Stadsinternt 5G-nät för uppkoppling av sensorer

Alex Jonsson

07 maj 2025 • 4 min read

Täckningskarta för emulering av basstation, förstudie kring privata 5G nät i staden

Att bygga privata 5G-nät för kommunala tillämpningar i stadsmiljö är en framväxande teknisk möjlighet, men fortfarande i en tidig fas vad gäller genomförda etableringar. Många kommuner har ännu inte tagit steget från trådbundna nätverk till att aktivt använda licensierat radiospektrum, trots att tekniken nu finns tillgänglig och möjlig att kombinera med befintliga stadsnät. De få initiativ som hittills drivits har gett viktiga insikter i både teknik, infrastruktur och regelverk. Den här artikeln beskriver hur ett privat 5G-nät skulle kunna byggas och användas inom en kommun, särskilt i kontexten av stadens redan etablerade IT- och elinfrastruktur. Syftet är både att redogöra för de tekniska förutsättningarna och att bidra till en ökad allmän förståelse för hur privata, lokala 5G-nät kan komplettera stadsnäten i ett växande digitalt ekosystem.

Privata 5G-nät erbjuder betydande tekniska fördelar – låg latens, hög bandbredd och säkerhet – och har särskilt stor potential i miljöer med höga krav på tillförlitlighet och korta svarstider. Det handlar om lösningar för fjärrstyrda enheter, avancerad övervakning, uppkopplade trafiksystem och sensornätverk. Medan de publika makronäten fungerar väl för allmän mobiltrafik, är det privata nätets främsta styrka dess dedikation till en specifik aktör och dess möjlighet att optimeras för särskilda behov, inklusive högre säkerhetsnivåer, lokal databehandling och trafikstyrning på detaljnivå. Allt detta förutsätter dock teknisk samordning med existerande mobilnät – särskilt när det privata nätet ligger i närheten av frekvensband som används av de stora operatörerna.

Ett privat 5G-nät består i grunden av ett radionätverk (RAN), basstationer, antenner samt ett kärnnät (core) där en orkestrator hanterar trafikreglering, klientregistrering och prestandaövervakning. Dessa komponenter måste installeras på ett sätt som passar stadens geografi, arkitektur och gällande lagkrav. Tidssynkronisering mellan nätverk är avgörande, och sker ofta via GPS eller lokala tidsservrar. Placering av antenner, ofta på mellan fem och tio meters höjd, är en balans mellan teknisk räckvidd, säkerhetsregler, bygglov och signaloptimering. Radioplanering i stadsrum innebär också att man måste förhindra oavsiktlig signalutbredning utanför det licensierade området.

Figur 1: Principskiss på ett etablerat 5G nät (blåa rutor) på ett traditionellt trådbundet LAN

Spektrumtilldelning sker i Sverige via Post- och Telestyrelsen (PTS) som erbjuder lokala tillstånd för det så kallade 3,7 GHz-bandet. Dessa tillstånd gäller geografiskt avgränsade områden, och kostnaden är relativt låg. Det finns även allokeringar i det högre 26 GHz-bandet, men dessa är i nuläget enbart avsedda för inomhusbruk. Samverkan med makronäten kräver att det privata nätets trafikmönster synkroniseras med ett fast TDD-schema för att undvika störningar. I stadsmiljö, där tillgängligt frekvensutrymme är begränsat, kan prestanda främst förbättras genom tätare utplacering av accesspunkter snarare än att allokera mer spektrum.

Skillnader mellan olika leverantörer och deras tekniska plattformar är betydande. Vissa lösningar bygger på traditionell telekomutrustning med proprietära system och krav på fiberanslutning, medan andra, mer modulära, lösningar utgår från datakomvärlden med IP-baserade gränssnitt och virtualiserade miljöer. Beroende på vilken väg man väljer påverkas både kostnadsstruktur och krav på intern kompetens. I enklare testnät kan core och orkestrator köras på samma plattform, men vid större installationer krävs separata system, ofta med kompetenskrävande mjukvaruhantering.

Energiförsörjning är ett praktiskt men viktigt inslag i planeringen. Mindre noder kan ofta drivas via Power-over-Ethernet, men vissa komponenter kräver 230V, vilket kan vara begränsande vid installation i exempelvis stolpar eller andra publika miljöer. Även om batteribackup och UPS inte alltid krävs för testnät, blir de snabbt avgörande för fullskalig drift. Det gäller särskilt om systemkonfigurationer behöver säkerställas vid strömavbrott eller om installationer görs i trafikutsatta miljöer.

Det är också av yttersta vikt att säkerställa backhaul-kapacitet från basstationerna till det kommunala nätet. Här används vanligtvis VLAN, IP-tunnling eller VPN-lösningar, där exempelvis Wireguard kan möjliggöra krypterad överföring. Mer avancerade tekniker som VXLAN diskuteras också, men kräver kompatibla nätverkskomponenter vilket ännu inte är standard i alla leverantörers erbjudanden. De tekniska utmaningarna består alltså inte bara för radiosidan utan i hela integrationskedjan – från access till datacentral.

Simuleringar och fältmätningar visar att täckningen från en rundstrålande 5G-antenn kan omfatta flera kvarter, men räckvidden är inte den största begränsningen. Det är snarare hur många samtidiga datakrävande sensorer som en basstation kan hantera. I praktiken innebär det att en handfull kameror eller LIDAR-enheter snabbt kan fylla upp den tillgängliga upplänkskapaciteten, vilket gör det nödvändigt att sprida belastningen över flera celler. Detta påverkar direkt designen av nätets topologi.

Fig 2. De tre stora makronäten ligger i rad strax nedanför spektrat för lokala tillstånd, och som synes är det nät som Tele2 och Telenor samsas om, som ligger närmaste de lokala tillstånden.

Etablera fler accesspunkter/mindre celler
Använda ett annat TDD-schema

I och med den begränsning som Post- och Telestyrelsen publicerat hitintills kring sitt erbjudande om lokala tillstånd, är den främsta möjligheten för en prestandaökning för privata nät att sätta upp fler basstationer tätare.

Med hjälp av mjukvarusimuleringar, kan man utröna en utbredningskarta för signaler på 3,7GHz-bandet. Man tar här hänsyn till antennplacering, topologi, höjden på omkringliggande byggnader, antennernas karaktäristik samt interferens skapat av objekt och material i omgivningen. En basstation placerad i en given korsning kan även besörja tjänster flera kvarter i olika riktningar. Det finns också regulatoriska krav på utdelade licenser att signalen inte ska ”läcka ut” till omkringliggande områden där sändningstillstånd ej föreligger, och därvid skapa radiomässigt oönskade effekte – krockar med andra nät och signaler. Så räckvidden hos antennerna är inte den största begränsningen, utan förmågan att begränsa signalen innanför de uppsatta områdena.

Figur 3. Täckningsemulering med rundstrålande antenn vid Mariatorget. (källa: radtonics.com)

För fortsatt utveckling finns flera spår att fördjupa sig i. Dels handlar det om att integrera nya tjänster och API:er – såsom Camara API – i nätet, för bättre kontroll och interoperabilitet. Dels om att använda 5G som transportlager även för andra radioteknologier, samt att koppla nätet till stadens IoT-plattform för bredare sensordataanalys. Slutligen återstår det att identifiera specifika applikationer med höga krav på latens och bandbredd, exempelvis inom smart trafikstyrning, där privata 5G-nät kan visa sitt verkliga värde i praktiken.