sou · H6B392 · 2019-01-01 00:00:00 — Utredningen har uppdraget att föreslå hur frekvens- användningen kan planeras på lång sikt, åren 2027–2047, för att kunna möta samhällets behov så effektivt som möjligt. I uppdraget har bland annat ingått att undersöka de radiospektrumrelaterade förutsätt- ningarna för olika kollektiva nyttigheter såsom sjöfart, transporter och trafikledning, totalförsvar, brottsbekämpning, räddningstjänst, radio och tv i allmänhetens tjänst och forskning. I uppdraget har även ingått att se över den reglering som styr rätten att använda radio- frekvenser i de delar som avser samhällsviktiga aktörers intressen och föreslå de författningsändringar som behövs för att samhällsviktiga aktörers behov av radiofrekvenser ska tillgodoses och nationella säker- hetsintressen säkerställas i högre utsträckning. Utredningens direktiv finns i bilaga 1 och tilläggsdirektiv i bilaga 2. Utredningen om radiospektrumanvändning (N 2017:07) inledde sitt arbete . Den särskilda utredaren och sekretariatet har haft regelbundna kontakter med experter och sak- kunniga för planering, överläggning, genomgång av texter med mera. Utredningen har haft sju sammanträden med experter och sakkun- niga. Sekretariatet har också haft underhandskontakt och samarbetat med experter och sakkunniga mellan mötena för att ta till vara deras erfarenheter och kunskaper på de aktuella områdena. Det har i arbe- tet varit tydligt att många aktörer och myndigheter har behov och Uppdraget och dess genomförande önskemål om tillgång till mer frekvenser och att det ibland inte går att tillfredsställa en aktörs behov utan att en annan aktör drabbas. Till exempel har uttryckt intresse för frekvenser som innehas av Försvarsmakten och Försvarsmakten har i sin tur ut- tryckt intresse för frekvenser som innehas av Myndigheten för sam- hällsskydd och beredskap och frekvenser som är allokerade för digital marksänd ljudradio (DAB). Utredningsarbetet har bedrivits på sedvanligt sätt. Sekretariatet har bland annat studerat avgöranden, propositioner, betänkanden och litteratur av relevans för aktuella frågor. Utredningen har även hållit sig informerad om och beaktat relevant arbete i fråga om Europa- parlamentets och rådets direktiv (EU) 2018/1972 av den 11 decem- ber 2018 om inrättande av en europeisk kodex för elektronisk kom- munikation (EU-direktivet). I arbetet med trender och framtidsanalyserna har studierna om- fattat analysaktiviteter och informationsinsamling av främst kvalitativ karaktär. En kvalitativ analys bedöms vara lämpligare än kvantitativa metoder med hänsyn till analysens komplexitet och det långa tidsper- spektivet. Analysen är baserad på arbete i kommitténs expertgrupp, skriftligt material från och intervjuer med myndigheter, industri och andra aktörer, samt en genomgång av publicerad litteratur, framtids- studier och rapporter. Utredningen har hållit sig informerad om det arbete som bedrivs i Utredningen om vissa säkerhetsskyddsfrågor (Ju 2017:08) som lämnat betänkandet Kompletteringar till den nya säkerhetsskyddslagen (SOU 2018:58), Förbättrat skydd för totalförsvarsverksamhet (Fö 2017:02), Parlamentariska public service-kommittén (Ku 2016:06) som lämnat betänkandet Ett oberoende public service för alla – nya möjligheter och ökat ansvar (SOU 2018:50), AV-utredning (Ku 2018:03), tryck- och yttrandefrihetskommitté (Ju 2018:01) och Närings- livets roll inom totalförsvaret samt försörjningstrygghet i fråga om försvarsmateriel (Fö 2018:01). Utredningen har samrått med , Säkerhetspolisen, Myndigheten för samhällsskydd och beredskap, Totalförsvarets forsk- Uppdraget och dess genomförande ningsinstitut, , , För- svarsmakten, , , , Myndigheten för press, radio och tv, , Rymd- styrelsen, , och Transportstyrelsen. Härutöver har utredningen efterfrågat synpunkter från följande aktörer: , , , , , , It- och telekomföretagen, , , , , , , , och . Skriftliga synpunkter har inkommit från , Säker- hetspolisen, Myndigheten för samhällsskydd och beredskap, Kust- bevakningen, Försvarsmakten, , , , , , , , , , Myndigheten för press, radio och tv, Transport- styrelsen, , , , , , , och . 3Om radiospektrum och radioteknik Radiofrekvenser är elektromagnetisk strålning, precis som ljus. Den elektromagnetiska strålningen rör sig i vågor genom rymden eller luften i ljusets hastighet. Radiospektrum utgörs av den del av det elektromagnetiska spektrumet som lämpar sig för radiosändningar. Radiovågor är således elektromagnetiska vågor med frekvenser från (kHz) till 3 000 gigahertz (GHz) som breder ut sig utan särskilt anordnad ledare. Användningen av radiofrekvenser kan funktionellt indelas i de tre kategorierna radiokommunikation, radiobestämning och radiodetek- tion. Möjligheterna att sända och ta emot radiosignaler är en förut- sättning för radiokommunikation, radiobestämning och radiodetek- tion. Efterfrågan grundar sig i behovet av att använda radiosändare eller radiomottagare på en viss plats , och inte (med ett fåtal undantag) på tillgång till ett särskilt utpekat frekvens- område i sig. Detta faktum utgör en viktig grund för möjligheten att använda radiospektrum effektivt och att möta många olika behov och intressen . Om rätten att använda frekvenserna utfor- mas utifrån specifika behov på ett effektivt sätt lämnas utrymme för ytterligare radioanvändning vilket leder till en totalt sett mer effektiv radiospektrumanvändning. Användning av radiosändare och/eller mottagare kan kategoriseras på olika sätt utifrån funktionalitet, nätarkitektur och tekniska behov som till exempel om terminalerna är fasta eller mobila, om sändningen är kontinuerlig eller sporadisk, om sändaren behöver sända med hög eller låg effekt, avståndet mellan sändare och mottagare, sändarens och mottagarens position, behovet av geografisk täckning, störnings- Om radiospektrum och radioteknik känslighet och mängden data som ska överföras med mera. Efter- frågan på möjligheten att använda radiosändare påverkas förutom av de tekniska förutsättningarna också av verksamhetsmässiga behov. Sammantaget påverkar samtliga faktorer hur tillståndet att använda radiosändare ska utformas. Den svenska frekvensplanen är fragmenterad, se figur 3.3 nedan eller bilaga 3. Om alla frekvenser skulle allokeras och tilldelas skulle frekvensplanen se helt annorlunda ut. Att ändra frekvens- planen så den blir mindre fragmenterad är en lång process som kan få stora konsekvenser för utrustningstillverkare och användare av viss radioutrustning. Det behövs därför mycket god framförhållning för att göra förändringar i frekvensanvändningen, . 3.2Elektromagnetisk strålning och frekvenser Elektromagnetisk strålning förekommer naturligt i vår omgivning. Den naturliga elektromagnetiska strålningen kommer främst från solen, men även från rymden, jorden i sig och alla föremål i omgivningen som själva genererar elektromagnetisk strålning eller reflekterar sådan strålning från andra strålkällor. Den elektromagnetiska strålningen rör sig i vågor genom rymden eller luften i ljusets hastighet, det vill säga /sek. En elektromagnetisk våg består av ett elektriskt och ett magnetiskt fält som oscillerar i en rät vinkel mot varandra och mot rörelseriktningen. Elektromagnetiska vågor kan uppstå på olika sätt. Elektromagnetisk strålning har olika våglängd. En våglängd brukar mätas som avståndet mellan två motsvarande punkter i vågen, till ex- empel två på varandra följande vågtoppar. Våglängden beror av fre- kvensen, det vill säga antal svängningar (till exempel vågtoppar) som passerar en punkt per tidsenhet (till exempel en sekund). Ju högre frekvens desto kortare våglängd. Frekvensen för elektromagnetisk strålning brukar mätas i (Hz), där betyder en svängning , 1 kHz betyder 1000 svängningar och så vidare. Elektromagnetisk strålning karaktäriseras av •amplituden (höjden på vågen). Om radiospektrum och radioteknik Det elektromagnetiska spektrumet spänner över ett mycket stort frekvensområde där radiovågorna tillhör det lägre området, och har olika egenskaper beroende på frekvensen. Elektromagnetiskt spekt- rum brukar delas upp i följande strålningstyper: Strålningstyp och våglängd i meter (m) Källa: Utredningens bearbetning. För all elektromagnetisk strålning gäller följande samband mellan frekvens och våglängd: λ= c/ƒ där λär våglängden mätt i meter (m), ƒ är frekvensen mätt i (Hz), Om radiospektrum och radioteknik och c betecknar vågens utbredningshastighet mätt i meter (m/s). En radiovåg med frekvensen har våglängden och en radiovåg med frekvensen 3 GHz har en våglängd om . Gammastrålning och röntgenstrålning har kortast våglängder och är joniserande strålning, det vill säga strålningen kan slå ut elektroner ur atomer i det bestrålade materialet. Övrig elektromagnetisk strål- ning är icke-joniserande strålning. Frekvenserna är i dessa fall för låga för att ge upphov till jonisering. Det är endast synligt ljus som människor kan uppfatta med ögat. Radiovågor är elektromagnetisk strålning, precis som ljus men med frekvenser från (kHz) till 3 000 gigahertz (GHz) som breder ut sig utan särskilt anordnad ledare. Med radiospektrum (eller i detta betänkande enbart spektrum) avses den delen av radio- vågorna som lämpar sig för radiokommunikation, radiobestämning och radiodetektion. Det förekommer olika indelningar och benämningar av radio- frekvenser utifrån våglängd. Den exakta gränsdragningen av dessa indelningar är inte direkt fysikaliskt motiverad då radiovågornas egen- skaper förändras successivt med våglängden. Internationella tele- unionen (ITU) gör följande indelning: Förkortningarna LF, MF och HF har även en annan innebörd på svenska. I har radiofrekvensspektrum ofta delats upp utifrån våg- utbredningsegenskaperna, särskilt utifrån hur de påverkas av sin om- givning såsom marken och atmosfären. Om radiospektrum och radioteknik fortfarande men i takt med att tekniken utvecklats har de högre fre- kvensområdena, det som nedan benämns mikrovågor, fått ett större fokus för radioanvändningen vad gäller utveckling av radiotekniken såväl som av nya användningsområden och tjänster. Radiovågors räckvidd och vågutbredning Olika frekvenser har olika räckvidd. Signalstyrkan av en radiovåg när det finns fri sikt mellan sändare och mottagare minskar proportionellt mot avståndet i kvadrat till mottagaren (~1/d², där d är avståndet mellan sändaren och mottagaren). Det innebär att det elektromagne- tiska fältet från sändaren endast är en fjärdedel så stort som fältet en meter från sändaren. Långvåg, mellanvåg och kortvåg omfattar frekvensområden som reflekteras genom brytning (refraktion) i jordens jonosfärs olika skikt. Reflektionen i jonosfären möjliggör överföring av radiovågor över mycket långa avstånd, det vill säga radiovågorna följer jordens rund- ning och begränsas inte av horisonten. Dessa frekvenser har också god genomträngningsförmåga och låg markdämpning. För att sända radio- signaler på långa avstånd över långvåg krävs hög sändareffekt. Genom- trängningsförmågan hos radiovågor i långvågsområdet är så god att den medger exempelvis kommunikation med ubåtar i undervattens- läge. Jordens jonosfär innehåller olika skikt med olika reflexionsegen- skaper vilket kan ge flervägsutbredning av radiovågorna. Radio- vågors reflektion i jonosfären varierar med radiovågens frekvens och med solbelysningen av jonosfären, det vill säga med tiden . Jonosfärens egenskaper beror av inflödet av joniserande strålning, Om radiospektrum och radioteknik vilket till största delen styrs av solens aktivitet och således kan variera över dygn, årstid och så kallad solfläckscykel. Detta skapar olika radiomässiga förutsättningar som påverkar vågutbredningen, inte minst för kortvågssändningar. Frekvenser inom ultrakortvågsområdet och uppåt möjliggör för- bindelser på avstånd fram till horisonten med relativt lägre effekt och mindre antenner än vad som krävs för lång- till kortvågssändningar. Vågutbredningen i ultrakortvågsområdet påverkas inte av jonosfären (det vill säga rymdvåg saknas) men vågutbredningen dämpas och påverkas av marken och hinder som byggnader, berg etcetera. Utöver detta utsätts radiovågen i sin väg från en sändare till en mottagare för en mängd olika situationer då dess signalstyrka mins- kar. En och samma radiovåg kan nå mottagaren via flera olika vägar på grund av att signalen möter hinder på vägen, vilket kan orsaka pro- blem som att signalstyrkan lokalt minskar på grund av reflektioner, då tidsförskjutna kopior av samma signal når mottagaren. På samma vis är radiovågors förmåga att tränga igenom materia, som till exempel tjocka väggar, beroende av frekvensen. Ju högre fre- kvenser radiovågor har, desto svårare har de att tränga igenom materia. Högfrekventa radiovågor reflekteras av till exempel större byggnader. Signalerna kommer även att vinklas i en förändrad riktning då de går från ett medium till ett annat, beroende på tätheten av dessa två media. De viktigaste vågutbredningsfenomenen är reflektion, diffraktion och spridning (scattering). Reflektion sker när en radiovåg träffar en yta som är stor i relation till våglängden. Egenskaperna hos ytan tillsammans med radiovågens frekvens avgör hur mycket strålning som reflekteras. Reflektion kan uppstå från mark eller byggnader i stadsmiljö, eller från vägg, golv eller tak inomhus. Diffraktion sker när en radiovåg träffar ett skarpt hörn, till exem- pel ett hörn på en byggnad, och innebär att radiovågen kan utbreda sig runt hörn och på så sätt nå en mottagare som inte är inom en obruten siktlinje från sändaren. Hur mycket diffraktion som sker beror på radiofrekvensen och hur hörnet ser ut. Spridning uppstår när den yta som radiovågen träffar är liten i för- hållande till våglängden, till exempel en lyktstolpe, en ojämn yta eller ett träd. Då reflekteras radiovågen i många olika riktningar från ytan. Om radiospektrum och radioteknik För att kunna använda radiovågor för att överföra information mellan två punkter krävs en radiosändare och en radiomottagare. I en radio- sändare genereras radiosignalen genom att en högfrekvent växel- ström alstras, med elektroner som ökar och minskar sin hastighet i takt med växlingarna. Strömmen leds till en antenn där elektronerna sätts i svängning och accelereras då de sänds fram och tillbaka över antennen. Genom detta skapas ett elektriskt och ett magnetiskt fält som svänger i en frekvens som är i takt med växelströmmen och breder ut sig i etern, det vill säga radiovågor har skapats. Denna fre- kvens kallas bärvåg. Utformningen av antennen styr hur radiovågorna breder ut sig i etern, om de har en huvudsaklig riktning eller om de breder ut sig runtomkring antennen. När radiovågorna når en mottagarantenn sätts radiovågornas elektroner längs med antennen i svängning på ett sätt som motsvarar svängningen i den sändande antennen, då uppstår en växelström i mottagarantennen. I mottagaren finns ett antal elektriska svängnings- kretsar som lätt råkar i svängning om de träffas av svängningar med en viss frekvens. På så sätt har signalen från sändarantennen förts över till mottagarantennen. Liksom för sändarantenner så finns det olika typer av mottagar- antenner. Radiovågornas frekvenser avgör vilken antennstorlek och -typ som är lämpligast. En mottagarantenn kan ta emot en mängd olika radiovågor från olika sändare vilka använder olika frekvenser. En vanlig mobiltelefon innehåller ett antal mottagare för de olika frekvensband som enheten stödjer. Om information ska kunna överföras via radiovågor måste bär- vågen först påverkas av den signal som är bärare av den information som ska sändas. Signalen kan vara analog eller digital. När analog teknik används, så som vid utsändning av FM-ljudradio, kommer signalen från till exempel en mikrofon eller en ljudinspelning av musik. Vid digital teknik så omvandlas först signalen till en digital signal bestående av ettor och nollor. Påverkan från signalen brukar kallas att bärvågen moduleras. Det finns ett antal olika metoder för modulering. När den modulerade bärvågen har tagits emot av en mottagarantenn behöver den de- moduleras för att få fram informationen som överförts. Om radiospektrum och radioteknik När det gäller utvecklingen av effektivare och mer kraftfull radio- teknik så är alla delar av ovanstående process föremål för forskning, innovation och utveckling. Såsom nämnts ovan påverkar frekvensen hur radiovågor dämpas eller reflekteras av byggnader men radiovågorna dämpas även av olika typer av terräng. Det spelar generellt roll om radiovågorna rör sig över ett fält eller över en skog, men det spelar även roll vilken typ av skog det rör sig om. När ett radionät planeras måste därför hänsyn tas till terrängen. Nedanstående bild visar ett exempel på hur terrängen på- verkar radiosignalen i ett radionät, i detta fall ett markbundet cellulärt LTE-nät. De mörklila fälten visar att radiosignalen är stark och tjäns- ten fungerar som avsett, i de blågröna fälten är signalen svagare och i de gula fälten är signalen så svag att tjänsten inte fungerar optimalt. Källa: /privat/support/tackningskartor/ Under den andra halvan av upptäcktes tekniken att gene- rera elektromagnetiska vågor och att sända information över dem. Därefter har tekniken kontinuerligt utvecklats för att möjliggöra allt fler användningsområden för tjänster som baserar sig på användningen av radiovågor. Användningen av radiospektrum har utvecklats till att vara helt central för vårt samhälles funktion och för våra dagliga Om radiospektrum och radioteknik Om de tjänster som bygger på användning av radiofrekvenser i etern inte skulle fungera skulle stora delar av samhället stå stilla. Många kritiska samhällsfunktioner skulle sättas ur spel. 3.4.1Tre kategorier av spektrumanvändning Användningen av radiospektrum (spektrumanvändningen) kan funk- tionsmässigt delas in i tre kategorier: •radiobestämning (exempelvis radar, radiofyrar) och •radiodetektion (lyssnande radioanvändning). Dessa beskrivs i följande avsnitt. Radiokommunikation innebär överföring, utsändning eller mottag- ning av tecken, signaler, skrift, bilder, ljud eller meddelanden med hjälp av radiovågor. Det är en tjänst som involverar sändning och mottag- ning av radiovågor i kommunikationssyfte. Exempel på sådan använd- ning är mobiltelefoni, mobil dataöverföring såsom mobilt bredband, rundradio såsom utsändning av ljudradio och tv, och radiolänk som kan utgöra alternativ till trådbunden kommunikation. Radiobestämning innebär identifiering och mätning av radiovågen i syfte att utvinna information om till exempel position, riktning eller hastighet. Både radiosändning och radiomottagning sker, men syftet är inte kommunikation utan det är själva signalens förändrade karaktär som analyseras. En radiofyr är en radiosändare som sänder ut radio- signaler som navigeringshjälpmedel. Med hjälp av roterande radiosän- dare, alternativt flera radiosändare eller radiofyrar kan till exempel ett fartyg eller luftfarkost bestämma sin position. Om radiospektrum och radioteknik Satellitnavigering innebär att signaler från satelliter och pseudo- satelliter1 kan tas emot av en mottagare någonstans på jorden och analyseras för positionsbestämning. Radio Detection and Ranging (Radar) är en teknik som med hjälp av radiovågor kan upptäcka och avståndsbestämma föremål. En radio- signal skickas ut, reflekteras mot föremålet och den reflekterade signalen (ekot) tas emot och analyseras av avsändaren. På så sätt kan information om föremålet inhämtas, som till exempel föremålets storlek, hastighet, riktning med mera. För att radiobestämning ska fungera behöver radiosändaren sända med en effekt som gör att signalens eko kan uppfattas av mottagaren. Radiodetektion eller lyssnande radioanvändning innebär enbart in- hämtning av en radiosignal. Det handlar framför allt om att detek- tera och analysera radiosignaler som finns i omgivningen. Det kan till exempel röra sig om radioastronomi, som innebär att från jorden studera radiovågor som emanerar från processer i universum och astronomiska objekt, i syfte att få information om universums ur- sprung eller om olika ämnen i universum. Radiodetektion involverar således inte en radiosändare. Om radiodetektion ska fungera som avsett så krävs en störningsfri radiomiljö. Radioastronomimottagare detekterar mycket svaga radiosignaler och har därför höga krav på störningsfrihet. I praktiken innebär det avsaknad av signaler från radiosändare inom de frekvensintervall och det geografiska område som radioastronomimottagaren verkar. 3.4.5Huvudsakliga typer av radioanvändningar Radioanvändningen brukar ofta generellt indelas i följande grupper: Mobil radio är system för radiokommunikation där minst en en- het är mobil, det vill säga kan användas under förflyttning inom ett geografiskt område. Till mobil radio räknas bland annat kommuni- kationssystem för mobiltelefoni och mobil uppkoppling till internet som till exempel fjärde generationens mobila kommunikations- system (4G eller Long Term Evolution, LTE), landmobil radio vilket 1Markbaserade sändare med samma uppgift som radiosändare på satellit, exempelvis navigation. Om radiospektrum och radioteknik används för intern kommunikation inom till exempel taxibolag eller byggplatser, och Terrestrial Trunked Radio(TETRA)-systemet för ledning och samverkan, som används för kommunikation inom blå- ljusverksamhet, krisberedskap och totalförsvar. Fast radio är radioöverföring där både sändare och mottagare är stationära. Den största andelen fast radio är radiolänkar för över- föring av tal och data från punkt till punkt. Fast radio kan även vara kommunikation från en sändare till flera mottagare, så kallad punkt till multipunkt. Satellitanvändning innebär radiokommunikation eller radiosignaler mellan jorden och satellit och mellan satelliter. Satelliterna delas ofta in i geostationära (Geosynchronous Orbit, GSO), och icke geostatio- nära (NGSO), beroende på sina banor kring jorden. Användnings- områden är bland annat satellitnavigering, utsändning av tv och radio, fast eller mobil satellit-telefoni eller uppkoppling till internet. Satellit- system delas in i ett rymdsegment och ett jordsegment. Rymd- segmentet utgörs av själva satelliten och jordsegmentet utgörs av stationer på jordytan, så kallade jordstationer. Med jordstationer av- ses i sammanhanget såväl större stationer såväl som mindre terminaler (till exempel parabolantenner för tv-mottagning eller gps-terminaler). Rundradio är benämningen på utsändning av tv och ljudradio till allmänheten. Till sjöfartsradio räknas system som maritim mellanvågsradio, kortvågsradio och ultrakortvåg, samt nödradiosystem som till exem- pel Global and (). Luftfartsradio omfattar kommunikation till och från flygplan, bland annat flygledningsradio. Andra system med anknytning till luft- fart, som landningssystemet (), räknas som radionavigering. Med lågeffektsanvändning avses radiosändare som har låg effekt. Det inkluderar radiosändare som överför information över korta av- stånd (kortdistansutrustning), men räckvidden för vissa typer av radio- sändare kan också vara kilometerlång trots den låga effekten. Kort- distansutrustningen kallas även Short Range Devices (SRD). Typiska tillämpningar inom lågeffektsanvändning är telemetri, fjärravläsning, radiostyrning, radiofrekvensidentifiering (RFID), medicinska implan- tat, sensorer, dörröppnare för bilar, larm, och bild- och ljudrelaterade tillämpningar som videoscanning, trådlösa högtalare, hörlurar och mikrofoner. Användningen omfattar också många produkter som Om radiospektrum och radioteknik används av privatpersoner. Den låga effekten medger att dessa tillämpningar ofta kan dela frekvenser utan särskild koordinering och därför ofta kan undantas från tillståndsplikt med specificerade villkor i utpekade frekvensband. I forskning används radio bland annat inom områdena radioastro- nomi, jordutforskning och rymdforskning. Frekvenserna ligger ofta i de högre banden.