Instytut Łączności

Budowa sieci ma to do siebie, że jeśli założenia co do jej funkcjonowania się nie sprawdzą - jest za późno, by coś zmienić. Maszty stoją, anteny zamontowane, zasilanie podpięte. Wydane pieniądze nie wrócą. Duże pieniądze: od dziesiątek tysięcy w przypadku mikrostacji do setek tysięcy, nawet miliona złotych przy dużych stacjach bazowych.  Trafne przewidywanie jak łączność będzie działała jest więc absolutnie kluczowe. A eksperci z Instytutu Łączności – Państwowego Instytutu Badawczego we Wrocławiu opracowali właśnie nowy model matematyczny, który pozwala znacznie dokładniej przewidywać, jak sygnał radiowy będzie rozchodził się w sieciach 5G – a w przyszłości także 6G. 

Ich rozwiązanie może pomóc operatorom projektować sieci w taki sposób, aby były bardziej wydajne, stabilne i zapewniały lepszy zasięg dla użytkowników. 

Fale radiowe nie rozchodzą się w przestrzeni w prosty i przewidywalny sposób. Na ich drogę wpływają m.in.: 

• budynki, 
• drzewa, 
• ukształtowanie terenu, 

a nawet warunki atmosferyczne. 

Dlatego projektowanie sieci mobilnej przypomina trochę układanie bardzo złożonej układanki. Inżynierowie muszą przewidzieć, gdzie ustawić stacje bazowe, aby zapewnić dobry zasięg i jednocześnie efektywnie wykorzystać dostępne częstotliwości. 

W tym celu wykorzystuje się tzw. modele propagacyjne – matematyczne opisy tego, jak fale radiowe rozchodzą się w rzeczywistym środowisku. 

Zespół z Instytutu Łączności opracował udoskonalony matematyczno-fizyczny model propagacji dla pasma C (3400–4200 MHz), które jest dziś jednym z najważniejszych zakresów częstotliwości dla sieci 5G. 

Nowy model nie powstał wyłącznie „przy biurku”. Jego opracowanie poprzedziła rozbudowana kampania pomiarowa. 

Badacze wykorzystali prywatną sieć 5G NR Standalone, działającą w ramach projektu “PL-5G – Krajowe laboratorium badawcze sieci i usług 5G wraz z otoczeniem.” 

W trakcie badań: 

• wykonywano liczne pomiary sygnałów radiowych w różnych warunkach terenowych, 
• analizowano sygnały pochodzące z kilku stacji 5G zlokalizowanych na budynkach Instytutu Łączności oraz Politechniki Wrocławskiej, 
• a następnie opracowano parametry modelu na podstawie analizy danych i metod regresji nieliniowej. 

Dzięki temu powstał model, który znacznie lepiej odzwierciedla rzeczywiste warunki propagacji sygnału radiowego niż wiele stosowanych dotąd rozwiązań. 

Choć to wszystko brzmi bardzo technicznie, efekty zastosowania nowego modelu propagacji fal radiowych opracowanego przez Instytut Łączności mogą odczuć wszyscy użytkownicy sieci mobilnych. Użycie lepszego modelu propagacyjnego oznacza, że operatorzy mogą: 

• lepiej planować lokalizację stacji bazowych, 
• skuteczniej eliminować miejsca o słabym zasięgu, 
• I efektywniej wykorzystywać dostępne częstotliwości. 

W praktyce przekłada się to na lepszą jakość połączeń, bardziej stabilny Internet mobilny i większą dostępność usług cyfrowych. 

Takie rozwiązania są też ważne dla rozwoju nowych zastosowań technologii mobilnych – od inteligentnych miast i transportu autonomicznego po przemysłowe sieci prywatne 5G. 

Wyniki prac zespołu Instytutu Łączności z Wrocławia zostały opublikowane w renomowanym czasopiśmie naukowym Measurement (Elsevier), które posiada wysoki wskaźnik oddziaływania naukowego. 

Publikacja uzyskała także najwyższą ocenę punktową (200 punktów) w polskim systemie ewaluacji czasopism naukowych. 

Autorami artykułu są naukowcy z Instytutu Łączności: 

• dr inż. Dariusz Więcek 
• mgr inż. Igor Michalski 
• mgr inż. Daniil Ruban 
• dr inż. Jacek Wroński 

Zakład Kompatybilności Elektromagnetycznej i Sieci Radiowych Instytutu Łączności we Wrocławiu od dekad zajmuje się analizą i planowaniem systemów radiowych. 

Już w latach 70. XX wieku eksperci Instytutu przygotowywali plany sieci radiowych dla administracji państwowej, regulatorów rynku oraz operatorów telekomunikacyjnych. Powstawały tu także specjalistyczne narzędzia informatyczne wspierające planowanie sieci i analizę propagacji fal radiowych, takie jak system PIAST. 

Dziś zespół prowadzi analizy dotyczące wielu nowoczesnych systemów łączności, m.in.: 

• sieci 5G, 
• systemów kolejowych FRMCS, 
• telewizji cyfrowej DVB-T2, 
• radia cyfrowego DAB+, 
• systemów łączności profesjonalnej. 

Jedną z kluczowych kompetencji zespołu jest właśnie modelowanie propagacji fal radiowych i tworzenie narzędzi wspierających projektowanie nowoczesnych sieci komunikacyjnych.