Konwergentne sieci otworzą drogę do wdrożenia technologii 5G
Może nie zdajemy sobie z tego sprawy, ale wykładniczy wzrost liczby przeróżnych urządzeń podłączonych do Internetu – nazywanego powszechnie Internetem rzeczy – stopniowo wpędza istniejącą infrastrukturę w ślepy zaułek. Jak wyjaśniają dr Pleros i dr Miliou z greckiego Uniwersytetu Arystotelesa w Salonikach, najlepszą ilustracją problemu są wydarzenia przyciągające szczególnie dużo widzów: „Wyobraźmy sobie, że 10 000 kibiców chce niemal jednocześnie zamieścić w ulubionej sieci społecznościowej zdjęcie lub film, w którym ich ulubiony zawodnik strzela gola. To generuje ogromny ruch w sieci, za którym ciężko jest nadążyć. Problem ten będzie narastać, ponieważ coraz więcej produktów łączy się z siecią, w tym np. autonomiczne samochody – aby taki samochód mógł podjąć właściwą decyzję co do jazdy, musi przeanalizować olbrzymią ilość danych z wielu czujników”. Rozwiązaniem tego problemu są, lub przynajmniej powinny być, sieci nowej generacji (NGN, Next-Generation Networks). W przeciwieństwie do ewolucji liniowej, jaka miała miejsce w przypadku sieci 3G i 4G, Internet rzeczy wiąże się z koniecznością przejścia na zupełnie nowe technologie, dzięki którym każde podłączone urządzenie będzie obsługiwane zależnie od swoich potrzeb. To jednak wymaga sieci heterogenicznych, prędkości transmisji danych rzędu 10 Gb/s, latencji poniżej 5 ms i przepustowości zdolnej wytrzymać o wiele większe niż dotychczas zagęszczenie odbiorników końcowych – i to bez dodatkowych kosztów energetycznych. Ponieważ do każdego celu można dotrzeć na wiele różnych sposobów, znalezienie właściwej drogi wymaga wspólnej pracy odpowiednio wykształconych i przeszkolonych badaczy, którzy będą testować potencjalne rozwiązania. Tym właśnie kierowali się dr Pleros i dr Miliou podczas projektu COMANDER, skupiając się przede wszystkim na zapewnieniu bezproblemowej konwergencji sieci światłowodowych i bezprzewodowych. „Sieci światłowodowo-bezprzewodowe są uważane za fundament przyszłych sieci fronthaul 5G, jednak w chwili rozpoczęcia projektu COMANDER nie wiedzieliśmy, czy branża pójdzie w tym kierunku” – wyjaśnia dr Pleros. „Szkoląc młodych badaczy i zachęcając do współpracy naukowców z różnych dziedzin, od fotoniki po technologie bezprzewodowe, stworzyliśmy podstawy dla połączenia sieci światłowodowych i bezprzewodowych i pomogliśmy, w pewnym stopniu, w podjęciu tej najważniejszej decyzji – że to właśnie sieci światłowodowo-bezprzewodowe są przyszłością”. Inteligentne sieci Podejście COMANDER polega w głównej mierze na redukcji kosztów i zużycia energii poprzez rozebranie anten niemal do podstaw. „Już teraz wiadomo, że sieci NGN będą wykorzystywać o wiele więcej anten, głównie małych anten komórkowych zamontowanych na latarniach lub w innych dogodnych miejscach. Jednak jeśli każda z tych anten będzie na tyle inteligentna, aby obsługiwać przypisanych do niej użytkowników, jak ma to miejsce obecnie, koszt i zużycie energii będą tak duże, że cały system stanie się nieopłacalny” – mówi dr Miliou. „Jeśli chcemy zmniejszyć koszt i zużycie energii, musimy przekształcić te anteny w niemal bezmózgie repeatery”. Z tego powodu zespół COMANDER umieścił moduł inteligencji sieci w stacji bazowej BaseStation – centralnej jednostce z interfejsami optycznymi i mechanizmami MT-MAC (Medium-Transparent Medium Access Control) – co zapewnia, że sieć nie tylko zachowa swoja inteligencję, ale również zwiększy swoją wydajność. Jak zauważa dr Miliou, układy inteligencji NGN mają kluczowe znaczenie dla obniżenia kosztów wdrażania, ponieważ „dzięki nim użytkownicy końcowi będą mogli przesyłać dane przez stację bazową bez względu na to, czy łącze pośredniczące jest tylko bezprzewodowe, tylko światłowodowe czy stanowi połączenie obu tych technologii”. Ogólnie, zespół projektu zaprojektował i zademonstrował konwergentną infrastrukturę światłowodowo-bezprzewodową o prędkości bezprzewodowej transmisji danych rzędu 1 Gb/s przy użyciu technologii łączności na falach milimetrowych. Zespołowi udało się nawet wykorzystać w tej infrastrukturze zaawansowane koncepcje, takie jak kodowanie sieciowe, które dodatkowo zmniejszają latencję i zużycie energii. „Jesteśmy świadkami coraz większego zainteresowania ze strony dużych operatorów i dostawców usług telekomunikacyjnych, którzy coraz chętniej chcą się angażować w działania na rzecz konwergencji sieci i przejścia ze standardu CPRI na komunikację pakietową Ethernet, a jednocześnie ciągle inwestują w rozwój technologii optycznych i chipy fotonowe. Projekt COMANDER jest pionierem w każdym z tych obszarów, z czego jesteśmy szczególnie dumni” – podsumowuje dr Pleros.
Słowa kluczowe
COMANDER, sieć, 5G, BaseStation, światłowodowo-bezprzewodowy, sieci nowej generacji, NGN, Internet rzeczy