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Potenziare il 5G con un nuovo design

I ricercatori stanno sviluppando componenti di rete e algoritmi in grado di rimuovere le limitazioni del 5G, come costi e consumo di energia, per far sì che le tecnologie emergenti raggiungano ogni abitante della Terra in modo equo.

Cambiamento climatico e Ambiente

Si dice che grazie alle alte prestazioni del 5G o «oltre il 5G» (6G) si aprirà una nuova strada per tecnologie come la presenza virtuale per le riunioni, la stampa 3D, le auto a guida autonoma e l’automazione del lavoro. Gli unici limiti a ciò che il 5G può comportare sono i vincoli dell’infrastruttura disponibile che limitano la larghezza di banda disponibile, la velocità di elaborazione dei dati, il costo e il consumo di energia. Servono ricerche per superare queste limitazioni guardando alle diverse tecnologie e ai vari componenti necessari per arrivare oltre il 5G. È importante considerare quali innovazioni nel design e nell’architettura dei sistemi possono trasformare questa tecnologia oltre i vincoli che la ostacolano oggi.

Promuovere soluzioni per la parità di accesso e di opportunità

Il progetto TERRANOVA, finanziato dall’UE, si prefigge di aumentare le velocità di trasmissione dei dati oltre il 5G e di adottarlo per l’uso in nuove tecnologie come la realtà virtuale, che possono beneficiare al meglio di velocità di trasmissione estreme (nell’ordine dei Terabit al secondo) e zero ritardi. Il progetto mirava anche ad aumentare la connettività delle aree remote, come le zone di montagna e le isole, per consentire l’accesso a Internet ad alta velocità per le pari opportunità nella competizione globale. «Al giorno d’oggi, questa connettività è proibitivamente costosa, quando si utilizzano solo soluzioni in fibra ottica», dichiara la coordinatrice del progetto, Angeliki Alexiou. Ciò richiede l’uso di collegamenti wireless che utilizzano bande di frequenza nel regime del terahertz (THz) come estensioni di backhaul delle fibre ottiche per colmare il divario nelle aree rurali e nelle grandi città, fornendo Internet ad alta velocità nell’ordine di terabit al secondo.

Ripensare il 5G con il design

I ricercatori hanno sviluppato una connettività wireless a velocità terabit-per-secondo ridisegnando i ricetrasmettitori per estendere la capacità e l’affidabilità dei collegamenti in fibra ottica alle reti wireless. Questo offre agli utenti una connettività ad alta velocità anche dove non arriva la fibra. Il team ha progettato segnali e protocolli di rete per sfruttare la nuova larghezza di banda e renderla disponibile oltre il 5G al fine di aumentare la velocità di connettività. TERRANOVA ha proposto un sistema di accesso wireless THz progettando un nuovo algoritmo di adattamento del collegamento che tiene conto della larghezza di banda dipendente dalla distanza che si trova nel regime THz. Il team ha anche sviluppato nuovi algoritmi di beamforming in grado di tracciare la qualità di questa tecnica per prestazioni ottimali oltre il 5G, per mezzo di trasmissioni con apertura del fascio estremamente ridotta, detto «fascio a matita».

I numerosi primati di TERRANOVA

I partner del progetto hanno sviluppato il primo beamforming digitale in tempo reale a 300 GHz, che è valso loro il Best Paper Award alla conferenza EuCNC2020. Il team ha anche effettuato la prima trasmissione in tempo reale a 100 Gb/s su un collegamento in fibra ottica trasparente con segmenti di fibra di 100 km, raggiungendo la più elevata velocità di trasmissione sul collegamento combinato più lungo. «Tutti i partner coinvolti continuano il loro lavoro di ricerca nelle iniziative di ricerca nazionali e dell’UE (Orizzonte 2020), sfruttando le conoscenze scientifiche, le competenze e le risorse di innovazione create», afferma Alexiou. Le collaborazioni attive tra piccoli gruppi di partner TERRANOVA continuano a crescere fortemente e tutti i partner industriali hanno incorporato la tecnologia sviluppata da TERRANOVA nei loro prodotti commerciali.

Parole chiave

TERRANOVA, oltre il 5G, connettività, THz, wireless, beamforming, fibra ottica

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