Hlavní navigace

Vědci z ČVUT prorazili s výzkumem 5G sítí ve světě. Pro svůj projekt si je vybral Foxconn

Autor: David Slížek, Internet Info
David Slížek

V ČR se o nich moc neví, ve světě si už ale vydobyli slušné jméno. Účastní se i velkých projektů, které by měly definovat podobu a fungování budoucích 5G sítí.

Vlastně je to další z příběhů, jak šikovné tuzemské mozky o sobě v rámci ČR příliš neumí dát vědět. Výzkumná skupina 5GMobile Research Lab, která funguje na Elektrotechnické fakultě pražské ČVUT, se přes malý rozpočet a počet výzkumníků podílí na velkých zahraničních projektech, ale veřejnosti známá není. 

„Myslím, že to je jedna z prvních technologií v rámci 5G, která by se mohla dostat do praxe,“ popisuje docent Zdeněk Bečvář jeden z projektů, na kterém jeho tým pracuje. „Základní myšlenkou je přenést cloud blíž k uživatelům, aby se zvýšil výpočetní výkon dostupný uživatelům a snížila spotřeba mobilních zařízení,“ dodává. 

Mluví o tzv. mobile-edge computingu, tedy technologii, která má umožnit přenesení náročných výpočtů z mobilních zařízení na „hranu“ mobilní sítě, tedy na server umístěný na základnových stanicích. Na straně uživatele by to mělo přinést vyšší výpočetní výkon, malé zpoždění a nižší spotřebu mobilních přístrojů – nejnáročnější výpočty totiž bude možné přenést (offloadovat) na cloudový server.  

„Existuje celá řada praktických aplikací,“ popisuje Bečvář. „V rámci našeho dema jsme technologii použili například pro mobilní aplikaci s rozšířenou realitou. Využít se dá také v různých hrách, které jsou náročné na výkon procesoru a tím pádem na výdrž baterie,“ dodává. 

Praktické využití na ČVUT zkoušejí na testovací aplikaci nazvané Percipio, jejíž betaverzi najdete na Google Play. Jde o virtuálního průvodce, který využívá principy tzv. rozšířené (augmented) reality. Do kamerou snímaného obrazu okolí vkládá informace o místech, která na nich rozpozná. Aplikace přitom dokáže poznat i místo, které „vidí“ jen zčásti. 

Testovací aplikace Percipio

Offloading výpočetních operací samozřejmě zatím v současných mobilních sítích nefunguje a výzkumníci si pro své testy musí emulovat vlastní pokusnou síť s příslušnými protokoly. Výsledky testů jsou ale zajímavé. 

„Nejefektivnější je offloading po stránce spotřeby i zpoždění při hodně náročných výpočtech. V zásadě se ale dá říct, že i v horších podmínkách se úspory času a energie budou pohybovat někde nad 70 %,“ popisuje další člen týmu Jakub Doležal, který má vývoj aplikace na starosti. „Je důležité, aby se aplikace dokázala v reálném čase rozhodnout, kdy se vyplatí výpočty přenášet a kdy je lepší je dělat v telefonu. Algoritmy na to už existují, my je teď budeme optimalizovat a upravovat, aby byly vhodné pro reálné využití,“ vykresluje další plány jeho kolega Jan Plachý.

Tento výzkum si český tým přinesl ze spolupráce se španělskými, italskými a francouzskými kolegy v rámci evropského projektu Tropic. „Byli jsme jedni z prvních, kdo vývoj mobile-edge computingu (nebo také small cell cloudu, jak byl původně v našem projektu nazýván) zahájil. Velkou část teoretické práce se nám podařilo přenést blízko k reálnému využití. Kdyby teď operátoři nasadili na základnové stanice softwarově definované rádio a přidali výpočetní servery, dalo by se naše řešení v podstatě spustit,“ říká Bečvář. 

Díky výzkumu mobile-edge computingu si české laboratoře všimla také firma Foxconn, která s ní na konci loňského roku uzavřela dohodu o financování tříletého výzkumu na téma cloudového řešení radiové přístupové sítě (Mobile Edge Computing and Functional Splitting for Scheduling of Radio Resources). „Ve výzkumu pro Foxconn půjdeme od teoretických věcí, výzkumu ‚na papíře‘, až k implementaci do testovací sítě. Foxconn se pak bude naše myšlenky snažit prosadit do standardů. Kdyby se standardizace podařila, bylo by to perfektní, ale uvidíme, jak to půjde. Platí nás Foxconn Tchajwan a odborně spolupracujeme s jeho pobočkou MTI Radiocomp z Dánska,“ říká Bečvář.

Jan Plachý, Zdeněk Bečvář a Jakub Doležal

Zajímavě vypadají i další projekty, kterých se 5GMobile Research Lab účastní. Jeden se zabývá například využití teorie her pro přidělování prostředků v mobilních sítích. „Už před lety se zjistilo, že tato obecná teorie může výborně fungovat i v mobilních sítích. Máte v nich hráče, uživatele, kteří soupeří o radiové prostředky, a když se mezi sebou dokážou domluvit, mohou na tom všichni vydělat. V roce 2015 nás oslovil profesor Amir Leshem z Izraele, který si nás našel na webu, a teď společně pracujeme na tom, jak využít tyto velmi teoretické metody k optimalizaci sdílení a využití spektra v rádiové síti,“ vysvětluje Bečvář. 

Aktuálně se čeští vědci věnují také výzkumu možností využití viditelného světla při vzájemné komunikaci více zařízení (tzv. device-to-device communication, D2D). „V současné době je ve standardizační organizaci 3GPP komunikace D2D řešena přes běžné frekvence v mobilních sítích. A nás napadlo, jestli by se pro ni nedala využít visible light communication (VLC), o které se do budoucna v mobilních sítích také uvažuje. Výhoda spektra viditelného světla je v tom, že je ho obrovské množství. A D2D je založeno na tom, že uživatelé jsou blízko sebe, takže možnost využití VLC je docela vysoká. Na tomto projektu spolupracujeme s jinou laboratoří na naší fakultě, která se zabývá bezdrátovou optikou,“ nastiňuje Bečvář. 

Na to, kolik toho jeho laboratoř zvládá, je přitom poměrně malá. „Od začátku jsme ve skupině já a kolega Pavel Mach. Spolupracuje s námi náš bývalý doktorand, který současně pracuje jako postdoc ve Švédsku na známé univerzitě KTH Royal Institute of Technology ve Stockholmu. Dále máme pět stálých doktorandů a jednu stážistku z Brazílie, která je u nás na necelý rok. A pak máme samozřejmě magisterské a bakalářské studenty, jejich počet se velmi často mění, ale bývá jich zpravidla mezi pěti a deseti,“ vypočítává Bečvář. 

Galerie: Jak se zkoumají 5G sítě v 5GMobile Research Lab na pražské ČVUT

CIF17_Rabaino_Lupa

A dodává, že přes zajímavá témata má jeho skupina o zájemce ze strany studentů nouzi. „Nejvíc potřebujeme doktorandy. Čeští studenti o výzkum moc zájem nemají. Problém je v tom, že u nás studenti už během magisterského studia často působí ve firmách a těm my můžeme finančními podmínkami jen těžko konkurovat. V posledním roce bylo deset z deseti doktorandů, kteří se nám hlásili, ze zahraničí,“ říká Bečvář. 

Má přitom velké plány. „Neustále sháníme další lidi, máme celou řadu projektů, na které je potřebujeme. Teď urgentně hledáme doktoranda na jeden český projekt a v plánu máme další témata – například už dva roky se snažíme zintenzivnit náš výzkum létajících samo-optimalizujících se základnových stanic na dronech. To už není 5G, ale spíš 6G nebo 7G,“ dodává s úsměvem.

Našli jste v článku chybu?