Kuvittele maailma, jossa erittäin älykäs langaton järjestelmä voi valvoa ympäristöä ja torjua saastumista, lähettää saattueen kuljettamaan useita ihmisiä ja voi myös auttaa löytämään kadonneet taaperot, koska se voi tunnistaa kenet tahansa missä tahansa. Langattoman verkon kuudes sukupolvi (6G) on aivan nurkan takana, ja yhdysvaltalaisen Carbondalen Southern Illinois Universityn (SIU) tutkijat tutkivat keskeisiä linkkejä, jotka saavat sen toimimaan.
Gayan Aruma Baduge, apulaisprofessori SIU:n sähkö-, tietokone- ja biolääketieteen tekniikan korkeakoulusta, johtaa kansainvälistä tutkimusryhmää, joka työskentelee tämän tutkimuksen parissa. Ryhmä sai 1,13 miljoonan dollarin rahoituksen. Tiimiin kuuluvat SIU ja Villanova University Yhdysvalloissa sekä Aalto-yliopisto Suomessa.
Kolmivuotisen hankkeen tavoitteena on tutkia tekoälyavusteisen tietoliikenteen ja tutkatunnistinjärjestelmien integrointia 6G-teknologiaan.
"Tämä on ainutlaatuinen tutkimuskumppanuus, joka yhdistää Euroopan unionin ja Yhdysvaltojen ja joka keskittyy tekoälyn sekä integroidun sensorin ja viestinnän alan kehittämiseen." Baduge sanoi.
Tällä hetkellä käytössä olevien puhe- ja dataviestintäpalvelujen lisäksi 6G-teknologian odotetaan sisältävän tunnistustoimintoja, kuten erittäin tarkan sijainninseurannan ja -kartoituksen, alueen kuvantamisen ja autonomisten ajoneuvojen käytön, mukaan lukien "platooning", jossa useita ajoneuvoja on toimivat yhdessä yhtenä yksikkönä.
Tekoälypohjaiset 6G-ratkaisut
Kehittyneen tekoälyn ohjaama ja ohjaama teknologia pystyy myös suorittamaan uusia valvontaan liittyviä toimintoja, mukaan lukien havaitsemaan, millaisia eleitä tai toimintoja ihmiset voivat osoittaa, sekä tunnistaa henkilön, joka tekee näitä eleitä tai toimintoja. Tämä järjestelmän kyky on suunniteltu poimimaan, luokittelemaan ja ennustamaan ihmiskehon tyypillisiä liikkeitä, kuten seisomista, istumista, kävelyä, hyppäämistä, hymyilyä tai itkua.
Badugen työ keskittyy teknologian teoreettisen perustan kehittämiseen, langattomien järjestelmien suunnitteluun, jotka pystyvät integroimaan matkaviestinnän ja ympäristön kuvantamisen ja sensorin tulevaisuuden järjestelmiin. Järjestelmän integrointi parantaa tehokkuutta ja toimivuutta.
"Langatonta 6G-järjestelmää, jossa on integroidut tunnistus- ja viestintäominaisuudet, voidaan käyttää ympäristön valvontaan, ajoneuvoverkkoihin ja kaukokartoitukseen", Baduge sanoo, "ja se myös helpottaa älykkäiden kaupunkien luomista ja parantaa samalla teollisuutta, valmistusta ja maataloutta."
Avain 6G:n tekemiseen kaikessa, mitä se lupaa, on hyödyntää olemassa olevien radiotunnistus- ja viestintäjärjestelmien yhtäläisyyksiä. Näillä järjestelmillä on jaettu tai jakavat spektrin, laitteistoarkkitehtuurit ja tiedonkäsittelyputket.
Baduge halusi suunnitella rakenteen, joka yhdistäisi kaksi järjestelmää muodollisemmin yhdeksi laitteistoalustaksi käyttämällä yhtenäistä aaltomuotoa ja tekoälyn ohjaamaa lähetysstrategiaa. Tällainen järjestelmä pystyisi paremmin käsittelemään signaaleja useista eri antureista ja käsittelemään samalla yleisiä matkapuhelimia ja tiedonsiirtoja.
Matkapuhelinviestinnän ja tutka-anturijärjestelmien integrointi
Historiallisesti radiojärjestelmät solukkoviestintään ja tutkatunnistukseen suunniteltiin ja niitä käytettiin itsenäisesti. Nämä järjestelmät käyttävät erilaisia aaltomuotoja, ei-päällekkäisiä radiokaistoja ja erillisiä laitteistoalustoja.
Nykyinen huippuluokan langaton 5G-viestintäjärjestelmä on pääasiassa suunniteltu ja optimoitu matkaviestintään. Suurempien tiedonsiirtonopeuksien ja kytkettyjen langattomien laitteiden määrä kasvaa kuitenkin, ja tämän kysynnän tyydyttämiseksi insinöörit käyttävät suuria antenniryhmiä, jotka toimivat korkeammilla taajuuksilla.
"Sähkömagneettinen spektri tai radiotaajuus viestintä- ja tunnistustarkoituksiin on erittäin niukka ja kallis resurssi", Baduge sanoo, "ja viestintä- ja tunnistustehtävien yhdistäminen samaan laitteistoalustaan voi parantaa tehokkuutta huomattavasti." "Tämä malli on myös kustannustehokkaampi, koska kalliita RF-laitteita voidaan käyttää uudelleen viestintä- ja tunnistustarkoituksiin.
Integraatiohaasteet
Kahden eri asioihin suunnitellun järjestelmän yhdistäminen on haastavaa tietoliikenteen ja tutka-anturitehtävien kilpailevien suunnittelutavoitteiden vuoksi.
"Tästä syystä suosittelemme käyttämään erilaisia työkaluja, kuten viestintä- ja informaatioteoriaa, estimointia ja havaitsemista sekä datapohjaista tekoälyä suunnitteluhaasteiden voittamiseksi." Baduge sanoi.
Baduge toivoo, että tutkimus auttaa integroimaan radiotunnistusominaisuudet 6G-teknologioihin, mukaan lukien matkapuhelinjärjestelmät, langattomat lähiverkot ja teolliset IoT-verkot, pitäen samalla kustannukset alhaisina ja säästäen spektriä ja laskentatehoa.
