Radiotaajuuksien yhteiskäyttö luo aivan uusia mahdollisuuksia

”Radiotaajuudet ovat rajallinen luonnonvara, ja niinpä niiden käyttöoikeuksista käydään ankaraa kilpailua. Käynnissä on todellakin taistelu luonnonvaroista, ja meidän on työskenneltävä radiotaajuuksien oikeudenmukaisemman ja kestävämmän käytön puolesta”, tutkija Marja Matinmikko-Blue Oulun yliopistosta kertoo.

Ajatellaanpa asiaa vertauksen kautta: Kylässä on maatila, jolla on vettä enemmän kuin se tarvitsee peltojaan varten. Se ei kuitenkaan jaa vettä muiden kanssa, jotka haluavat viljellä maata, vaan pitää sen itsellään käyttääkseen sitä ehkä joskus myöhemmin. Veden jakaminen sen panttaamisen sijaan kasvattaisi koko kylän kokonaissatoa ja hyvinvointia.

Matinmikko-Blue, jolla on tohtorin tutkinnot tietoliikennetekniikasta ja tuotantotaloudesta, on puhunut taajuuksien yhteiskäytöstä jo vuosien ajan. Hänen mukaansa alihyödynnetyn taajuusresurssin avaamista muiden käyttöön vastustetaan yhä vahvasti. Taajuuksien yhteiskäyttö mahdollistaa eri järjestelmien toiminnan samoilla taajuusalueilla noudattamalla ennalta sovittuja sääntöjä.

”Tosiasia on, että jokaisen G:n kohdalla operaattorit ovat aina halunneet itselleen kaikki mahdolliset taajuudet. 3G, 4G, 5G: kuvio on aina sama. Ongelmana on, että matkaviestintään halutuilla uusilla taajuuksilla on jo muita käyttäjiä, joten mikä olisi oikea ratkaisu? Muiden tyrkkääminen ulos vai taajuuksien yhteiskäyttö? Ja kenelle nämä käyttöoikeudet annetaan – samoille vanhoille toimijoille vai avataanko markkinaa muille?”, Matinmikko-Blue pohtii kriittisesti mutta ketään syyttelemättä.

”Operaattorit haluavat aina yhä enemmän taajuuksia, koska ne näkevät sen kilpailuetuna ja keinona markkina-asemansa säilyttämiseen. Ne haluavat rajoittaa kilpailua ja pitää kaikki muut loitolla. Tähän vaikuttavat valtavat voimat, sillä kaikki kamppailevat samoista rajallisista radiotaajuuksista. Yhdellä puolella ovat tietoliikenneoperaattorit, toisella puolella esimerkiksi satelliittitoimijat tai maanpäällisen televisioverkon jakeluyhtiöt ja niin edelleen.”

Kesätyö sytytti varhaisen kiinnostuksen

Matinmikko-Blue on vähän yli 40-vuotias, mutta hän on työskennellyt alalla jo yli 20 vuotta. Hän innostui tietoliikenteestä saatuaan opiskelijana kesätyöpaikan Nokian Oulun tehtaalta, missä hän työskenteli verkkolaitteiden, kuten tukiasemien, testauksen ja logistiikan parissa.

”Siihen aikaan 3G oli juuri tulossa käyttöön. Muistan olleeni koulutuksessa, jossa insinööri selitti, mitä näiden uusien tukiasemalaatikoiden sisällä on ja miten ne toimivat. Tämä käytännön kokemus herätti todellisen kiinnostukseni aiheeseen, samoin kuin sen tajuaminen, että Oulu on varsinainen tietoliikenteen keskus sekä tutkimuksen että teollisuuden osalta”, Matinmikko-Blue kertoo.

Kun hän palasi opintojensa pariin, hän suoritti useita tietoliikennetekniikan kursseja ja kävi samoilla luennoilla sähkötekniikan opiskelijoiden kanssa. Pallo oli lähtenyt pyörimään, ja hän alkoi tuntea vetoa tutkijan elämää kohtaan. Seuraava merkittävä vaihe hänen urallaan oli toimiminen tutkijana VTT:llä, missä hän päätyi työskentelemään 15 vuotta.

”VTT:llä oli paljon tiivistä yhteistyötä teollisuuden kanssa, ja opin paljon siellä ollessani. Olin parikymppinen nuori nainen eikä työ ollut aina helppoa, mutta minulla oli paljon projektien vetovastuita. Vuonna 2004 olin mukana merkittävässä EU-projektissa nimeltä WINNER, jossa oli alan kaikki suuret yritykset. Olin onnekas voidessani 25-vuotiaana työskennellä kaikkien näiden ihmisten kanssa, joilla oli paljon enemmän kokemusta kuin minulla.”

Tehokkuus, tasapuolisuus, hallinta

Matinmikko-Blue työskenteli tiiviissä yhteistyössä yritysten edustajien ja eri maiden sääntelyviranomaisten kanssa Kansainvälisen televiestintäliiton (ITU) valmistelutyössä matkaviestintäjärjestelmien taajuustarpeista vuoden 2007 Maailman radioviestintäkonferenssia varten (WRC-07). Tämän jälkeen hän oli yhä enemmän mukana kaventamassa kuilua teollisuuden, akateemisen tutkimuksen ja viranomaisten välillä erityisesti taajuusasioissa. Tässä roolissa toimiessaan hänelle tarjottiin Oulun yliopistosta tehtävää, joka oli räätälöity hänen asiantuntemukseensa.

”Tehtävä rakentui spektrinhallinnan, sääntelyn, teollisuusyhteistyön ja tutkimuksen ympärille, eli kaikkien kiinnostuksenkohteideni keskelle. Yliopistossa oli huomattu, että kriittinen osa tietoliikenteen tutkimusta on nähdä, miten asiat toimivat tosielämässä ja mitkä voimat edistävät tai vastustavat muutosta”, Matinmikko-Blue selittää.

Muutos on asia, johon Matinmikko-Blue uskoo vahvasti. Tulevaisuudessa hän haluaa nähdä maailman, jossa taajuuksien yhteiskäyttö on normi. Tähän on monta syytä.

”Yksi syy on tehokkuus. Jos jotakin taajuutta ei käytetä tehokkaasti jollakin alueella, kyseessä on hukkaan heitetty resurssi. Toinen syy on tasapuolisuus. 5G tulee ensi sijaisesti suuriin kaupunkeihin – ei maalle eikä syrjäseuduilla. Jos käytössä olisivat paikalliset taajuuslisenssit, pienemmät toimijat voisivat perustaa omia langattomia verkkojaan ja palvella harvemmin asutettuja alueita, joihin operaattorit eivät rakenna verkkojaan. Kolmas syy on hallinta. Tällä hetkellä yritykset alkavat nähdä tietoliikenneverkot kohteina, joita ne haluavat hallita itse ilman, että niiden on turvauduttava operaattoreihin nopeasti tarvittavien muutosten keskellä”, Matinmikko-Blue sanoo.

Käännekohta keskustelussa

Juuri nyt maailma taistelee myös kaikkiin vaikuttavaa COVID-19-kriisiä vastaan. Kriisi on tuonut esiin luotettavien tietoliikenneverkkojen tarpeen. Verkko-opetus on vain yksi esimerkki tästä, mutta se korostaa tietoliikenneyhteyksien merkitystä modernissa yhteiskunnassa ja sitä, miten niillä on voima tuoda ihmisiä yhteen tai erottaa heitä toisistaan.

”Jos jätämme radiotaajuuksien hallinnan, paikallisen lisensoinnin ja tämän rajallisen luonnonvaran tehokkaan käytön täysin markkinoiden varaan, ne eivät tapahdu. Eivät ainakaan maailmassa, jossa myönnämme yhä toimilupia 5G-verkkojen käyttöönottoon yksinoikeuksilla samoille toimijoille vuosikymmeniksi. Raha ei saisi olla ainoa menestyksen mittari”, Matinmikko-Blue pohdiskelee.

Konsepti, jossa eri sidosryhmien annetaan käyttää omia paikallisia solukkoverkkojaan, on kuitenkin pääsemässä vauhtiin. Matinmikko-Blue kertoo, että hän tunsi todellisen muutoksen tapahtuvan EuCNC-konferenssissa (European Conference on Networks and Communications), joka pidettiin Oulussa vuonna 2017.

”Konferenssissa olin paneelikeskustelussa selittämässä 5G-taajuuksien tilannetta ja sen seuraamuksia sekä etenemisvaihtoehtoja, ja tunsin todella tämän olevan eräänlainen käännekohta. Paikalla oli monia EU:n edustajia ja kansallisia sääntelyviranomaisia, jotka liittyivät keskusteluun. Kuka saa käyttää 5G-verkkoja? Keskustelun alkaminen on ollut hidasta mutta on edennyt merkittävästi viime aikoina. Silti esimerkiksi Suomessa operaattorien valta-asema on jatkunut 5G-verkoissa, ja samoja huutokauppamekanismeja käytetään edelleen, vaikka eri taajuuksilla on hyvin erilaiset käyttöominaisuudet”, Matinmikko-Blue sanoo.

Matinmikko-Blue on tehnyt paljon työtä tämän asian eteen. Hän on työskennellyt kognitiivisten radiojärjestelmien parissa ja vetänyt niitä koskevia selvityksiä ITU:ssa. Hän on myös johtanut kehitystä lisensoidun taajuuksien yhteiskäytön (LSA, Licensed Shared Access) 4G-verkkoja käyttävissä kenttäkokeissa Suomessa ja kehittänyt paikallisia 5G-lisensointi- ja operointimalleja. Hän on ollut puolestapuhujana sidosryhmäajattelun tuomisessa taajuuskeskusteluihin, jotta kyetään reagoimaan muuttuvaan maailmaan ja toimijakenttään. Viime aikoina hän on nähnyt kannustavia esimerkkejä spektrin käytön optimoinnista eri maissa.

”Esimerkiksi Isossa-Britanniassa sääntely on hyvin progressiivinen. Jos operaattori ei käytä osaa spektristään, käytettävissä on mekanismeja, joiden avulla muut toimijat voivat päästä hyödyntämään taajuutta. Tutkimuksemme ovat vaikuttaneet Ison-Britannian sääntelyviranomaiseen. Britannian lisäksi paikallinen lisensointi on tullut mahdolliseksi useissa muissa maissa viime kuukausien aikana”, Matinmikko-Blue kertoo.

Matinmikko-Blue on myös Oulun yliopiston 6G lippulaivan tutkimuskoordinaattori. Hän on yhdessä 30 kansainvälisen asiantuntijan kanssa kirjoittanut white paper -raporttia 6G:n ja Yhdistyneiden kansakuntien kestävän kehityksen tavoitteiden (SDG) välisestä yhteydestä. White paper ilmestyy kesällä osana kahdentoista 6G-tutkimusta käsittelevää raporttien sarjaa, ja se perustuu siihen ajatukseen, että YK:n kestävän kehityksen tavoitteiden tulisi ohjata 6G:n kehitystä.

Kaiken tämän kautta Matinmikko-Blue on omistautunut rakentamaan maailmaa, jossa joustavuus ja jakaminen ovat itsestään selviä asioita ja tehokas taajuuksien käyttö nähdään yhteiskunnan tasolla kestävänä. Tietenkin muutos tapahtuu hitaasti, erityisesti silloin, kun tarvitaan merkittävää paradigman muutosta. Teknologia kehittyy kuitenkin yhä nopeammassa tahdissa. Sen näkee, kun ajattelee, missä olimme kymmenen vuotta sitten, missä olemme nyt ja missä olemme kymmenen vuoden päästä. Etenkin, jos ajattelee koko kylää eikä vain omaa maatilaa.