Przełomowe badania pomagają kształtować nasz połączony świat
Rozwój internetu skupiał się dotychczas na zapewnianiu coraz wyższych przepustowości łącz wykorzystywanych przez użytkowników. W ostatnich latach byliśmy jednak świadkami rosnącej świadomości konieczności obsługi ogromnej liczby połączonych urządzeń, a także zapewniania niezawodnej łączności bezprzewodowej z innymi urządzeniami. Zasady te, które stały się fundamentem rozwoju technologii 5G, zostały określone i wyjaśnione w ramach przełomowego projektu finansowanego przez ERBN. Zespół projektu, którego realizacja została zaproponowana w 2014 roku i rozpoczęła się rok później, prawidłowo przewidział obraz dzisiejszego połączonego świata. „Przyjrzyjmy się bliżej prostym połączonym urządzeniom, które obecnie określamy mianem internetu rzeczy”, mówi Petar Popovski, koordynator projektu WILLOW oraz profesor komunikacji bezprzewodowej duńskiego Uniwersytetu w Aalborgu. „Mówimy tutaj o milionach urządzeń przesyłających i odbierających niewielkie ilości danych, spośród których niektóre wymagają całkowicie niezawodnego połączenia sieciowego”. Popovski posługuje się w tym kontekście analogią odnoszącą się do instytucji finansowych. Internet szerokopasmowy jest jak bank inwestycyjny”, wyjaśnia. „Można udać się do niego i pożyczyć 300 000 euro na zakup domu – w takiej sytuacji poniesione w związku z tym koszty administracyjne będą znikome w porównaniu z całkowitą kwotą”. Sytuacja będzie jednak wyglądała zupełnie inaczej w przypadku 300 000 osób pożyczających od banku 1 euro. „Pozornie jest to dokładnie taka sama kwota, jednak ogólny narzut jest w tej sytuacji znacznie wyższy. To właśnie z tym wyzwaniem musimy się zmierzyć w świecie, w którym olbrzymia liczba urządzeń internetu rzeczy będzie nieustannie przesyłała niewielkie pakiety danych”.
Połączony świat
Po proroczym przewidzeniu wyzwań związanych z łącznością, którym będzie musiało stawić czoła społeczeństwo, zespół projektu WILLOW skupił się na opracowaniu kluczowych zasad budowy nowych systemów. Badacze dostrzegli fakt, że przesyłanie niewielkich pakietów danych wymaga gruntownej zmiany sposobu myślenia na temat sieci. Pracując nad koncepcją niezawodnej sieci, zespół podkreślił znaczenie technologii uczenia maszynowego. „Systemy bezprzewodowe muszą wykorzystywać algorytmy poznawania i analizy informacji na temat swojego otoczenia radiowego, aby móc zagwarantować, że połączenie będzie działało przez 99,999 % czasu”, mówi Popovski. „W ramach naszego projektu udało nam się skutecznie pokazać, że jest to absolutnie nieodzowne”. Kolejną ważną koncepcją jest idea wielu połączeń, określana niekiedy mianem zróżnicowania interfejsów. Koncepcja ta zakłada możliwość wykorzystania wielu interfejsów (łączności opartej o sieci komórkowe, sieci Wi-Fi i innych) dostępnych w urządzeniu w celu zapewnienia dostarczania informacji. „Wykazaliśmy również, że w przypadku przesyłania niewielkich pakietów danych kluczowe jest prawidłowe kodowanie metadanych opisujących ich zawartość”, dodaje Popovski.
Kształtowanie przyszłości
Zespołowi projektu WILLOW udało się skutecznie opracować modele łączące usługi bezprzewodowe z zapotrzebowaniem na niezawodne połączenia oferujące niskie opóźnienia oraz masowe przesyłanie okresowych transmisji danych. Jednym z rezultatów projektu było opracowanie 80 publikacji naukowych, spośród których kilka doczekało się wielu cytowań. „Kwestie, które przewidzieliśmy 6 czy 7 lat temu okazały się niezwykle ważnymi elementami sieci 5G”, wyjaśnia. Projekt zainspirował naukowców i inżynierów do opracowania technologii pozwalającej na budowę systemów bezprzewodowych w technologii 5G i kolejnych generacji. Technologie takie jak masowa komunikacja typu maszynowego, czyli mMTC, a także komunikacja o wysokim poziomie niezawodności i niskich opóźnieniach (URLLC) stanowią obecnie dwa z trzech filarów technologii 5G. Pomimo tego, że projekt cieszy się szczególnym zainteresowaniem inżynierów zajmujących się technologiami bezprzewodowymi i elektroniką, wpływ projektu był znacznie większy. Wypracowane w ramach projektu koncepcje przekładają się bowiem także na pracę inżynierów zajmujących się automatyzacją oraz na przykład logistyką. „Nasze wyniki zataczają coraz szersze kręgi, ponieważ coraz więcej sektorów dąży do cyfryzacji swoich systemów”, zauważa Popovski. Rezultaty prac zespołu skupionego wokół projektu WILLOW, stanowiącego prawdziwy kamień milowy w rozwoju technologii komunikacyjnych, będą kształtować kolejne lata prac. Łączność urządzeń internetu rzeczy, a także wysoce niezawodne połączenia będą stanowiły prawdziwy przełom w wielu sektorach, między innymi w energetyce, transporcie, przemyśle wytwórczym oraz ochronie zdrowia.
Słowa kluczowe
WILLOW, 5G, internet szerokopasmowy, internet, łączność, bezprzewodowa, masowa komunikacja typu maszynowego, mMTC, komunikacja o wysokim poziomie niezawodności i niskich opóźnieniach, URLLC