450 MHz-frekvensen – idealisk för IoT-applikationer

Teracom Mobil hade nöjet att ta emot Tor Leif Aarland som ansvarar för produktförsäljning på Nokia inom området radioprodukter i Norden, Baltikum, Beneluxländerna samt Storbritannien och Irland. På vårt Stockholmskontor höll han ett uppskattat seminarium om 450 MHz-bandet och IoT. Bland annat berättade han om varför just 450 MHz-frekvensen är så idealisk för IoT-applikationer. Här har vi sammanfattat delar av hans föredrag och samlat de främsta fördelarna med 450 MHz-bandet för IoT-lösningar.

Mindre signalförlust i 450 MHz-bandet

För att förstå varför 450-frekvensen passar så bra för just uppkoppling av IoT-lösningar, måste vi först skapa oss en förståelse för egenskaperna hos elektromagnetiska vågor på olika frekvenser.

När radiovågor fortplantar sig sprids de över en större yta. I spridningen tappar signalen styrka. Förlusten i signalstyrka står i proportion till avståndet från basstationen och till frekvensen. Ju högre frekvensen är, desto större blir förlusten. Radiovågor på frekvenser om 1800 MHz eller 2100 MHz – som är vanliga i mobila nätverk – förlorar därför i signalstyrka i högre grad än på 450 MHz-frekvensen. Ifråga om täckning innebär det att cellradien i 450 MHz-bandet är omkring fem gånger så stor som en frekvens på 2100 MHz.

Vad som även bör tas med i beräkningen är att signalen i många fall måste gå igenom väggar eller fönster – olika materialslag försvagar signalen i högre grad än andra. Fördelen med 450 MHz-frekvensen är att signalförlusten är betydligt mindre – omkring hälften så stor – i jämförelse med exempelvis förlusten i de vanliga mobilnäten (1800 och 2100 MHz).

Reflektion, scattering och refraktion

Det finns även andra fenomen som påverkar hur radiovågor fortplantar sig:

• • Reflektion innebär att radiovågor som träffar en yta som är betydligt större än våglängden reflekterar signalen helt. På högre frekvenser reflekteras signalen ofta på detta sätt eftersom våglängden är kort.

• • Men på 450-frekvensen är våglängden längre – hela 67 cm. Detta medför att om radiovågens träffar en yta som är mindre än 67 cm så kommer den inte att reflekteras, utan istället sprida sig. Detta fenomen kallas scattering (spridning) och ger upphov till ökad täckning.

• • Signaler kan även böjas i ett beteende som kallas refraktion. Det inträffar om signalen träffar en yta av samma magnitud som våglängden. Då bryter signalen av på en helt ny bana och kan på så sätt ge upphov till utökad täckning.

Alla de egenskaper som ger upphov till ökad spridning medför kort sagt bättre täckning. Det är därför 450 MHz-signalen från en och samma basstation både kan nå ett fordon i rörelse djupt nere i en dal och elmätare i våra källarutrymmen, men även högt över markytan –  i kommunikationen med en helikopter, exempelvis.

Fortsatt utveckling av ekosystemet för 450-bandet

Orsaken till att frekvensen har kommit att användas inom en så stor mängd olika områden är just de många goda egenskaperna som vi redogjort för ovan. Modern mobil kommunikation inleddes omkring 1981 genom introduktionen av NMT-nätet – som använde sig av 450-bandet. Samma frekvens har även använts för PMR (privat mobil radio) såsom polisradio, walkie talkies och mycket annat. Och nu spås alltså 450 MHz-bandet även bli en viktig del i utvecklingen av IoT-kommunikation.

I vissa länder används frekvensen redan för olika IoT-tjänster inom offentlig sektor och många verksamheter inom näringslivet har även börjat uppmärksamma fördelarna. Det finns därför ett ökat incitament för fortsatt utveckling av ekosystemet för 450-bandets berörda parter, som idag främst drivs genom intresseorganisationen The 450 MHz Alliance och standardiseringen genom 3GPP.