Ukkoverkko kantaa kauas - Ammattikäyttöön

Alkuaan automaattiohjauksen RTK-tarkennussignaalin takkuaminen sai meidät kokeilemaan ammattitason vaihtoehtoa eli Ukkoverkkoa. Se osoittautuikin luotettavaksi mobiiliyhteyden tarjoajaksi.
Työskentely pimeässä ja erilaisin täsmäviljelyn ratkaisuin vaatii myös paikannustekniikalta aukotonta toimivuutta.

Kuluttajille suunnatut mobiiliverkot ovat sikäli ongelmallisia, että ne on suunnattu alueille, joilla on kysyntää – asutuskeskuksiin, pääteille ja ylipäätään muualle kuin metsille tai pelloille.

Harvaan asutuilla alueilla kännykkäkuuluvuus ja mahdollisuus luotettavaan dataliikenteeseen heikkenee. Tämä on huono asia automaattiohjauksen kannalta, sillä senttitarkka ajoneuvopaikannus tarvitsee vakaata mobiiliyhteyttä RTK-korjaussignaalin välitykseen.

Pelloilla ja metsissä toimivat joutuvat toteamaan eri operaattoreiden ”jättävän” kuuluvuuskarttaan liikaa valkoisia läiskiä, joilla verkon suorituskyky laskee tai yhteys puuttuu kokonaan.

Ukkoverkot paikkaa kuuluvuusaukkoja

Tähän saumaan Ukkoverkot on kehittänyt vanhan NMT 450 -verkon päälle rakennetun digitaalisen 3/4G LTE verkon. Koska perus-kantoaalto on pitkä (450 MHz), kattaa verkko harvemmalla tukiasematiheydellä Suomen varsin hyvin. Vain ylä-Lappi Karigasniemen tasalta pohjoiseen ja itäisimmät Kuhmon ja Ilomantsin suunnat ovat toistaiseksi peittoalueen ulkopuolella.

Ukkoverkko on suunnattu ammattikäyttöön, jolloin julkinen mobiili-liikenne ei kuormita verkkoa tekstiviesteillä ja muilla nykytyylin toiminnoilla. Verkon kapasiteetin luvataan pysyvän ilmoitetulla (max 15 Mt riippuen paikkakunnasta) tasolla kuormituksesta riippumatta.

Teollisuuteen ja yritykselle palvelun nimi on ”Ukkoworks”. Palvelu on sovitettavissa kiinteäksi laajakaistaksi rakennuksiin ja vastaaviin tai mobiiliyhteydeksi. Kuuluvuuden voi tarkistaa Ukkoverkkojen nettisivuilta, jossa ”Ukkomobile” tarkoittaa ajoneuvoratkaisua piiska-antennilla ja ”Ukkonet Lite” rakennukseen sijoitettua suunta-antennia.

Rakennuksen katolle sijoitettavalla suunta-antennilla saavutetaan edellä mainituin poikkeuksin koko maan peitto. Ajoneuvoantennilla kuuluvuus on syytä tarkistaa tapauskohtaisesti.

Kokemuksia

Ensimmäisen kerran paneuduimme asiaan kesän 2015 aikana. Kokeilusta saamiimme kokemuksiin kannattaa yhä perehtyä hieman syvällisemmin, sillä työkonekäytössä laitteiden käyttöikä on pitkä, eikä verkon komponentteja vaihdeta yhtä usein kuin esim. kännyköitä.

Saimme kaksi pakettia – toisen ajoneuvoon (Ukkomobile) ja toisen kiinteään asennukseen (Ukko Lite). Ajoneuvoasennus tehtiin Valtran Topcon täsmäviljelyratkaisun täydentäjäksi. Eli traktorin oman satelliittiantennin sisällä oleva 2G-modeemi korvattiin NDC Networksin toimittamalla B+B Smartworx Spectre v3 LTE -reitittimellä. Kyseisessä boxissa on siis oma sim-kortti ja yhteys rakennettuna Ukkoverkkoon. Laitteet liitettiin toisiinsa sarjaporttien kautta. Topconin satelliittivastaanottimessa on myös sarjaportti vapaana tämän tyyppisiä tarpeita ajatellen. Pilottiasennuksessa oli omat vaiheensa, tehtävän hoiti Jussi Kaarlonen (AgcoSuomi) Mikko Kiertosen (NCD Networks) tukemana.

Ukkoverkot todettiin toimivaksi ratkaisuksi. Järjestelmän käynnistäminen sujui 30–40 sekunnissa, joka oli samaa tasoa standardijärjestelmän kanssa. Verkon antaman signaalivoimakkuuden taso (yksikkö dBm, näkyy traktorimonitorissa) vaihteli traktorin maantieteellisen sijainnin vaihtuessa. Yleensä taso oli hyvä (arvo välillä -80 ja -90 dBm), mutta toisen tukiaseman (eri paikkakunnalla) kohdalla arvo oli heikompi, (luokkaa -100 dBm). Nämä olivat kesän 2015 mittauksia ja tilanne on Ukkoverkkojen mukaan korjaantunut nyt normitasolle. Kokeilun tilanteeseen verrattuna verkon nopeus on myös parantunut.

Peltokokeissa Pohjanmaalla tiesimme muutamilla peltolohkoilla olevan ongelmia mobiiliverkon kuuluvuuden kanssa. Ongelma liittyy sekä sijaintiin tukiasemista, että maaston peitteisyyteen. Näissä koepaikoissa ajoimme samalla koetraktorilla, mutta vuoron perään paikannus/ohjausjärjestelmä oli kytkettynä joko traktorin vakio Topcon-järjestelmään, tai ulkopuolisen B + B -reititin modeemi/Ukkoverkot yhdistelmällään.

Tulos oli selvä. B + B/Ukkoverkko pysyi tarkkuudeltaan ko testipaikassa hyvänä koko ajan, kun vakio järjestelmä kadotti tarkimman yhteyden muutamaksi minuutiksi. Molemmilla asetuksilla satelliittien määrä putosi (normaalisti n. 20) 6–9:ään ja vakiojärjestelmässä tarkkuus oli tuolloin luokkaa 1,2 metriä. B + B/Ukkoverkolla tarkkuus laski normitasosta (n. 2 cm) hetkellisesti 4–6 senttiin.

Osa ongelmaa liittynee satelliittikuuluvuuden hetkellisen laskuun, joka ei ole mobiilioperaattorien vika. Lisäksi kokeilun vakiokokoonpanossa Valtra/Topcon käytti vielä 2G-modeemia, joka on sittemmin korvattu (2016 alkaen) 3G-modeemilla. Tämän ei tosin pitäisi vaikuttaa kuuluvuuteen ainakaan parantavasti. Päinvastoin, sillä kaistan nopeuden kasvattaminen 3/4G-tekniikalla lyhentää kantavuutta tukiasemalta käyttäjän laitteeseen. Ukkoverkon 450-LTE-tekniikka puolestaan mahdollistaa pidemmän etäisyyden tukiasemalta käyttäjälle. Juuri tämän ansiosta Ukkoverkkojen peitto on tällä hetkellä niin hyvä koko maassa.

Mobiiliverkon toimivuus

Suoritimme verkon toimivuuden testauksen Bingplotter-ohjelmalla, josta lisämateriaalin puolella tarkemmin.

Lyhyesti ilmaisten Ukkoverkkojen yhteys antoi kokeilun olosuhteissa vastaavat tai jopa hiukan paremmat tulokset verrattuna saatavilla oleviin muiden operaattoreiden lukuihin. Suurin ero oli packet loss-%:ssa, joka oli Ukkoverkossa hieman alhaisempi kuin verrokeilla.

Mittaa itse verkon laatu

On huomattava, että testiarvot peilaavat aina verkon sen hetkisen kuormitustilanteeseen, joten yksittäisiin numeroihin tuijottaminen ei anna yleispätevää kuvaa tilanteesta.

Toinen hyvä käytännön vinkki on ladata omaan kännykkään applikaatio, joka mittaa verkkoyhteyden laatua. Tällainen on esimerkiksi Opensignal.com, joka on ilmaiseksi ladattavissa sekä iPhoneen että Android-laitteisiin.

Hyvä uutinen on, että operaattorit ja laitevalmistajat tekevät parhaansa tekniikan toimivuuden parantamiseksi. Koetraktorimme osaltakin on juuri esitelty uusi mallisukupolvi, joka tulee viemään täsmäviljelyn tekniikkaa taas askeleen eteenpäin.

Datayhteyden testaaminen

Mobiiliverkkojen suorituskykyä voidaan mitata esimerkiksi Bingplotter ohjelmalla. Se piirtää graafin verkon suorituskyvystä mitaten kolmea tekijää – ping-arvo (vasteaika), packet loss (datapakettien ”hävikki”) ja jitter-arvo (datapakettien tasainen kulku). Näiden lisäksi verkon siirtonopeus (vastaanotto ja lähetys) on mitattavissa monilla ilmaisilla applikaatioilla.

Oheisessa graafissa näkyy esimerkki, datayhteyden testauksesta, jossa testiaika oli 48 tuntia. Iso graafi (nro 1) ilmoittaa vasteajan millisekunteina (latency ms). Kuvassa näkyy, miten vasteaika on päivisin hyvin lyhyt (alle 100 ms) ja kasvaa öisin kun esimerkkiliittymän (Ukkoverkot) dataliikennettä lisätään verkon kuormituksen tasoittamiseksi.

Punaiset viivat (nro 2) ilmaisevat verkon liikenteessä hetkellistä siirtokatkosta. Se ei tarkoita, että datan siirrossa sitä häviäisi, mutta jokainen vastaanottamaton datapaketti on lähetettävä uudelleen, jolloin verkon toiminta ei ole optimaalista.

Graafin yläosan ruskea viivajono (nro 3) ilmaisee ns jitter-arvon, eli kuinka tasaisesti datapaketit verkossa liikkuvat. Graafista myös näkyy, mitä yhteyttä on testattu, kuvassa vastapelurina oli google.fi. Esimerkiksi RTK-korjaussignaalin luotettavuuden testauksessa olisi käytettävä RKT-korjauksen tarjoajan palvelinosoitetta.

Kaikilla testaamillamme dataliittymillä (sekä kiinteät, että langattomat) esiintyi ylläkuvattuja ”häiriöitä”, vaikkakin ne valtaosin toimivat käyttäjän kannalta riittävän luotettavasti ja häiriöttä. Liittymien vertailu pitää aina suorittaa ajan ja paikan osalta tasaveroisesti, jolloin saadaan kuva, miten ne toimivat itse kunkin omilla toiminta-alueilla. Kehittyneemmät tekniikat mahdollistavatkin jo reitittimet, jotka voivat hyödyntää ja vaihtaa operaattorilta toiseen ns ”lennossa”, eli käyttäjä ei huomaa käytännössä mitään katkosta, jos laite vaihtaa operaattoria tilanteen mukaan.

Mobiiliyhteyden kuuluvuutta voidaan kartoittaa esimerkiksi Opensignal.com applikaatiolla. Siinä käyttäjä lataa ilmaisen ohjelmankännykkäänsä ja voi halutessaan lähettää  nappia painamalla tiedot kulloisestakin paikasta ja vastaavat kuuluvuustiedot, jotka rekisteröityvät Opensignal.com verkko-osoitteeseen kaikkien vapaasti seurattavaksi.

Kiinnostuitko aiheista?