Wyobraź sobie świat, w którym wysoce inteligentny system bezprzewodowy może monitorować środowisko i zwalczać zanieczyszczenia, może wysłać konwój do transportu kilku osób, a także może pomóc w odnalezieniu zaginionych małych dzieci, ponieważ może zidentyfikować każdego i wszędzie. Szósta generacja łączności bezprzewodowej (6G) jest tuż za rogiem, a naukowcy z Southern Illinois University (SIU) w Carbondale w Stanach Zjednoczonych badają kluczowe łącza, które umożliwiają jej działanie.
Gayan Aruma Baduge, profesor nadzwyczajny w Szkole Inżynierii Elektrycznej, Komputerowej i Biomedycznej w SIU, kieruje międzynarodowym zespołem badawczym pracującym nad tymi badaniami. Zespół otrzymał dofinansowanie w wysokości 1,13 miliona dolarów. Członkami zespołu są SIU i Uniwersytet Villanova w Stanach Zjednoczonych, a także Uniwersytet Aalto w Finlandii.
Celem trzyletniego projektu jest zbadanie integracji systemów transmisji danych wspomaganej sztuczną inteligencją i systemów wykrywania radarowego na potrzeby technologii 6G.
„To wyjątkowe partnerstwo badawcze łączące Unię Europejską i Stany Zjednoczone, skupiające się na rozwoju dziedziny sztucznej inteligencji oraz zintegrowanego wykrywania i komunikacji”. Baduge powiedział.
Oprócz obecnie używanych usług transmisji głosu i danych, oczekuje się, że technologia 6G obejmie funkcje wykrywania, takie jak bardzo precyzyjne śledzenie lokalizacji i mapowanie, obrazowanie obszaru oraz działanie pojazdów autonomicznych, w tym „konwojowanie się w konwojach”, w przypadku gdy wiele pojazdów jest działały razem jako jedna jednostka.
Rozwiązania 6G oparte na sztucznej inteligencji
Technologia ta, napędzana i kontrolowana przez zaawansowaną sztuczną inteligencję, będzie w stanie realizować także nowe funkcje związane z inwigilacją, w tym wykrywać rodzaje gestów lub czynności, jakie mogą wykazywać ludzie, a także identyfikować osobę, która wykonuje te gesty lub czynności. Ta zdolność systemu ma na celu wyodrębnianie, klasyfikowanie i przewidywanie typowych ruchów ludzkiego ciała, takich jak stanie, siedzenie, chodzenie, skakanie, uśmiechanie się lub płacz.
Praca Baduge koncentruje się na opracowywaniu podstaw teoretycznych technologii oraz projektowaniu systemów bezprzewodowych zdolnych do integracji komunikacji mobilnej oraz obrazowania i wykrywania środowiska z przyszłymi systemami. Integracja systemu poprawi efektywność i funkcjonalność.
„System bezprzewodowy 6G ze zintegrowanymi funkcjami wykrywania i komunikacji można wykorzystać do monitorowania środowiska, sieci pojazdów i teledetekcji” – mówi Baduge – „ułatwi także tworzenie inteligentnych miast, usprawniając jednocześnie przemysł, produkcję i rolnictwo”.
Kluczem do osiągnięcia wszystkiego, co obiecuje 6G, jest wykorzystanie podobieństw między istniejącymi systemami wykrywania radiowego i systemami komunikacji. Systemy te mają wspólne lub współdzielą widmo, architekturę sprzętową i potoki przetwarzania informacji.
Baduge chciał zaprojektować strukturę, która w bardziej formalny sposób połączyłaby oba systemy w jedną platformę sprzętową, wykorzystując ujednolicony kształt fali i strategię transmisji kontrolowaną przez sztuczną inteligencję. Taki system byłby w stanie lepiej przetwarzać sygnały z różnych czujników, a jednocześnie obsługiwać zwykłe telefony komórkowe i transmisje danych.
Integracja systemów komunikacji komórkowej i wykrywania radarów
Historycznie rzecz biorąc, systemy radiowe do komunikacji komórkowej i wykrywania radarów były projektowane i obsługiwane niezależnie. Systemy te wykorzystują różne kształty fal, niezachodzące na siebie pasma radiowe i oddzielne platformy sprzętowe.
Obecny, najnowocześniejszy system komunikacji bezprzewodowej 5G jest zaprojektowany i zoptymalizowany głównie pod kątem mobilnej komunikacji komórkowej. Jednak zapotrzebowanie na wyższe szybkości transmisji danych i liczba podłączonych urządzeń bezprzewodowych rośnie i aby sprostać temu zapotrzebowaniu, inżynierowie korzystają z dużych układów antenowych pracujących na wyższych częstotliwościach.
„Widmo elektromagnetyczne, czyli pasmo radiowe, do celów komunikacji i wykrywania jest niezwykle rzadkim i kosztownym zasobem”, mówi Baduge, „a skonsolidowanie zadań związanych z komunikacją i wykrywaniem w ramach tej samej platformy sprzętowej może znacznie poprawić wydajność”. „Ten projekt jest również bardziej opłacalny, ponieważ drogie urządzenia RF można ponownie wykorzystać do celów komunikacyjnych i wykrywania.
Wyzwania integracyjne
Integracja dwóch systemów zaprojektowanych do różnych celów jest wyzwaniem ze względu na konkurencyjne cele projektowe związane z przesyłaniem danych i zadaniami wykrywania radarów.
„Z tego powodu zalecamy korzystanie z szeregu narzędzi, takich jak teoria komunikacji i informacji, szacowanie i wykrywanie oraz sztuczna inteligencja oparta na danych, aby pokonać wyzwania projektowe”. Baduge powiedział.
Baduge ma nadzieję, że badania pomogą zintegrować możliwości wykrywania radiowego z technologiami 6G, w tym z systemami komunikacji komórkowej, bezprzewodowymi sieciami LAN i przemysłowymi sieciami IoT, przy jednoczesnym utrzymaniu niskich kosztów i ochronie widma i mocy obliczeniowej.
