Tulostettava versio

TEKin palkitsema vuoden 2011 väitöskirja esittelee suuntaviivat kännyköiden paikannusjärjestelmien kehitykselle. Lauri Wirolan tutkimustyö Nokialla on poikinut jo kymmeniä patentteja.

Kaupan hyllyltä on tänään vaikea löytää kännykkää, joka ei osaisi jollakin teknologialla paikantaa itseään. Viisi vuotta sitten, Lauri Wirolan kirjoittaessa väitöstyönsä ensimmäistä artikkelia, kaikki oli toisin. Silloin naapurin sai kateelliseksi kojelaudan alkeellisella autonavigaattorilla.

– Ei kukaan osannut ennustaa, että tänä päivänä olisi yli 50 000 applikaatiota, jotka hyödyntävät paikannusta, Lauri Wirola kuvailee teknologian voittokulkua.

Satelliittipaikannuksen synonyymiksi vakiintunut amerikkalainen GPS-järjestelmä on sekin saamassa kilpailijoita. Venäjän GLONASS-järjestelmällä on jo maailmanlaajuinen peitto. Kiinalaiset rakentavat omaa järjestelmäänsä, ja EU:n Galileo-satelliitit saataneen nekin taivaalle tällä vuosikymmenellä.

– Tämä on politiikkaa. Sotilaallisesti ja yhteiskunnallisesti tärkeissä järjestelmissä ei haluta olla toisen valtion varassa, Wirola pohtii.

Kuluttajille tilanne on hyvä. Varsinkin kaupunkioloissa paikannustarkkuus paranee, kun taivaallisen paikannussignaalin lähettäjät lisääntyvät. Sen sijaan standardien kehittäjille viisi eri teknologiaa yhden sijasta on painajainen. Lauri Wirola tietää tämän hyvin. Hän on ollut kehittämässä niitä standardeja, joiden varassa kännyköidemme paikannus tulevaisuudessa toimii.

Nokian iskunyrkki

Vuonna 2006 matkapuhelinstandardit tukivat vain GPS-järjestelmän ensimmäistä versiota.

– GPS-järjestelmää oltiin modernisoimassa, ja kaikki tiesivät että uusia järjestelmiä oli tulossa.

Kolmen hengen iskunyrkki Nokialta ryhtyi hahmottelemaan uutta teknologiaa. Tuolloin syntyi Wirolan väitöskirjan rakkain julkaisu. Wirolan ja hänen esimiehensä Jari Syrjärinteen kirjoittamassa artikkelissa hahmoteltiin tekninen pohja kaikki tulevat satelliittipaikannusjärjestelmät kattavalle matkapuhelinstandardille.

Setting a New Standard: Assisting GNSS Receivers That Use Wireless Networks ilmestyi lokakuussa 2006 paikannusalaa seuraavassa InsideGNSS-makasiinilehdessä.

– Siitä tuli koko väitöstyön kulmakivi. Esittelimme julkaisussa maailmalle, miten haluaisimme järjestelmän toimivan.

Kun tänään selailee matkapuhelinalaa sitovia paikannusstandardeja, sukulaisuus Wirolan artikkeliin on ilmeinen.

– Matkapuhelinstandardointi ei koskaan ole yhden yrityksen show, mutta kyllä perusideat ovat meidän käsialaa. Ne olivat teknisesti erittäin hyvää tavaraa, Wirola toteaa.

Standardeja noudattavat kaikki, lukipa puhelimen kuoressa Apple, Nokia tai Samsung. Wirola ja hänen kollegansa ovat vaikuttaneet siihen, että Applen uusin iPhone 4S -älypuhelin osaa hyödyntää venäläisiä GLONASS-satelliitteja.

Standardointi raakaa peliä

Matkapuhelinalan kulisseissa tehtävä standardointityö on raakaa peliä. Taloudelliset intressit ovat suuret, ja kaikki valmistajat haluavat omat teknologiansa standardeihin. Wirolasta on vuosien varrella kehkeytynyt kova neuvottelija, mutta miehen ensimmäinen standardointikokous Montrealissa 2006 ei mennyt aivan putkeen. Wirolan huolella valmistelema tekninen esitys oli hyvä, mutta silloisen arkki­vihollisen Qualcommin edustaja lyttäsi hienot ideat noin kolmessakymmenessä sekunnissa. Ju­nioria nöyryytettiin toden teolla.

– Nyt ollaan usein yhteydessä ja hyvissä väleissä, Wirola naureskelee.

– Standardointi on tiukkaa vääntöä, mutta kun taistelut on käyty ja päätökset tehty, koko porukka tekee päätösten pohjalta parasta mahdollista tekno­logiaa.

Paikannusstandardeista käydyn taiston voittajaksi selvisi Nokia. Wirola laskee, että hänen väitös­kirjansa aiheista on syntynyt noin 30 patentti­perhettä. Kaiken kaikkiaan Wirolan nimi on noin 70:ssä Nokian patentoimassa keksinnössä.

Toinen puoli Wirolan väitöstyöstä käsitteli verkko­perustaisia paikannusmenetelmiä.

– GPS on paikannuksessa se järein työkalu, joka kuluttaa puhelimen akkua nopeasti.

Matkapuhelinverkkoon perustuvan paikannuksen tarkkuus riittää jo nyt useimpiin sovelluksiin.

– Jos haluat tietää Tampereen sään, ei sijaintia tarvitse tietää kymmenen metrin tarkkuudella.

Sisätilapaikannus seuraavana

Satelliittipaikannus ei myöskään toimi sisätiloissa. Sisätilapaikannus on tällä hetkellä matkapuhelinkehityksen kuuma aihe. Wirolan mukaan yhtä, kaiken ratkaisevaa sisätilapaikannusteknologiaa tuskin löytyy.

– Ainoa ratkaisu on tuoda sekoitus eri tekno­logioita. Langattomiin lähiverkkoihin perustuva paikannus on tärkeässä roolissa, samoin puhelimen sensorit.

Messukeskuksissa, lentokentillä ja kauppakeskuksissa suunnistettaessa voidaan hyödyntää älypuhelinten kompassia, gyroskooppia, kiihtyvyys­antureita ja barometria.

– Niiden perusteella saadaan tietoa puhelimen liiketilasta. Painemittari taas huomaa kerroksesta toiseen siirtymisen. Lisäksi tarvitaan tietenkin sisä­tilojen kartat ja muuta sisältöä, jotta tarkalle sisätilapaikannukselle olisi todella käyttöä ja tarvetta.

TEKin väitöskirjapalkinnosta kilpaili 27 työtä. Mikä nosti Wirolan Tampereen teknillisellä yliopistolla tekemän työn ylitse muiden?

– Monet työn ideat ja teknologiat ovat jo käytössä. On kai kohtuullisen harvinaista, että akateeminen tutkimus päätyy näin nopeasti teollisuuden käyttöön, voittaja arvioi.

Tällä menolla Wirolan kehittämät teknolo­giat ovat muutaman vuoden päästä käytössä maapallon joka ainoassa matkapuhelimessa. Ei huono saavutus.