Instytut Łączności

Instytut Łączności - Państwowy Instytut Badawczy wzbogacił swoje zaplecze badawcze o sprzętowy emulator kanału radiowego. Zakup został sfinansowany ze środków Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego w ramach programu DIB, a dziś sprzęt jest już na miejscu i gotowy do pracy. 

Brzmi skomplikowanie? W praktyce chodzi o coś bardzo konkretnego: możliwość odtworzenia w laboratorium takich warunków, jakie fale radiowe napotykają w rzeczywistym świecie - w mieście, na morzu, w ruchu pociągu dużych prędkości czy podczas łączności satelitarnej.

W przeciwieństwie do światłowodu czy kabla miedzianego, sygnał radiowy porusza się w środowisku pełnym przeszkód. Odbija się od budynków, rozprasza, zanika, zmienia parametry w czasie. To zjawiska takie jak wielodrogowość, zakłócenia czy efekt Dopplera sprawiają, że zaprojektowanie niezawodnej łączności bezprzewodowej to prawdziwe wyzwanie inżynierskie.

Nowy emulator pozwala te wszystkie zjawiska zasymulować z dużą precyzją. Urządzenie pracuje w szerokim zakresie częstotliwości - od typowych pasm komórkowych po zakresy używane w systemach Wi-Fi i łączności specjalistycznej. Potrafi odtwarzać jednocześnie wiele „ścieżek” sygnału, czyli sytuacje, w których fala radiowa dociera do odbiornika różnymi drogami i z różnymi opóźnieniami - dokładnie tak, jak dzieje się to w prawdziwym mieście pełnym budynków.

Emulator obsługuje także zaawansowane konfiguracje wieloantenowe (MIMO), które są podstawą działania współczesnych sieci 4G i 5G. Dzięki temu możliwe jest badanie m.in. technologii beamformingu, czyli inteligentnego „kierowania” sygnału radiowego w stronę użytkownika.

Do tej pory wiele takich testów wymagało kosztownych i skomplikowanych kampanii terenowych: pomiarów na morzu, w pociągach, w samolotach czy w trudnym terenie. Emulator pozwala dużą część tych badań przenieść do laboratorium, zachowując realizm warunków propagacyjnych.

Urządzenie umożliwia symulowanie m.in. zaników Rayleigha i Rice’a, efektu Dopplera związanego z ruchem terminala, zakłóceń oraz różnych poziomów szumu tła. Co ważne, badacze mogą nie tylko korzystać z gotowych, standaryzowanych modeli kanałów radiowych (np. opisanych przez 3GPP), ale także tworzyć własne modele na podstawie rzeczywistych pomiarów wykonanych w terenie.

To ogromna oszczędność czasu, pieniędzy i logistyki, ale też większa powtarzalność i kontrola nad eksperymentami. Można wielokrotnie odtwarzać identyczne warunki, co w świecie rzeczywistym jest praktycznie niemożliwe.

Urządzenie obsługuje m.in. konfiguracje wieloantenowe MIMO, beamforming czy agregację kanałów - czyli technologie kluczowe dla współczesnych i przyszłych systemów 5G oraz rozwiązań, które dopiero nadchodzą. Pozwala też badać jakość transmisji danych: przepływności, opóźnienia, utraty pakietów czy stabilność połączeń w trudnych warunkach radiowych.

Dzięki temu laboratorium w Gdańsku zyskuje nowe możliwości w badaniach jakości transmisji, odporności urządzeń na trudne warunki radiowe oraz projektowaniu bardziej niezawodnych systemów bezprzewodowych.

Mówiąc prościej: zanim nowe technologie trafią do użytkowników, będą mogły przejść kontrolowane „trzęsienie ziemi w eterze” - w bezpiecznych warunkach laboratorium.