Mobilnätet i Stockholms tunnelbana 2014

Foto: nomell.se
I juni 2005 blev Stockholm först ut i Europa att få full 3G-täckning i tunnelbanan. Då var det en stor nyhet som mobiloperatörerna skröt vitt och brett om i en rad pressmeddelanden - med all rätt, för vi är bortskämda med bra mobiltäckning i tunnelbanan jämfört med de flesta andra städer i världen.

Men sedan dess har det i stort sett varit tyst. När jag googlar hittar jag väldigt lite ny information. Samtidigt har smarta mobiler och surfplattor blivit var mans egendom och vi använder dem dessutom flitigt när vi reser med tunnelbanan.

Jag tycker därför att det är hög tid att ta pulsen på mobilnätet i Stockholms tunnelbana 2014 och när jag ändå är igång passar jag på att ge lite bakgrundsinformation om hur det fungerar rent tekniskt och vilka speciella utmaningar man ställs inför när man ska bygga ett mobilnät under jord.

Ett mobilnät under jord

Foto: Wikimedia Commons
Utomhus har man basstationer monterade på master och hustak. För det mesta är det inte några problem för signalerna att nå fram mellan telefon och basstation. De tränger t.ex. igenom vanliga väggar och fönster. Jag skriver vanliga för faktum är att det har uppstått problem i en del nyare, energisnåla hus där man har byggt med extra tjocka väggar och speciella energieffektiva fönster. Går man under markytan är det tvärkört. Kungsträdgårdens tunnelbanestation (Stockholms djupaste) ligger 34 meter under marknivå. Dit når definitivt inga radiosignaler från basstationerna ovan jord. Det innebär att man måste bygga ett eget mobilnät i de delar av tunnelbanesystemet som ligger under jord.

Foto: nomell.se

I pressmeddelandena från 2005 kan jag läsa att det då splitternya underjordiska mobilnätet då bestod av 58 basstationer, 50 förstärkare och drygt 100 kilometer kabel. Bygget var ett samarbete mellan SL, Vodafone, Hi3G Access, Telia och Tele2. Sedan dess har Vodafone blivit Telenor och Hi3G Access är av allmänheten mera känt som 3. Vad mer har hänt sedan dess?

För att få svar på det och andra frågor kontaktade jag Maria Jonsson, nätchef på 3 och Pelle Lindvall, mobilnätschef på TeliaSonera.

Hur ser mobilnätet ut idag?

Foto: Wikimedia Commons
Vad gäller täckning och infrastruktur så ser det i stort sett likadant ut idag som 2005. Man har alltså inte varit ute i tunnlarna och installerat fler kablar eller gjort några andra riktigt stora uppgraderingar av infrastrukturen. Varför har man då inte gjort något på nästan 10 år när både mängden datatrafik och antal användare fullkomligen har exploderat?

Det finns flera olika svar på den frågan. Det självklara svaret är att man inte har behövt göra det. Den befintliga infrastrukturen har hittills räckt för att kunna tillgodose det behov som finns. Om det har uppstått kapacitetsproblem har man kunnat åtgärda dessa genom att bygga på och förbättra den infrastruktur som redan finns, t.ex. genom att byta ut hårdvara eller utöka antalet frekvenser som kör parallellt i samma nät. Sedan är det förstås en tolkningsfråga vad som är lagom kapacitet. Många stockholmare skulle säkert säga att kapaciteten är för dålig när de sitter i trängseln på T-Centralen en fredagkväll och desperat försöker hitta ett recept på något gott att laga till middag. Men operatörernas bedömning är att hittills har funkat bra med den infrastruktur man installerade 2005.

En annan del av svaret är att det är både dyrt och krångligt att bygga mobilnät i tunnelbanan. Dels är Stockholms tunnelbana ett av de största tunnelbanesystemen i världen i förhållande till folkmängden i den stad det betjänar - 105 kilometer spår och 100 stationer (varav 47 under jord). Dels går det bara att arbeta vissa tider på dygnet eftersom trafiken i tunnelbanan måste flyta på som vanligt. Utöver det är själva miljön i tunnlarna en utmaning i sig. Att ha folk som arbetar ute i tunnlarna på udda tider kostar pengar och kräver noggran planering. Och så sist men inte minst har du materialkostnaderna.

När jag frågar om det finns någon siffra på hur mycket mobilnätet i Stockholms tunnelbana har kostat får jag det något svävande svaret "höga miljonbelopp" av 3:s nätchef Maria Jonsson. Och ett mer precist svar än så verkar vara svårt att få fram även om jag är övertygad om att operatörerna har lite bättre koll än så på hur stor deras investering i mobilnätet i Stockholms tunnelbana är.

Men även om själva kabelnätet är oförändrat så har nätkapaciteten och surfhastigheten förbättrats avsevärt jämfört med starten 2005. Då var bandbredden i nätet 5 MHz - nu är den 20 MHz. Och ju mer bandbredd man har tillgång till, desto mer data har man möjlighet att skicka och ta emot. Men det är samtidigt så att hur mycket bandbredd du som slutkund har möjlighet att nyttja varierar mellan operatörerna.

Här ska jag villigt erkänna att jag tyckte det blev svårt att hänga med. I min värld så borde alla mobilanvändare få tillgång till samma bandbredd eftersom operatörerna har ett gemensamt nät, eller hur? Men så enkelt är det alltså inte. En stor del av förvirringen beror på vad man väljer att lägga in i begreppet "nät".

Lite förenklat kan man förklara det så här:

  1. Det skiljer sig från en operatör till en annan vilka frekvensband de har valt att implementera och hur de har implementerat dem. 3G-nätet använder t.ex. frekvensbanden 900 och 2100 MHz. Inom varje frekvensband ryms det sedan ett antal enskilda frekvenser där varje operatör har sin egen uppsättning frekvenser. Exakt vilka frekvenser just din mobil använder styrs av SIM-kortet som du fått av operatören. Om man t.ex. tittar på frekvensbandet 2100 MHz (som är reserverat för 3G) så ser man att man har delat upp det så att de låga frekvenserna inom detta band används av Telenor, mittenfrekvenserna av 3 och de höga frekvenserna delar Tele2 och Telia på. Inte för att det spelar någon roll exakt var i frekvensbandet frekvenserna ligger, utan det jag vill peka på är att olika operatörer använder olika frekvenser och på så sätt får de själva kontroll över sin mobiltrafik och kan hantera den på det sätt som de tycker är bäst.

    Tittar man på frekvensbandet 900MHz så ser man t.ex. att 3 är ensamma om att köra 3G på detta band medan Telia, Telenor och Tele2 använder det för GSM-trafik.

  2. Det faktum att vissa operatörer samarbetar genom att dela på frekvenser och telekomutrustning påverkar såklart tillgänglighet och hastighet eftersom det sammantaget blir fler mobilanvändare som ska samsas om samma frekvenser och hårdvara. Andra operatörer kör solo vilket gör att deras kunder ensamma får tillgång till de frekvenser och den telekomutrustning som de förfogar över. På samma sätt påverkar antalet kunder som en viss operatör har också tillgänglighet och hastighet. Ju fler abonnenter, desto fler som ska använda samma nät samtidigt.

  3. Även om alla operatörer har ett gemensamt nät (antenner, kablar och utrymmen där de ställer sin telekomutrustning) så delar man inte på själva telekomutrustningen. Med telekomutrustningen menar man i detta fall de "burkar" man har stående i "utrymmena" om man nu får uttrycka sig lite slarvigt. Olika operatörer har alltså olika utrustning antluten till nätet vilket i sin tur kan påverka mobiltrafiken för mig som slutkund.

Alltså: inom begreppet mobilnät ryms en massa olika saker, inte bara kablar och antenner, och även om operatörerna delar på en stor del av infrastrukturen i mobilnätet i Stockholms tunnelbana så innebär det inte per automatik att alla mobilanvändare använder exakt samma nät.

Vilka är de största utmaningarna när man ska bygga ett mobilnät under jord?

Förutom de rent praktiska aspekterna med att arbeta under jord i en ganska smutsig och mörk miljö där man dessutom bara kan arbeta under vissa tider så är det framför allt tunnlarna i sig och massan av berg och jord mellan dem som gör att man tvingas ta till lite andra tekniska lösningar än de som gäller ovan jord.

På perronger, i rulltrappor och biljetthallar använder man sig av distribuerade antennsystem, dvs. ett system av vanliga mobilantenner. Det funkar bra eftersom det oftast är lite större utrymmen. Men ute i tunnlarna är det trängre och dessutom är en del tunnlar väldigt långa.

Läckkabel

För att få mobiltäckning i själva tunnlarna i tunnelbanan använder man sig av något som kallas läckkabel. En läckkabel är en lång kabel med små slitsar eller hål i som gör att radiosignalen så att säga "läcker" ut i lagom mängd längs hela kabelns längd. Man kan likna det vid en bevattningsslang som är full med en massa små hål för att läcka ut vattnet över en längre sträcka, fast istället för vatten är det radiosignaler.

Foto: Wikimedia Commons

Om en kabel är väldigt lång placerar man ut repeaters som förstärker signalen så att den inte hinner bli för svag på sin väg längs kabeln.

I inledningen nämnde jag att man har dragit drygt 100 kilometer kabel i Stockholms tunnelbana. För att få ett ungefärligt begrepp om vad det innebär i pengar ringde jag upp Per Borisch, VD på företaget Intensa som säljer bland annat läckkabel.

Foto: nomell.se

Per säger att priset på läckkabel varierar beroende på typ av kabel och storleken på beställningen, men att det skulle kunna kosta någonstans mellan 100 och 170 kronor metern om man köpte ett litet parti. Om vi då för enkelhetens skulle väljer det lägre priset och multiplicerar det med antalet meter kabel som dragits i Stockholms tunnelbana så landar man i ett totalpris på 10 miljoner kronor enbart för inköp av läckkabel. Betrakta dock denna siffra som en gissning. Vi vet inte om alla 100 kilometrarna kabel man har dragit i tunnelbanan är just läckkabel, vi vet inte exakt vilken typ av läckkabel som har använts och vi vet inte till vilket pris man har köpt in den. Men jag ville ändå få någon form av indikator på proportionerna av investeringen. Per berättar vidare att förutom själva kabeln behöver man mycket annat, t.ex. combiners. En combiner är en apparat som används för att kunna köra flera olika frekvenser parallellt i samma kabel. En sådan går loss på i runda slängar 6000-8000 kr.

Så jag tvivlar inte på att investeringen för operatörerna har varit stor och förstår också varför man bland operatörerna ofta väljer att samarbeta när man ska investera i utbyggnad av infrastruktur.

Och som det ser ut kommer man att behöva investera ännu mer framöver.

När får vi 4G i tunnelbanan?

I dagsläget kan man inte köra 4G nere i tunnelbanan. Men både Pelle Lindvall på TeliaSonera och Maria Jonsson på 3 bekräftar att man håller på och planerar för en operatörsgemensam uppgradering av det befintliga 3G-systemet i tunnelbanan i syfte att kunna erbjuda även 4G.

Anledningen till att man bygger ut nätet är att mobiltrafiken i tunnelbanan, precis som i andra delar av mobilnätet, har ökat kraftigt de senaste åren. Med introduktionen av 4G i tunnelbanan kommer man, utöver frekvensbanden för 3G-nätet (900 MHz och 2100 MHz) även kunna ha mobiltrafik på frekvenserna 800 MHz, 1800 MHz och 2600 MHz.

Jag frågar om introduktionen av 4G även innebär att man måste dra ny läckkabel? Svaret blir att man rent tekniskt kan använda den kabel som redan är dragen men att döma av de svar jag får från både Pelle Lindvall på TeliaSonera och Maria Jonsson på 3 så låter det som man lider av växtvärk.

Pelle Lindvall säger såhär om utmaningen inför framtiden:

Operatörerna försöker lägga in så många system och frekvenser som möjligt i den befintliga kabeln som installerades 2005. I den ska det rymmas GSM1800/UMTS2100/LTE800/LTE900/LTE1800/LTE2600FDD/LTE2600TDD. Eftersom de olika operatörerna inte använder samma teknik och frekvenser så blir det många system och frekvenser som ska samsas i kabeln. På sikt kommer därför ny kabel behöva installeras.

Maria Jonsson på 3 sammanfattar utmaningen så här:

Utmaningen idag är att kunna implementera och kombinera alla de nya frekvenser/teknologier som varje operatör vill addera som t.ex. 4G på olika frekvenser till nuvarande 3G system i tunnelbanan, utan att försämra prestandan i det befintliga 3G nätet.

Hur ser mobiltelefonanvändandet i tunnelbanan ut, idag och i framtiden?

Om vi börjar med att fokusera på just tunnelbanan som miljö så är det korta svaret att vi använder mobilen där på ungefär samma sätt som på andra platser. Den eventuella skillnaden är att vi är väldigt fokuserade på mobilen när vi åker tunnelbana. Det innebär att vi direkt märker om förbindelsen bryts eller om nätet är långsamt. Det märker vi inte på samma sätt om vi bara går på stan med mobilen i fickan. Och det i sig är en utmaning för operatörerna. Maria Jonsson:

I tunnelbanan är utmaningen att alla användare sitter så koncentrerat vilket bland annat gör mobilitet än mer utmanande. Tjänsterna får inte brytas när vagnarna rör sig mellan olika radioceller i nätet. Användandet av streamingtjänster i realtid kommer garanterat att fortsätta öka och fortsatt ställa krav på ständigt högre kapacitet och prestanda i mobilnätet i framtiden.

Tittar man på trafiken i mobilnätet generellt har man sedan länge kunnat se att mängden datatrafik i nätet ökar kraftigt. Video och olika typer av streamade media står för en stor del av denna ökning och tittar man framåt så förutspår Ericsson i sin rapport "Ericsson Mobility Report" från november 2013 att video ensamt kommer att stå för mer än hälften av all datatrafik i mobilnäten år 2019. Maria Jonsson bekräftar den bilden:

Datatrafiken i mobilnätet i tunnelbanan har ökat rejält under senare i tid i takt med att terminaler förbättrats, högre datahastigheter är möjliga i nätet och vårt användande av mobiltjänster och datatjänster i synnerhet förändras. Liksom i övriga nätet ökar användandet av tittande på TV mest - YouTube och liknande tjänster.

Terminaler är alltså ett samlingsord för mobiltelefoner, surfplattor, datorer och andra typer av enheter som kan kommunicera via mobilnätet.

Ska man sammanfatta det hela så har man två delvis sammankopplade problem att brottas med: Trafikmängden ökar i snabb takt och man behöver se till att man kan tillgodose det ökade behovet även på lång sikt. När man ska göra denna utbyggnad blir det trångt i det befintliga gemensamma nätet eftersom man är många olika operatörer som använder många parallella frekvensband samtidigt.

Tack!

Stort tack till Maria Jonsson, nätchef på 3 och Pelle Lindvall, mobilnätschef på TeliaSonera för att ni tog er tid att svara på alla mina frågor. Tack också till Per Borisch, VD på Intensa för att du delade med dig av din kunskap om läckkabel, frekvensband och radiovågor i största allmänhet.

Och till sist ett extra tack till Joakim Nömell som lät mig använda de läckra bilderna på gångarna vid Kungsträdgårdens tunnelbanestation. Du hittar samtliga bilder på nomell.se.

Feedback?

Jag tar gärna emot feedback eller förslag till kompletteringar eller korrigeringar på thomas@tkahn.se. Tänk dock på att jag har valt att skriva artikeln i ett populärvetenskapligt format där jag har prioriterat en mer övergripande förståelse framför exakt korrekthet i varje liten detalj.