sou · GWB372 · 2008-08-04 00:00:00 — I en radiosändare genereras den signal som ska sändas ut i form av en elektrisk vågrörelse. Denna elektriska ström läggs över sändarantennen och får elektriska laddningar (elek- troner) att svänga fram och tillbaka längs sändarantennen. Dessa elektroner accelereras då de sänds fram och tillbaka över antennen, och därmed produceras ett svängande elektriskt och magnetiskt fält, dvs. radiovågor, vilka breder ut sig över etern. Dessa fält breder ut sig antingen rundstrålande från antennen eller i en huvudsaklig riktning (beroende på utformningen av antennen). Radiovågorna (de elektromagnetiska fälten) ger svängningar i en mottagarantenn, dvs. de elektriska och magnetiska fälten i radio- vågen utövar krafter på elektronerna i antennen och sätter dem i rörelse. Denna rörelse av elektroner är exakt den samma som den i den sändande antennen och motsvarar alltså den utsända signalen. Därmed uppstår det en växelström i antennen. I fallet rundradio, och exempelvis en musiksändning, svänger elektronerna i sändarantennen i takt med musiken och samma svängningar uppstår via radiovågorna genom etern i den mot- tagande radioantennen. I mottagarantennen kommer elektroner att svänga längs antennen påverkad av de elektromagnetiska vågorna. Radioantennen kan sägas vara kopplad till radions förstärkardel, vilken förstärker dessa mycket svaga svängningar. Denna förstärkta signal når slutligen högtalaren i radion. Högtalarmembranet svänger i takt med den utsända musiken och sätter luften i rörelse och därmed kan man lyssna till utsänd radio. Datakommunikation fungerar i princip på samma sätt som en rundradiosändning. De strängar av ettor och nollor som överförs från en sändare till en mottagare kommer att skickas via radiovågor. 13TP PT I kommunikationssammanhang benämns ibland såväl radiovågor som mikrovågor enbart som radiovågor. Allmän beskrivning av området för utredning Det bör dock poängteras att radiovågor utgörs av elektro- magnetiska svängningar, och förskjutningar i dess svängningar representerar ettor respektive nollor. Det finns ett antal s.k. modulationsförfaranden för att hantera detta. Som nämnts tidigare avtar kraften i fältet hos radiovågor (elektromagnetiska vågor) med avståndet till mottagaren. I själva verket avtar det generellt proportionellt mot avståndet i kvadrat. Detta innebär t.ex. att fältet från sändaren endast är en fjärdedel så stort som det från en meter från sändaren. Fältstyrkan avtar därmed drastiskt med avståndet, och på avstånden från sändaren respektive från sändaren utgör den endast en hundradel respektive en tiotusendel i förhållandet till fältstyrkan en meter från sändaren. Bilden nedan vill visa hur en signal från en sändare avtar med avståndet. Inom det röda fältet kommer signalstyrkan att vara tillräckligt stor för att mottagaren skall kunna inte bara uppfatta signalen utan också ta emot signalinformationen (meddelandet) om inte radiosignalen störs. Mottagare, som befinner sig inom det gröna fältet ligger på alltför stort avstånd från sändaren för att kunna ta emot signalinformationen. De kan dock detektera att information sänds. De mottagare som befinner sig i det gula fältet känner inte av att en sändning pågår, men kommer att uppleva ett s.k. bakgrundsbrus från sändaren i centrum av figuren då de mottar sändningar från andra sändare. Bakgrundsbrus av detta slag förekommer i nästan alla sammanhang, och om detta är för stort kommer det att inverka skadligt på andra mottagares förmåga att ta emot information felfritt, dvs. utgöra en skadlig störning. Allmän beskrivning av området för utredning SOU 2008:72 Då två enheter kommunicerar och utbyter information i båda riktningarna finns det två principiella sätt att använda frekvenser för denna kommunikation. I det första fallet finns en frekvens för kommunikation från A till B och en annan frekvens (duplexfrekvensen) för kommunika- tion från B till A. Många av de publika mobilsystemen är byggda på denna princip, som går under beteckningen FDD (Frequency Division Duplex). För GSM-900 har man tilldelat bandet för kommunikation från mobiler till basstationer och frekvensen för kommunikation från basstation till mobil. Motsvarande gäller för UMTS-FDD (), där upp- och nedlänken spänner över frekvensbanden respek- tive . De flesta radiolänkförbindelser bygger också på principen FDD, dvs. det finns ett frekvensband för sändning från A till B och ett annat för sändning B till A. Den andra principen kallas TDD (Time Division Duplex) och har enbart ett och samma frekvensband för sändning i de båda riktningarna. Här sker först sändningen från A till B under ett visst tidsintervall – – och sedan sändning från B till A på samma frekvensintervall under nästa tidsintervall och detta förfarande upprepas kontinuerligt. DECT-systemet (Digital European Cordless Telephone), dvs. det moderna systemet för sladdlösa telefoner, utnyttjar TDD-tekniken, Det finns även en variant av UMTS som bygger på TDD-principen. Allmän beskrivning av området för utredning Vidare talas ofta om punkt-till-punkt respektive punkt-till- multipunkt-förbindelser. En radiolänkförbindelse är en typisk punkt-till-punkt-förbindelse. Information sänds från en punkt (den ena av sändarna) till en annan (i detta fall mottagaren). Andra bra exempel på punkt-till-punkt-förbindelser finns bland systemen för fast radio. Punkt-till-punkt-förbindelser, för vilka kommunika- tion ofta sker i båda riktningarna, kan bygga på såväl FDD- som TDD-principen. Rundradiosystem, FM-radio och TV är typiska punkt-till- multipunkt-förbindelser, där informationen skickas från en punkt (radio eller TV-sändaren) till ett antal mottagare. Den svenska frekvensplaneringen bygger i allt väsentligt på det internationella samarbete som bedriver inom ramen för den Internationella teleunionen (ITU), det europeiska samarbets- organet för administrationer inom post- och teleområdena (CEPT) och den europeiska unionen (se vidare avsnitt 2.6.1). I detta avsnitt ges en schematisk översikt av användningen i olika frekvensområden. Den ger bilden av ett mycket fragmenterat system som delvis präglas av frekvenstilldelningar som gjorts . Detta är inte unikt för . Som nämnts ovan bygger situationen i stort på internationella överenskommelser. Frekvensområdet för radiovågor har delats in i ett antal delområden. Varje sådant område har givits ett namn vilket indikerar dess frekvensspann. Dessa namn tillkom för mycket länge sedan och är präglade av dåtidens radioanvändning. skulle t.ex. troligen inte HF-bandet () ha givits beteckningen High Frequency. Allmän beskrivning av området för utredning 1 000 km-10 km De olika banden omfattar inte lika stora frekvensområden. UHF- bandet är 2,7 GHz brett, medan bandet nedanför, VHF-bandet, enbart är . Å andra sidan är bandet ovan UHF-bandet, dvs. SHF-bandet, 27 GHz brett. Ett band är därmed tio gånger så brett (mätt i ) som bandet direkt under. Skalan är alltså logaritmisk. Figur 2.8 Frekvensbanden för radiovågor Figuren nedan ger en bild av den fragmentering av frekvenser som nämnts. I rad 1 finns tilldelningar för VLF- och LF-banden (), rad 2 MF-bandet (300 kHz ), rad 3 HF- bandet (), rad 4 VHF-bandet (), rad 5 UHF-bandet (–3 GHz), rad 6 SHF-bandet (3 30 GHz) och rad 7 EHF-bandet (30 300 GHz). Allmän beskrivning av området för utredning Figur 2.9 Illustration av en frekvensplan; här den amerikanska Teknikutvecklingen – som beskrivs vidare i avsnitt 2.4 – möjliggör att det inte i lika hög grad som behöver tilldelas radiofrekvenser för skilda tekniker, utan det går att ha mer teknik- oberoende lösningar. En helt teknik- och tjänsteneutral radio- spektrumförvaltning kommer dock inte att kunna skönjas under en överskådlig framtid. sker i huvudsak i två från varandra skilda steg: typ av användning i respektive frekvensband – allokering, och vem som ska få använda frekvenserna – tilldelning. I liksom i övriga har man använt ett centraliserat tillvägagångssätt där en statlig myndighet har fattat alla beslut om såväl allokering som tilldelning. Metoden har i stort varit inriktad på att minimera störningar i radiokommunikationen. Principerna för allokering respektive tilldelning skiljer sig dock något åt. För allokering utgör störningsrisken ur ett internationellt perspektiv utgångspunkten, dvs. ITU:s medlemsstater delar upp radio- Allmän beskrivning av området för utredning spektrum i olika användningsområden för olika regioner av världen, medan tilldelning sker på grundval av nationella bestämmelser. Allokering följer i först hand av vad som överenskommes på internationell nivå avseende användningen av radiospektrum, och är nödvändig för att undvika störningar över nationsgränser. I följer allokeringen av radiospektrum av den svenska frekvens- planen.TPF14FPT Denna omfattar allt frekvensutrymme mellan 9 KHz och 275 GHz. Den särskilda frekvensupplåtelseplanen för Försvars- ett frekvensområde från till översiktsbild av en frekvensplan ges ovan i Grunderna för allokering i olika delar av radiospektrum har närmast historiska skäl och styrs av de olika medlemsstaternas önskemål om att få vissa delar av radiospektrum som passar för användningen inom det egna territoriet. De nationella frekvens- myndigheterna kan vara bundna av allokeringar som gjordes , t.ex. på grund av tillverkningsindustrins önskemål, försvarsmaktens användning eller i övrigt särskilda politiska över- väganden. Tilldelningsbesluten sker på grundval av nationella bestämmelser. Principerna för tilldelning i styrs av LEK. Till dessa kommer den grundlagsskyddade rätten till yttrande- och infor- mationsfrihet. Kravet på tillstånd har sin grund i att någon form av ordning är en grundläggande förutsättning för att användning av radio i praktiken ska vara möjlig. Friheten för var och en att utnyttja vilken radiofrekvens som helst torde i praktiken knappast innebära någon frihet. Störningar från andra radioanvändare och svårig- heterna att bestämma en frekvens som mottagaren kan förväntas lyssna på skulle medföra att radiomediet inte fullt ut kunde användas för informations- och åsiktsspridning.TPF16FPT Skälen som redo- visas i förarbetena till radiolagens tillståndskrav är att utrymmet i 15TP PT Se vidare avsnitt 4.3.1. 16TP PT Jfr prop. 1992/93:200, s. 169. Allmän beskrivning av området för utredning etern är begränsat, och att de frekvenser som är tillgängliga för radiosändare därför genom internationella överenskommelser har fördelats mellan olika kategorier av radiotrafik och mellan skilda stater och geografiska områden.TPF17FPT Ansvaret för att denna inter- nationellt gällande ordning iakttas vilar ytterst på de deltagande staterna. Att varje enskild person skulle äga rätt att inneha och använda radiosändare har ansetts uteslutet. Det är också föreskrivet i det till den internationella telekonventionen fogade radioreglementet (RR) att ingen sändarstation får upprättas eller drivas av en privatperson eller av ett företag utan att regeringen i det land under vilket stationen lyder på lämpligt sätt och i överensstämmelse med reglerna i reglementet har lämnat sitt tillstånd. Reglerna i RR gäller i huvudsak radioanvändning som sker på internationell bas. Så länge den nationella användningen inte stör annan radioanvändning eller i övrigt strider mot RR har medlemsstaterna rätt att fritt disponera användningen. Detta är ett folkrättsligt bindande åtagan- de. har, liksom de flesta andra medlemsstater, valt att ha ett nationellt tillståndsförfarande med avseende på användningen av radiosändare. Som nämnts ovan anger den svenska frekvensplanen användningen av radiospektrum i . Nedan följer en genomgång av hur radiofrekvenser är tilldelade och används här i landet. Beskriv- ningen är avsedd att ge en översiktlig bild av frekvensanvändningen i . Det är uppenbart att radiofrekvensutrymmet är frag- menterat. Om alla frekvenser tilldelades skulle man med största sannolikhet ha ett helt annat utseende på frekvensplanen. De flesta radioanvändningar i kräver tillstånd som utfärdas av PTS. Det finns ett antal undantag där tillstånd inte krävs, som rör t.ex.: trådlösa datakommunikationsnät (WLANTPF18FPT), ett antal kortdistansradiosändningar, användning av GSM- och UMTS-terminaler, och fjärrkontroller för bl.a. billarm och garageportar. 17TP PT Prop. 1966:149. s 28 ff. Allmän beskrivning av området för utredning I presentationen nedan redogörs för de åtta frekvensband som nämns i avsnitt 2.3.1 och som tillsammans utgör den svenska frekvensplanen. VLF-, LF-, MF- och HF-bandet Inom de fyra lägsta banden, dvs. VLF-, LF-, MF- och HF-banden (rödmarkerade, figur 2.10), som alla täcker förhållandevis låga frekvensområden och därmed relativt små frekvensutrymmen, finns ett antal allokeringar. Figur 2.10 De fyra lägsta frekvensbanden (logaritmisk skala) I det lägsta bandet, VLF, rör det sig om mycket låga frekvenser; upp till 30 kHz. Här finns enbart ett par mindre tilldelningar. I LF- bandet, som spänner över frekvensutrymmet 30 300 kHz, finns inte heller så många tilldelningar av radiofrekvenser. Ett exempel är radiofyrar för luftfart, system, vilka också finns i betydligt högre frekvensband. I MF-bandet (300 kHz ), som är nästan tio gånger så stort som de båda tidigare banden tillsammans, finns ytterligare ett mindre antal frekvenstilldelningar. Återigen rör det sig om vissa radiofyrar för luft- och sjöfart (delad militär och civil användning), några radioamatörband, samt t.ex. mobil sjöfartsradio avsedd för nödtrafik. Även HF-bandet (), delas i hög grad mellan civil och militär användning. Här finns flera delfrekvenser för mobil sjöfarts- och luftfartsradio, ett antal frekvenser för fast radio, rundradioband, samt radiofrekvenser för personsökare och tele- metri. Allmän beskrivning av området för utredning Det är först i VHF-bandet, dvs. frekvensområdet , som det finns tillämpningar som i högre grad berör allmänheten. Detta band är mycket fragmenterat. Här finns i princip tre stora användare: militären, de tidigare analoga TV-kanalerna (Band I: samt Band III: ) samt hela FM-bandet (rundradio 87,5 108 MHz). Vidare återfinns bl.a. ett antal band för radionavigering vad gäller luftfart, t.ex. luftfartsradar för ILS- systemet (instrumentlandningssystemet), flera amatörradioband, jaktradiokanaler, frekvenser för trådlösa mikrofoner, radiostyrning och telemetri. Inom området runt är ett antal kanaler avsatta för enskilda företagsanvändare som t.ex. Holmens pappers- bruk, , och . Här återfinns även kanaler för fartygsradio och kustradio. Frekvensutrymme har även tilldelats för T-DAB (Terrestrial-Digital Audio Broadcasting), dvs. digital rundradio via ett markbaserat nät. I de högre frekvensområdena, dvs. över , finns ett antal betydelsefulla tillämpningar. Figur 2.11 De högre frekvensbanden (logaritmisk skala) I UHF-bandet, dvs. frekvensområdet 3 GHz, finns en stor del av de publika landbaserade systemen för trådlös och mobil kommunikation, t.ex. GSM och UMTS. Detta band kan indelas i nedanstående delfrekvensområden för att bättre illustrera hur UHF-bandet utnyttjas. Allmän beskrivning av området för utredning av detta frekvensutrymme utnyttjades tidigare av de nu avvecklade analoga TV-banden i frekvensutrymmet mellan 470 och . För detta frekvensutrymme har man inter- nationellt koordinerat utrymme för sju rikstäckande DVB-T-nät i , där varje DVB-T nät upptar . Dessa frekvenser används i för fem driftsatta DVB-T-nät för marksänd digital-TV, där varje DVB-T nät innehåller fem till sju TV-kanaler. Med ordet nät avses här ett antal TV-kanaler som tillsammans sänds genom en s.k. multiplexer eller mux. Muxen sänder flera TV-kanaler i en gemensam bitström som sedan särskiljs av en dekoder innan de enskilda TV-kanalerna kan ses på en TV. En sådan mux sänder t.ex. de kostnadsfria TV-kanalerna SVT1, SVT2, TV4, SVT24, Barnkanalen och Kunskapskanalen. Regeringen beslutade att en samman- hängande del av frekvensutrymmet i UHF-bandet () som frigjorts efter övergången till digital marksänd TV ska allokeras för andra användningsområden än TV-sändningar. Detta ska fördelas av PTS enligt LEK. Frekvenserna tas i bruk efter det att PTS genomfört en omplanering av frekvensutrymmet. Sam- tidigt blir ytterligare minst ett nät tillgängligt för TV-sändningar i den lägre delen av UHF-bandet (). I området finns också de frekvenser som tidigare utnyttjades för det gamla analoga NMT 450-nätet. Det rör sig totalt om ett frekvensområde på 2x4,som ligger på frekvenserna 463 467,5/, där den senare gruppen utgör de s.k. duplexkanalerna. drivs i detta band ett s.k. CDMA2000-system, som tillhör familjen och därmed är ett 3G-system (se vidare avsnitt 2.5.4). Flera andra tilldelningar finns i frekvensområdet , såsom ett antal militära tillämpningar (här återfinns de s.k. NATO-banden där det pågår en harmoniseringsprocess för den militära användningen), radionavigation för luftfart, ILS- systemet (se ovan), amatörradioband, meterologiska användningar, polisens system, olika byggradiosystem och sjöfartsradio. I detta band finns även bl.a. centrallås för bilar. Allmän beskrivning av området för utredning I detta frekvensintervall ligger i huvudsak frekvenser för GSM900. Dessa utgörs av tre olika grupper: de normala GSM-frekvenserna för GSM-operatörerna; GSM-R för tågtrafik samt E-GSM som kan utgöra framtida frekvenser för GSM900-operatörer. Var och en av dessa tre grupper har två frekvensområden, ett för trafik från mobil till basstation och ett annat (duplexkanaler) för trafik från basstation till mobil. Se figuren nedan. I intervallet finns dessutom bl.a. frekvenser för sladdlösa telefoner. I detta frekvensområde finns ett antal frekvenser för militären. Några av dessa frekvenser delas dock mellan civil och militär användning bl.a. för radionavigering och radiolokalisering (radar) för luftfart. Här finns även ett stort antal frekvenser för rymd- forskning () och för meteorologi, samt några frekvensband avsedda för radiolänkförbindelser. I frekvensområdet ligger även frekvenser för rundradio: T-DAB (Terrestrial Digital Audio Broadcasting, markbaserad digital ljudrundradio) och S-DAB (Satellite Digital Audio Broadcasting, digital ljudradio via satellit). T-DAB är i området 1452 1479,5 och S-DAB i området 1479,5 1492. Allmän beskrivning av området för utredning 1710 MHz-3 000 MHz Detta är den översta delen av UHF-bandet. I detta relativt stora frekvensområde finns i princip tre stora tillämpningar: de publika mobiltelefonsystemen: GSM1800 och UMTS, militär användning, och MSS (mobila satellitsystem). För GSM1800 finns 2x68 MHz tilldelat: för mobil till basstation samt för basstation till mobil. Vidare finns här två breda UMTS-band i intervallen respektive för den version av UMTS som går under beteckningen FDD (Frequency Division Duplex) och som innebär att det finns separata frekvenser för upplänk och nedlänk. UMTS-TDD (Time Division Duplex), där samma frekvensutrymme utnyttjas av både upplänk och nedlänk ligger i och . Dessa band kan båda utnyttjas som upp- och nedlänk. I ungefär samma frekvens- intervall finns reserverade områden för IMT-2000 baserat på satellitkommunikation, Systems (MMS). Vidare finns här också ett smalt band () för DECT (Digital Enhanced Cordless Telephony), dvs. för digitala trådlösa telefoner. Lite högre upp i frekvensbandet finns det s.k. utvidg- ningsbandet för UMTS (). Detta var ursprung- ligen tänkt att avsättas exklusivt för UMTS när kapaciteten i och inte räckte till, men auk- tionerades ut av PTS på teknik- och tjänsteneutrala villkor (se vidare bl.a. avsnitt 2.3.5). 2,4 GHz-bandet 2400 2483,5 Detta mycket viktiga band inom UHF-bandet är ett av flera ISM- band (Industrial Scientific and ) och är undantaget från tillståndsplikt för användning som följer de regler som uppställts av PTS.TPF19FPT Bandet ligger mellan och används för WLAN enligt IEEE802.11b och IEEE802.11g-standarderna, som är de helt dominerande teknikerna för trådlösa lokala nät. Blue- tooth, en teknik för radiokommunikation inom korta avstånd, använder detta band. Bandet har fått mycket stor betydelse för 19TP PT PTSFS 2007:04. Allmän beskrivning av området för utredning utvecklingen av WLAN. Det faktum att bandet är undantaget från tillståndsplikt innebär inte bara att vem som helst får sända där utan även att ingen kan lämna garantier för att inte två enheter sänder på samma frekvens i samma geografiska område. Detta leder i sådana fall oftast till att överföringarna misslyckas. Mottagaren nås av två sändningar (den som är avsedd för denna mottagare samt den som är avsedd för någon annan) och kan därmed inte särskilja den ena sändningen från den andra. De WLAN som kan sägas vara de största nyttjarna av ISM-bandet (IEEE802.11 och Bluetooth) har inbyggda mekanismer för att hantera det faktum att flera sänder över samma frekvens. I SHF-bandet finns relativt höga frekvenser, 3 30 GHz. Därmed finns också ett mycket stort antal frekvenser att tillgå. Bandet utnyttjas i huvudsak för följande tillämpningar: Radionavigering för luftfart (civil+militär) Radiolokalisering för luftfart (radar) Ett antal digitala radiolänksystem Fast och mobil radio via satellit Ett antal militära tillämpningar FWA (Access) RadioLAN (IEEE802.11a samt HiperLAN II) Frekvenser för de fem första punkterna i tabellen ovan finns i princip i hela SHF-bandet, och upptar större delen av detta band. Även i SHF-bandet råder stor efterfrågan på frekvenser. Många mobiloperatörer utnyttjar t.ex. frekvenser runt cirka 27 29 GHz för att via radiolänkförbindelser knyta samman basstationer i sina mobilnät.TPF20FPT Vidare delas vissa frekvenser för rymdforskning med andra satellitbaserade tillämpningar. 20TP PT Detta frekvensband används för tillfället inte i . Däremot utnyttjar många mobil- operatörer frekvensbandet 24,5 26,5 GHz. PTS planerar att genomföra tilldelning av fre- kvenser i 28 GHz-bandet genom auktion . Allmän beskrivning av området för utredning I bandet finns dessutom frekvenstilldelningar för BWA (tidigare FWA), dvs. bredbandsaccess via radio.TPF21FPT Dessa frekvenser utnyttjas av företag och hushåll för att ansluta till Internet via radio. Frek- venserna ligger delvis mellan 3,4 och 3,8 GHz, delvis i betydligt högre frekvensområden. I dessa senare områden (10,5 och 25 GHz) används BWA-frekvenserna i huvudsak som radiolänkförbindelser mellan basstationer. Slutligen har SHF-bandet allokerade frekvenser för WLAN, dvs. trådlösa lokala datanät. Det finns även frekvenser för dessa i 2,4 GHz-bandet. Där rör det sig om standarder som IEEE802.11b och g, medan det i detta band i huvudsak handlar om standarderna IEEE802.11a och HiperLAN II. Den senare är en standard från ETSITPF22FPT som ännu inte fått någon större marknad i . Följande frekvenser är dock i detta band allokerade för WLAN: 5,150 5,350 samt 5,470 5,725 GHz. EHF-bandet (30-300 GHz) Detta översta radioband med mycket höga frekvenser har tio gånger mer frekvensutrymme än alla de andra banden tillsammans. De huvudsakliga tillämpningarna finns inom överföringar mellan jord och satelliter. En del av bandet (över 275 GHz) har ännu inte allokerats för någon användning. Dessutom används en stor del () av bandet inte alls, trots att tilldelningar gjorts. De delar som utnyttjas rör tillämpningar inom radioastronomi och rymdforskning (), rundradio via satellit, jordutforskning via satellit, radionavigering för luftfart, amatör- radio samt ett antal tilldelningar för fast radio. 2.3.4Hur radiospektrum blivit en begränsad resurs Den största delen av all elektronisk kommunikation sker över fasta förbindelser genom optiska fibrer, kopparnät eller andra metalliska kablar. Även i system som GSM och UMTS sker radiokommunika- tion enbart mellan en mobil och en basstation, dvs. över en relativt kort sträcka. Därefter förs informationen vidare till destinationen först genom dessa systems kärnnät, vilka till stor del är uppbyggda Allmän beskrivning av området för utredning av trådförbindelser, även om radiolänkförbindelser också används.