Skip to main content
European Commission logo
polski polski
CORDIS - Wyniki badań wspieranych przez UE
CORDIS
CORDIS Web 30th anniversary CORDIS Web 30th anniversary

Article Category

Zawartość zarchiwizowana w dniu 2024-04-23

Article available in the following languages:

Prezentacje projektów - Zaawansowane technologie radiowe na rzecz lepszej łączności 4G

Jeśli żyjecie Państwo w którymś z kilkunastu europejskich krajów, w których wdrożono sieci komórkowe 4G, to być może nabyliście telefon obsługujący te technologie, z nadzieją na czerpanie korzyści z bardzo dużych szybkości transmisji danych, reklamowanych przez Waszego operatora. Usługi 4G z pewnością stanowią duży krok naprzód w stosunku do swego poprzednika, technologii 3G, jednak jakość transmisji oferowana poszczególnym użytkownikom jest bardzo zróżnicowania. Naukowcy finansowani ze środków UE próbują stawić czoła powyższemu wyzwaniu.

Gospodarka cyfrowa icon Gospodarka cyfrowa

"Długoterminowa ewolucja" ('Long-Term Evolution' - LTE), to jeden z najnowszych, komercyjnych standardów łączności bezprzewodowej o dużej przepustowości, bazujących na technologiach GSM/EDGE oraz UMTS/HSPA. Oprócz szeregu ulepszeń sieci szkieletowej oraz zwiększonej funkcjonalności, główną zaletą LTE jest zwiększona pojemność sieci oraz wyższe prędkości transmisji danych. Teoretycznie technologia LTE pozwala pobierać dane z prędkością do 300 Mbps oraz wysyłać je z prędkością do 75 Mbps, czyli około 10 razy szybciej, niż ma to miejsce w przypadku jej poprzednika - technologii 3G. Obecnie operatorzy nie twierdzą co prawda, że ich sieci pozwalają osiągać tak wysokie przepustowości w warunkach rzeczywistych, jednak obiecują klientom dużą poprawę w stosunku do technologii 3G. I chociaż część klientów faktycznie korzysta z wyższych prędkości transmisji, nie jest tak w przypadku każdego. "Reklamowana prędkość transmisji to tak naprawdę prędkość szczytowa, możliwa do osiągnięcia wyłącznie, gdy znajdujemy się tuż obok stacji bazowej, sygnał nie jest zakłócony oraz nikt inny nie korzysta z sieci, co jest praktycznie niemożliwe w warunkach rzeczywistych", tłumaczy Alexandre Gouraud, kierownik projektów badawczo-rozwojowych w Laboratorium Interfejsów Bezprzewodowych firmy Orange (Francja). "W przypadku typowych użytkowników prędkości transmisji są znacznie niższe, a najniższe wartości obserwują użytkownicy zlokalizowani w pobliżu granicy komórki". Gouraud podkreśla, że każda zmiana wersji lub generacji technologii komórkowej wiąże się z około dziesięciokrotną różnicą pomiędzy szczytowymi wartościami przepustowości ('preak data rates') a wartościami średnimi, obserwowanymi na całym obszarze komórki (obszarze obsługiwanym przez pojedynczą stację bazową). Co więcej, średnia prędkość transferu jest zwykle około 10 razy większa, niż prędkość obserwowana przez użytkowników zlokalizowanych w pobliżu granicy danej komórki. W przypadku standardu LTE przyczynę powyższego stanu rzeczy należy częściowo upatrywać w rywalizacji pomiędzy LTE a WiMAX o status nowej technologii szybkiej transmisji danych, w wyniku której twórcy rozwiązań skupili się na szczytowych prędkościach transmisji. "Wygranie powyższej batalii wiązało się z zaoferowaniem najwyższej przepustowości, dlatego skupiono się na prędkości szczytowej, w dużym stopniu ignorując wartości rejestrowane na granicy komórek", zauważa Gouraud. "Oczywiście dla operatorów nie jest to sytuacja korzystna, gdyż niektórzy klienci będą mieć do czynienia ze słabym zasięgiem, a tym samym znacznie niższymi od reklamowanych prędkościami transmisji". By sprostać powyższemu wyzwaniu oraz zagwarantować wysoką jakość usług wszystkim użytkownikom LTE, firma Orange nawiązała współpracę z czternastoma partnerami, w tym operatorami telekomunikacyjnymi, producentami urządzeń oraz instytutami badawczymi, w celu opracowania i przetestowania technik pozwalających zwiększyć wydajność sieci w pobliżu granicy komórek. Powyższe prace, realizowane w ramach projektu o nazwie "Zaawansowane technologie eliminowania interferencji radiowych w systemach 4G" ('Advanced radio interface technologies for 4G systems' - Artist4G), wspartego przez Komisję Europejską kwotą 8,7 milionów euro, polegają po części na uaktualnieniu standardu LTE, a ich wyniki z pewnością już niedługo znajdą zastosowanie komercyjne. Skupiając się na interferencjach Członkowie zespołu, któremu przewodzi Gouraud, skupili się na dwóch kluczowych aspektach sieci komórkowych: zmniejszaniu interferencji oraz zaawansowanych technikach przekazywania sygnału. "Istnieje kilka sposobów poprawy jakości transmisji w pobliżu granicy komórek. Jednym z nich jest zwiększenie gęstości sieci poprzez instalowanie nowych anten i zmniejszanie rozmiaru komórek, jednak takie rozwiązanie jest kosztowne. Alternatywne podejście polega na eliminowaniu interferencji", tłumaczy kierownik techniczny projektu Artist4G. Interferencje w sieciach komórkowych można porównać do hałasu ludzkich rozmów na przyjęciu. Wiele dyskusji prowadzonych jednocześnie może utrudniać skupienie się na rozmowie z drugą osobą i zrozumienie jej. Gdyby jednak dało się zidentyfikować te "obce" rozmowy i oddzielić je od dialogu, w który jesteśmy zaangażowani, to można by je "wytłumić". W dużym uproszczeniu właśnie takie podejście do tłumienia interferencji po stronie odbiornika obrali uczestnicy projektu Artist4G. Powyższe prace powinny poprawić jakość transmisji oraz zasięg. Chociaż współczesne sieci komórkowe projektowane są w oparciu o "ortogonalność", która stanowi połączenie greckich słów "prosty" oraz "kąt", oznaczającą unikanie nakładania się na siebie fal, w rzeczywistości przesyłane sygnały zawsze wpływają na siebie nawzajem, co skutkuje interferencjami. Chociaż interferencje można w dużym stopniu eliminować po stronie nadajnika, niezbędne jest także likwidowanie ich po stronie odbiornika. "W praktyce ortogonalność tak naprawdę nie istnieje, zawsze mamy do czynienia z interferencjami. Dlatego zamiast projektować sieci w oparciu o sygnały ortogonalne, uwzględniamy występowanie interferencji. Jeśli przyjmiemy takie założenie, to możemy poradzić sobie z interferencjami po stronie odbiornika, wdrażając w obrębie systemu transmisyjnego technologie, które pozwolą je eliminować", tłumaczy Gouraud. Jednym z rozwiązań opracowanych przez uczestników inicjatywy Artist4G jest platforma pozwalająca poprawiać skuteczność "rozpraszania geograficznego transmisji" ('Coordinated multipoint transmission' - CoMP) oraz technologii "wielu wejść i wielu wyjść" ('Multiple-input and multiple-output' - MIMO), dzięki zastosowaniu kilku anten, obsługujących użytkowników znajdującyh się w pobliżu granicy komórki, wykorzystując dwie lub więcej stacje bazowe. Uczestnicy projektu pracowali ponadto nad odbiornikami iteracyjnymi, dekodującymi zarówno sygnał bazowy, jak i interferencje, a także tłumiącymi je. Zespół projektowy zaprezentował także formowanie wiązki 3D, w obrębie której sygnał jest nadawany w kierunku odbiornika nie tylko w płaszczyźnie poziomej, ale także pionowej, co radykalnie obniża interferencje. W zakresie przekazywania sygnału uczestnicy projektu pracowali nad mobilnymi przekaźnikami poprawiającymi zasięg, które mogą być instalowane na dachach samochodów lub autobusów, a także nad tak zwanymi przekaźnikami typu 2, które wzmacniają sygnał pochodzący ze stacji bazowych, odzwierciedlając ich funkcjonowanie, a jednocześnie umożliwiając lepszą kontrolę zasobów, niż ma to miejsce w przypadku przekaźników typu 1. "Stworzyliśmy prototypowe urządzenia, a także przeprowadziliśmy zakrojone na szeroką skalę testy terenowe, w ramach których wykorzystaliśmy 15 stacji bazowych, zlokalizowanych w Dreźnie. Część opracowanych przez nas technologii zaprezentowaliśmy ponadto podczas Światowego Kongresu ds. Technologii Bezprzewodowych 2012 ('Mobile World Congress'), który odbył się w Barcelonie", tłumaczy Gouraud. "Uzyskane przez nas wyniki są bardzo obiecujące". Kierownik projektu podkreśla, że uczestnicy inicjatywy zgłosili około 150 poprawek do opracowywanej obecnie wersji standardu LTE, a wiele z odkrytych przez nich rozwiązań prawdopodobnie znajdzie zastosowanie komercyjne. "Partnerzy projektu korzystają wewnętrznie z wyników naszych prac, a obecnie planujemy rozpoczęcie projektu stanowiącego kontynuację prac badawczych zrealizowanych w ramach inicjatywy Artist4G", twierdzi Gouraud. Projekt Artist4G uzyskał wsparcie finansowe w ramach Siódmego Programu Ramowego UE (7PR). Odnośnik do projektu na stronie CORDIS: - informacje na temat 7PR w bazie danych CORDIS - informacje na temat projektu Artist4G w bazie danych CORDIS Odnośnik do strony internetowej projektu: - strona internetowa projektu "Zaawansowane technologie eliminowania interferencji radiowych w systemach 4G" - 'Advanced radio interface technologies for 4G systems' Pozostałe odnośniki: - strona internetowa Agendy Cyfrowej Komisji Europejskiej