Matkapuhelinverkon kuuluvuusongelmia on raportoitu etenkin uusissa asuinkerrostaloissa tasaisesti koko ajan vuoden 2010 jälkeen. Usein on esitetty perusteltu kysymys, ”miksi uusissa asuinkerrostaloissa on matkapuhelinten käytössä ongelmia, mutta vanhemmissa taloissa niitä ei ole?” Tämä väitöstutkimus pyrkii esittämään vastauksia tähän kysymykseen.

Kysymys itsessään on tärkeä koko yhteiskunnan näkökulmasta, sillä matkaviestinverkkojen käyttökulttuuri on muuttunut. Matkapuhelimia käytetään enimmäkseen muuhun kuin puhelujen soittamiseen. Riittävän luotettava ja nopea laajakaistayhteys onkin muodostunut jo kansalaisten perustarpeeksi.

Tässä väitöstutkimuksessa keskitytään asuinkerrostalojen ulkokuoren materiaalien ja rakenteiden RF-vaimennuksiin eri taajuuksilla. Päähuomio on matkapuhelinverkkojen teknologioiden sijaan taajuuksissa, sillä asuintalojen elinkaaren aikana matkapuhelinten sukupolvet ja niiden käyttämät taajuudet vaihtuvat todennäköisesti useaan kertaan. Asuinkerrostalojen ulkokuoren pääasialliset rakenneosat ovat betonielementeistä valmistetut ulkoseinät ja ikkunarakenteet. Tämän kirjan ensimmäisissä luvuissa tarkastellaan asuinkerrostalojen ikäjakaumaa ja ulkoseinien rakennetta. Samalla todetaan asuinkerrostalorakentamisen ulkoseinien perustuneen viimeisten vuosikymmenien aikana lähes yksinomaan betonin käyttöön seinärakenteen rungon osalta. Toinen merkittävä rakenneosatyyppi, ikkunat, on kokenut 1990-luvun jälkeen merkittävän muutoksen. Nykyisin markkinoilla olevissa ikkunatyypeissä on lähes poikkeuksetta ainakin yhdessä lasipinnassa niin kutsuttu selektiivipinnoite. Tämä pinnoite parantaa ikkunoiden energiatehokuutta, mutta samalla kasvattaa ikkunan signaalivaimennusta merkittävästi. Tästä syystä uusia ikkunoita onkin pidetty perinteisesti matkapuhelinverkon heikon sisätilakuuluvuuden syynä.

Tämä väitöstutkimus sisältää paljon mittaustuloksia, joiden pohjalta on kirjoitettu lukuisia erilaisia raportteja erityisesti suomalaisille lukijoille ja yhteistyötahoille, mutta myös seitsemän kansainvälistä konferenssijulkaisua. Asuinkerrostalojen ulkoseinissä käytettävien betonilaatujen lisäksi tarkasteluun on otettu mukaan myös kosteuden merkitys betonin signaalivaimennukseen. Näiden mittausten tulokset osoittavat, että syy uusien asuinkerrostalojen heikkoon signaalitasoon ei johdu pelkästään ikkunoista.

Ikkunoiden osalta mielenkiintoinen yksityiskohta on mahdollisuus selektiivikalvon muokkaamiseen, jota tässä kirjassa on tutkittu sekä laboratoriomittausten, simulaatioiden että käytännön kenttäkokeiden avulla. Näistä kokeista saatujen tulosten perusteella nykyisin markkinoilla olevien, normaalilla selektiivikalvolla varustettujen, ikkunoiden signaalivaimennusta on mahdollista pienentää merkittävästi, joten ikkunoista on mahdollista tulla jälleen helpoin reitti signaaleille asuinkerrostalon ulko- ja sisäpuolen välille.

Erilaisista sementtilaaduista valmistettujen betonielementtien oma vaimennus on tässä väitöstutkimuksessa esitettyjen tulosten valossa melko yhdenmukainen matkaviestinverkkojen matalimmilla taajuuksilla, mutta taajuuksien kasvaessa ja erityisesti betonin kastuessa vaimennuksissa on hyvin suuria eroja. Nämä erot aiheuttavat tilanteen, jossa asuinkerrostalojen seinien signaalivaimennukset ovat erilaisia eri vuodenaikoina, erityisesti kohteissa, joissa ulkoseinän pinnoite on vaurioitunut.

Oman mielenkiintoisen tilanteensa aiheuttaa ulkoseinäremontti, jossa ulkoseinän pinnoitteeksi valitaan rappausverkolla tuettu paksurappaus. Tämä on tavallinen tapa peruskorjata laajasti vaurioituneita ulkoseiniä. Paksurappauksen laasti on huokoista ja imee helposti vettä, mikä aiheuttaa vaihtelua rappauskerroksen RF-vaimennukseen. Itse laastin vaimennusta paljon tärkeämpi havainto liittyy rappausverkon omaan signaalivaimennukseen, joka on huomattavan suuri erityisesti matkaviestinjärjestelmien matalimmilla taajuuksilla. Rappausverkolla vahvistettu paksurappaus siis käyttäytyy täysin päinvastoin kuin muut rakennusmateriaalit RF-vaimennuksen näkökulmasta. Tällä ilmiöllä on vaikutusta erityisesti nopeasti yleistyvien ja matalilla taajuuksilla toimivien IoT-verkkojen toimintaan.