Kaupunkiympäristöön sulautuva 5G tukimasto – näin syntyi Orbiksen Urban Pole™ Lite

Orbis – suomalainen tiedonsiirron asiantuntija

Orbis on kotimainen edelläkävijä tiedonsiirron infrastruktuurin kehityksessä. Yritys on vuosien ajan ollut mukana kehittämässä uusia konsepteja, jotka mahdollistavat tehokkaamman tiedonsiirron kaupunkiympäristössä. Orbis on osallistunut monialaisiin kehityshankkeisiin, joiden kautta se on vahvistanut rooliaan uuden sukupolven tiedonsiirtoratkaisujen kehittäjänä.

5G:n esiinmarssi vaati uudenlaisia ratkaisuja

Kaupunkien mobiiliverkkojen kapasiteetti- ja peittotarpeet kasvavat nopeasti, kun 5G-teknologia yleistyy. Suuret rakennukset häiritsevät radiosignaaleja ja korkeat taajuudet lyhentävät signaalien kantamaa. Tämä vaatii yhä tiheämpää tukiasemien sijoittelua kaupunkialueilla. Erityisesti 5G-verkon käytössä oleva 3,5 gigahertsin taajuusalue mahdollistaa nopean tiedonsiirron, mutta sen kattavuus on aiempia matalampia taajuuksia (1,8 GHz) heikompi. Verkon peittoa tulee siis kasvattaa, jottei kaupunkialueelle muodostuisi katvealueita. Lisäkapasiteettia verkkoon saadaan täydentävistä tukimastoista.
Perinteiset 30–200 metriä korkeat mastot eivät kuitenkaan sovi kaupunkien keskustoihin visuaalisesti. Myös tukiasemien sijoittelu taloyhtiöiden katoille oli osoittautunut haastavaksi operaattoreiden näkökulmasta. Orbis tunnisti tarpeen uudelle, kaupunkikuvaan sulautuvalle tukiasemarungolle.

Ensiaskeleet: uusi visio 5G:n kynnyksellä

Vuonna 2017 Orbis käynnisti omarahoitteisen selvitystyön liittyen 5G-verkon tuleviin teknisiin vaatimuksiin: miten uudenlainen lyhyempään signaalin kantamaan sopiva verkon rakenne voitaisiin toteuttaa kaupunkiympäristöön istuvalla tavalla? Visio oli luoda kaupunkiympäristöön paremmin integroituva ratkaisu, joka täyttäisi tekniset vaatimukset ja jonka kaupunkisuunnittelu ja asukkaat mieltäisivät osaksi viihtyisää kaupunkikuvaa. Orbis kutsui mukaan operaattoreita ja Tehometin – aluksi hitaasti edennyt yhteistyö alkoi lopulta kantaa hedelmää, kun yhteinen tavoite kirkastui.

Hiedanranta 2019 – ensimmäinen pilotti

Ensimmäinen pilotti toteutettiin vuonna 2019 Tampereen Hiedanrannassa yhteistyössä DNA:n, Tehometin ja Tampereen kaupungin kanssa. Ratkaisussa oli joitain älytoimintoja kuten kamera- ja latausliitäntä. Pilotissa testattiin ratkaisun rakenteellista toimivuutta ja asennusteknisiä yksityiskohtia. Samoihin aikoihin Orbis liittyi mukaan LuxTurrim5G-älypylväshankkeeseen, josta saatiin lisäoppia ratkaisun myöhempää tuotekehitystä ajatellen. Seuraavassa kehitysvaiheessa tulisi huomioida kasvava tehon tarve, joustavammat verkkoon liittymismahdollisuudet sekä helpompi teknologisten komponenttien päivitettävyys pylvään elinkaaren aikana. Lisäksi havaittiin, että juuri markkinoille tulleiden aktiiviradioiden sijoittaminen pylvääseen tulisi vaatimaan uudenlaisia teknisiä ratkaisuja.

Lähde kanssamme lennolle älypylvään ylle, katso videoklippi:

Urban Pole™ – esteettinen vaihtoehto mastolle

Hiedanrannan pilotin kokemukset rohkaisivat kehittämään Urban Pole™ -ratkaisua: 15 tai 21 metriä korkeaa mastoa – kevyempää vaihtoehtoa tukiasemaradioiden sijoittamiseen. Urban Polen™ rakenne vastaa erityisesti kaupunkien ja luonnonsuojelualueiden tarpeisiin, joihin korkeita mastoja ei haluta. Urban Pole™ ei edellytä erillistä maston viereen rakennettavaa “koppia” eli laitetilaa ja se on ulkonäöltään kaupunkikuvaan paremmin istuva. Kompakti rakenne tekee ratkaisusta huomaamattoman ja kaapelit sekä muu tekniikka ovat pylvään sisällä suojassa ilkivallalta.

Tekniset ominaisuudet:

• Suunniteltu valmiiksi liitettäväksi sähkö- ja valokuituverkkoon: sisältää integroidun tietoliikenne- ja sähkönsyöttökaapeloinnin sekä kytkentäpaikat mobiiliverkon radioille.
• Paikka valaisimelle: pylvääseen voidaan lisätä alueeseen sopiva valaisin, jolloin se toimii osana kaupunkiympäristön valaistusta.
• Kaksi eri korkeusvaihtoehtoa: pylväs voi olla 15 tai 21 metriä korkea
• Visuaalisesti huomaamaton rakenne: pylväs ei tarvitse erillistä laitetilaa ja sen vaatimukset maapinta-alalle ovat huomattavasti pienemmät kuin perinteisissä tukiasemamastoissa.

Matinlahti 2024 – Elisan pilotti konkretisoi rakenteen

Vuonna 2024 Espoon Matinlahdessa pilotoitiin Urban Pole™ -ratkaisua yhteistyössä Elisan kanssa. Tässä kehitysvaiheessa pylvääseen liitettiin 5G-radiot ja antennit sijoitettiin pylvään huippuun.

Urban Pole™ Lite – yksinkertaisempi ja tehokkaampi

Matinlahden pilotin innoittamana Elisa halusi ratkaisusta kustannustehokkaamman version, jotta pylväitä voitaisiin rakentaa isossa mittakaavassa ja vaikuttaa merkittävästi verkon kapasiteettiin. Elisan palautteen perusteella rakennetta yksinkertaistettiin – aiempia toimintoja karsittiin ja alettiin kehittää kevyempää Urban Pole™ Lite -versiota. Korkeudeltaan 8 tai 15 metrin versiot hyödyntävät integroitua (vuonna 2024 markkinoille tullutta) aktiiviantennia, jossa antenni ja radioyksikkö on yhdistetty. Tämä mahdollistaa vielä pienemmän kokoisen ja huomaamattomamman yläosan sekä vähentää tuulikuormaa. Rakenteeseen voidaan lisätä tarpeen mukaan myös perinteiset radiot, jotka sijoitetaan pylvään huipulle.

Kaupunkiympäristössä pylväiltä vaaditaan huomaamattomuutta, joten aktiiviantennitkin haluttiin piilottaa pylvään sisälle. Tämä asetti merkittäviä haasteita suunnittelulle, sillä antennien verhoamiseen tarvittiin sopiva materiaali, joka peittää antennit mutta samalla läpäisee 5G-signaalin ilman merkittävää vaimennusta, jotta pylvään tekninen tarkoitus toteutuu.

“Maailmalta löytyy valmiita ratkaisuja, mutta ne on suunniteltu ns. small cell -radioille, ja niiden hinnat sekä kuljetuskustannukset esimerkiksi USA:sta Suomeen ovat korkeita. Tämän vuoksi lähdimme kehittämään omaa ratkaisua.”

– Heikki Saukko, Orbiksen teknologiajohtaja

Pitkän selvitystyön jälkeen sopiva taipuisa ja RF-läpäisevä materiaali löytyi, josta voitiin valmistaa puoliympyrän muotoinen suojus aktiiviantennin eteen. Ratkaisulle tehtiin kenttätesti asiakkaan aktiiviantennilla testiympäristössä. Testauksessa mitattu 0,1 dB:n vaimennus 50 metrin päästä osoitti ratkaisun toimivuuden. Nyt Urban Pole™ Lite oli valmis pilotointiin.

Tekniset ominaisuudet – Urban Pole™ Lite

• Optimoitu sähkönsyöttö: sähkö johdetaan tasasuuntaimille, jotka muuntavat sen 48 volttiin. Sähkökeskus tulee Orbikselta ja mittari paikalliselta sähköyhtiöltä.
• Paikka kahdelle aktiiviantennille, joita voi hyödyntää mikä operaattori tahansa.
• Mahdollisuus lisäantennille: pylvään huipulle voidaan lisätä esimerkiksi tanko erillistä perinteisen radion antennia varten, mikäli ratkaisua käytetään kasvattamaan 2G-, 3G-, tai 4G-verkkojen kapasiteettia. Tämä tuo joustavuutta rakenteeseen ja mahdollistaa erilaisten teknologioiden yhdistelyn.
• Käyttäjäystävällisyys: kaapelointi- ja mittariratkaisut on suunniteltu alusta asti käyttäjäystävällisesti.

Tuotanto ja tulevaisuus

Ensimmäinen Urban Pole™ Lite -prototyyppi kootaan vuoden 2025 aikana. Kun lupaprosessit ratkeavat, tuotanto käynnistyy ja jopa satojen tulevaisuudessa pystytettävien Urban Pole™ Lite -pylväiden avulla tullaan lisäämään merkittävästi 5G-verkon kapasiteettia ja peittoa kaupunkialueella ympäri Suomen. Ensimmäisiä pylväshankkeita on kehitetty yhdessä Orbiksen kumppanien Elisa Oyj:n ja Tehomet Oy:n kanssa.

Kohti 6G:tä

Ensimmäisiä 6G-mobiiliverkkoja ollaan lanseeraamassa 2029. Signaalin entistä korkeampien taajuuksien vuoksi tullaan tarvitsemaan vielä tiheämpi tukiasemaverkosto.

Yhteenveto – muutos näkyy konkreettisesti

Urban Pole™ Liten kehitys on esimerkki siitä, miten käytännön tarpeista, yhteistyöstä, ketterästä kokeilusta ja teknisestä asiantuntemuksesta syntyy uuden sukupolven ratkaisu. Se parantaa 5G-verkon kapasiteettia ja peittoa, ja valmistaa pohjaa myös 6G-aikakauden tiedonsiirrolle – kestävällä, esteettisellä ja lupateknisesti kevyemmällä tavalla. Kaupunkien tiiviit rakenteet, julkisten alueiden lupakäytännöt ja visuaaliset vaatimukset tekevät Urban Pole™ Litestä tärkeän osan tulevaisuuden viestintäinfrastruktuuria.

Ota yhteyttä asiantuntijoihimme

Lue lisää