5G-verkon kuuluvuuden takareunan tunnistaminen maasto-olosuhteissa

Suomen Maataloustieteellisen Seuran Tiedote Pub Date : 2024-04-05 DOI:10.33354/smst.143656

Jyrki Kataja, H. Haapala

{"title":"5G-verkon kuuluvuuden takareunan tunnistaminen maasto-olosuhteissa","authors":"Jyrki Kataja, H. Haapala","doi":"10.33354/smst.143656","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Sekä maa- että metsätaloudessa langaton tiedonsiirto tulee näyttelemään entistä suurempaa roolia toimivan ja tehokkaan digitalisoituneen toiminnanohjausjärjestelmän perustana. Jatkuvasti kehittyvät ja nopeutuvat tietoliikenneverkot mahdollistavat reaaliaikaiseen kuvaan sekä nopeaan mittaus- ja ohjaussignaaliin perustuvat toimintatavat ja jopa etäohjausta hyödyntävät uudet teknologiset ratkaisut niin maatilojen talouskeskuksissa, peltolohkoilla kuin metsäpalstoilla. Perinteisesti uudet tehokkaaseen tiedonsiirtoon pystyvät kaupalliset langattomat tietoliikenneverkot rakennetaan kattaviksi maanteitä noudattaen. Alemman tieverkon ja etenkin yksityisteiden alueella näiden langattomien tietoliikenneverkkojen käytettävyys kuitenkin heikkene olennaisesti. Vain pieni osa maatilojen talouskeskuksista sekä peltojen ja metsälöiden pinta-alasta sijaitsee riittävän lähellä sellaista maantietä, jolle esimerkiksi 5G-verkko on kaupallisten toimijoiden puolesta rakennettu. Digitalisaation mahdollistamat tiedon keräämisestä ja käytöstä syntyvät tietoliikenneyhteyksien laatuun ja saatavuuteen liittyvät rajoitteet ja mahdollisuudet voivat muodostua tulevaisuudessa maa- ja metsätalouteen uuden merkittävän infrastruktuuritekijän perinteisten sähkö- ja tieverkojen lisäksi. 5G-verkon signaalin kantamaan vaikuttavat käytetty taajuus, lähetinteho, lähetinantennin korkeus sekä alueen pintamalliin ja vallitsevaan säätilaan liittyvät ominaisuudet. 5G-verkon signaalin kantama jää optimiolosuhteissakin 3,5 GHz:n taajuuksilla alle kilometriin ja 700 MHz:n taajuuksilla muutamiin kilometreihin. 5G-verkon signaalin etenemisvaimennus voidaan laskea eteenkin vapaassa tasaisessa tilassa ja siten kantaman perustason simulointi alueellisesti onnistuu helposti. Rakennukset, metsän puusto sekä vaihtelevat maan pinnan korkeudet vaikuttavat paljon todelliseen 5G-verkon signaalin kantamaan. Maastossa kohoavat kohdat ja rakennusten tai metsäsaarekkeiden kulmat voivat muodostaa esteitä, joiden taakse voi muodostua alueita, joilla signaalin voimakkuus heikkenee simulointimalleista poiketen tasolle, jolla 5G-verkon yhteys ei enää riitä luotettavaan ja nopeaan tiedonsiirtoon. Biotalouskampuksen Älymaatila -hankkeessa (2021–2023) selvitettiin yhtenä toimenpiteenä menetelmiä 5G-verkon kantaman toiminnallisen takarajan tunnistamiseksi kenttäolosuhteissa erilaisilla maa- ja metsätalouden kohteilla. Tutkimuskohteet sijaitsivat sekä kaupallisten toimijoiden 5G-verkkojen kuuluvuuden raja-alueilla että tutkimuskohdetta varten toteutetulla erillisverkkoratkaisulla. Sekä maan pinnan korkeuserojen vaihtelun että esimerkiksi etäohjattavan työkoneen 5G-vastaaottimen sijoituspaikan havainnollistamiseksi mittaukset toteutettiin kolmella eri korkeudella maan pinnasta. Mittausmenetelmällä pystyttiin todentamaan 5G-verkon signaalin kantamaan syntyvät peittoalueen katveet ja sen muutokset eteenkin vertikaalisesti tarkasteltaessa","PeriodicalId":127337,"journal":{"name":"Suomen Maataloustieteellisen Seuran Tiedote","volume":"27 5","pages":""},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2024-04-05","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Suomen Maataloustieteellisen Seuran Tiedote","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.33354/smst.143656","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}

引用次数: 0

Abstract

Sekä maa- että metsätaloudessa langaton tiedonsiirto tulee näyttelemään entistä suurempaa roolia toimivan ja tehokkaan digitalisoituneen toiminnanohjausjärjestelmän perustana. Jatkuvasti kehittyvät ja nopeutuvat tietoliikenneverkot mahdollistavat reaaliaikaiseen kuvaan sekä nopeaan mittaus- ja ohjaussignaaliin perustuvat toimintatavat ja jopa etäohjausta hyödyntävät uudet teknologiset ratkaisut niin maatilojen talouskeskuksissa, peltolohkoilla kuin metsäpalstoilla. Perinteisesti uudet tehokkaaseen tiedonsiirtoon pystyvät kaupalliset langattomat tietoliikenneverkot rakennetaan kattaviksi maanteitä noudattaen. Alemman tieverkon ja etenkin yksityisteiden alueella näiden langattomien tietoliikenneverkkojen käytettävyys kuitenkin heikkene olennaisesti. Vain pieni osa maatilojen talouskeskuksista sekä peltojen ja metsälöiden pinta-alasta sijaitsee riittävän lähellä sellaista maantietä, jolle esimerkiksi 5G-verkko on kaupallisten toimijoiden puolesta rakennettu. Digitalisaation mahdollistamat tiedon keräämisestä ja käytöstä syntyvät tietoliikenneyhteyksien laatuun ja saatavuuteen liittyvät rajoitteet ja mahdollisuudet voivat muodostua tulevaisuudessa maa- ja metsätalouteen uuden merkittävän infrastruktuuritekijän perinteisten sähkö- ja tieverkojen lisäksi. 5G-verkon signaalin kantamaan vaikuttavat käytetty taajuus, lähetinteho, lähetinantennin korkeus sekä alueen pintamalliin ja vallitsevaan säätilaan liittyvät ominaisuudet. 5G-verkon signaalin kantama jää optimiolosuhteissakin 3,5 GHz:n taajuuksilla alle kilometriin ja 700 MHz:n taajuuksilla muutamiin kilometreihin. 5G-verkon signaalin etenemisvaimennus voidaan laskea eteenkin vapaassa tasaisessa tilassa ja siten kantaman perustason simulointi alueellisesti onnistuu helposti. Rakennukset, metsän puusto sekä vaihtelevat maan pinnan korkeudet vaikuttavat paljon todelliseen 5G-verkon signaalin kantamaan. Maastossa kohoavat kohdat ja rakennusten tai metsäsaarekkeiden kulmat voivat muodostaa esteitä, joiden taakse voi muodostua alueita, joilla signaalin voimakkuus heikkenee simulointimalleista poiketen tasolle, jolla 5G-verkon yhteys ei enää riitä luotettavaan ja nopeaan tiedonsiirtoon. Biotalouskampuksen Älymaatila -hankkeessa (2021–2023) selvitettiin yhtenä toimenpiteenä menetelmiä 5G-verkon kantaman toiminnallisen takarajan tunnistamiseksi kenttäolosuhteissa erilaisilla maa- ja metsätalouden kohteilla. Tutkimuskohteet sijaitsivat sekä kaupallisten toimijoiden 5G-verkkojen kuuluvuuden raja-alueilla että tutkimuskohdetta varten toteutetulla erillisverkkoratkaisulla. Sekä maan pinnan korkeuserojen vaihtelun että esimerkiksi etäohjattavan työkoneen 5G-vastaaottimen sijoituspaikan havainnollistamiseksi mittaukset toteutettiin kolmella eri korkeudella maan pinnasta. Mittausmenetelmällä pystyttiin todentamaan 5G-verkon signaalin kantamaan syntyvät peittoalueen katveet ja sen muutokset eteenkin vertikaalisesti tarkasteltaessa

查看原文本刊更多论文

识别地形条件下的 5G 网络覆盖后缘

在农业和林业领域，无线数据传输作为实用高效的数字化 ERP 系统的基础，将发挥越来越重要的作用。不断发展和加速的通信网络将为农场中心、田间地头和林地提供基于实时图像、快速测量和控制信号，甚至远程控制的新技术解决方案。传统上，能够高效传输数据的新型商业无线通信网络都是沿着公路建设的。然而，在较低的公路网络中，特别是在私人公路上，这些无线网络的可用性大大降低。只有一小部分农场中心、田野和林地距离公路足够近，例如，商业运营商可以在公路上建设 5G 网络。除传统的电力和道路网络外，因数字化带来的数据收集和使用而产生的电信连接质量和可用性所带来的制约和机遇，未来可能会成为农业和林业新的主要基础设施要素。5G 网络信号的传播范围将受到所用频率、发射功率、发射天线高度、地表形态特征以及该地区主要天气条件的影响。即使在最佳条件下，5G 网络信号的传播范围在 3.5 千兆赫时也将小于 1 公里，在 700 兆赫时将小于几公里。 5G 网络信号的传播损耗甚至可以在自由平坦的空间中计算出来，因此可以很容易地在空间尺度上对传播范围进行基线模拟。建筑物、林木和不同的地表高度对实际的 5G 网络信号范围有很大影响。地形中的高点、建筑物或森林岛屿的角落会形成障碍物，障碍物后面会形成信号强度下降的区域，在这种情况下，5G 网络连接不再足以进行可靠、快速的数据传输，这与模拟模型中的情况不同。生物经济校园智能地球项目（2021-2023 年）研究的措施之一是，在不同的农业和林业场所，在实地条件下确定 5G 网络功能范围极限的方法。研究地点既位于商业运营商 5G 网络的覆盖范围内，也位于为研究地点实施的单独网络解决方案中。为了说明地面标高的变化以及遥控机器 5G 接收器的位置，我们在离地面三个不同的高度进行了测量。这种测量方法能够验证 5G 网络信号的覆盖差距和覆盖区域的变化，尤其是垂直观察时。

本文章由计算机程序翻译，如有差异，请以英文原文为准。

求助全文

约1分钟内获得全文求助全文

来源期刊

Suomen Maataloustieteellisen Seuran Tiedote

自引率

0.00%

发文量