QOSMOS: technologia radia kognitywnego optymalizuje wykorzystanie skąpego widma
W najbliższej przyszłości sektor telekomunikacyjny stanie w obliczu trzech wyzwań: zwiększające się zapotrzebowanie na widmo radiowe, stale rosnący popyt na dane i coraz silniejsza niechęć klientów do płacenia za te usługi. Widmo jest jednak zasobem skończonym. Partnerzy projektu QOSMOS zajęli się problemem niedostatku nierozerwalnie powiązanym z kosztami, opracowując technologię radia kognitywnego, która dynamicznie optymalizuje wykorzystanie widma radiowego na podstawie oceny niedostatecznie użytkowanych części i współdzielenia przez różne urządzenia. „Zamysł polega na rozbiciu silosów” – stwierdził Michael Fitch z firmy British Telecom, która pełni rolę koordynatora projektu QOSMOS. „Każda nowa usługa i technologia potrzebuje nowego widma. Silosy tworzą się, kiedy mnóstwo zróżnicowanych urządzeń korzysta z mnóstwa różnych części widma”. Ta różnorodność nie służy efektywnemu zarządzaniu widmem. Dlatego też partnerzy projektu opracowali trzy technologie: centralny program do zarządzania zasobami, który kontroluje „portfolio” widma w czasie rzeczywistym w skali regionu lub kraju; program zarządzania zasobami, który przydziela widmo poszczególnym systemom i zapewnia odczyt środowiska oraz terminal radia kognitywnego. W ramach projektu powstał także prototyp zespołu nadajnik-odbiornik do generowania kształtów fali FBMC (transmisja Filter Bank Multicarrier). FBMC ma zastąpić technologię OFDM (ortogonalnego zwielokrotniania z podziałem częstotliwościowym), która jest obecnie w powszechniejszym użyciu. W przypadku transmisji FBMC widmo jest dzielone na prostokątne bloki w celu ciasnego upakowania i wydajniejszego wykorzystania. Unikanie interferencji Z uwagi na fakt, że projekt QOSMOS opiera się na zamyśle użytkowania niedostatecznie wykorzystywanych części już przyznanego widma, kluczową kwestią staje się unikanie interferencji. Brytyjski urząd regulacji telekomunikacji Ofcom wykorzystał na przykład w swoich wczesnych badaniach pilotażowych część technologii opracowanej w ramach QOSMOS, aby uzyskać dostęp do białych plam w widmie telewizyjnym, które są nieużytkowanymi częściami pasma UHF, przydzielanego nadawcom telewizyjnym. Bez inteligentnego zarządzania spektrum, interferencja „drugorzędnych użytkowników widma” mogłaby pogorszyć jakość odbieranej przez widzów transmisji. „Unikanie interferencji wymaga ściślejszego zarządzania widmem” – zauważa Fitch. „I nie chodzi tylko o wybór optymalnego widma, ale także odpowiedniego kształtu fali”. Zwraca również uwagę, iż liczba i różnorodność urządzeń łączących się z siecią i jedną komórką jest przeogromna, a każde z nich ma inne wymagania. Na przykład czujnik automatyki domowej może okresowo przesyłać informacje o stanie przy niskim zapotrzebowaniu na dane, podczas gdy przystawka do odbioru sygnału telewizyjnego może wymagać znacznie szerszego pasma i bardziej złożonego zarządzania widmem. Więcej niż technologia Członkowie konsorcjum QOSMOS nie tylko opracowali technologię, ale także starannie rozważyli możliwy sposób jej wprowadzenia. Przeprowadzili analizę łańcucha wartości i opracowali biznesowe przypadki użycia w celu porównania kosztów dostępu do niedostatecznie użytkowanego widma z kosztami zakupu nowego widma oraz wskazali obszary, w których technologia radia kognitywnego mogłaby zostać skomercjalizowana. Właściciele widma mogliby na przykład wynajmować swoje zasoby widmowe na krótkie okresy, a administratorzy sieci mogliby oferować wysokiej jakości usługi zarządzania widmem. Z czasem mógłby rozwinąć się całkowicie nowy rynek mikrohandlu widmem. Projekt uwieńczyły spotkania, których gospodarzem była firma BT w Zjednoczonym Królestwie oraz Microsoft w Waszyngtonie. Commissariat à l’énergie atomique we Francji kontynuuje prace rozwojowe nad nadajnikiem-odbiornikiem FBMC, a kilku członków konsorcjum prawdopodobnie wprowadzi na rynek technologię zarządzania spektrum. Tymczasem – według Fitcha – brytyjski urząd regulacji Ofcom jest w stanie od 2015 r. komercjalizować białe plamy w widmie telewizyjnym. Projekt QOSMOS, realizowany od stycznia 2010 r. do marca 2013 r., zgromadził konsorcjum 14 partnerów z UE i jednego partnera z Japonii. Otrzymał 9,4 mln EUR z 7. programu ramowego. Link do strony internetowej projektu
Słowa kluczowe
QOSMOS, radio kognitywne, widmo, biała plama w widmie telewizyjnym, 7PR, FBMC, współdzielenie widma, Ofcom