Der er så dejligt ude på landet. Men er du afhængig af din smartphone til et vigtigt opkald, kan fornøjelsen ved de landlige omgivelser hurtigt fordampe.
Enhver mobilejer – og det betyder i praksis de fleste danskere – har formentlig gjort den erfaring, at der er stor forskel på, hvor god din forbindelse til netværket er, afhængigt af hvor man befinder sig.
Er du midt inde i en stor by, er der sjældent problemer, mens det er en helt anden sag, hvis du befinder dig i et sommerhus i den yderste klitrække på vestkysten.
Mobilantennerne bliver dårligere
En del af forklaringen er selvfølgelig, at mobilnetværket bliver mindre 'fintmasket', når vi bevæger os fra byerne til mere tyndt befolkede områder af landet. Der bliver med andre ord længere mellem de mobilmaster (basisstationer), der skal sende og modtage signalerne fra vores mobiltelefoner.
Men en nok så vigtig del af forklaringen ligger i kvaliteten af den antenne, der er indbygget i selve telefonen. For her er der nemlig stor forskel på de enkelte mærker og modeller – og tendensen er, at antennerne bliver ringere og ringere.
Og der er ingen sammenhæng mellem prisen på telefonen og kvaliteten af antennen.
Ny metode kan måle effektiviteten af mobilantenner
Den problematik har Gert Frølund Pedersen fra Aalborg Universitet forsøgt at få sat på dagsordenen gennem flere år. Han er professor ved Institut for Elektroniske Systemer og en af verdens førende forskere indenfor måling af mobiltelefoners antennekvalitet.
Sidste år kunne vi blandt andet opleve ham i programmet Kontant på DR, hvor han målte på den nye iPhone 6s og konstaterede, at antennen i denne model var blevet ringere end i dens forgængere 6’eren (som i øvrigt heller ikke var god).
Sammen med sine kolleger ved Aalborg Universitet har han udviklet en metode til at måle effektiviteten af mobilantenner, som i dag bruges som standardtest over hele verden.
Dermed har vi dog ikke fået let adgang til information om kvaliteten af de enkelte mobiltelefoners antenner. For den information holder mobilproducenterne og teleoperatørerne tæt til kroppen.
Hvis man så programmet 'Kontant' kunne man ved selvsyn se, at målingen af mobilantennen foregik i et meget specielt, radiodødt rum og krævede en særlig procedure.
En sådan test er derfor ikke bare noget, ethvert lille teknikværksted kan udføre og dermed afsløre de dårlige antenner.
Ældre mobiltelefoner havde ekstern antenne
Før 1990’erne var mobiltelefoner på størrelse med en kuffert, og der var tale om såkaldte 'biltelefoner', der var fastmonteret i en bil.
De første håndholdte mobiltelefoner kom på markedet i starten af 1990’erne. Frem til ca. 1998 havde næsten alle mobiltelefoner en ekstern antenne – som enten kunne trækkes ud eller havde form som en lille 'stub'.
Faktisk var det danske firma, Cetelco, det første, der bragte en mobiltelefon med intern antenne på markedet i 1995 (som i øvrigt var baseret på Gerts afgangsprojekt).
Nokia fulgte efter med deres første model med intern antenne i 1997, og derefter gik det stærkt frem mod år 2000. I dag har så godt som alle mobiltelefoner en intern antenne.
Tidligere målinger af antenner var upræcise
De første år med håndholdte mobiltelefoner, blev der ikke målt på antennerne. Men da der begyndte at dukke nye typer af antenner op på mobiltelefonerne, kunne mobiloperatørerne se betydelige forskelle, som de ikke umiddelbart kunne forklare.
Derfor begyndte man at måle på antennerne til nogle mobiltelefoner. Det foregik i starten ved, at man koblede selve antennen til et kabel og målte antennens effektivitet gennem dette, uden at der var en bruger involveret. Og så var der ingen problemer at spore.
Der er dog flere problemer med denne målemetode:
Man skal ind i telefonen og finde stedet, hvor antennen 'fødes', hvilket ikke er let for andre end producenten – og så er der ingen garanti for, at antennen virker på samme måde, efter at telefonen er skilt ad, da alt metal i telefonen virker som antenne.
Derudover kommer målekablet selv til at fungere som en antenne, og ikke mindst inkluderer målingen ikke indflydelse fra en bruger.
Kroppen absorberer signalerne
Gert Frølund Pedersen satte sig derfor som relativ nyslået antenneingeniør for at lave målinger under mere realistiske betingelser – det vil sige, hvor signalerne til telefonen sendes gennem luften, og telefonen betjenes af en bruger.
Da han i 1997 som den første begyndte at udføre målingerne på denne måde, viste det sig, at der var kæmpestor forskel fra bruger til bruger (en faktor 10).
Det kom derved til at stå klart, at et helt afgørende parameter for en antennes effektivitet i praktisk brug er, at kroppen absorberer en stor del af signalerne.
Når man sammenligner antenner, må der derfor tages hensyn til, at det ikke er ligegyldigt, hvem der bruger telefonen, hvordan den holdes, og i hvilken retning den peger.
Kommercielle aktører sloges om udvikling af ny målemetode
Med den viden i bagagen gik Gert Frølund Pedersen og kolleger i gang med at udvikle den nye metode, der kunne bruges som standardtest.
Det var noget af en balancegang, da der udspandt sig lidt af en teknisk og politisk krig mellem de store, kommercielle aktører på markedet om, at en test ikke måtte favorisere bestemte antennetyper.
På det tidspunkt var der nemlig stadig mange af de gamle udtræksantenner og de små, tykke stub-antenner på mobiltelefonerne, samtidig med at der så småt var begyndt at komme nye, integrerede antenner på markedet.
Nedslående resultater
Den metode, som Gert og kolleger endte op med, involverer, at telefonen placeres i en kunstig hånd ved et kunstigt hoved, der skal simulere tilsvarende dele på et menneske.
Herligheden placeres så i et radiodødt rum – det vil sige et rum, hvor ingen forstyrrende signaler udefra kan trænge ind, og hvor signalerne fra senderen i rummet ikke reflekteres fra væggene.
Testen foregår så ved at ringe mobilen op via senderen i rummet og dermed måle, mens telefonen med den kunstige hånd og hoved trinvist vendes og drejes.
Man ender derfor med et helt net af målepunkter, fordelt på en kugleflade. Disse målinger kan så summeres og give et samlet mål for antennens effektivitet (inklusiv senderens og modtagerens effektivitet).
Telefonerne lever ikke op til standarden
Testen afslører, hvor svagt et signal fra en mobilmast en given telefon kan klare sig med for at få en taleforbindelse til mobilnettet. Signalets størrelse måles i dBm (decibel over en milliwatt), som er en logaritmisk skala. Jo lavere værdierne er, jo bedre er modtagelsen.
Standarden for GSM (der står for Global System for Mobile Communications) foreskriver, at telefonen skal kunne opfange et signal på mindst -102 dBm ved frekvensbåndet på 900 MHz (som er det frekvensområde, som GSM-netværk opererer ved uden for byerne, da det rækker længst).
Men det er vel at mærke, når man måler uden en antenne på telefonen ved at sætte en standardiseret kabelforbindelse direkte mellem telefonens modtager og en basestation.
Når der kommer antenne på telefonen, og den skal opfange radiobølgerne fra luften, er telefonerne langt fra at kunne opfange de -102 dBm, som GSM-standarden foreskriver.
Det var den konklusion Gert Frølund Pedersen og kolleger nåede frem til, da de målte på 23 af de mest populære smartphones tilbage i (2012 og igen i 2013) – blandt andet som et led i Erhvervsstyrelsens kortlægning af mobildækningen i Danmark.
Apple og Samsung klarede sig dårligt i test
Undersøgelsen vakte megen opmærksomhed, blandt andet fordi det viste sig, at de meget populære modeller fra Apple og Samsung på det tidspunkt klarede sig rigtig dårligt.
Således kunne iPhone 5 og Samsung Galaxy S3 kun opfange signalet ved henholdsvis -88,8 og -89,9 dBm. Det var markant dårligere end den tredjedårligste i testen (Nokia C2-01), som havde dækning ved -93,1 dBm.
Hver gang værdierne falder med 3 dBm, svarer det til en halvering af signalet. Så det er markante forskelle, vi taler om.
Dårlige antenner er et samfundsproblem
Man skulle tro, at en sådan pinlig afsløring af dårlige antenner i de populære smartphones, ville få producenterne til at stramme op. Men sådan er det altså ikke gået.
Gennemsnitskvaliteten for antennerne er faldet over tid, og forskellen mellem telefoner er stadig omkring en faktor 10.
En væsentlig grund til den manglende lyst til at forbedre antennerne fra mobilproducenternes side er formentlig, at afsløringerne af de dårlige antenner ikke har kostet dem på salgstallene.
Langt de fleste brugere bor i byerne, hvor mobildækningen er så god, at der næsten ikke behøver være antenner på telefonerne for at få forbindelse. I praksis vil problemet derfor kun være stort for måske 10 procent af brugerne.
I et samfundsmæssigt perspektiv er de dårlige antenner dog et problem, mener Gert.
I områder med dårlig mobildækning vil mobilselskaberne således hvert eneste år skulle sætte mange flere master op blot for at kompensere for de stadigt dårlige antenner. Og det er der jo kun brugerne til at betale for via deres abonnement.
Dertil kommer, at dårligere antenner også betyder et højere strømforbrug i telefonen for at holde forbindelsen.
Mærkning af mobilantenner kan hjælpe forbrugerne
Gert er en varm fortaler for at indføre en egentlig mærkningsordning for antenner i mobiltelefoner, så forbrugerne kan få reel viden om kvaliteten af antennen.
For nogle år siden var der megen bekymring for, om strålingen fra mobiltelefoner udgør en risiko. Det udmøntede sig i, at producenterne nu skal angive den såkaldte SAR-værdi for telefonerne, der et udtryk for, hvor megen stråling, de sender ind i personen.
På samme måde kunne problemet med 'dårlig dækning', som mange forbrugere er optaget af i dag, imødekommes med en mærkningsordning.
Nogle steder er der reelt problemer med dårlig dækning – men før man bander sin teleudbyder langt væk, vil det være relevant at sikre sig, at problemet ikke primært ligger i telefonens egen antenne. Og her vil en mærkningsordning kunne gøre en stor forskel.
Som det er i dag, er det faktisk ikke muligt for forbrugeren at skaffe sig faktuel viden om kvaliteten af antennen i en given telefon.
Og så længe der ikke hersker åbenhed om målinger af antennernes kvalitet, vil mobilproducenter og mobiloperatørerne kunne skyde skylden på hinanden, når der er problemer med mobildækningen.
Mobiler med flere antenner
Da man begyndte at lave interne antenner i mobiltelefonerne, var udfordringen rent teknologisk at lave antenner, der var gode nok til at kunne det 'hele'.
I dag er udfordringen i højere grad blevet, at der kommer mere og mere metal ind i de smarte mobilmodeller.
Det primære problem er, at det bliver sværere for antennen at 'dække' alle de frekvenser, der bruges til mobiltelefoni, når der er meget metal omkring antennen.
Derfor bør en god antenne i en moderne, metalfyldt smartphone i praksis bestå af en antenne, der kan justere sig selv til den frekvens, der til et hvert tidspunkt skal bruges.
Udover at der kommer flere og flere frekvensbånd, kræves der højere datarater, og for at opnå den højere datarate i f.eks. vores nye 4G-system, skal der være mindst to antenner, der modtage signalet på samme tid.
Selv med disse krav vil det ifølge Gert være muligt for mobilproducenterne at forsyne fremtidens modeller af smartphones med ordentlige antenner, uden det behøver at fordyre telefonerne med mere end en 10-20 kr.
