#družba znanost 31.12.2015 9:47

Na Odseku za komunikacijske sisteme IJS rešujejo problem omejenosti radijskega spektra

Ljubljana, 31. decembra - Na Odseku za komunikacijske sisteme na Institutu Jožef Stefan (IJS) so oktobra zaključili petletni evropski projekt CREW, v okviru katerega so vzpostavili eksperimentalno omrežje Log-a-tec, poimenovano po Logatcu, kjer je omrežje postavljeno. S pomočjo omrežja lahko spremljajo in zaznavajo zasedenost radijskega spektra na določenem območju in v določenem času, saj je spekter zaradi množice brezžičnih naprav postal zelo omejena dobrina, je pojasnil vodja odseka dr. Mihael Mohorčič.

Ljubljana, IJS.
Vodja Odseka za komunikacijske sisteme na IJS Mihael Mohorčič.
Foto: Anže Malovrh/STA

Ljubljana, IJS.
Vodja Odseka za komunikacijske sisteme na IJS Mihael Mohorčič.
Foto: Anže Malovrh/STA

Ljubljana, IJS.
Vodja Odseka za komunikacijske sisteme na IJS Mihael Mohorčič.
Foto: Anže Malovrh/STA

V okviru projekta CREW na osnovi meritev v eksperimentalnem omrežju izvajajo eksperimente na področju t.i. kognitivnega radia in kognitivnih radijskih omrežij. "Sama ideja je, da bi naprave, ki jih imamo, postale sposobne uporabljati radijski spekter na način, da druge uporabnike ne motijo pri njihovi komunikaciji - brez da bi bil ta radijski spekter namenoma dodeljen določenemu ponudniku storitve," pravi dr. Mohorčič.

V senzorskem omrežja Log-a-tec so postavili dve gruči senzorskih naprav, ki so večinoma nameščene na uličnih lučeh ter strehah. Raziskovalci lahko s pomočjo omrežja na daljavo skonfigurirajo in zaženejo določen eksperiment ter preko ustreznega spletnega vmesnika zbirajo podatke, ki jih senzor zazna. "Če vidimo, da nekdo že uporablja določen kanal, frekvenco, vemo, da tam ne smemo oddajati, ker bo sicer prišlo do motenj," pojasnjuje dr. Mohorčič.

Skupno eksperimentalno omrežje Log-a-tec v katerega povezujejo posamezne pilotne in eksperimentalne postavitve, so preko projektov CREW in Fed4FIRE povezali tudi v evropsko federacijo FIRE/FIRE+ eksperimentalnih omrežij, preko katere je na voljo za eksperimentalno delo tako domačim kot tujim raziskovalcem in raziskovalnim skupinam.

Na IJS so že pridobili tudi projekt eWINE, ki bo do konca leta 2017 vsebinsko nadgrajeval delo projekta CREW. Pri tem bo večji poudarek kot samim meritvam zasedenosti oziroma prostosti radijskega spektra namenjen upoštevanju teh informacij pri optimizaciji delovanja brezžičnega omrežja. Na ta način se bodo omrežja samodejno prilagajala spremembam v okolju, s čimer bodo lahko bistveno izboljšali izkoriščenost radijskega spektra, kar je z vse večjim številom brezžičnih naprav ter s pojavom koncepta interneta stvari postalo ključnega pomena.

"Kognitivna radijska omrežja so omrežja naprav, ki se zavedajo svojih nastavitev, preko zaznavanja radijskega spektra pa tudi svojega radijskega okolja, torej prisotnosti in aktivnosti drugih naprav in morebitnih motenj, ki jim jih lahko povzročajo. Te naprave se ob upoštevanju potreb po prenosni kapaciteti, omejitev s strani regulatorja ali operaterja in uporabnika skonfigurirajo tako, da se pri delovanju vzajemno ne motijo, pri tem pa uporabljajo metode strojnega učenja in odločanja s področja umetne inteligence."

Največji izziv na področju omreženih senzorskih sistemov Mohorčič vidi v združevanju razvoja strojne in programske opreme, ki morata biti v skladu s standardi na področju brezžičnih komunikacij. Na področju interneta stvari ter pametnih mest pa je izziv ravno zgoščevanje naprav, ki trenutno ne delujejo po enakih komunikacijskih standardih. "Potrebno bo zagotoviti, da se bodo vse te naprave uspele povezovati v internet, ki predstavlja stičišče, preko katerega znamo te naprave naslavljati ter do njih dostopati".

VESNA kot rdeča nit odseka za komunikacijske sisteme

Rdečo nit raziskovalnega in razvojnega dela na odseku predstavlja VESNA - modularna senzorska platforma, ki so jo razvili v medodsečnem laboratoriju SensorLab, v katerem poleg odseka sodeluje tudi Laboratorij za umetno inteligenco na IJS. Na to osnovno platformo lahko modularno dodajajo različne komunikacijske in aplikacijske module.

Na podlagi platforme VESNA razvijajo senzorske rešitve, izdelujejo prototipe in postavljajo pilotne sisteme na različnih področjih od bolj učinkovite rabe radijskega spektra (projekta CREW, eWINE) in podpore komunikacijskim sistemom v izrednih razmerah (projekt ABSOLUTE) do participativnega zaznavanja kakovosti zraka v mestih (projekt CITI-SENSE) ter spremljanja stanja in kakovosti distribucije električne energije (projekt SUNSEED).

Odsek za komunikacijske sisteme

Raziskovalno in razvojno delo na odseku sicer poteka v okviru treh laboratorijev, Laboratorija za komunikacijske tehnologije, Laboratorija za vzporedne in porazdeljene sisteme ter Laboratorija za omrežene vgrajene sisteme, v katerem je dr. Mohorčič najbolj aktiven.

Z delom v slednjem laboratoriju so začeli na področju brezžičnih senzorskih omrežij, v zadnjih letih pa je delo osredotočeno na področje interneta stvari in brezžičnih komunikacij. Sicer se laboratoriji vsebinsko dopolnjujejo, kar se odraža predvsem pri izvajanju aplikativnih projektov.

Dr. Mohorčič je z odsekom za komunikacijske sisteme sodeloval že v času nastajanja diplome, od leta 1994 je tam zaposlen, zadnjih pet let pa vodi odsek za komunikacijske sisteme.

V zadnjih letih so na odseku dosegli tudi mednarodno vidne rezultate z različnimi raziskavami, kot so raziskave širokopasovnih brezžičnih komunikacij preko stratosferskih ploščadi, razvoj lastne prenosne senzorske naprave za spremljanje EKG in nekaterih drugih vitalnih telesnih znakov, modeliranje kompleksnih fizikalnih pojavov kot je npr. nastajanje žledu na daljnovodnih žicah, ter zasnova prenosne senzorske naprave za spremljanje kakovosti zraka.

Odsek trenutno sodeluje tudi v projektu Sunseed, v okviru katerega razvijajo dva senzorja oz. merilnika kakovosti zagotavljanja električne energije, ki bosta postavljena v realno okolje na omrežju Elektra Primorske. Od devetih partnerjev v projektu so štirje slovenski, poleg IJS ter Elektra Primorska sta to še Elektroservisi in Telekom Slovenije kot koordinator projekta. Cilj projekta, ki bo trajal do februarja 2017, je razvoj tehnično-ekonomskega modela za čim bolj učinkovito uporabo komunikacijske infrastrukture v pametnih elektroenergetskih omrežjih prihodnosti.

Diagram sodelovanja Mihaela Mohorčiča

Vir: Atlas slovenske znanosti