Mobilnät

Ett mobilnät är uppbyggt av tre huvudsakliga delar: mobiltelefoner (mobila enheter), basstationer och telefonväxlar. Mobiltelefonerna fungerar som avsändare eller mottagare av radiosignaler, medan basstationerna agerar som trådlösa och trådbundna nätverk som fångar upp och överför dessa signaler. Telefonväxlarna hanterar processen för att koppla samman samtal och dataöverföring.

För att illustrera hur det fungerar i praktiken, låt oss föreställa oss att du ringer någon från din mobiltelefon med ett abonnemang från Tele2.

När du ringer skickas radiosignaler från din mobiltelefon och fångas upp av den närmaste basstationen, som i sin tur är ansluten till en Base Station Controller (BSC). Vid basstationen initieras en autentiserings process för att verifiera att din mobiltelefon har behörighet att använda nätverket.

Autentiserings processen använder information från SIM-kortet i din mobiltelefon för att avgöra om signalerna ska tas emot av basstationen. Om autentiseringen godkänns, kontaktar basstationen sedan telefonväxeln, kallad Mobile Switching Center (MSC), för att etablera kopplingen med mottagaren. MSC hanterar vidare anslutningen och kopplar samman samtalen eller dataöverföringen.

Låt oss illustrera processen:

Om man studerar bilden närmare märker man olika generationer av basstationer samt flera termer och deras förkortningar. Här är några av dem:

2G-basstationer kallas Base Transceiver Station (BTS). Deras huvuduppgift är att hantera 2G-nätverkets kommunikation. De tar emot och skickar ut radiosignaler till och från mobiltelefonerna inom deras täckningsområde. Signalerna från BTS aggregeras i en Base Station Controller (BSC), som fungerar som ett gränssnitt mellan BTS och mobilväxeln.
3G-basstationer kallas NodeB. Dessa basstationer är en del av 3G-nätverket och har förmågan att hantera både röst- och datakommunikation. Liksom 2G-basstationerna skickar NodeB ut radiosignaler och tar emot dem från mobiltelefonerna. Signalerna från NodeB aggregeras i en Radio Network Controller (RNC) som fungerar som ett gränssnitt mellan NodeB och mobilväxeln.
4G-basstationer kallas eNodeB eller Evolved NodeB. Dessa basstationer är en del av 4G LTE-nätverket och erbjuder högre datahastigheter och förbättrad prestanda jämfört med tidigare generationer. De hanterar allt från röstsamtal till snabb dataöverföring. Liksom tidigare basstationer skickar eNodeB ut radiosignaler och tar emot dem från mobiltelefonerna.

När det gäller mobilväxeln, som kallas Mobile Switching Center (MSC), fungerar den som en central knutpunkt för att koppla samman mobiltelefoner när de ska kommunicera med varandra för samtal, sms, videosamtal och andra tjänster. MSC hanterar samtalsstyrning, signalering och dataöverföring mellan mobiltelefonerna och kanaliserar trafiken till rätt destination.

Så i sammanfattning, mobilnätet fungerar genom en komplex process av radiosignaler, basstationer, autentiserings processer och telefonväxlar för att möjliggöra kommunikation mellan mobiltelefoner och andra enheter i nätverket. Varje del av systemet spelar en viktig roll för att säkerställa en smidig och tillförlitlig mobilkommunikation för användarna.

Radiosignaler

För att möjliggöra trådlös kommunikation skickas radiosignaler i luften mellan basstationer och mobila enheter, såsom mobiltelefoner och surfplattor. Basstationernas antenner är installerade på olika lämpliga platser, såsom master, hustak, fasader och andra platser, för att skapa ett sammanhängande mobilnätverk.

Bild 2: *Förenklat skiss på en del av den trådlösa kommunikationen*

För att den trådlösa kommunikationen ska fungera globalt, följer det mobila nätet internationella standarder som är godkända och använda över hela världen. Dessa standarder möjliggör en enhetlig och interoperabel kommunikation mellan olika mobila enheter och nätverksoperatörer. Det betyder att oavsett var i världen du befinner dig och vilken mobiloperatör du använder, kan du kommunicera smidigt eftersom alla använder samma tekniska språk och termer.

Autentisering

I alla autentiserings system är identifikationen grunden. Till exempel har mobiltelefonen ett unikt identifikationsnummer, kallat IMEI (International Mobile Equipment Identity), medan SIM-kortet har ett annat identifieringsnummer kallat IMSI (International Mobile Subscriber Identity). Dessa identifikationsuppgifter lagras i leverantörers databaser, såsom SIM-kortets IMSI som finns i databasen Visitor Location Register (VLR). SIM-kortet innehåller information om operatören och de tjänster som SIM-kortet är behörigt till. Informationen verifieras i databasen Home Location Register (HLR), där det även finns det faktiska telefonnumret knutet till SIM-kortet.

När en mobiltelefon ansluter till mobilnätet sker en autentiserings process. Om SIM-kortet godkänns, skickas ett svar tillbaka till telefonen, som då kan visa för användaren att den är ansluten till mobilnätet. Denna autentiserings procedur upprepas regelbundet, både periodiskt och vid vissa händelser, till exempel när användaren rör sig i nätet och byter till en ny mobilcell.

Om telefonen inte tillhör det svenska mobilnätet upptäcker VLR detta genom IMSI-numrets lands- och operatörskod. MSC (Mobile Switching Center) signalerar till SIM-kortets hemnät, där det finns ett HLR med exakt samma struktur som den svenska. Detta möjliggör kommunikation och autentisering även när användaren befinner sig utanför det lokala mobilnätet.

För SMS-tjänsten används samma infrastruktur och identifikation som för röstsamtal. SMS:et skickas till ett Short Message Service Center (SMSC) och lagras där i en databas. Mottagaren identifieras, och SMS:et skickas vidare till rätt destination. Det lagras i databasen tills SMSC mottar kvittens om att SMS:et har nått mottagaren.

Mobiloperatörer

Mobiloperatörer i Sverige kan delas in i två huvudkategorier: de som äger och driver sina egna mobilnät och de som är så kallade virtuella operatörer eller MVNO (Mobile Virtual Network Operator). De mobiloperatörer som har egna nät i Sverige är Telia, Telenor, Tele2 samt Tre (Induo inkluderas också i listan tillsammans med Net1). Dessa operatörer har investerat i infrastrukturen för att bygga och underhålla sina egna mobilnätverk och erbjuder sina telekomtjänster direkt till sina kunder.

Å andra sidan är virtuella operatörer företag som inte äger egna mobilnätverk utan istället hyr in sig på en eller flera av de stora operatörernas nätverk för att kunna erbjuda sina tjänster till kunderna. Här är en kort lista över några virtuella operatörer och de mobilnät de använder:

Hallon använder mobilnät från Tre
Fello använder mobilnät från Telia
Vimla använder mobilnät från Telenor
Comviq använder mobilnät från Tele2, Telia, och Telenor
Halebop använder mobilnät från Telia

Genom att hyra in sig på befintliga mobilnät kan virtuella operatörer erbjuda sina tjänster till lägre kostnader och nå ut till kunder utan att behöva investera i en egen infrastruktur. Det ger dem möjlighet att konkurrera på marknaden och erbjuda olika tjänster och prispaket för att attrahera olika kundgrupper.

Då och dagens mobilnät

Vi befinner oss för närvarande i ett betydande teknikskifte inom mobilnät. Operatörerna har satt upp krav på sig själva att till 2023 erbjuda alla abonnenter tillgång till stabila mobila tjänster. För att uppnå detta fasas den äldre tekniken ut och ersätts med nya, mer avancerade teknologier. I Sverige och i hela världen pågår nedmontering av 2G och 3G-näten, och 4G/5G blir det dominerande mobilnätet framöver. De nya teknologierna, 4G och 5G, är säkrare, energisnålare och mer kostnadseffektiva jämfört med äldre generationer.

Skillnaderna mellan 2G, 3G, 4G och 5G?

Här är en översikt över skillnaderna mellan de olika generationerna av mobilnät: