Tutkimus

Maailman ensimmäinen matkapuhelinverkkoihin perustumaton 5G-tekniikka hyväksytty kansainvälisesti – Tampereen yliopisto mukana standardoinnissa

Tutkijat Tampereen yliopiston Hervannan kampuksella.
Roman Kovalchukov ja Joonas Säe Tampereen yliopiston kampuksella Hervannassa. Kuva: Jonne Renvall / Tampereen yliopisto.
Tampereen yliopiston tutkijat ovat yhdessä Wirepasin kanssa kehittäneet uutta tietoliikennestandardia 5G Internet of Things (IoT) -ratkaisuille. Kansainvälisen televiestintäliiton radioviestintäsektori (ITU-R) hyväksyi lokakuussa DECT-2020 New Radion (NR) 5G-standardiperheeseen ensimmäisenä ei-soluverkkoihin perustuvana 5G-teknologiana.

Uusi mukautuva DECT-2020 NR -tekniikka tarjoaa monenlaisia langattoman yhteyden mahdollisuuksia, mikä mahdollistaa sekä kriittisen ja lyhyen viiveen viestinnän (ultra-reliable low-latency communications, URLLC) että massiivisen koneiden välisen viestinnän (massive machine-type communication (mMTC).

Kaupallisia 5G-matkapuhelinverkkoja on tuotu kuluttajamarkkinoille parin viime vuoden aikana. Viime aikoihin asti niissä on keskitytty kuitenkin tiedonsiirron ja viiveen parantamiseen.

– 5G:n kolmas osa on massiivinen esineiden internet (IoT), joka tarjoaa kustannustehokkaan langattoman internetyhteyden miljoonille saman verkon pienitehoisille laitteille, sanoo Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunnan tutkimusympäristöasiantuntija Joonas Säe.

Vaikka markkinoilta vielä puuttuu soluverkkopohjainen ratkaisu massiivisille IoT-verkoille, ITU on nyt ensimmäistä kertaa virallisesti sisällyttänyt ei-soluverkkopohjaisen tekniikan 5G-perheeseen. DECT-2020 NR on eurooppalainen panos maailmanlaajuiseen 5G-standardointiprosessiin, sillä Euroopan telealan standardointijärjestö (ETSI) standardoi sen ensimmäisen kerran viime vuonna.

Uuden ratkaisun keskeisenä tekijänä on ollut Tampereen yliopiston ja tamperelaisen IoT-yrityksen Wirepasin tiivis yhteistyö. Myös muut ETSIn jäsenet (esim. Nordic Semiconductor ja Sennheiser) ovat vaikuttaneet standardikehitykseen.

– On ollut jännittävää olla mukana tässä 5G IoT -ratkaisujen uudessa teknologiakehityksessä, Säe sanoo.

Uusi standardi mahdollistaa tehokkaan ja edullisen IoT:n kaikille

Yhtenä ETSI:n jäsenistä Tampereen yliopisto arvioi uuden DECT-2020 NR -standardin ITU 5G-vaatimusten (International Mobile Telecommunications-2020,  IMT-2020) noudattamista. Yliopiston langattoman tietoliikennetekniikan tutkijat osoittivat tuoreessa tutkimuksessaan, että uusi standardi mahdollistaa useiden miljoonien laitteiden yhdistämisen noin 60 % energiatehokkaammin verrattuna perinteiseen soluverkkoteknologiaan, kun käytössä on vastaavat radiolaitteet.

– Massiivisten laitemäärien yhdistäminen energiatehokkaasti ja viivetietoisesti voi avata tien lukuisille uusille jännittäville IoT-sovelluksille, uskoo julkaisun takana oleva tohtorikoulutettava Roman Kovalchukov.

Uusi DECT-2020 -standardi perustuu mesh-verkkoihin ja toimii lisensoimattomalla taajuuskaistalla. Sen ansiosta kuka tahansa voi perustaa oman IoT-verkon.

–Uuden standardin etuihin kuuluu, ettei siinä tarvita välikäsiä, infrastruktuuria eikä tilausmaksuja. Kaikille on tarjolla ilmainen oma kansainvälinen taajuus sekä tiheä ja suorituskykyinen verkko.  Hinta on kymmenesosa soluverkon kustannuksista ja hiilijalanjälki laajamittaisten verkkojen pienin, Joonas Säe kertoo.

IoT-ratkaisuja erilaisille älyliiketoiminnoille

Kilpailu parhaan IoT-teknologian tittelistä on jatkunut jo vuosia ja nykyisiä markkinoita ovat pirstoneet erilaiset patentoidut ratkaisut.  

– Maailman ensimmäisen ei-soluverkkopohjaisen 5G-tekniikan hyväksyminen virallisten standardien kokoelmaan luo vahvan pohjan 5G IoT -verkkojen perustamiselle erilaisille markkinoille, Säe jatkaa.

– Sellaisia voisivat olla esimerkiksi älykaupungit, älykäs logistiikka, älymittarit ja koko Teollisuus 4.0, Kovalchukov täydentää.

Tampereen yliopistolla on oma testaukseen tarkoitettu mesh-verkko, joka hyödyntää Wirepas Mesh -protokollaa.

– Testiverkollamme pystymme käyttämään näitä verkkoja yliopistolla. Suunnitelmissa on päivittää verkkoa uutta standardia hyödyntävillä laitteilla heti, kun niitä on saatavilla. Siinä tietysti menee tovi ennen kuin laitevalmistajat pystyvät niitä valmistamaan, Säe tiivistää.

Lue lisää Tempereen yliopiston Wireless Research -tutkimuksista

Lisätiedot

Roman Kovalchukov
tel. +358 40 3704055
roman.kovalchukov [at] tuni.fi

Dmitri Moltchanov
tel. +358 40 1981912
dmitri.moltchanov [at] tuni.fi

Joonas Säe
tel. +358 50 323 1108
joonas.sae [at] tuni.fi

 

Teksti: Joonas Säe ja Anna Aatinen
Kuva: Jonne Renvall

Uusimmat uutiset kategoriassa Tutkimus

Uusimmat uutiset