Viestintäverkkojen tilannekuva liikenneväylillä

Liikenteen tiedonsiirtoratkaisut nyt ja tulevaisuudessa

Liikenne hyödyntää nyt ja tulevaisuudessa monia eri radiojärjestelmiä. Merenkulun ja ilmailun turvallisuusradioviestinnän järjestelmät ovat maailmanlaajuisesti sovittuja puheeseen ja tiedonsiirtoon sekä paikannukseen liittyviä radiojärjestelmiä, jotka hyödyntävät sekä maanpäällisiä verkkoja että satelliittiteknologiaa. Merenkulun ja ilmailun radiojärjestelmiä täydentävät tulevaisuudessa nopeasti kehittyvät matkaviestinverkkoja ja satelliittiteknologiaa hyödyntävät palvelut. 

Nykyisiä 4G- ja 5G-verkkoja ei ole rakennettu ja optimoitu kattamaan vesialueita tai käytettäväksi ilmasta käsin. Tästä huolimatta matkaviestinverkot ovat paikoin hyvin saatavilla sisävesillä, rannikolla ja saaristossa sekä matalassa ilmatilassa. Suuremmille aluksille on rakennettu omia yhteyksiä, jotka perustuvat aluksessa sijaitseviin WLAN-tukiasemiin, matkaviestinverkon toistimiin tai tukiasemiin. Erityisesti miehittämättömän ilmailun näköyhteyden ulkopuolelle tapahtuvat lennot tarvitsevat tulevaisuudessa tuekseen tarkoituksenmukaiset 4G/5G-matkaviestinverkkoon pohjautuvat yhteydet. 

Suomessa rautateiden puheviestintäyhteyksiin käytetään nykyään TETRA-teknologiaan perustuvaa viranomaisverkko VIRVEä. Tulevaisuuden rautateiden viestintäjärjestelmä Suomessa tulee perustumaan 5G-teknologiaan ja tämän kehittämistä varten on perustettu Digirata-hanke. 

Matkaviestinyhteyksien kehittyminen on tärkeää paitsi tie- ja raideliikenteen digitalisaatiolle ja automatisaatiolle, myös miehittämättömälle ilmailulle sekä rannikko-, saaristo- ja sisävesiliikenteelle. Erilaiset tulevaisuuden liikenteen sovellukset tarvitsevat erilaisia viestintäpalveluita. Joihinkin käyttötarpeisiin yhteyden mahdollisimman suuri nopeus ei ole tärkein kriteeri, vaan palvelun saatavuus kattavasti koko maassa ja myös ilmassa. Toisille sovelluksille tasalaatuisuus ja erittäin pieni viive voivat olla kriittisiä ominaisuuksia. Vastaavasti sellaisille sovelluksille, jotka lähettävät paljon reaaliaikaista videokuvaa väylältä tai ajoneuvoista verkkoon, tiedonsiirtoverkkojen lähetysnopeudet muodostuvat haasteeksi. Tämä johtuu siitä, että matkaviestinverkoissa on varattu yleensä selvästi vähemmän kapasiteettia lähtevään kuin käyttäjälle päin suuntautuvaan tiedonsiirtoon.

5G-verkot tulevat kehittymään nopeuden ja kattavuuden lisäksi myös teknisiltä ominaisuuksiltaan. Odotettavissa on, että joillekin liikenteen sovelluskohteille halutaan tulevaisuudessa varmistaa tietty kapasiteetti ja palvelunlaatu, joka ei ole riippuvainen muista verkon käyttäjistä. 5G-teknologia tarjoaa kehittyessään operaattoreille työkalut toteuttaa tällaisia räätälöityjä verkkopalveluita liikenteen tarpeisiin.

Nopeat viestintäverkot tilannekuvassa

Nopeilla viestintäverkoilla tarkoitetaan tässä tilannekuvassa viestintäverkkoja, jotka pystyvät tarjoamaan vähintään 100 Mbit/s latausnopeuden verkosta käyttäjälle päin. Valta- ja kantateitä sekä rataverkkoa koskevissa osuuksissa on lisäksi käsitelty tätä nopeamman eli 300 Mbit/s matkaviestinverkon kattavuutta. Toteutuessaan nämä nopeudet riittävät kaikkiin tyypillisimpiin nykyisiin käyttötapauksiin.

Matkaviestinverkoissa toteutuvaan yhteysnopeuteen vaikuttavat mahdollisten maastoesteiden lisäksi esimerkiksi yhtäaikaisten käyttäjien määrä ja käyttäjän etäisyys tukiasemasta. Tilannekuvan yhteydessä esitettävät verkkojen kattavuustiedot perustuvat kyseisen nopeuden mahdollistavien verkkojen kattavuuteen ideaalitilanteessa ainakin yhdelle käyttäjälle. Todellisissa käyttötilanteissa saavutettavat nopeudet ovat edellä mainituista syistä usein tässä kuvattua matalampia. 

Matkaviestinverkkojen tukiasemat yhdistetään runkoverkkoon yleensä valokuituyhteyksillä. Nopeiden matkaviestinverkkojen laajentuminen kuvaa siis osittain myös kiinteiden valokuituverkkojen rakentumista lähelle liikenneväyliä. Valokuituverkkojen toteutustavasta riippuu, voidaanko niitä tulevaisuudessa hyödyntää myös esimerkiksi älyliikennettä palvelevan erillisen väyläinfrastruktuurin tarpeisiin. Yksinomaan runkoyhteyskäyttöön rakennettuihin valokuituyhteyksiin on käytännössä teknisesti vaikeaa liittyä myöhemmin, mikäli tähän ei ole varauduttu jo verkkoja rakennettaessa.

Nopeiden matkaviestinverkkojen kattavuus tie- ja rataverkolla

Suomessa viestintäverkot rakennetaan pääsääntöisesti markkinaehtoisesti yksityisellä rahoituksella ja investoinnit keskittyvät siten kaupallisin perustein ensisijaisesti alueille, joissa potentiaalinen käyttäjämäärä on suuri. Esimerkiksi suuren kapasiteetin 3,5 GHz taajuusalueella toimivia 5G-verkkoja on rakennettu alkuvaiheessa ensisijaisesti kaupunkeihin ja liikkumisen solmukohtiin. Tämän taajuusalueen verkkotoimiluvissa ei ole erillisiä velvoitteita verkon kattavuudella. Sen sijaan matalampaa 700 MHz taajuusaluetta koskevissa toimiluvissa on velvoite rakentaa verkon peitto siten, että ne kattavat kaikki valtatiet, kantatiet, seututiet ja yhdystiet sekä valtion rataverkon. Lisäksi peittovelvoite kattaa 99% väestöstä. Peittovelvoitteen toteuttamiseen voidaan käyttää myös muita operaattorin käytössä olevia taajuusalueita. Tätä matalampaa taajuusaluetta käyttäen pystytään taloudellisemmin rakentamaan maantieteellisesti laajempaa kattavuutta, mutta käytettävissä on korkeampia taajuusalueita kapeampi taajuuskaista ja täten vähemmän kapasiteettia.

Jos tie- tai rataverkkoa halutaan laajasti kattaa suuren kapasiteetin 5G-verkoilla, voi se edellyttää paitsi valokuituverkkojen laajentamista myös uudenlaisten yhteistyö- ja liiketoimintamallien kehittämistä. Myös yhteisrakentamista kaikkien eri yhdyskuntatekniikan verkkojen kanssa on tärkeää hyödyntää mahdollisimman laajasti. Valokuituverkkojen lisärakentaminen tarkoittaa maakaapelien asentamista, joka on merkittävä investointikustannus. Viestintäverkkojen tuleviin tarpeisiin olisi mahdollisuuksien mukaan järkevää varautua tieinfrastruktuurin rakentamisen yhteydessä rakentamalla valmiiksi esimerkiksi kaapelikanavia, suojaputkia ja kaapelikaivoja. Näitä hyödyntämällä viestintäverkkojen lisärakentaminen on kustannustehokkaampaa ja mahdollista ilman, että tiealueita kaivetaan uudelleen auki.

Matkaviestinverkkojen ns. peruspeitto kattaa toimilupavelvoitteen mukaisesti käytännössä lähes koko tie- ja rataverkon. Peruspeitto ei kuitenkaan takaa mitään tiettyä nopeutta verkon käyttäjälle. Kun tarkastellaan tämän tilannekuvan mukaisesti nopeita matkaviestinverkkoja, kattoivat nopeat 4G-matkaviestinverkot vuoden 2022 lopussa noin 60 % valta- ja kantatieverkosta. Kattavuus oli vuodessa parantunut yhdellä prosenttiyksiköllä. Vastaavasti nopeat 5G-verkot kattoivat noin 38 % valta- ja kantateistä. Tätä nopeammat eli 300 Mbit/s latausnopeuden mahdollistavat 4G ja 5G-verkot kattoivat valta- ja kantateistä yhteensä noin 29 %. Rataverkon osalta nopeiden 4G-matkaviestinverkkojen kattavuus oli vuoden 2022 lopussa noin 61 %. Kattavuus oli samalla tasolla vuoden takaiseen tilanteeseen verrattuna. Nopeat 5G-verkot kattoivat noin 44 % rataverkosta. Vuodessa kattavuus oli parantunut 8 prosenttiyksikköä. Tätä nopeammat eli 300 Mbit/s yhteydet mahdollistavat 4G ja 5G -verkot kattoivat rataverkosta yhteensä noin 34% (kuva 1).

Matkustajien yhteyksien parantamiseksi on moniin juniin asennettu WLAN-tukiasemia ja matkaviestinverkon toistimia. Näihin junan omiin järjestelmiin yhteydet tulevat kuitenkin junan ulkopuolella sijaitsevista matkaviestinverkoista. Matkaviestinverkkojen peruskattavuus rataverkolla on hyvä ja nopeat matkaviestinverkotkin kattavat edellä kuvatusti rataverkosta yli puolet. Haasteena on kuitenkin nykyisten 4G ja 5G-verkkojen kapasiteetin riittämättömyys junaratojen varrella, sillä hetkellinen kapasiteettitarve täydelle matkustajajunalle saattaa olla erittäin suuri. Kuten edellä on todettu, niin yllä mainitut nopean matkaviestinverkon kattavuusluvut kertovat verkon kattavuuden ideaalitilanteessa yhdelle käyttäjälle. Ratkaisuja kapasiteettihaasteisiin etsitään yhteistyössä eri toimijoiden kesken.
 

Monipaikkainen työskentely lisääntynyt

Monipaikkaisen työskentelyn lisääntyminen saattaa vaikuttaa merkittävästikin liikennesuoritteeseen. Liikkumisen määrä voi vähentyä ja toisaalta siirtymää voi tapahtua liikennemuodosta toiseen, jos aiemmin kaupungin kattavaa joukkoliikennettä tai kevyen liikenteen mahdollisuuksia hyödyntänyt henkilö siirtyy etätöihin vapaa-ajanasunnolleen haja-asutusalueelle. Tällöin työmatkaliikkuminen jää pois, mutta vapaa-ajan asiointimatkat voivat pidentyä selvästi, koska esimerkiksi kauppa-, posti- ja muita palveluita ei välttämättä ole saatavilla lähietäisyydellä. Lisäksi on hyvin mahdollista, että ainoa tarkoituksenmukainen liikenneväline on yksityisauto. 

Koronapandemia on muuttanut työnteon tapoja ja lisännyt monipaikkaista työskentelyä pandemiaa edeltäneeseen aikaan verrattuna selvästi. Traficomin kuluttajatutkimuksen perusteella suurin osa työikäisistä ei kuitenkaan ole tehnyt etätöitä pandemiankaan aikana. Tyypillisin syy tähän on ollut se, ettei työn luonne ole mahdollistanut etätöitä. (kuva 2). 

Laadukkaat viestintäyhteydet ovat keskeinen perusedellytys etätyön lisääntymiselle. Työn luonteesta riippuu, kuinka nopeaa yhteyttä etätyön sujuva tekeminen edellyttää ja vaaditaanko yhteydeltä suurta nopeutta myös käyttäjältä verkkoon päin. Talouden koko puolestaan vaikuttaa osaltaan siihen, montako yhtäaikaista käyttäjää kodin internetyhteydellä on. Koronapandemian aikana nelihenkisessä perheessä on saattanut olla yhtä aikaa molemmat vanhemmat etätöissä sekä kaksi koulua käyvää lasta, jotka kaikki ovat tarvinneet kodin laajakaistayhteyttä työ- ja koulupäivän aikana. 

Matkaviestinverkoissa siirretyn datan määrä on kasvanut voimakkaasti jo useiden vuosien ajan. Koronapandemia ei tilastotietojen perusteella aiheuttanut erityistä selvää kasvupiikkiä matkaviestinverkkojen dataliikenteen määrissä. 

Nopea kiinteä yhteys oli vuoden 2022 lopussa saatavilla 73 prosentille. Nopea 4G-matkaviestinverkon yhteys oli saatavilla 94 prosentille kotitalouksista (kuva 3) ja nopea 5G-verkon yhteys 87 prosentille kotitalouksista. Nopeiden 5G-verkkojen kattavuus kasvoi vuoden aikana noin 5 %-yksikköä. Väestökattavuuden kasvu on erityisesti 5G-verkkojen rakentamisen alkuaikoina ollut nopeaa, kun verkkoja on rakennettu suuren väestötiheyden kaupunkeihin ja taajamiin. Matkaviestinverkkojen saatavuus määritellään ulkona ideaalitilanteessa, joten saatavuus ja käyttäjän saamat nopeudet sisätiloissa ovat tässä ilmoitettua rajoitetumpia.

Kodin lisäksi myös työskentely esimerkiksi vapaa-ajan asunnolta käsin on lisääntynyt. Vuoden 2022 lopussa nopea kiinteä laajakaistayhteys oli saatavilla vain noin 13 prosenttiin kesämökeistä. Nopea matkaviestinverkko kattoi kesämökeistä 54 % (kuva 4). Iso osa kesämökeistä on nopeiden matkaviestinyhteyksien kattavuuden ulkopuolella, mikä voi osittain rajoittaa mahdollisuuksia tehdä etätöitä.