitä kuuluvuusasioiden taustalla on niin lue tämä juttu loppuun, jos et niin tsekkaa kuitenkin Viestintäviraston ohjeet siitä miten puhelimen ja/tai mokkulan kuuluvuutta ja toimintaa voit itse parantaa --> linkki sekä nämä kaksi ohjevideota.

Ohjeissa mainitaan usein lisäantenni ja meidän verkkokaupasta löydät kaksi mallia joilla voit parantaa kuuluvuutta kotona tai esimerkiksi mökillä:

3G suunta-antenni (esim. pöytä-GSM–puhelinta varten)

4G suunta-antenni (4G-reitittimelle)

---

Sitten niihin meriselityksiin, mistä näissä kuuluvuusasioissa on perimmiltään kyse.

Taustaa

Kännykköiden, mokkuloiden, reitittimien ja nettitikkujen toiminta perustuu radioaaltoihin. Puhe ja data liikkuvat ainakin alku- ja loppumatkan ilmateitse, langattomasti. Radiosignaali, tai radioaallot, ovat auttaneet ihmiskuntaa jo yli sadan vuoden ajan monella eri tavalla. Vuonna 1898 pidettiin Madison Square Gardenissa (USA) sähkönäyttely jossa keksijä nimeltänsä Nikola Tesla hauskuutti (ja ehkä vielä tuolloin myös säikäytti) yleisöä esittelemällä kauko-ohjattavan veneen. Väki arvuutteli, että Tesla ohjasi venettä ajatuksen voimalla tai sitten veneen sisällä oli koulutettu apina Todellisuudessa Tesla oli rakentanut aparaatin joka käytti radioaaltoja veneen ohjaamiseen.

Paljon on virrannut vettä Kitkajoessa sen jälkeen.

Kuvittelepa mielessäsi mäennyppylällä töröttävä kännykän tukiasema tai radiomasto ja sen nokassa oleva lähetin. Se lähettää raa’asti yleistettynä samanlaista radiosignaalia mitä Tesla käytti jo yli 100 vuotta aikaisemmin. Joskus se lähettää signalia vain tiettyyn ilmansuuntaan ja joskus ympärisäteilevästi kaikkiin suuntiin. Aikansa kuljettuaan signaali "kohtaa" joko kännykän tai mokkulan tai esim. radion antennin. Tai joskus se kohtaa ensimmäisenä mäennyppylän, kallion, talon seinän, järven pinnan, tuuhean mäntymetsän jne.

Kännyköissä ja mokkuloissa käytetään korkeampaa taajuutta kuin esim. FM-radiossa, mutta perusperiaate ja fysikaaliset ominaisuudet ovat samat: radiosignaali ei läpäise kovinkaan paksua estettä vaan sillä on tapana heijastua kohtaamastaan pinnasta (esteestä) ja jatkaa matkaansa eteenpäin. Näin ollen se ei kulje useinkaan suoraviivaisesti, vaan sillä on tapana poukkoilla kuin kaarnavene Kitkajoen kuohuissa. Ja mitä enemmän signaali poukkoilee, sitä enemmän se samalla myös vaimenee.

Ongelmat

Radiosignaalin heijasteluista johtuen kännykän tai mokkulan toimivuudessa voi olla paljonkin vaihtelua. Ääritilanteissa jopa muutamalla metrillä on merkitystä siihen, onko yhteys hyvä vai huono. Naapuritalossa voi olla toimiva yhteys kun itsellä on ongelmia. Ja tämä vain siksi, että naapuri saa lähellä olevan järven pinnasta heijastuvan signaalin suoraan olohuoneeseensa kun itse taasen asuu mäennyppylän kupeessa. Tai naapurilla on suora näköyhteys tukiasemaan kun itsellä on talon ja tukiaseman välissä paksu mäntymetsä signaalin kulkua estämässä.

Varsinkin uudisrakentamisessa mutta yhtä lailla myös vanhoja taloja saneerattaessa käytetään selektiivilaseja, jotka voivat estää signaalin pääsyn huoneistoon, joten suora näköyhteys tukiasemaan ei sekään aina välttämättä takaa 100 % toimivuutta. Muitakin probleemeja nykypäivän rakentamisessa on, Tampereen yliopisto on tutkinut asiaa:

” Energiatehokas rakentaminen edellyttää tiiviitä rakenteita jotka voivat heikentää langattomien radioverkkojen kuuluvuutta ja aiheuttaa kännykkäpuhelun pätkimistä tai jopa katkeilua. Syynä saattavat olla metalleja sisältävät rakenteet ja rakennusmateriaalit. Metalleja käytetään esimerkiksi energiatehokkaissa ikkuna- ja seinärakenteissa ja ulko-ovissa.”

”Tutkimuksen mukaan radiosignaalit voivat läpäistä uusien talojen rakenteet jopa sata kertaa heikommin verrattuna kymmenen vuotta vanhoihin rakennuksiin. Vaimennus oli sitä suurempi, mitä korkeampaa taajuutta käytettiin. Se korostaa ongelmaa entisestään, koska tulevaisuuden radioverkot toimivat yhä korkeammilla taajuuksilla.”

Alla yksinkertainen havaintokuva, ylempi signaali esittää korkeataajuista ja alempi signaali matalataajuista signaalia. Mustat "laatikot" edustavat talon rakenteita kuten esim. seinää. Kuvasta selviää, että signaali kulkee lyhyemmän matkan rakenteissa silloin, kun sen taajuus on matala ja näin se myös vaimenee matkallaan vähemmän.

Signaalin edessä olevista esteistä ja heijastuksista, tai suoran näköyhteyden puutteesta suhteessa tukiasemaan johtuu myös se, ettei kukaan saa koskaan rakennettua täysin aukotonta radioverkkoa. Kännykät ja mokkulat eivät tule koskaan toimimaan ihan missä vain, ei se perinteinen FM-radiokaan toimi häiriöttömästi kaikkialla. Aina tulee olemaan joku paikka jossa yhteydet eivät vain toimi, aina jostain löytyy ikäviä katvepaikkoja käyttäjän ja operaattorin kiusaksi. Näissä tilanteissa voit ainakin yrittää parantaa yhteyksien laatua kirjoituksen alussa olevien ohjevideoiden vinkkien avulla ja olethan yhteydessä myös omaan operaattoriisi josko he voivat tehdä asialle jotain.

Ratkaisut

Jotta yhteydet toimisivat "missä vain", se edellyttäisi niin suurta tukiasemien määrää että siinä tulee vastaan niin maisemalliset näkökulmat kuin myös raha (tukiasemat ovat kalliita rakentaa ja ylläpitää). Joskus on myös niin, että maan- tai kiinteistön omistaja ei myönnä operaattoreille lupaa rakentaa tukiasemaa kuuluvuuden kannalta parhaimmalle paikalle ja näissä tilanteissa joudutaan sitten tekemään erilaisia kompromisseja tukiaseman sijoittelun ja kuuluvuuden suhteen.

Tähän on olemassa toinenkin ratkaisu - nostetaan lähettimien tehoja (tukiasemassa ja/tai päätelaitteissa kuten esim. kännykässä) jolloin signaali läpäisee enemmän sen tielle tulevia esteitä. Tässä ratkaisussa tulee vastaan se että tukiasemien ja kännyköiden tehoa sekä virrankulutusta pyritään päinvastoin pienentämään vastuullisen energiankulutuksen ja kännyköiden akunkestojen vuoksi. Jossain vaiheessa tulisivat vastaan myös asiaa koskevat viranomaismääräykset.

Ja kun ollaan tarkkoja niin tähän on olemassa vielä ainakin kolmas ratkaisu*

Erot kuuluvuuksissa operaattoreiden välillä

On turhaa yleistää että "se x:n liittymä ei toiminut täällä joten ei se kyllä toimi siellä teilläkään", koska olosuhteet vaihtelevat, jokaisessa käyttöpaikassa on omat hyvät ja huonot puolensa. Keskusteluissa, joissa puhutaan että "paikassa X toimii operaattori Y mutta ei operaattori Z", voi olla taustalla sellainen seikka että operaattorit rakentavat tukiasemansa (eli lähettimensä) eri paikkoihin, jolloin signaalit tulevat ja liikkuvat eri suunnista. Operaattoreiden lähettimet on myös voitu suunnata toisistaan poikkeavasti - toisella firmalla lähetin osoittaa pohjoiseen kun toisella vaikka koilliseen. Näin ollen ei ole ihmekään ettei kuuluvuus ja toimivuus ole joka paikassa kaikilla firmoilla sama.

Operaattoreilla on myös yhteisiä mastoja joihin ovat sitten pykänneet omat lähettimensä. Mistä erot toimivuudessa voi sitten niissä tilanteissa johtua?

Operaattorit rakentavat jonkun tietyn alueen peittoalueen useimmiten muutamalla tukiasemalla. Alueen käyttäjämäärästä riippuen tukiasemia voi olla kuitenkin vain yksikin. Yleensä tukiasemia on alueella kuitenkin useampia, jolloin saadaan kattavampi peitto alueelle (= näin heijastumien aiheuttamia ongelmia voidaan ainakin vähentää). Koska osa näistä mastoista on operaattoreiden yhteisiä ja osa omia, signaalit huitelevat ilmassa eri reittejä, ja asiakkaiden laitteet saavat siis antenneilleen erilaisia signaaleita ja heidän yhteytensä toimivat eri tavoin.

Otetaan esimerkiksi sijainti x alueelta y. Voi olla että tämä piste on 2-3 eri tukiaseman ja jopa 2-3 eri verkon peittoalueella (2G, 3G ja 4G "omissa" ja/tai operaattoreiden yhteisissä mastoissa). Riippuen siitä mikä tukiasema on käyttäjää lähinnä, mitä verkkoa se tarjoilee ja mikä signaali on voimakkain, voi esim. mokkula ”hyppiä” näiden eri verkkojen välillä ja yhteys hidastella tai jopa katkeilla. Tämä ongelma korjaantuu sillä että määrittelet mokkulan asetuksiin haluamasi verkon eli pakotat laitteen käyttämään vain yhtä tiettyä verkkoa (vain 4G tai vain 3G).

Matkapuhelinverkon rakentaminen ei siis ole pelkästään sitä että etsitään mäennyppylä ja laitetaan sinne tukiasema ja näin verkko on valmis, kuuluvuus on monitahoinen asia. Jotta signaalit kulkevat halutulla tavalla pitää tosiaan ottaa myös yhä enemmän huomioon materiaalit millä rakennetaan, ei riitä "vain" se että on tieto siitä minne rakennetaan tai on rakennettu.

---

Miten olet ratkonut kuuluvuusongelmia omalla kohdallasi? Oletko hankkinut lisäantenneita, puhutko puhelimeen vain tietyssä paikassa huoneistoa, vaihtanut operaattoria, muuttanut muualle asumaan tai tehnyt jotain muuta? Onko toimenpiteistäsi ollut apua? Onko operaattorisi pystynyt auttamaan sinua kuuluvuusasioissa?

---

Kirjoitus ei ole tyhjentävä esitys matkapuhelinverkkojen toiminnasta vaan sen tarkoitus on avata asioiden taustoja vain yleisellä tasolla.

*Käytetään puhelimissa ja mokkuloissa alhaisempia taajuuksia. Haaste tässä on se, että alhaisimmilla taajuuksilla (ja varsinkin 2G- ja 3G-tekniikoilla) pystytään siirtämään vähemmän dataa kuin korkeammilla. Matalampia taajuuksia tarvittaisiin enemmän per operaattori hyvää nettipalvelua varten, ja taajuuskaista on valitettavasti niukka luonnonvara. Alin (tällä hetkellä) käytössä oleva 3G-taajuus Suomessa on 900 Mhz ja 4G-taajuus 800 Mhz. Aikoinaan käytettiin NMT-puhelimia jotka toimivat jopa 450 Mhz:n taajuudella ja niissä olikin hyvä kuuluvuus (toki puhelimien antennit olivat silloin ehkä tehokkaampia). FM-radiot toimivat karkeasti 100 Mhz taajuuden molemmin puolin ja radio kuuluukin lähes kaikkialla, kanavasta toki riippuen.