Material attenuation of apartment buildings with low 5G frequencies

Abstract

Matkaviestinverkkojen käyttämien taajuuksien kasvaminen sekä asuinkerrostalojen energiatehokkuuden parantuminen ovat aiheuttaneet mobiililaitteiden kuuluvuudelle merkittäviä ongelmia rakennusten sisällä. Matkaviestinverkkojen käyttövarmuus on nyt ja tulevaisuudessa tärkeä osa yhteiskuntaa, sillä sen kautta välitetään kriittisiä toimintoja, kuten hätäkeskuspuheluita. Lähivuosina kaupallisille markkinoille tulevat 5G-verkot käyttävät nykyistä korkeampia taajuuksia, mikä saattaa hankaloittaa tilannetta vielä entisestään, mikäli kuuluvuusongelmiin ei löydetä ratkaisua. Työn tavoitteena oli selvittää 5G-verkkoihin siirtymisen vaikutus asuinkerrostalojen kuuluvuusongelmiin. Tavoitteeseen pääsyä varten toteutettiin RF-vaimennusmittauksia yleisimmille kerrostalojen ulkoseinämateriaaleille sekä ulkoseinärakenteille. Yleisimpien mittauskohteiden selvittämistä varten suoritettiin kirjallisuusselvitys, jonka perusteella mitattiin yhteensä 24 erilaista yleisesti Suomessa käytettyä kerrostalojen ulkoseinissä käytettyä materiaalia tai rakennetta. RF-vaimennusmittausten perusteella asuinkerrostalojen aiheuttamat RF-vaimennukset kasvavat, kun korkeampia taajuuksia käyttävät matkaviestinverkot otetaan käyttöön. Mitattujen ulkoseinärakenteiden RF-vaimennukset ensimmäisenä 5G-verkoissa käyttöön tulevalla 3,5 GHz:n taajuuskaistalla olivat keskimäärin yli 21 desibeliä. Kyseinen RF-vaimennus on huomattavasti korkeampi kuin tällä hetkellä matkaviestinverkoissa käytössä olevien taajuuksien. Mittausten avulla saatiin myös selvitettyä, että energiatehokkaissa kerrostaloissa esiintyvät kuuluvuusongelmat johtuvat siitä, että niiden ulkoseinät sekä ikkunat vaimentavat tehokkaasti RF-signaaleja. Tästä johtuen RF-signaaleille ei ole mitään matalasti vaimentavaa reittiä kerrostalojen ulkokuoren lävitse