Szybsze i wydajniejsze sieci stają się rzeczywistością
Łącza szerokopasmowe stały się najbardziej rozpowszechnioną formą dostępu do internetu w UE – w 2019 roku były one wykorzystywane przez 88 % gospodarstw domowych, co stanowiło wynik o 33 punkty procentowe wyższy niż zaledwie dekadę wcześniej. Technologie MIMO stanowią z kolei kluczowy element pozwalający na skuteczną realizację sieci nowej generacji, jednak wciąż wiąże się z nimi szereg problemów, takich jak brak wystarczającej ilości widma częstotliwości radiowych, niska efektywność energetyczna czy działanie w dynamicznych środowiskach bezprzewodowych. „Komunikacja bezprzewodowa jest istotnym czynnikiem, na którym opiera się współczesne życie ludzi. Od wielu lat jest również nieodzowna dla naszego codziennego funkcjonowania”, mówi Keivan Navaie, koordynator projektu ATOM. „Niestety główny zasób wykorzystywany do świadczenia usług bezprzewodowych, czyli pasmo radiowe, pozostaje ograniczony – w związku z czym przedsięwzięcia stają się bardzo drogie”. W związku z tym powstał projekt ATOM, który dzięki finansowaniu ze środków Unii Europejskiej miał zbadać możliwość wykorzystania potencjału technologii MIMO do zrewolucjonizowania sieci bezprzewodowych. Zespół pracował nad wdrożeniem wyników badań w krajach Europy oraz reszty świata, a dodatkowo opracowywał ramy zaawansowanych rozwiązań MIMO na potrzeby ekologicznej, bezpiecznej i wydajnej komunikacji bezprzewodowej. Badania w ramach projektu zostały zrealizowane dzięki wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie”. „Zajmujemy się tymi problemami niejako od środka, będąc częścią społeczności badawczej zajmującej się komunikacją bezprzewodową”, dodaje Navaie. „Opracowujemy techniki pozwalające na usprawnienie wykorzystania dostępnych częstotliwości radiowych oraz dostarczanie bardziej zrównoważonych i tańszych usług łączności bezprzewodowych o niższej emisji dwutlenku węgla, co umożliwi realizację nowoczesnych i wszechstronnych technologii oraz ich udostępnienie ogółowi społeczeństwa”.
Uwolnienie potencjału MIMO
Partnerzy skupieni wokół projektu ATOM opracowali technologie pozwalające na jednoczesną transmisję energii i informacji w systemach MIMO. Stworzona przez nich technologia miała rozwiązać problem dostarczania energii wymaganej do realizacji koncepcji internetu rzeczy (IoT), czyli niewielkich urządzeń, które nie mają dostępu do sieci energetycznej. W ramach prowadzonych prac badacze rozwijali zróżnicowane techniki na potrzeby nieortogonalnej metody dostępu wielokrotnego do kanału w komunikacji bezprzewodowej przez opracowanie narzędzi analitycznych mających na celu zwiększanie wydajności wykorzystania spektrum częstotliwości radiowych. Pionierskie rozwiązania zespołu ATOM były możliwe dzięki zastosowaniu technologii przetwarzania brzegowego w sieciach mobilnych, nowatorskich rozwiązań, takich jak fale milimetrowe mmWave, a także dronów – ich połączenie obejmuje szeroki wachlarz zastosowań w różnych środowiskach i warunkach. W ramach prac konsorcjum projektu ATOM powstał również szereg zróżnicowanych technologii MIMO odpowiadających na zróżnicowane potrzeby, między innymi na najlepsze wykorzystanie sieci 5G do wydajnego transferu danych, a także techniki alokacji zasobów usprawniające działanie sieci komórkowych dla użytkowników końcowych. Zespół opracował technologię analizującą przestrzeń 3D w celu zmniejszenia zakłóceń w zatłoczonych sieciach, system zwiększający bezpieczeństwo tajnej komunikacji oraz rozwiązanie usprawniające buforowanie w przypadku gęstych sieci.
Siła 5G w praktyce
„W czasie prac nad projektem byliśmy świadkami zmian w świecie technologii łączności bezprzewodowej, zwłaszcza w związku z oficjalnym startem pierwszych sieci 5G”, zauważa Navaie. „Dzięki temu nasze badania zyskały na znaczeniu – mogliśmy bowiem przyczynić się do rozwoju tej nowej technologii”. Zespół projektu ATOM wprowadził nowe technologie, takie jak inteligentne powierzchnie radiowe, komunikację wykorzystującą fale mmWave oraz sieci komórkowe oparte na bezzałogowych statkach powietrznych.
Wyróżnienie za ważne innowacje
Komisja Europejska uwzględniła projekt ATOM w programie Innovation Radar, który wspiera innowacyjne rozwiązania charakteryzujące się wysokim potencjałem oraz ich inicjatorów w ramach finansowanych ze środków UE programów ramowych poświęconych badaniom i innowacyjności. Koncepcje zrealizowane w ramach przedstawionego projektu mogą zmienić świat – już na obecnym etapie doprowadziły do zmiany paradygmatu w technologii dostępu bezprzewodowego, usprawniając wykorzystanie pasma częstotliwości radiowych bez uszczerbku dla jakości usług bezprzewodowych.
Słowa kluczowe
ATOM, MIMO, komunikacja bezprzewodowa, 5G, inteligentne powierzchnie radiowe, sieć bezprzewodowa, multiple-input multiple-output
