Megoldás az új világ egy problémájára

Lassan már minden eszközünk csatlakozik a globális kommunikációs hálózathoz, így viszont telítődnek a sávok és lassulhat, akadozhat az adatátvitel, az eszközök zavarják egymást. Az ipar számára pedig lényeges lesz, hogy a kommunikáló gépek „hallják-e” majd egymást a zajban. A FIEK keretein belül eme problémakör vizsgálatát és megoldását is célul tűzték ki. A részletekről Drotár István egyetemi tanársegédet kérdeztük.

 

Miként tudnak a gépek az éterben összeütközni? Nincs elég hely?

A vezeték nélküli adattovábbítási rendszerrel egy rengeteg eszközt tartalmazó kommunikációs hálózat jött létre, ami ma már mindent behálóz. Ismeretes az is, hogy a vállalati előrejelzések szerint a hangzatos kifejezések (mint az 5G, IoT, smart ökoszisztéma vagy az Ipar4.0) nyomán még több eszköz fog megjelenni és lesz jelen egyszerre a hálózaton. Sok minden még nem tisztázott az alkalmazási lehetőségekkel kapcsolatban, de a költséghatékony fejlesztések és a technológiák elterjedésének hatására az átállás során több tízmillió gép és „kütyü” igényli majd a hálózat erőforrását, ami viszont véges. A természeti erőforrásunkat most nevezhetjük frekvencia spektrumnak, amit számtalan, különböző célú és funkciójú eszköz terhel és használ majd. Nyilván az adott erőforrást majd mindegyik hatékonyan szeretné kihasználni és egymás zavarása nélkül dolgoznának stabilan. A kiszolgáltatottság megnövekszik. Különösen igaz ez a kevésbé merev szabályozású, szabad felhasználású frekvenciasávokra. Van okunk tehát attól tartani, hogy a rádiókapcsolatok megszakadnak.

 

Ez a félelem az otthoni wifi-hálózat esetén is megalapozott?

A Wifi 2,4 GHz-es sávja sokak szerint telített, ezért nem érdemes új eszközt beállítani, mert biztosan zavar fog fellépni. Az alacsony átviteli sebesség és a szakadozó kapcsolat bosszúságot okoz, pláne egy fizetett szolgáltatás esetén. Ennek a helyzetnek a kiküszöbölésére is alkalmas a projekt, elsősorban a szabad felhasználású frekvenciasávokra koncentrálva. De nem elég ismerni a technológiát, nagy figyelmet kell fordítani az elhanyagolt fizikai rétegre és a benne szereplők kölcsönhatására. Ez lett az alprojekt célja. Válaszokat szeretnénk adni minden olyan kérdésre, mely a szabad felhasználású spektrumokra épülő technológiák kapcsán felmerülhet.

 

Hogyan tervezték elérni a projekt céljait?

Két fókuszterületünk van. Egyrészt a szabad hozzáférésű csatornák megvalósítására és használatára nyújtunk megoldást. Konkrétan a vezeték nélküli információtovábbítást megvalósító hardver elem, az antenna továbbfejlesztése a feladat. Egy új irányú kutatás nyomán, az úgynevezett meta-anyag antennának a megváltozott vezeték nélküli közeg követelmény rendszeréhez kell jól illeszkednie. Úgy, hogy az antenna fizikai mérete ne legyen nagyobb, sőt lehetőleg kisebb méretben, ám megnövelt minőségi mutatókkal működjön. A másik fókuszterület a Wireless Design Tool nevet kapta, ami már konkrétan a szabad felhasználású frekvencia tartományra összpontosul. Egy sávfoglaltság vizsgáló, monitorozó és sávoptimalizáló eszközt fejlesztünk ennek során, amivel biztosított lesz az interferencia-mentes, tiszta közeg.  

 

Mely iparág számára jelenthet előnyt a fejlesztés?

Leginkább a termelővállalatok számára nyújt megoldást az eredmény. Az Ipar4.0 betörése során minden áttevődik a vezeték nélküli rendszerekre, viszont a vállalat az adatvédelmi és bizalmi elvei alapján valószínűleg nem szívesen adna szabad teret egy harmadik félnek, ezért nagy eséllyel a licenc-mentes, szabad frekvenciákat választják. Fontos tehát, hogy a „környezet” jól tervezett és kevésbé terhelt legyen, ezzel elkerülhetőegy esetleges termelési kiesés, leállás.

 

Mit sikerült eddig elérni és hol tartanak most?

A meta-anyag szerkezeteket és struktúrákat már meghatároztuk, definiáltuk a szimulációs környezetet és elkészült a tervdokumentáció is. Jelenleg a szimulációs eredményeket elemezzük, hogy megtaláljuk az optimális struktúrát a meta-anyag antennához, illetve bizonyítani akarjuk, hogy növelt minőségi mutatók érhetők el kisebb antenna méret mellett is. Kapcsolatban vagyunk egy antenna gyártóval, aki elkészíti az új antennát. A Wireless Design Tool esetén az alapoktól indultunk, a hazai és nemzetközi spektrum szabályozás figyelembe vételével számos különböző felhordó hálózat alkalmasságát megvizsgáltuk. Az egyetemi laborépületb en és a Rádiófrekvenciás Vizsgáló Laboratóriumban kiépítettünk egy valós és egy ideális állapotot reprezentáló környezetet, ahol a különféle technológiákat és az azokat felhasználó eszközök egymásra gyakorolt hatását vizsgáljuk. Egyik legnagyobb eredményünk, hogy elkészítettünk egy sávfoglaltság monitorozó prototípust a szabad felhasználású sávok figyelésére. A következő időszak egyik feladata pedig, hogy egy zavar elkerülő algoritmust implementáljuk erre a hardverre. Így létrejön egy kézzel fogható termék és a szolgáltatás, ami az ipari környzetben lesz képes az „étert” vizsgálni, a gépek kommunikációjára használt frekvencia sávokat figyelni, interferenciás zavar észlelése esetén az eseményt kielemezni, döntést hozni és a közös spektrumot használó eszközök számára utasítást adni,ogy biztosítva legyen a „tiszta levegő”, elkerülve a belső zavarok kialakulását.