Idag lever vi . i en värld där informationsflödet har en väldigt central och dominant roll. I och med att ”smartphone”- marknaden har exploderat har människan fått ett behov att vara konstant uppkopplad för att inte missa något i detta informationsflöde. Denna mobila livsstil är nu vardag för oss alla och vi efterfrågar bara mera applikationer som skall integreras i den mobila världen.
Det handlar inte bara om kontakt med nära och kära utan vi vill övervaka och styra allt i vår omgivning, och det skall ske trådlöst för att vi skall behålla vår mobilitet. Det är inte bara människor som skall vara ”uppkopplade” utan även maskiner och varor (RFID) skall integreras i nätverket. Det är här som korthållsradio (SRD) kommer in och spelar en central roll och det förespås en kraftig ökning av RFID och SRD de kommande åren.
En bidragande orsak är tillgången till intelligenta radiochip till låga kostnader. Man estimerar att antal RFID- taggar bara inom logistikbranschen i Europa ökat från 200 miljoner år 2006 till 1200 miljoner år 2012. Tittar man på det växande området kring vår automatisering av vårt egna hem så estimerar man att det årligen skeppades ut 5 miljoner SRD i Europa år 2005 och att den 2010 ökat till 10 miljoner. 2010 bedömer man att det fanns ca 70 miljoner SRD installerade i våra hem för automatiseringsändamål. Bara hemautomatiseringsindustrin omsatte ungefär 15 000 miljoner euro årligen.
Dessa siffror är bara delar av den totala marknaden för SRD men de talar ett väldigt tydligt språk. Vi kommer ha en fortsatt ökad marknad med SRD. Det innebär att det kommer vara många applikationer som skall dela på den begränsade resursen av radiospektrum.
Begränsningar
Dessa framtida ökningar av antal enheter och applikationer inom SRD området kommer kräva åtgärder för att dessa skall kunna samverka utan att störa sig själv eller andra. Fler enheter kommer kräva mer access av radiospektrum och trenden är också att mer bandbredd kommer krävas då informationsmängden ökar hela tiden. EU kommissionen har gett Europas frekvensmyndigheter i uppgift att försöka hitta lösningar för detta framtida behov som SRD har. Frekvensmyndigheter, standardiseringsorgan, industrin etc. jobbar alla tillsammans med att försöka utöka accessen till det begränsade radiospektra.
Man tittar inte bara på det ur störningshänseende utan även ekonomiskt och kanske även socialt. Det påverkar oss alla i det dagliga livet så det finns många faktorer att ta hänsyn till. Det man främst fokuserar på är att utöka tillgängliga frekvensband i närheten av befintliga band och då främst kring 800 MHz där det finns ett stort kluster av SRD. Ett annat fokusområde är förbättrad accesskontroll i dessa band.
Gemensam access
Första prioritet är att se till att dagens befintliga frekvensband utnyttjas mer effektivt så att fler kan samsas om detta utrymme. Om man tittar idag vilka typer av accesstekniker som används främst i befintliga frekvensband så ser man att det är Duty Cycle, DC (tidsmultiplex) som dominerar i frekvensbanden under 1GHz.
För framtiden kommer mer fokus ligga på det man brukar kalla ”shared access”. Det handlar om att öka möjligheter till samutnyttjande av det begränsade radiospektrat. Man vill uppnå en miljö där accessen är förutsägbar för de olika tjänsterna och de tekniska parametrarna är väldefinierade.
Man pratar om Kognitiv radio (Cognative radio) som nästa stora steg inom radio tillsammans med mjukvarubaserad radio (software defined radio). Dessa skall på ett effektivt sätt kunna hantera spektrumaccessen på ett dynamiskt sätt. Den här tekniken är dock för dyr för att kunna användas i SRD applikationer idag men man försöker applicera billigare varianter som till viss del är lite ”kognitiva”.
Så trenden pekar mot att det som kallas Listen Before Talk eller Listen Before Transmit (LBT) kommer få en mer framträdande roll när frekvensmyndigheterna gör justeringar för att få in mer SRD på befintliga band. Även Adaptive Frequency Agility (AFA) kommer vara viktigt för framtida SRD. Dessa koncept bygger på att man kontrollerar tillgängligheten av radiokanalen innan sändning sker.
Frekvensband
Den förutspådda ökningen av SRD framöver kommer kräva mer tillgängligt spektrum än vad olika smarta accessteknologier kan bidra med. Så för att kunna få fortsatt framgång inom SRD-teknologin måste man hitta nya frekvensband som kan göras tillgängliga. Målet är att försöka hitta frekvensband som ligger i närheten av befintliga band. Fördelen med detta är att få sammanhängande frekvensband där samma radiochip kan användas för både gammalt och nytt frekvensspektrum.
Tyvärr så finns det inte så mycket lediga frekvenser men man har lyckats hitta frekvensband som inte utnyttjas så mycket genom åren. Ett av dom är frekvensbandet 870-876 MHz. Det ligger direkt i anslutning till det befintliga frekvensbandet 863-870 MHz som idag används frekvent av SRD. På samma frekvenser ligger även en utökning av GSM-R som används för tågkommunikation. Det pågår kompabilitetsstudier för att se om SRD och GSM-R kan samexistera inom detta band. Det är mycket troligt att det kommer bli en utökning av SRD-spektrat upp till 876 MHz. Studier får dock visa vilka tekniska begränsningar som kommer att gälla inom denna utökning.
Ytterligare ett frekvensband är under utredning för användning av SRD. Frekvensbandet 915-921 MHz. Detta frekvensband är främst tänkt till RFID-teknologi med lite högre effekter. Det pratas om att tillåta effekt upp till 4 W inom detta frekvensband till skillnad mot 870-876 MHz bandet som är tänkt för applikationer med max 100 mW utstrålad effekt. En stor fördel med 915-921 MHz bandet är att det harmoniserar med det internationella frekvensbandet 902-928 MHz som bla är tillgängligt i USA, Canada, Australien och flera sydamerikanska länder inklusive några i Asien. Även detta band kommer att behöva dela frekvensutrymme med en utökning av GSM-R och studier pågår för hur denna samutnyttjande skall definieras.
Sammanfattning
SRD kommer ta en betydande roll i den framtida samhällsstrukturen då behovet att styra och mäta allt runt omkring oss bara ökar. För att detta skall kunna fungera krävs en samverkan mellan alla radioteknologier och tjänster. Det ställer stora krav på spektrumeffektivitiet och hantering av access.
Trenden pekar mot att vi måste tänka utanför boxen och riva upp gamla strukturer där enskilda tjänster har exklusiv rätt till ett frekvensutrymme. Framtiden är istället att alla delar på samma spektrum men med hjälp av intelligentare system som hanterar vem som skall få tillgång och hur dom skall få tillgång till etern. Denna publikation är bara ett kort utdrag ur en process som pågår på flera fronter.
Andra frekvensband och mobila tjänster genomgår liknande strukturförändringar där man försöker hitta sätt att utnyttja frekvensspektrat bättre.
Tomas Bodeklint SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
Referenser
- ETSI TR 102 649-2, Technical characteristics of Short Range Devices (SRD) and RFID in the UHF Band; Part 2: Additional spectrum requirements for UHF RFID, non-specific SRDs and specific SRDs
- CEPT report 14, Report from CEPT to the European Commissionin response to the Mandate to: Develop a strategy to improve the effectiveness and flexibility of spectrum availability for Short Range Devices (SRDs)
- ECC report 182, Survey about the use of the frequency band 863-870 MHz
- ECC SRD/MG document, SRDMG(12)26 Annex 1_Updated UHF Roadmap from last WGFM