5G-utmaningen i skogen
Text: Elin Fries, Bitzer. Foto: Sverker Johansson, Bitzer
Utvecklingen av 5G-nätet spås förändra såväl fordon som industrier i grunden, och det finns stora förhoppningar om att tekniken ska bana väg för fjärrstyrda fordon. Det märks inte minst inom skogsbruket. Förra året hyrde Skogforsk en 5G-utrustning av Telenor och Ericsson. Den har använts i ett pilotprojekt för att fjärrstyra skogsmaskiner.
– De första testerna visar att fjärrstyrning med hjälp av 5G har stor potential i skogsbruket, men det finns onekligen flaskhalsar att lösa, konstaterar Petrus Jönsson på Skogforsk.
– I dag fungerar fjärrstyrning med 5G bra i vanlig skog, men bryter överföring kraftigt vid lutande terräng, vilket vi jobbar på. Till exempel ligger labbet i Jälla i närheten av ett berg, och trots den lokala 5G-stationen stör det överföringen. Redan 400 meter från boden var bildöverföringen för dålig så att systemet kraschade, säger Petrus Jönsson.
Kortvågigt studsar i terrängen
Den stora utmaningen för fjärrstyrning är behovet av hög frekvens för en omedelbar bildöverföring, men en hög frekvens innebär också korta vågor på det elektromagnetiska spektrumet. 5G har hög frekvens, men de korta radiovågarna styrs lätt ut av hinder.
5G och hydraulik
En viktig fråga är hur fjärrstyrning hanterar fördröjningar i kommunikationen. Hydraulik i sig har en naturlig fördröjning, och en skogsmaskinförare har normalt inget problem att kompensera för det. Vid all kommunikation sker en viss fördröjning, och även om den är minimal vid 5G varierar fördröjningen något. Vid en stor förändring av dataflödet är maskinen programmerad att skicka ut ett stoppmeddelande för alla funktioner då det ser ut som att kontakten med fjärrstationen brutits.
– Om vi svänger kranen fullt åt ett håll och det då kommer en stor förändring i fördröjningen kommer ett sådant nollmeddelande hinna skickas mellan två meddelanden från fjärrstationen. Det är som att slå tvärbroms och sedan trycka på gasen. Det blir att den hackar sig fram. Det fick vi korrigera i 5G-systemet genom att lägga in ett buffertmeddelande, då slutar den hacka sig fram, säger Tobias Semberg, civilingenjör driftsystem vid Skogforsk.
Här börjar en balansakt mellan säkerhet och körbarhet.
– Med en kran som är åtta meter lång och svänger fort kan mycket hända om man tillåter för lång fördröjning. Det går att programmera bort problemet till en viss grad, vi kan lösa det genom att sända samma meddelande till maskinen som senast i väntan på ett nytt meddelande från fjärrstationen, men då får vi till slut ett säkerhetsproblem istället, säger Tobias Semberg.
Tobias Semberg, Skogforsk och Ulf Seijmer, Induo
Flera lösningar
Nu undersöks flera lösningar för säkrare uppkoppling. Bland annat ska relästationer utvecklas och utvärderas för att förbättra radiokommunikationens täckning.
– I dag är antennmasten tolv meter hög, men för att nå höga överföringshastigheter skulle den behöva placeras högre. I dag finns det dock juridiska hinder i form av bygglov av hur högt master får placeras. Ett alternativ Skogforsk kommer undersöka i framtida projekt är att montera relästationer på hög punkter i drivningsområdet, till exempel högstubbar eller att använda drönare, säger Petrus Jönsson.
En annan är att sänka bildkvaliteten.
– Bland annat funderar vi på att det skulle kanske gå att använda enklare grafik samt att sända i svartvitt – det skulle bli lite som tecknat, säger Petrus Jönsson.
Skogforsk vill även ta reda på hur terrängkörningen påverkas vid fjärrstyrning samt om och i så fall hur ett digitalt planeringsverktyg kan vara till hjälp vid ruttplaneringen. Man kommer också att undersöka olika förarstöd för att tillgodose maskinförarens informationsbehov.
Skogen – en utmaning
Skotaren har utrustats med en 5G-router från Induo. Ulf Seijmer, innovationsansvarig på Induo, tror på projektet med fjärrstyrning.
– Idèn att lyfta ut föraren ur hytten är genial, det finns mycket att vinna på att få ut 5G i skogen, säger han.
Förutom gruvor under mark är skogsterräng en av de mest utmanande platserna att få 5G-nätet och fjärrstyrning att fungera.
– Det är inte det lättaste. Men om man knäcker det är det en dörröppnare.
Men han är hoppfull. Dels blir 5G-näten ständigt bättre, men man har även undersökt möjligheterna att jobba med radioteknik som når längre för en del av de kritiska styrsignalerna.
– Då går vi ner på en lägre frekvens där man har en bättre förmåga att penetrera terräng, då vissa styrsignaler ligger där för att ducka för räckviddsproblematiken man upptäckte i testet, säger han och fortsätter:
– Man kan tänka sig att 5G är den primära uppkopplingsvägen, men att man går över till en lokal teknik med längre räckvidd och långsammare datahastighet som komplettering eller backup när man kommer till terräng där det annars tar stopp.
Skogforsk arbetar sedan 2019 med att utveckla fjärrstyrda skogsmaskiner på Skogforsks tekniklabb, Troëdsson Forestry Teleoperation Lab utanför Uppsala. Labbet består av en skotare utrustad med stereokameror, laserradar och satellitnavigering. Maskinen styrs med bildskärmar och, som här, med VR-glasögon.