Od czasów opracowania standardu GSM Europa jest liderem w dziedzinie telefonii komórkowej i łączności bezprzewodowej. Jednak europejskie środowiska akademickie i przemysłowe nie mogą sobie pozwolić na spoczęcie na laurach. W celu utrzymania europejskiej przewagi rynkowej, finansowani przez UE badacze opracowują technologie sięgające znacznie dalej niż przyszła generacja telefonii komórkowej oraz łączności bezprzewodowej...

"W dziedzinie łączności komórkowej i bezprzewodowej europejski przemysł ma do czynienia z sytuacją w rodzaju kury i jajka", twierdzi Marco Luise, profesor telekomunikacji na Uniwersytecie w Pizie, we Włoszech. "Przedsiębiorstwa zainwestowały dużo czasu, pieniędzy i wysiłku w stworzenie oprogramowania i technologii, które można szybko wdrożyć na rynek, w celu czerpania korzyści ekonomicznych. Jednak powyższe, krótkoterminowe działania realizowano zamiast fundamentalnych, długoterminowych badań naukowych: w efekcie nastąpił zahamowanie innowacji."

Mniej innowacyjne produkty i technologie - począwszy od smartfonów i innych urządzeń przenośnych, aż po protokoły transmisji bezprzewodowej oraz systemy transmisji danych - oznaczają, że Europa staje przed widmem utraty przewagi konkurencyjnej, wraz z pojawianiem się nowych produktów i technologii, opracowywanych zwłaszcza w Azji.

"To równia pochyła, z której trudno się wydostać, gdy się już na niej znajdzie", tłumaczy prof. Luise.

Jednak ostatnio europejscy naukowcy podjęli działania mające na celu zahamowanie powyższego procesu. Przez ponad trzy lata 18 uniwersytetów i instytutów badawczych w 14 krajach współpracowało w zakresie fundamentalnych badań naukowych, w ramach "Sieci doskonałości ds. łączności bezprzewodowej" ('Network of excellence in wireless communications' - http://www.newcom-project.eu/ (Newcom++)).

Przełomowe technologie, sięgające dalej niż 4G

Wśród licznych, przełomowych rozwiązań technologicznych, które pojawią się dzięki sieci doskonałości, jest nowa klasa kodów transmisyjnych, służących do niezawodnego przesyłania danych za pośrednictwem sieci bezprzewodowych. Uważa się, że kody te, zwane "kodami polarnymi" ('Polar Codes'), pozwolą znacznie zwiększyć przepustowość łaczy, umożliwiając urządzeniom przenośnym radykalne podwyższenie prędkość transmisji danych i że są to pierwsze bardzo wydajne kody, które można skutecznie dekodować. Opracowane przez Erdala Arıkana, z Uniwersytetu Bilkent w Turcji (będącego jednym z partnerów projektu Newcom++), kody polarne zapewniły ich twórcy nagrodę dla najlepszego artykułu naukowego, przyznawaną przez Stowarzyszenie ds. Teorii Informacji ('Information Theory Society').

"Kluczowym elementem jest przepustowość: jeśli obecnie posiadasz łącze internetowe o przepustowości jeden megabit (Mb), jutro będziesz pragnął posiadać łącze 10Mb, a następnego dnia łącze 100Mb", tłumaczy prof. Luise. "W związku z powyższym bardzo ważne są technologie, które pozwalają lepiej wykorzystywać dostępną przepustowość i dostępne kanały transmisyjne".

Uczestnicy projektu pracowali nad szeregiem technologii, które są znacznie bardziej zaawansowane niż dostępne obecnie rozwiązania z zakresu łączności bezprzewodowej i telefonii komórkowej. Przykładowo, naukowcy uczestniczący w projekcie Newcom++, pracujący na co dzień na Politechnice w Turynie (Włochy), pracowali nad zaawansowanymi algorytmami dekodującymi, przeznaczonymi dla technologii wielu wejść i wielu wyjść ('multiple-input'/'multiple-output' - MIMO), w której zarówno urządzenia nadawcze, jak i odbiorcze wyposażone są w kilka anten, co pozwala usprawnić komunikację.

Nowe smartfony, wspierające standard 4G LTE, wykorzystują już technologię MIMO, jednak naukowcy uczestniczący w projekcie Newcom++ opracowali techniki pozwalające w niedrogi sposób zwiększyć wydajność systemów, w których stosowanych jest wiele anten. Pozostałe prace projektowe skupiono wokół tak zwanej komunikacji kooperacyjnej, w ramach której możliwa jest bezpośrednia kooperacja pomiędzy urządzeniami przenośnymi, mająca na celu uzyskanie połączenia ze stacją bazową - takie rozwiązanie pozwala nie tylko zwiększyć zasięg, ale także podnieść prędkość transmisji.

Newcom++, będąca zakrojoną na szeroką skalę, wspólną inicjatywą wspartą przez Komisję Europejską kwotą prawie 5 milionów euro, stanowi kontynuację wcześniejszego projektu o nazwie Newcom, w ramach którego zasiano ziarno współpracy w dziedzinie łączności bezprzewodowej oraz telefonii komórkowej pomiędzy europejskimi naukowcami.

Uczestnicy projektu pomagali także szkolić młodych naukowców zainteresowanych powyższą dziedziną, stworzyli internetową platformę współpracy oraz bazę danych, umożliwiające współdzielenie wiedzy, a także opracowali szereg książek i publikacji, w których zamieszczono dogłębną analizę przyszłych potrzeb, wyzwań i potencjalnych rozwiązań. Szacuje się, że w najbliższych latach powyższe prace odegrają kluczową rolę w oferowaniu tańszego, szybszego oraz bardziej bezpiecznego, bezprzewodowego dostępu do internetu, zwiększając jednocześnie pojemność, zasięg oraz funkcjonalność sieci komórkowych.

"Technologie, które opracowaliśmy sięgają dalej niż standard 4G LTE ("długoterminowa ewolucja" - 'Long Term Evolution'), który obecnie wdrażany jest przez operatorów telefonii komórkowej... nie są to technologie przyszłej generacji, ale raczej technologie "po-przyszłej-generacji", tłumaczy prof. Luise, kierownik techniczny projektu Newcom++. "Mamy nadzieję, że prace nad powyższymi technologiami pozwolą Europie odzyskać pozycję lidera w dziedzinie łączności bezprzewodowej i komórkowej". "Znaczna część prowadzonych badań - dotycząca na przykład pojemności, przepustowości, lokalizacji oraz bezpieczeństwa - może być przydatna w kontekście smartfonów nowej generacji (po 4G), jednak część badań sięga znacznie dalej, dotykając nawet abstrakcyjnych zagadnień, takich jak teoria informacji", zauważa prof. Luise.

Kształcenie nowego pokolenia naukowców

Długoterminowe podejście zespołu uczestniczącego w projekcie Newcom++ było szczególnie widoczne w przypadku innego, kluczowego aspektu prac: szkolenia młodych naukowców w dziedzinie łączności komórkowej i bezprzewodowej. W ramach sieci współpracy, formalnie istniejącej przez trzy i pół roku, zorganizowano szereg szkół letnich i zimowych w różnych europejskich miastach. W ramach każdej z tych szkół około 40-50 studentów miało możliwość czerpania wiedzy bezpośrednio od wiodących naukowców z branży.

"Jeżeli chcemy, by Europa pozostała w dłuższej perspektywie liderem w dziedzinie technologii łączności, musimy zagwarantować dopływ nowych naukowców i nowych pomysłów, dzięki którym rozwija się innowacja", mówi prof. Luise.

Wielu naukowców, zaangażowanych w sieć doskonałości, nadal wykorzystuje internetową platformę współpracy, zwaną "Wirtualnym centrum doskonałości w dziedzinie łączności bezprzewodowej" ('Virtual center of excellence on wireless communications' - ViCE-WiCom), którą stworzyli uczestnicy projektu, w celu usprawnienia wymiany informacji oraz współpracy pomiędzy uniwersytetami i instytutami badawczymi. Powyższą platformę wykorzystano także do nauczania na odległość w ramach studiów doktoranckich.

Inne namacalne wyniki kooperacyjnego podejścia do badań naukowych, obranego przez uczestników projektu Newcom++, to dwie książki, zatytułowane 'The NEWCOM++ Vision Book: Perspectives of Research on Wireless Communications in Europe' oraz 'Satellite and Terrestrial Radio Positioning Techniques,' które zostały opracowane przez zespoły uczestniczące w projekcie.

Uczestnicy projektu stworzyli ponadto organizację non-profit, której centrala znajduje się w Belgii, zwaną Europejskim Stowarzyszeniem ds. Łączności oraz Sieci ('European Association for Communications and Networking' - Euracon), skupiającą się głównie na zagadnieniach związanych z kształceniem, szkoleniem oraz organizowaniem wydarzeń w dziedzinie łączności komórkowej i bezprzewodowej.

Planowane jest także rozpoczęcie projektu, będącego kontynuacją prac zrealizowanych w ramach inicjatywy Newcom++, którego głównym elementem będzie stworzenie sieci europejskich laboratoriów, w których rozwijane będą technologie bezprzewodowe.

Projekt Newcom++ uzyskał wsparcie finansowe w ramach Siódmego Programu Ramowego UE (7PR).

© Unia Europejska 2005 - 2012

Źródło: CORDIS