Najnowsze wiadomości - Nowa architektura sieci komórkowych pozwoli wspierać mobilną transmisję video oraz ograniczyć wpływ na środowisko naturalne
Stacje bazowe telefonii komórkowej, wyposażone w anteny, nadajniki-odbiorniki oraz procesory sygnałów stanowią szkielet komunikacji bezprzewodowej od czasów uruchomienia pierwszej sieci komórkowej w latach 80-tych. Stacje te, wykorzystywane do przesyłania i przetwarzania sygnałów pochodzących z urządzeń przenośnych oraz do łączenia tych urządzeń z siecią telekomunikacyjną, jak dotychczas dobrze spisywały się jako podstawa architektury sieci komórkowych; były w stanie sprostać drastycznemu wzrostowi liczby i wydajności urządzeń przenośnych, który nastąpił wraz z wdrożeniem usług komórkowych trzeciej generacji (3G). Jednak istnieją przesłanki sugerujące, że obecna architektura nie sprawdzi się równie dobrze w kontekście telefonii komórkowej 4G oraz nie będzie w stanie sprostać potrzebom użytkowników, oczekujących przepływności dostępu szerokopasmowego równych przepływnościom oferowanym przez łącza przewodowe. Technologia 4G ma oferować szybkość transmisji danych rzędu 1 gigabita na sekundę (Gbps) w przypadku użytkowników stacjonarnych oraz do 100 megabitów na sekundę (Mbps) w przypadku urządzeń przenośnych. Są to wartości kilkunastokrotnie większe niż te oferowane przez usługi 3G. Spełnienie oczekiwań rynku wymagać będzie sprostania szeregowi wyzwań. Po pierwsze stacje bazowe powinny obsługiwać zwiększony zakres sygnałów, obejmujący różne technologie komunikacyjne, w celu zapewnienia różnorakich usług - począwszy od strumieniowania audio i wideo, aż po gry sieciowe. Spełnienie powyższego wymagania oznacza wzrost złożoności technologii przetwarzania sygnałów, stosowanej w stacjach bazowych. W przyszłości złożoność ta ulegnie dalszemu zwiększeniu. W celu zapewnienia większych prędkości przesyłu danych technologia 4G będzie musiała bazować na wyższych częstotliwościach transmisji, co oznacza ograniczenie zasięgu sygnału. W związku z powyższym obszar obejmowany przez pojedynczą stację bazową - zwany komórką - będzie znacznie mniejszy. W celu zagwarantowania odpowiedniego pokrycia obszaru objętego zasięgiem, niezbędne będzie stworzenie większej liczby komórek, a zatem zwiększenie liczby stacji bazowych. Jednak ze względu na to, że interferencje pomiędzy stacjami bazowymi wykraczają poza obszar danej komórki, pojemność systemu nie zwiększy się w sposób liniowy, a zatem niezbędne będzie zastosowanie większej liczby anten w celu zapewnienia pokrycia na danym obszarze. Obecna architektura sieci komórkowych mogłaby być wykorzystywana w dobie technologii 4G pod warunkiem dostosowania jej do komórek o mniejszym rozmiarze, zwiększenia liczby anten oraz wyposażenia stacji bazowych w bardziej zaawansowane komponenty służące do przetwarzania sygnałów. Operatorzy telekomunikacyjni zastosowali tę strategię podczas migracji pomiędzy technologiami 1G, 2G a 3G, pomimo wysokich kosztów infrastrukturalnych. Możliwe, że istnieje lepsza metoda. 'Próbowaliśmy znaleźć możliwie najprostsze rozwiązanie, co oznaczało przetwarzanie sygnałów w punkcie centralnym, a nie w stacjach bazowych', tłumaczy Paulo Pereira Monteiro, pracownik Nokia Siemens Networks Portugalia. Żegnajcie stacje bazowe? Monteneiro, uczestniczący w finansowanym przez UE projekcie FUTON , koordynował prace zespołu naukowców odpowiedzialnych za opracowanie hybrydowej architektury, opartej na światłowodach o dużej przepustowości, przesyłających sygnały pomiędzy "wyniesionymi jednostkami antenowymi" ('Remote antenna units' - RAUs) a jednostką centralną, w której sygnały te są przetwarzane. RAU mogłyby zastąpić stacje bazowe, zapewniając odpowiedni zasięg w każdej komórce oraz przemieniając sygnały radiowe w sygnały optyczne, które następnie byłyby przetwarzane przez jednostkę centralną. 'RAU są mniejsze, tańsze oraz łatwiejsze do instalowania i konserwacji, niż kompletne stacje bazowe - RAU mogłyby być instalowane nawet na latarniach. W związku z tym ich wpływ na środowisko naturalne jest znacznie mniejszy. Mniejsza jest także ilość zużywanej przez nie energii', zauważa koordynator projektu FUTON. RAU dobrze spełniają rolę rozproszonych anten złożonej stacji bazowej, której rdzeń stanowi jednostka centralna. Ze względu na niewielkie tłumienie oraz ogromną przepustowość, światłowody stanowią "logiczny wybór" w zakresie transparentnej transmisji danych pomiędzy jednostką centralną a RAU, mówi Monteiro. Chociaż technologia 'radio-over-fibre' nie jest niczym nowym - od dawna wykorzystywana jest na przykład do transmisji sygnału telewizji kablowej - podejście obrane przez uczestników projektu FUTON stanowi całkowicie nowe wdrożenie tej technologii. Dzięki wspólnemu przetwarzaniu sygnałów pochodzących z wielu RAU, urządzenia przenośne mogłyby komunikować się jednocześnie z kilkoma antenami, w idealnie skoordynowany sposób. Obecnie sygnały pochodzące z różnych stacji bazowych powodują niepożądane interferencje sygnału, jednak możliwość łączenia się z kilkoma RAU zapewniła by większej ilości osób, znajdujących się na danym obszarze, większą przepustowość. 'Aktualnie wiele wysiłku kosztuje obniżenie interferencji pomiędzy komórkami do akceptowalnego poziomu, a na dodatek staje się to coraz bardziej skomplikowane, gdyż zwiększa się ilość różnorodnych usług o odmiennych wymaganiach, co często oznacza potrzebę znaczącego przeprojektowania systemu, jeśli wymagania rynku wiążą się z ulepszeniem sieci,' mówi Monteiro. 'Powyższe ograniczenia nie dotyczą architektury FUTON, gdyż w razie konieczności ulepszenia sieci możliwe jest dynamiczne wdrożenie nowych RAU.' Zespół uczestniczący w projekcie FUTON zaprezentował swoje prace poprzez szereg pokazów stanowiących weryfikację koncepcji, w ramach których wypróbowano działanie systemu w warunkach rzeczywistych. Monteiro zauważa jednak, że zanim możliwe będzie komercyjne wdrożenie powyższej architektury niezbędne są zarówno dalsze prace, jak i osiągnięcie porozumienia pomiędzy operatorami, dostawcami usług oraz producentami urządzeń. 'Mamy do czynienia z wieloma zmiennymi. Powyższe rozwiązanie nie jest jedyną dostępną opcją, pozwalającą stawić czoła wyzwaniom związanym z osiągnięciem szerokopasmowej przepływności w urządzeniach przenośnych, jednak nam wydaje się być najprostszym i najskuteczniejszym', mówi koordynator projektu FUTON. Uwzględniając powyższy cel, uczestnicy projektu, do których należą kluczowi partnerzy przemysłowi oraz operatorzy, tacy jak Nokia Siemens Networks, Alcatel-Thales III-V Labs, Portugal Telecom, Hellenic Telecommunications oraz VIVO biorą aktywny udział w wysiłkach standaryzacyjnych. Jednakże Monteiro twierdzi, że prawdopodobnie minie od 6 do 10 lat zanim badania prowadzone przez uczestników projektu FUTON zostaną wykorzystane komercyjnie. Pomimo to zaznacza on, że architektura FUTON może pomóc stworzyć całkowicie nowy segment na rynku sieci mobilnych. Chociaż stacje bazowe oraz infrastruktura sieciowa stanowiły do tej pory głównie domenę działania kluczowych operatorów sieci komórkowych, Monteiro przewiduje możliwość budowania radiowo-światłowodowej infrastruktury RAU oraz jednostek centralnych przez firmy trzecie, a następnie dzierżawienie jej operatorom, co umożliwi nowym dostawcom usług wkroczenie na rynek telekomunikacji komórkowej. Projekt FUTON uzyskał wsparcie finansowe na badania naukowe w wysokości 6,58 milionów euro w ramach podprogramu "Sieć przyszłości" ('The network of the future'), będącego częścią Siódmego Programu Ramowego UE (7PR). Użyteczne odnośniki: - "Sieci światłowodowe na rzecz rozszerzalnych, heterogenicznych architektur radiowych oraz dostarczania usług" - 'Fibre-optic networks for distributed extendible heterogeneous radio architectures and service provisioning' - informacje na temat projektu FUTON w bazie danych CORDIS Odnośne publikacje: - "Internet mobilny pod wspólnym dachem" - 'Putting mobile internet under one roof' - "Projekt unijny na rzecz energooszczędności telekomunikacji 4G" - 'EU project targets 4G telecom energy savings' - "Projekt Genesis pomaga w nadawaniu globalnego charakteru sieciom bezprzewodowym" - 'Genesis project helps wireless connections go global'