Naukowcy opracowali system łączności bezprzewodowej wykorzystujący fale milimetrowe (mmW), który umożliwia komunikację na duże odległości oraz transmisję w czasie rzeczywistym nieskompresowanego obrazu wideo 4K zarejestrowanego przez drona.
Pojawienie się sieci szerokopasmowych 5G otworzy zupełnie nowe możliwości, wśród których można wymienić strumieniowanie treści wideo w 360 stopniach czy immersyjne aplikacje wirtualnej rzeczywistości. Być może jeszcze ważniejsze okażą się jednak liczne nowe usługi, które pojawią się na rynku po wprowadzeniu tej przełomowej technologii. Wyobraźmy sobie świat, w którym wszystkie urządzenia łączą się ze sobą bezprzewodowo, drony monitorują ruch na drogach i biorą udział w akcjach poszukiwawczo-ratowniczych, autonomiczne pojazdy nieustannie komunikują się ze sobą, a urządzenia noszone na ciele monitorują stan zdrowia w czasie rzeczywistym i alarmują lekarzy w nagłych wypadkach.
Nad urzeczywistnieniem takiej wizji świata pracują uczeni skupieni wokół finansowanego przez Unię Europejską projektu 5G MiEdge, który wystartował w 2016 roku. Wynikiem ich dotychczasowej pracy jest system łączności bezprzewodowej wykorzystujący fale milimetrowe, dzięki któremu komunikacja na duże odległości stała się możliwa. Zespół projektu wykorzystał go do przesłania w czasie rzeczywistym obrazu wideo w rozdzielczości 4K zarejestrowanego za pomocą drona. Nowo opracowany system transmisji wideo składa się z urządzenia łączności bezprzewodowej pracującego w zakresie fal milimetrowych, posiadającego niewielką, lekką anteną soczewkową, które można zamontować na dronie. Dodatkową zaletą systemu jest znacznie mniejsze opóźnienie w porównaniu z konwencjonalną transmisją skompresowanego obrazu.
Test sieci 5G z użyciem drona
Zespół projektowy przeprowadził badanie demonstracyjne, w którym do transmisji wideo 4K wykorzystano drona. Obraz wideo został przesłany w czasie rzeczywistym do punktu dostępu umieszczonego na ziemi w odległości ponad 100 m. Podczas tego pokazu wykorzystano przydrożne urządzenia komputerowe (RSU) wyposażone w system czujników 3D-LiDAR. Generowane przez nie dane posłużyły do stworzenia dynamicznej mapy, która była udostępniana także innym urządzeniom RSU za pośrednictwem sieci łączności mmW. Dzięki komunikacji z systemem RSU samochód mógł odbierać aktualizowane w czasie rzeczywistym dane tworzące zintegrowaną, kompleksową, dynamiczną i trójwymiarową mapę pozwalającą na rozszerzenie pola spostrzeżeniowego, co przyczyniło się do poprawy bezpieczeństwa i przepływu ruchu.
Wykorzystany w badaniu system łączności bezprzewodowej oparto na opracowanej w ramach projektu technologii, której zadaniem było wyeliminowanie wad typowych dla systemu wykorzystującego zakres mmW i mobilnych obliczeń brzegowych (MEC). Dzięki swoim zaletom przyciągnęła również uwagę sektora zastosowań sieci 5G. Pomimo potencjału umożliwiającego szybką komunikację problem stanowi jednak wysoki poziom tłumienia fal milimetrowych, co oznacza, że wraz z powiększaniem się odległości sygnał radiowy słabnie. Kolejną kwestią problematyczną był dosył wsteczny (backhauling), czyli przesyłanie danych do punktu, z którego można je dystrybuować na całą sieć, bowiem nie wszędzie można zapewnić łącza dosyłowe sieci 10 Gigabit Ethernet. Mimo że technologia MEC ma zdolność omijania ograniczeń związanych z niedostateczną przepustowością sieci dosyłowych, umożliwiając przetwarzanie w chmurze i działanie w środowiskach usług IT w brzegowej części sieci, to jednak posiada inne wady. Mianowicie realokacja zasobów obliczeniowych przy jednoczesnym spełnieniu ścisłych norm dotyczących ograniczenia opóźnień, wymaganych dla sieci 5G, nie jest łatwa do osiągnięcia na żądanie.
Partnerzy projektu wyrównali niedostatki każdego z tych systemów poprzez szereg rozwiązań: połączenie dostępu mmW z technologią MEC w celu utworzenia infrastruktury „chmury brzegowej mmW”, opracowanie innowacyjnego panelu kontrolnego, który może gromadzić i przetwarzać informacje dla użytkownika, tak aby możliwa była proaktywna alokacja zasobów, a także stworzenie sieci 5G zorientowanej na użytkownika/aplikacje.
Technologia opracowana w ramach projektu 5G MiEdge (5G MiEdge: Millimeter-wave Edge cloud as an enabler for 5G ecosystem) poddawana jest kolejnym badaniom demonstracyjnym, które poza jazdą zautomatyzowaną obejmują także inne scenariusze zastosowań. Jednym z nich jest ultraszybkie łącze bezprzewodowe do wykorzystania na lotniskach, dworcach kolejowych i w centrach handlowych, które pozwoliłoby na błyskawiczne pobieranie treści oraz masową strumieniową transmisję wideo. Inne scenariusze obejmują komunikację bezprzewodową dla pasażerów w pociągach, autobusach i samolotach, monitoring wideo w miejscach publicznych i transmisje wideo na żywo z udziałem poruszającego się tłumu na otwartych terenach miejskich. Uczestnicy projektu planują prezentację swojej technologii w 2020 roku podczas igrzysk olimpijskich w Tokio.
Więcej informacji:
strona projektu 5G MiEdge
poleca:
