Nowe rozwiązania zwiększające szybkość sieci 5G
Dzięki wdrożeniu wysokowydajnych standardów 5G lub Beyond 5G (6G) możliwe stanie się użycie nowych technologii, takich jak wirtualne konferencje, druk 3D, samochody samojeżdżące i automatyzacja pracy. Jedynym czynnikiem ograniczającym możliwości standardu 5G są niedostatki dostępnej infrastruktury, przekładające się na obniżoną przepustowość i szybkość przetwarzania danych oraz wysokie koszty i zużycie energii. Konieczne jest przeprowadzenie badań nad technologiami i komponentami, które pozwolą przełamać takie bariery i urzeczywistnić standard Beyond 5G. Ważne jest, by ocenić, jakie innowacje w zakresie struktury systemów i architektury pozwolą przekształcić tę technologię w sposób, który uwolni ją od obecnych ograniczeń.
Rozwój rozwiązań zapewniających równy dostęp i szanse
Zadaniem zespołu finansowanego ze środków UE projektu TERRANOVA było zwiększenie szybkości przesyłania danych oferowanej przez standardy Beyond 5G i przygotowanie tych rozwiązań do obsługi nowych technologii, takich jak rzeczywistość wirtualna, które najbardziej potrzebują niezwykle wysokich szybkości transferu (rzędu terabitów na sekundę) i zerowych opóźnień. Celem projektu było także poprawienie jakości połączeń w odległych obszarach, takich jak góry i wyspy, by ich mieszkańcy zyskali dostęp do szybkiego internetu. Pozwoli to wyrównać ich szanse względem konkurencji z innych części świata. „W chwili obecnej utworzenie takiej infrastruktury komunikacyjnej wyłącznie w oparciu o technologię światłowodową wiązałoby się z niewspółmiernie wysokimi kosztami”, mówi Angeliki Alexiou, koordynatorka projektu. W takich scenariuszach konieczne jest zastosowanie połączeń bezprzewodowych wykorzystujących częstotliwości w paśmie terahercowym (THz), które będą stanowić łącze dosyłowe rozszerzające infrastrukturę światłowodową. Pozwoli to zmniejszyć przepaść między obszarami wiejskimi i dużymi miastami w zakresie dostępu do szybkiego internetu.
Nowe spojrzenie na standard 5G
Przeprojektowanie nadajniko-odbiorników pozwoliło badaczom zwiększyć przepustowość i niezawodność łączy między sieciami światłowodowymi i bezprzewodowymi, rezultatem czego było uzyskanie szybkości bezprzewodowego przesyłu danych liczonych w terabitach na sekundę. Dzięki temu użytkownicy mogą liczyć na szybkie połączenia nawet w przypadku braku dostępu do sieci światłowodowej. Zespół przygotował sygnały i protokoły sieciowe wykorzystujące nową przepustowość oferowaną przez standardy Beyond 5G, by zwiększyć szybkość połączeń. W ramach projektu TERRANOVA zaproponowano terahercowy bezprzewodowy system dostępowy oparty na nowym algorytmie adaptacji połączenia (ang. link adaptation) uwzględniającym zależność przepustowości od odległości charakterystyczną dla pasm THz. Zespół opracował także nowe algorytmy kształtowania wiązki umożliwiające śledzenie jakości formowania wiązki pod kątem optymalnych parametrów wymaganych na potrzeby technologii Beyond 5G. Rozwiązanie to wykorzystuje niezwykle wąskie wiązki, nazywane wiązkami ołówkowymi.
Pionierskie osiągnięcia projektu TERRANOVA
Partnerzy projektu opracowali pierwszą metodę cyfrowego kształtowania wiązki w czasie rzeczywistym w przypadku częstotliwości 300 GHz. Powiązany artykuł otrzymał nagrodę dla najlepszej publikacji na konferencji EuCNC2020. Zespołowi udało się także po raz pierwszy przeprowadzić w czasie rzeczywistym transmisję z szybkością 100 Gb/s z użyciem łącza światłowodowego zbudowanego ze 100-kilometrowych odcinków – osiągnięto najwyższą szybkość przesyłu danych przez najdłuższe łącze kombinowane. „Wszyscy nasi partnerzy kontynuują prace w ramach krajowych i unijnych (Horyzont 2020) inicjatyw badawczych, wykorzystując wiedzę naukową, know-how i innowacje wypracowane w ramach projektu”, mówi Alexiou. Mniejsze grupy partnerów projektu TERRANOVA nadal aktywnie współpracują ze sobą, a wszyscy partnerzy przemysłowi wykorzystują w oferowanych przez siebie produktach technologie, które powstały dzięki temu projektowi.
Słowa kluczowe
TERRANOVA, Beyond 5G, łączność, THz, bezprzewodowy, kształtowanie wiązki, światłowodowy
