Mobilnäten

Mobilnäten

Våra mobiler hade inte varit speciellt mobila utan infrastrukturen som gör att vi kan ringa samtal och surfa på internet oberoende av var vi befinner oss. Dagens två mest använda mobilnät kallas populärt 3G respektive 4G, eftersom de ses som den tredje respektive fjärde generationens mobilnät. Det är givetvis 3G och 4G som står i fokus i denna bok, men för att inte springa händelserna i förväg inleds detta kapitel med de två första generationernas mobilnät.

Den första generationens mobilnät (NMT)

Mobilnätet som i efterhand kallas ”1G” är NMT-nätet (Nordiskt Mobiltelefonisystem). Som det hörs på namnet härstammar det från Norden, och Sverige med grannländer ses därför ofta som mobiltelefonins vagga. NMT var ett analogt mobilinät som låg på 450 MHz- och 900 MHz-bandet. NMT på 900 MHz-bandet ersattes redan vid millennieskiftet av GSM-tekniken (”2G”), men NMT på 450 MHz släcktes inte förrän 2007. NMT på 450 MHz-bandet hade nämligen otroligt bra täckning, och användes för att erbjuda mobiltelefoni till abonnenter som bodde långt ut i glesbygden.

Det lågfrekventa 450 MHz-bandet fortsatte även efter nedsläckningen av NMT-nätet att användas för att ge bra mobiltäckning i glesbygden. Idag används nämligen frekvensbandet till en typ av 3G-lösning från operatören Net 1 (som tidigare gick under namnen ”Nordisk mobiltelefon” eller ”Ice.net”). Net 1 erbjuder idag både lösningar för mobilt bredband och IP-telefoni, och de marknadsför sig som en operatör för glesbygden.

Den andra generationens mobilnät (GSM)

GSM-nätet kallas den andra generationens mobilnät. Förkortningen sägs numera stå för Globalt System för Mobiltelefoni, men den ursprungliga betydelsen var Groupe Spécial Mobile (namnet på gruppen som tog fram systemet). Målet med GSM-nätet var att skapa ett mobiltelefoninät som fungerade i hela Europa, så att det inte behövdes olika mobiler i olika länder. Nätet skulle dessutom vara digitalt och erbjuda både röst- och datalösningar, vilket det gjorde.

GSM-nätet är fortfarande i drift och används av både renodlade GSM-mobiler och 3G-/4G-mobiler. De sistnämnda telefonerna använder GSM-nätet som ett backup-nät, eftersom det än så länge täcker större del av Sveriges yta än 3G- och 4G-näten.  Runt om i världen har däremot GSM-näten börjat släckas ned, men det återstår att se när det sker i Sverige. En nedsläckning här skulle i dagsläget bli väldigt dyr, eftersom även många maskiner (t.ex. inbrottslarm, trygghetslarm och kortterminaler) ­kommunicerar över GSM-nätet. I andra länder där GSM-nätet aldrig blev lika väl­utbyggt som hos oss i Sverige är nedsläckningen lättare att försvara rent ekonomiskt.

GSM-nätets användarantal sjunker i takt med att abonnenterna byter till 3G- och 4G-alternativen. Kommunikationsmyndigheten PTS och operatörerna anpassar därför mobil­näten, så att de kan erbjuda tjänsterna som efterfrågas. Det sker av förklarliga skäl med viss eftersläpning och under de senaste åren har många användare märkt att 3G-nätet är snudd på överbelastat. Tele2 och Telenor tog ett stort steg förra året när de slog samman sina två GSM-nät. Detta gjordes både för att skapa ett bättre GSM-nät och för att frigöra utrymme för 4G-nätet (Tele2 och Telenor hade sedan tidigare ett samägt 4G-nät genom bolaget Net4Mobility).

GPRS och EDGE

När GSM-nätet uppgraderades med GPRS (General Packet Radio Services) förbättrades möjligheterna att skicka datatrafik med mobilen. GPRS möjliggjorde visserligen ­endast ett tiotal kilobit per sekund (kb/s) i nedladdningshastighet, men tekniken var ändå revo­lutionerande. GPRS gjorde nämligen GSM-nätets dataanslutningar paket­baserade, ­vilket innebar att användarna började betala sina operatörer utifrån använd datamängd istället för utifrån uppkopplingstid.

Den efterföljande utrullningen av EDGE-tekniken (Enhanced Data Rates for GSM ­Evolution) gjorde att även hastigheterna i GSM-nätet förbättrades. EDGE höjde nedladdnings­hastigheten upp till 0,2 Mb/s, vilken med den tidens mått mätt var ganska imponerande. Idag kallas EDGE ibland ”2,5G” och ses som ett mellanting mellan 2G-nätet och 3G-nätet.

EDGE-tekniken används idag i både Telias GSM-nät och det nya Tele2-Telenorsamägda GSM-nätet12. För moderna 3G- och 4G-mobiler fungerar det som ett backup-nät där de snabbare näten saknar täckning. När en mobil är ansluten via EDGE ­brukar det indikeras med bokstaven E bredvid mobilens signalstyrkemätare. 

Indikering på mobil för användning av EDGE för dataöverföring. 

Den tredje generationens mobilnät (UMTS)

Tekniken i vårt tredje generations mobilnät heter UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Det lanserades med stor uppmärksamhet 2003 då Sverige fick en ny operatör (Tre, ”3”), som dessutom blev den första som öppnade ett 3G-nät i Sverige. Mobilanvändarna fick samtidigt upp ögonen för möjligheten till videosamtal. 

Grundnedladdningshastigheten i 3G-nätet är upp till 384 kb/s, vilket knappt räcker för mobilt bredband. 3G-nätet har därför uppgraderas med tekniken HSPA (High-Speed Packet Access) som populärt kallas Turbo 3G. Termen HSPA samlar begreppen HSDPA (downlink, sv. nedlänk) och HSUPA (uplink, sv. upplänk). Läs mer om ned- och uppladdningshastigheter i Nätverk 3.2.

Uppgraderingen av nedladdningshastigheten i 3G-nätet gjordes i flera steg, vilka ­visas i följande lista. I listan visas både de teoretiska hastigheterna och hastigheterna som ­operatörerna marknadsför som de praktiskt högsta möjliga. Detta eftersom mobil-, surfplatte- och 3G-modemtillverkarna (till skillnad från operatörerna) brukar ange de teoretiska hastigheterna.

Praktisk hastighetTeoretisk hastighet
Upp till 3 Mb/s Upp till 3,6 Mb/s
Upp till 6 Mb/s Upp till 7,2 Mb/s
Upp till 12 Mb/s Upp till 14,4 Mb/s

Vilken den faktiska maxhastigheten blir bestäms utifrån den ”minsta gemensamma nämnaren”. Begränsningen sätts av antingen klienten (t.ex. mobilen), mobilnätet eller abonnemanget.

Indikering på mobil för användning av ”vanlig 3G” respektive ”Turbo-3G” (HSDPA) för dataöverföring.

Under de senaste åren har hastigheterna i 3G-näten fortsatt att öka. Med HSDPA+ har nedladdningshastigheten hittills höjts till teoretiskt 21 Mb/s och med DC-HSDPA (Dual Cell-HSDPA) har den hittills höjts till teoretiskt 42 Mb/s.

Praktisk hastighetTeoretisk hastighet
Upp till 16 Mb/s Upp till 21 Mb/s
Upp till 32 Mb/s Upp till 42 Mb/s

I skrivande stund är det främst 4G-telefoner som har stöd för DC-HSDPA. För dem fungerar 3G-nätet med DC-HSDPA som ett backup-nät om det skulle saknas 4G-täckning. 4G-versionen av Samsung Galaxy S III har exempelvis stöd för DC-HSDPA, men det saknas i 3G-versionen av samma telefon.

När Apple presenterade att Iphone 5 hade stöd för 4G blev det först många glada miner. När det sedan framkom att den saknade stöd för de svenska 4G-näten blev besvikelsen stor. Iphone 5 har dock stöd för DC-HSDPA, vilket gör att den till skillnad från de äldre Iphone-modellerna kan ge riktigt höga hastigheter i de svenska 3G-näten.

De marknadsförda (praktiskt högsta) nedladdningshastigheterna hos de stora operatörerna.

Observera att de marknadsförda nedladdningshastigheterna är ”upp till”-hastigheter. Vilken hastighet en anslutning får i verkligheten beror på omgivningarna, avståndet till basstationen samt belastningen i nätet (hur många som använder nätet samtidigt).

Som det nämndes i Mobilt 14.1 finns det även en annan 3G-lösning som används i Net 1:s nät på 450 MHz-bandet. Den kallas CDMA EV-DO och är en teknik som även ­används i bland annat USA. Det går inte att använda ”vanliga” Turbo 3G-modem (HSPA-modem) i Net 1:s nät.

Den fjärde generationens mobilnät (LTE)

Användningen av begreppet 4G (”fjärde generationens mobilnät”) har länge ­varit ­omtvistad. Utomlands har exempelvis vissa operatörer marknadsfört Turbo 3G-­lösningar som 4G. Standardiseringsorganet ITU (International Telecommunication Union) har i sin definition av 4G (kallad ITM-Advanced) sagt att 4G-nät ska klara nedladdningshastigheter på 100 Mb/s13. Det är en hastighet som våra svenska ”4G-nät” knappt tangerar. 

Tekniken som vi i Sverige kallar 4G heter egentligen LTE (Long Term Evolution) och den medför inte bara högre hastigheter: en av de största fördelarna med LTE jämfört med HSPA är att svarstiderna är mycket lägre. Låga svarstider (som mäts i millisekunder) är viktiga i realtidskommunikation för att det inte ska uppstå fördröjningar. När en fil laddas ned spelar svarstiderna inte speciellt stor roll, men vid telefonsamtal, videosamtal och onlinegaming är de däremot av högsta vikt. En liten fördröjning i nedladdningen av en fil märks inte ens. Vid strömning av film över nätet håller datorerna, mobilerna och surfplattorna alltid en liten buffert (förnedladdat material) för att undvika att filmuppspelningen hackar vid små fördröjningar i uppkopplingen. I telefonsamtals-, videosamtals- och gamingsammanhang är det däremot inte möjligt att hålla någon ­buffert, vilket gör svarstiderna kritiska.

Logotypen för LTE

Med LTE krymper skillnaden mellan mobila uppkopplingar och fasta uppkopplingar, både när det gäller nedladdningshastigheter och svarstider. Många internetabonnenter kan redan idag byta ut sina ADSL-anslutningar mot LTE-anslutningar och få samma ­eller liknande prestanda.

Till skillnad från UMTS-nätet är LTE-nätet helt IP-baserat, även när det gäller röst­trafik. Än så länge ringer LTE-telefoner med UMTS-nätets röstsamtalsteknik, men i fram­tiden kommer istället IP-telefoni i LTE-nätet att användas. Det öppnar möjligheterna för ­avsevärt högre ljudkvalitet på telefonsamtal. Jämför ljudkvaliteten mellan ett vanligt telefonsamtal och exempelvis ett Skypesamtal för att uppleva skillnaden.

Vi i Norden upprätthåller vår position som pionjärer inom mobiltelefoni. 2009 ­öppnade nämligen Telia världens första LTE-nät i Stockholm och Oslo. För tillfället finns tre LTE-nät i Sverige. Telia och Tre (3) har varsitt eget, medan Tele2 och Telenor har ett gemensamt (genom det samägda bolaget Net4Mobility).

Frekvensbanden för LTE

Även om diskussionen kring frekvensbandskompatibilitet blommade upp när LTE-­mobilerna lanserades så är diskussionen långtifrån ny. Kompatibiliteten mellan mobiler och mobilnät (framförallt mellan länder) har alltid orsakat problem. ­Problematiken grundas i att radiofrekvenser egentligen kan ses som vilken naturresurs som helst. Det finns endast ett begränsat antal frekvenser som är lämpliga att ­använda för denna typ av radiokommunikation, och två tjänster kan inte använda samma ­frekvens eftersom de då stör varandra. Förr användes exempelvis 800 MHz-bandet till marksänd TV, men de sändningarna fick flyttas när det beslutades att 800 MHz-­bandet skulle användas för mobilkommunikation. När mobiltelefonin lanserades runt om i världen var redan stora delar av frekvensbanden upptagna, vilket gjorde att mobilkommunikationen fick trängas in där det fanns plats. Det gav i sin tur upphov till den stora variationen i frekvensanvändning.

En världsstandardisering av mobiltelefoninätens frekvensband är givetvis eftersträvansvärd, men att flytta tjänster mellan olika frekvensband är synnerligen omständligt och dyrt. En världsstandard kan bli möjlig på lång sikt, men omställningens omfattning kan nästan liknas vid det som skulle krävas för att alla länder skulle börja använda samma elnät och eluttag.

Våra svenska operatörer använder flera olika frekvensband för att skyffla vår 4G-datatrafik. Frekvensbanden delas upp i täckningsband och kapacitetsband. Täckningsbanden är lågfrekventa, täcker stora ytor och är relevanta på landsbygden. Kapacitetsbanden är högfrekventa, täcker små ytor och är relevanta i stadsmiljö.

800 MHz-bandet (täckningsband)

800 MHz-bandet är det mest lågfrekventa LTE-bandet i Sverige. Fördelen med den låga frekvensen är att den har väldigt god räckvidd. 800 MHz-bandet används därför för att bygga 4G-nät utanför storstäderna. 800 MHz-bandet är dessutom ett av de mest ­använda frekvensbanden för LTE i Europa. I Sverige används det av Telia och Tre (3). Tele2 och Telenors gemensamma LTE-nät håller också på att byggas ut på 800 MHz-bandet.

900 MHz-bandet (täckningsband)

Tele2 och Telenor valde att inledningsvis använda 900 MHz-bandet istället för 800 MHz-bandet som sitt täckningsband. Det frekvensbandsvalet har ställt till problem, eftersom 900 MHz är ett ovanligt LTE-frekvensband internationellt sett. Bland annat tvingades Samsung ta fram två olika 4G-versioner av Galaxy S III för att ge stöd för alla svenska operatörers långdistansfrekvensband.

  • GT-I9305: 800 MHz, 1800 MHz, 2600 MHz
    Avsedd för Telias och Tres (3:s) LTE-nät
  • GT-I9305N: 900 MHz, 1800 MHz, 2600 MHz
    Avsedd för Tele2:s och Telenors LTE-nät
4G-versionen av Galaxy S III släpptes i en 800 MHz- och en 900 MHz-version.

1800 MHz-bandet (kapacitetsband)

1800 MHz-bandet är det senaste bandet som vi har börjat använda för LTE. Tele2 och Telenor har börjat bygga ett gemensamt LTE-nät som i huvudsak har täckning i storstadskärnor.

När Iphone 5 släpptes 2012 hade inte 1800 MHz-bandet börjat användas för LTE ännu. (det användes endast för GSM). Besvikelsen var därför stor i Sverige när det upptäcktes att Iphone 5 varken hade stöd för 800 MHz-, 900 MHz- eller 2600 MHz-bandet. Den hade dock stöd för 1800 MHz-bandet. Många Tele2-kunder blev därför överlyckliga när de i april 2013 märkte att de plötsligt hade LTE-täckning! Då hade Tele2 nämligen öppnat sitt 1800 MHz-nät i centrala Stockholm, Göteborg och Malmö.

Från och med Iphone 5s har Iphone-serien stöd för de mer välutbyggda svenska frekvens­banden.

2600 MHz-bandet (kapacitetsband)

Samtliga svenska operatörer använder 2600 MHz-bandet för LTE. I Europa är 2600 MHz också välanvänt för detta ändamål. 2600 MHz är det högsta frekvensbandet som används för LTE, vilket innebär att det till skillnad från 800 MHz- och 900 MHz-bandet har kort räckvidd. Det används därför för att bygga LTE-nät i storstadsmiljöer där det krävs många basstationer för att både täcka alla ytor och för att ge hög kapacitet (kunna hantera många samtidiga användare och hög trafik).

LTE-bandnummer

Vid köp av mobil är det viktigt att undersöka vilka LTE-band som den har stöd för. Än idag förekommer kompatibilitetsproblem, även om de är betydligt färre idag än de var runt 2012 och 2013. Mobilutvecklarna har blivit duktigare på att utrusta sina enheter med mobilradiofunktioner som fungerar i merparten av världen.

Utöver att det finns olika frekvensband finns det också två olika duplextekniker (d.v.s. lösningar för att skicka och ta emot data samtidigt). Den vanligaste lösningen heter FDD (Frequency-division Duplexing). Där använder mobilnätet olika bärfrekvenser för att skicka respektive ta emot data. Den andra lösningen heter TDD (Time-division ­Duplexing) och använder olika tidsluckor för att sända respektive ta emot data. I ­Sverige använder alla operatörer FDD förutom Tre som använder både FDD och TDD.

Eftersom det är svårt att hålla reda på både vilka frekvensband och vilka duplextekniker som används, har kombinationerna helt enkelt numrerats. Ett nummer motsvarar ett specifikt frekvensband och en specifik duplexteknik. Här följer en översikt över vilka LTE-bandnummer som svenska operatörer använder.

BandnummerFrekvensbandDuplexTeliaTele 2Telenor3
Band 3 1800 MHz FDD Ja Ja Ja -
Band 7 2600 MHz FDD Ja Ja Ja Ja
Band 8 900 MHz FDD - Ja Ja -
Band 20 800 MHz FDD Ja Ja Ja Ja
Band 38 2600 MHz TDD - - - Ja

Mobilen bör alltid ha stöd för Band 7 (2600 MHz FDD) eftersom det är välutbyggt och ger höga hastigheter inne i storstadsmiljöer. Den bör också ha stöd för antingen Band 8 (900 MHz FDD) eller Band 20 (800 MHz FDD) beroende på vilken operatör som används. Det är dessa band som ger riktigt bra täckning.

Frekvensplan (sammanfattning)

Så här ser frekvensbandsanvändningen ut augusti 2015

FrekvensbandNätteknikOperatörer
450 MHz CDMA ”3G” Net 1
800 MHz LTE ”4G” 3, Telia, Tele2 (utbyggnad pågår), Telenor (utbyggnad pågår)
900 MHz GSM ”2G” Telia, Tele2, Telenor
900 MHz UMTS ”3G” 3
900 MHz LTE ”4G” Tele2, Telenor
1800 MHz LTE ”4G” Tele2, Telenor
1800 MHz GSM ”2G” Tele2, Telenor
1800 MHz GSM ”2G” Telia
2100 MHz UMTS ”3G” 3, Telia, Tele2, Telenor
2600 MHz LTE ”4G” 3, Telia, Tele2, Telenor

Hastigheter i LTE-näten

Namnet LTE (Long Term Evolution) avslöjar att tekniken är tänkt att utvecklas med tiden. Merparten av de LTE-kompatibla modemen, mobilerna och surfplattorna som används i dag är baserade på LTE kategori 3 och möjliggör överföringshastigheter på upp till 100 Mb/s (avsedda för näten som marknadsförs som upp till 80 Mb/s). Kategori 4-baserade enheter med stöd för överföringshastigheter upp till 150 Mb/s blir allt vanligare. Telia, Tele2 och Telenor har i närmast total tystnad uppgraderat sina 4G-nät till kategori 4-nät. Det gör att några av de nyaste mobilerna (augusti 2015) kan få verkliga hastigheter på över 100 Mb/s i deras nät.

Följande fem kategorier ryms inom LTE-standarden14:

NedladdningshastighetUppladdningshastighet
Kategori 1 Upp till 10 Mb/s Upp till 5 Mb/s
Kategori 2 Upp till 50 Mb/s Upp till 25 Mb/s
Kategori 3 Upp till 100 Mb/s Upp till 50 Mb/s
Kategori 4 Upp till 150 Mb/s Upp till 50 Mb/s
Kategori 5 Upp till 300 Mb/s Upp till 75 Mb/s

LTE Advanced: äkta 4G

Den första stora uppgraderingen av LTE-tekniken är redan på gång. Den tekniken kallas LTE Advanced och fyller på listan över kategorier med ytterligare sådana (kategori 6 till kategori 15). Med högsta LTE Advanced-kategorin möjliggörs uppkopplingar på över 1 Gb/s. Det innebär att LTE Advanced med råge uppfyller kraven för det som ITU definierar som 4G. Av den anledningen brukar LTE Advanced ibland kallas ”äkta 4G”.

De trådlösa hastigheterna har alltså ökat i en extrem fart och de kommer att fortsätta göra det. Vilket år tror du att mobilnätens hastigheter börjar mätas i Gb/s?

Senast ändrad: 2017-05-30