Ylivoimaisesti yleisin mietinnän aihe on valokuidun tarpeellisuus – miksi hankkia valokuituliittymä jos ilmankin pärjää?
Valokuidun tarpeellisuus nojaa kahteen vankkaan asiaan: jatkuvaan tiedonsiirtotarpeen kasvuun ja fysiikan lakeihin.
1. Jatkuva tiedonsiirtonopeuden kasvu
Kotitaloudet alkoivat siirtyä tietoverkkoihin 80-luvulla modeemien hintojen laskettua riittävästi kuluttajien kukkaroille sopiviksi. Silloinen tekniikka riitti lähinnä tekstin siirtoon, ja käyttö ei onnistunut tavan tallaajalta: ensimmäisiin modeemeihin naputeltiin mystisiä yhteyskomentoja. Nykykäyttäjää lähinnä naurattaa kun puhutaan 0,001-0,01 M yhteysnopeuksista.
Tietoverkoista tuli koko kansan huvia vasta 90-luvulla esiteltyjen graafisten verkkoselainten myötä ja internetin leviäminen alkoi. Vielä vuosituhannen vaihteessa joka mökissä ei ollut nettiyhteyttä, vaan ainoastaan 40% kodeista oli verkossa. Modeemi ja lankapuhelinverkko pysyi ensisijaisena väylänä verkkoon, mutta ADSL-liittymät alkoivat yleistyä. Kotikäyttöön hinnoiteltujen modeemien nopeudet 10 kertaistuivat ja niiden hinta romahti vuosikymmenen kuluessa. Hyvällä linjalla modeemilla pääsi jopa 0,05 M nopeuteen.
2000-luvulla netin käyttäjämäärä nousi joka toisesta suomalaista yli 80% väestöstä. Vuosikymmenen vaihtuessa kaikki nuoret olivat jo verkossa, joten kasvua syntyi enää yli 50-vuotiaiden siirtyessä verkkopalvelujen käyttäjiksi. Samalla kun lankapuhelimet vaihtuivat lopullisesti kännyköihin, myös modeemit ja ISDN-liittymät katosivat ADSL ja VDSL -liittymien myötä. Käytön kasvaessa operaattorit poistivat pikkuhiljaa hitaimpia yhteyksiä ja vuonna 2010 hinnat alkaen -nopeus oli operaattorista ja alueesta riippuen 1 M tasoa.
Nykyisin lähes kaikki käyttävät nettiä. Tilastokeskuksen mukaan vuonna 2016 jo 88% suomalaisista käyttää internetiä, alle 55 vuotiaista käytännössä kaikki. 65-74- vuotiaistakin vielä 74% kuuluu netinkäyttäjiin, mutta 75-89 vuotiaista enää kolmannes on opetellut netinkäytön. Samalla kun käyttäjämäärä on räjähtänyt ja netti arkipäiväistynyt, on yhä useampi palvelu siirtynyt verkkoon. Kaikilla kotimaisilla tv-kanavilla on omat verkkopalvelunsa, jossa tv-ohjelmat voi katsoa milloin haluaa, viranomaisten kanssa asiointi on sähköistynyt, älypuhelin varmuuskopio tarkat valokuvat automaattisesti pilveen ja yksityisellä puolella tutuksi tullut nettilääkäri tekee tuloaan myös julkiselle puolelle. Sipilän hallituksen yhtenä tavoitteena on palveluiden digitalisoiminen (eli siirtäminen verkkoon) kulujen karsimiseksi, joten yhä useampi palvelu siirtyy verkkoon – piti siitä tai ei.
Internet-yhteydet ovat nopeutuneet edelleen tällä vuosikymmenellä. Uusien ADSL-yhteyksien myynti on käytännössä lopetettu ja tilalle tarjotaan VDSL-yhteyttä 50M nopeudesta alkaen. Aivan peruskäytössä 10M riittää toistaiseksi vielä monelle. Kaikkein eniten rummutetaan langattoman mobiilinetin puolesta (koska siinä operaattorin kulut ovat pienimmät, koska ei tarvitse ylläpitää kaapeleita). Luvattu jopa 300M nopeus tosin ei toteudu edes teoriassa, ja verkko ruuhkautuu tiettyinä aikoina koska kaista jaetaan kaikkien käyttäjien kesken.
Keskimääräinen yhteysnopeus on kasvanut 20 vuoden kuluessa noin 100 kertaiseksi. Kaistan tarpeen kasvun pysähtymisestä ei ole merkkejä – päinvastoin! Tulevaisuudessa esimerkiksi tv-kanavat teräväpiirtona haukkaavat entistä enemmän kaistaa virtuaalitodellisuuden sovelluksista puhumattakaan. Peruskäyttöön tarvittava nopeus kasvaa tällä hetkellä noin 50% vuosittain, joten 10v kuluessa osuuskunnan nyt nopealta tuntuva 100M kaista jää sekin kapeaksi – onneksi valokuituverkossa nopeuden nostaminen onnistuu helposti.
2. Fyysikan lait vaikeuttavat sähköön perustuvaa tiedonsiirtoa
Tiedonsiirto sekä lanka- että matkapuhelinverkossa perustuu sähköön. Tietyllä taajuudella etenevä kantoaalto kuljettaa mukanaan tietoa joko ilmassa tai kuparikaapelia pitkin. Taajuus kertoo kuinka usein aalto värähtelee, esimerkiksi 1000 Mhz aalto värähtelee miljoona kertaa sekunnissa. Rajusti yksinkertaistaen yksi värähtely voi kuljettaa mukanaan vain yhden murusen tietoa, joten mitä suurempi taajuus on käytössä, sitä enemmän tietoa voidaan siirtää.
Moni muistaa vielä modeemin pimputuksen; lankapuhelinkeskusten ohjaus perustui aikoinaan ääneen ja modeemikin siirsi tietoa ihmisen kuuloalueella, tarkemmin 300-3400Hz taajuuskaistalla. Kuten äsken opimme, täytyy nopeuden nostaessa nostaa taajuutta, joten ADSL-liittymien taajuuskaista nousi kuuloalueen yläpuolelle 23000 – 1 100 000 Hz välille (1 100 000 Hz = 1,1 Mhz). Nykyinen VDSL2 tekniikka menee jo 35 Mhz taajuuksiin saakka, ja vastaavasti 4G-mobiiliverkko toimii kolmella eri taajuusalueella.
Sähköiset signaalit vaimenevat etäisyyden kasvaessa. Mitä korkeampi taajuus on, sitä voimakkaampaa tämä vaimeneminen on. Tämä vaikeuttaa sähköön perustuvaa tiedonsiirtoa, koska nopea tiedonsiirto vaatii nimenomaan korkeiden taajuuksien käyttöä! Siksi lankapuhelin- ja matkapuhelinverkon rajoja kolkuttelevasta uudesta tekniikasta on hyötyä ainoastaan lyhyillä etäisyyksillä kaupunkialueilla. Jos tavoitellaan 100M yhteyttä, se onnistuu kupariverkossa 200 metrin ja 4G-mobiiliverkossa kilometrin etäisyydelle.
4G-verkon 100M kilometrin etäisyydelle kuulostaa aluksi hyvältä. Mobiiliverkoissa ilo loppuu lyhyeen naapurin tullessa linjoille, koska kaista jaetaan kaikkien käyttäjien kesken. Kun lapsiperheessä on helposti 3-8 laitetta koko ajan verkossa, niin jo muutama kymmenen taloutta hyydyttää verkon täysin. Haja-asutusalueella tukiasemia ei edes ole kilometrin välein, ja 3-5 kilometrin päässä mastosta nopeus laskee entisestään. Monnissa nopeus laskee 2-10M tasolle ruuhka-aikoina arki-iltaisin.
Alunperin 2600 Mhz taajuudella toimineen 4G-verkon kantavuutta on kasvatettu ottamalla tv-kanavilta vapautunut 800 MHz taajuusalue matkapuhelinkäyttöön. Sen lisäksi uusi 700 MHz alue on avattu tänä vuonna lisäkapasiteettia tuomaan. Matalampi taajuus siis lisää kantamaa nopeuden kustannuksella, joten näillä taajuuksilla 100M jää teoriassakin haaveeksi.
Ainoa tapa nopeuttaa verkkoa haja-asutusalueella on tukiasemien lisääminen, mutta se ei ole operaattoreille taloudellisesti kannattavaa: asiakas maksaa kiinteän maksun rakentaapa lisää tolppia vai ei (eli ei rakenna). Uusista teknologioista ei niistäkään ole hyötyä fysiikan lakien asettaessa omat rajansa, koska esimerkiksi 5G verkon vaatima nopeus onnistuu vain nostamalla verkon taajuutta entisestään. 5G verkon käyttämällä 25-90 Ghz taajuusalueella signaali vaimenee niin nopeasti, että tukiasemia on oltava jo 200 metrin välein. Teoriassa haja-asutusalueiden nopean verkon toteuttaminen mobiilitekniikoilla on siis mahdollista, mutta taloudellisesti siinä ei ole mitään järkeä. Monnin alueella tarvittaisiin satoja 5G-tukiasemia.
Tulevaisuus on valokuidun
Valokuitu perustuu sähkön sijaan valoon, joka kulkee lähes häviöttömästi ohuessa lasisäikeessä. Valokuidulla saavutetaan huomattavasti pidemmät yhteysvälit ja nopeudet. Kun ADSL liittymällä saavutetaan 8 Mb nopeus ainoastaan kolmeen kilometriin saakka, niin Japanissa on siirretty yhtä ainoaa valokuitua pitkin dataa 14 000 000 M nopeudella peräti 160 km matka. Valokuitu siis toimii myös harvaan asutulla alueella, ja mikä parasta, sen nopeutta voidaan nostaa päätelaitteet uusimalla kotikäytön kannalta rajattomasti.
Valtio tukee laajakaistastrategiassaan valokuituverkkoja haja-asutusalueilla, ja tähän mennessä tukea on saanut jo yli 150 valokuituverkkoa. Sen lisäksi ELY-keskukset tukevat valokuituverkkoja maaseudun kehittämistahaston kautta. Kaikki kansalaiset halutaan nopean verkon ääreen, jotta palveluiden digitalisoituminen ei aseta kansalaisia eriarvoiseen asemaan ja pudota haja-asutusalueilla asuvia tietoyhteiskunnan kelkasta. Koska muut tekniikat eivät haja-asutusalueilla toimi, suuntautuu tuki valokuituverkkoihin.
Valokuidusta siis tulee jollain aikavälillä väkisin joka kodin perusinfraa. Tilanne voi muuttua vain, jos lisää yhteysnopeutta ei tulevaisuudessa tarvita (mikään ei viittaa että nopeuksien kasvu pysähtyisi), tai käsityksemme fysiikasta muuttuu niin radikaalisti, että jotakin toistaiseksi tuntematonta mekanismia voidaan käyttää tiedonsiirrossa. Nykytiedon valossa varsinkiin haja-asutusalueilla kannattaa panostaa valokuituun ja varmistaa siten toimiva verkkoyhteys.