В США развернута первая тестовая сеть сотовой связи, которая базируется на перспективном принципе ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ (cognitive radio). Данная сотовая сеть не нуждается в выделении специальных частот и каких-либо дополнительных беспроводных технологий.

Когнитивное радио – что это такое

КОГНИТИВНОЕ РАДИО (cognitive radio) - это система беспроводной коммуникации, в которой один из двух элементов - сеть или беспроводной узел - изменяет свои параметры передачи или приема для эффективной и рациональной связи, исключающей взаимные помехи у имеющих разрешение (лицензию) или не имеющих разрешение пользователей.

Это изменение параметров интеллектуальной связи основывается на активном отслеживании нескольких факторов во внешнем и внутреннем радио окружении, таких как спектр радио частоты, поведение пользователя и состояние сети.

В настоящее время в развитых странах весь спектр частот распределен и строго лицензируется. Частот постоянно не хватает, но при этом они используются крайне неэффективно. Основной принцип ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ в динамическом управлении загрузкой частоты. Это весьма сложный технический процесс, суть которого состоит в том, что в сотовой сети с одним каналом связи один пользователь может пользоваться им, пока второму пользователю канал не нужен. Проще говоря, частоты, которые за кем-то закреплены, могут использоваться в тот момент, пока они не нужны владельцу. А поскольку загруженность часто невысока, например абонент определенное время говорит по мобильному телефону, а остальное время телефон находится в режиме ожидания, - то таким образом становятся доступны значительные частотные ресурсы без необходимости изыскивать дополнительные частоты.

Особенностью когнитивного радио является способность получать и передавать сигналы на различных частотах. Частными случаями подобных систем являются технологии распределенного спектра и пространственно-временного мультиплексирования. Использование подобных систем предполагает повышение функциональности отдельных оконечных устройств и их конвергенцию - для приема сигналов телевидения, мобильной связи и радио будет требоваться только одно устройство. Отдельный подкласс этого класса технологий составляет «интеллектуальное» радио, которое проводит анализ электромагнитной среды и находит для передачи временно или постоянно не используемые частоты, что позволяет увеличивать количество передаваемой на каждой данной частоте информации. Когнитивное радио - это, по сути, вычислительная модель.

Опытная ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СВЯЗЬ

Опытная беспроводная сеть запущена в городе Форт-Лодердейл, штат Флорида. XG-технология включает собственные базовые станции и специальные телефоны, работающие в свободном, не требующем лицензии диапазоне 900 МГц, который используется в беспроводных «домашних» телефонах, наушниках, компьютерных мышах и т.д.

Опытная беспроводная сеть Xmax состоит из двух базовых станций и мобильных телефонов. Каждая радиостанция сканирует свободный диапазон 33 раза в секунду. Если обнаруживается другой сигнал, телефоны и базовые станции перенастраиваются на другие диапазоны и сохраняют устойчивую связь. Каждая из шести базовых станций стандартной ячейки сети типа XG может обслуживать устройства в радиусе около четырех километров, что сравнимо с обычной базовой станцией сотовой связи.

В курортном городе Форт-Лодердейл беспроводная сеть покрывает городскую местность, где проживают около 110 тыс. человек. При этом используются частоты, на которых уже работают тысячи устройств: беспроводные камеры безопасности, видеоняни, беспроводные телефоны и т.п. Тем не менее, интеллектуальная система настолько гибка, что позволяет обеспечивать качество, сравнимое с лицензированной сотовой связью, используя «забитую» устройствами свободную частоту, которая, как оказалось, используется неэффективно и в целом занята только на 15%. Там, где, казалось бы, все закрыто сплошной «стеной» сигналов, ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ РАДИОСВЯЗЬ находит незанятые «окна» и, перескакивая из одного «окна» в другое, поддерживает устойчивое соединение.

Для пользования интеллектуальной связью необходим специальный телефон, который выглядит как привет из 90-х, но его электронная начинка «умнее» нынешних мобильников - в отличие от них он может использовать незанятые частоты в нелицензированных диапазонах. В будущем эта инновационная технология может найти и коммерческое применение.

В настоящее время вторая опытная беспроводная сеть монтируется на тренировочной базе армии США Форт Блис в Нью-Мексико. Военные заинтересованы в создании коммуникационной сети, которая сможет использовать все диапазоны и виды связи (голос, видео, тестовые сообщения, электронная почта и доступ к данным) и автоматически разворачиваться на поле боя в устойчивую систему. Теоретически такая система будет самостоятельно восстанавливать нарушенные коммуникации и обеспечивать устойчивую связь в условиях радиоэлектронного противодействия.

Ведущие американские специалисты в области беспроводной связи подтвердили, что сеть в Форт-Лодердейле «действительно работает так же, как обычная сотовая сеть, хотя технологии совершенно разные».

Огромный потенциал ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ в плане более эффективного использования частотного спектра побудил многие компании и научные лаборатории начать работу в этой области. Системы XG могут разворачиваться точно так же, как и обычные сети GSM. Правда, как именно XG придет на рынок, пока не ясно. Возможно, первые места, где начнет работу интеллектуальная радиосвязь - это регионы, где практически весь частотный спектр уже исчерпан или в сельской местности, где нет покрытия сотовой связи.

Разработчики системы хотят внедрить принципы XG в качестве дополнения к уже существующим сетям. Тогда различные беспроводные устройства смогут динамически получать доступ к различным диапазонам как лицензируемым, так и свободным. Например, в случае загрузки частот Wi-Fi они получат возможность переходить на диапазон 900 МГц. Кроме того, система XG может увеличить «емкость» новых сетей, которые работают в нелицензированных частотных «пробелах», которых становится все больше из-за окончания трансляции аналоговых телепередач.

Когнитивное радио в конце концов может привести к объединению всех беспроводных устройств, и за счет этого постепенно упростится взаимодействие пользователя с все более сложными устройствами. В когнитивное радио заложена информация о собственных интеллектуальных возможностях, а также о спектре действий, которые с ним может выполнять пользователь. Журнал Technical Review, который издает знаменитый Массачусетский технологический институт, назвал 10 наиболее перспективных технологий будущего. По мнению составителей этого своеобразного хит-парада, в ближайшее время нашу жизнь перевернут эпигенетика, наномедицина, тензорная диффузионная церебрография и, в том числе, - когнитивное радио.