Myśląca komórka, czyli marzenia o 5G

Mobilne technologie dopiero co ocierają się o systemy telekomunikacyjne czwartej generacji (4G), i choć całkowitym futuryzmem można nazwać kreślenie wizji o sieciach z piątką w tytule, to warto spróbować odpowiedzieć sobie na fundamentalne pytanie: co dalej?

Obecnie sieciami pretendującymi do miana 4G (ale nie do końca spełniającymi wszystkie wymagania standardu) są: mobilny WiMAX (IEEE 802.16e) i LTE (Long Term Evolution). Obie technologie przeszły już fazę testów i są wdrażane w różnych regionach świata. Obie też oferują podobne mechanizmy zwiększające zasięg i szybkość przesyłanego sygnału (MIMO, OFDMA), ale to dopiero ich następcy zasłużą na miano systemów mobilnych czwartej generacji. W przypadku WiMAX będzie to technologia IEEE 802.16m, LTE zaś podąży w kierunku ulepszonego standardu LTE-Advanced (3GPP Release 9).

Specjaliści twierdzą, że rozwój tych systemów zapewni stabilizację na rynku telekomunikacji bezprzewodowej na 5-10 lat. A potem? Nie wiemy do końca, ale nawiązując do tez przedstawionych przez profesora Arogyaswami Paulraja z Uniwersytetu w Stanford, możemy pokusić się o określenie wymagań, które sieć 5G będzie musiała spełniać (głównie ze względu na rozwijające się multimedia, wideokonferencje, gry online). Szybkość przesyłania danych przez telefon - 10 Gb/s, wydajność widmowa na poziomie 5 b/s/Hz/komórkę, niezawodność i stabilność połączeń niezależnie od miejsca pobytu - 99,5%, opóźnienia sygnału < 1 ms, bezprzerwowe przełączanie i współpraca z innymi systemami radiowego przesyłania danych.

Aby spełnić te wysokie wymagania, potrzebne będą odpowiednie, zaawansowane rozwiązania, m.in.: swobodne kształtowanie wiązki sygnału, udoskonalona wersja modulacji ortogonalnej (Opportunistic OFDMA), korzystanie z szerokich pasm widma (20-60 MHz), zarządzanie zakłóceniami (interferencjami), ponowne wykorzystanie tych samych częstotliwości, dowolne wręcz kształtowanie kanału radiowego.

Wśród entuzjastów niestandardowych, ale przez to ciekawych rozwiązań telekomunikacji bezprzewodowej znajdują się i tacy, którzy przyszłość widzą w radio kognitywnym, poznawczym (CR - Cognitive Radio). Po SDR (Software Defined Radio) jest to kolejna technologia, która całkowicie zmienia sposób funkcjonowania połączeń radiowych. Dzięki CR urządzenie bezprzewodowe nieustannie monitoruje otoczenie radiowe i zmienia swoje parametry pracy, dostosowując się i jednocześnie ucząc.

Wyobraźmy sobie, że przeprowadzamy wywiad przez telefon obsługujący CR. Jakość sygnału, która w takich przypadkach jest bardzo istotna, zmienia się w czasie i jest zależna od wielu czynników (ukształtowanie terenu, otoczenie radiowe itp.). "Mądry" telefon, który non stop monitoruje swoje środowisko pracy, może nam zasugerować skorzystanie z innej sieci bądź dokonanie małej opłaty, która będzie sygnałem dla operatora, że potrzebujemy większych zasobów radiowych. Gdy zakończymy wywiad, bezprzewodowa słuchawka sama zminimalizuje koszt połączenia oraz swą energochłonność (ponownie - we współpracy ze stacją przekaźnikową operatora).

"Myślące" komórki to wciąż pieśń dalekiej przyszłości, ale być może właśnie w tym kierunku podąży świat mobilnej telekomunikacji. Natomiast, pewne jest szersze wykorzystywanie technologii radia kognitywnego, które z racji swej uniwersalności, może być wykorzystywane w pasmach zupełnie niepowiązanych z ustandaryzowanymi wymogami sieci WLAN czy GSM.


TOP 200