Mange veier til trådløs fremtid

De teknologiske utfordringene knyttet til trådløs kommunikasjon er mange og sammensatte. Norske forskningsmiljøer er involvert i en rekke av dem.

Denne artikkelen er over ti år gammel og kan inneholde utdatert informasjon.

Forskningsrådet tar gjennom VERDIKT-programmet et riktig grep med store, bredt sammensatte prosjekter, mener João Schwarz da Silva, FoU-direktør i EU-kommisjonen. (Illustrasjon: Shutterstock)
Forskningsrådet tar gjennom VERDIKT-programmet et riktig grep med store, bredt sammensatte prosjekter, mener João Schwarz da Silva, FoU-direktør i EU-kommisjonen. (Illustrasjon: Shutterstock)

Vi beveger oss med raske skritt mot en verden med stadig mer trådløs kommunikasjon.

Internett øker i omfang, ikke minst i utviklingsland, og det meste av denne økningen skjer via mobile nettverk. Dette byr både på store utfordringer og mange muligheter. 

Kommunikasjon mellom ting

– Hele verden er potensielt internettabel, sa João Schwarz da Silva, FoU-direktør i EU-kommisjonen, i sitt åpningsforedrag på den årlige konferansen til Forskningsrådets program Kjernekompetanse og verdiskaping i IKT (VERDIKT) i oktober.

Han sikter til tingenes internett, der kommunikasjonen går mellom ting i stedet for mellom personer.

– Allerede i dag bruker noen europeiske flyplasser elektroniske tags på bagasjen til flypassasjerene. Disse kan leses mye mer presist enn de tradisjonelle strekkodelappene, og dermed reduseres sjansen for at bagasjen blir borte.

– All kommunikasjon rundt bagasjen skjer via internett, der både passasjeren, flyselskapet, tollvesenet og andre berørte har tilgang til den nødvendige informasjonen, sier da Silva.

Slik kan vi koble sensorer til varer, transportmidler og personer, og skape ulike former for nettverk mellom disse. Objektene får et navn som tilsvarer en internettadresse, og som blir tilgjengelige for andre berørte i nettverket.

Fra sykehus til flytrafikk

"Professor Chunming Rong. Foto: Elisabeth Tønnessen"
"Professor Chunming Rong. Foto: Elisabeth Tønnessen"

Men trådløs kommunikasjon er mye mer enn Internett.

Jan Erik Håkegård og SINTEF er tilknyttet et internasjonalt samarbeid for å utvikle et nytt system for å kontrollere flytrafikk, såkalt Air Traffic Mangement (ATM).

– Flytrafikken er økende, og dagens system er ikke lenger tilstrekkelig, sier Håkegård.

– Det nye systemet skal være klart til å tas i bruk fra 2016. Det norske delprosjektet tar spesielt for seg utfordringer knyttet til kommunikasjon, forklarer han.

Trådløs kommunikasjon internt i sykehus er et annet aktuelt eksempel.

Knut Grythe fra SINTEF knytter pasienter til interne sensornettverk, der informasjon om tilstanden overføres trådløst.

– Slik kan pasientens viktige funksjoner enkelt overvåkes av leger og annet helsepersonell, både under operasjonen og under rekonvalesensen på sykehuset og hjemme, sier Grythe.

Mange om båndbredden

– Trådløs kommunikasjon byr på helt andre teknologiske utfordringer enn kommunikasjon via kabel, sier Øyvind Ytrehus, professor ved Universitetet i Bergen.

– I trådløs kommunikasjon er det en hovedutfordring at veldig mange skal kommunisere samtidig på samme båndbredde. Dette stiller store krav til å dele båndbredde effektivt når informasjon skal overføres.

– En annen viktig oppgave er å håndtere forstyrrelser fra andre signaler i nettverket og støy fra omgivelsene, forklarer han.

Mobiltelefonnettet deles på tid mellom brukere, slik at hver bruker får “tildelt” korte tidsintervaller til å overføre sine signaler. Men det finnes mange andre tilnærminger.

Modellerer med spillteori

Sang-Seon Byun fra NTNU bruker spillteori til å studere hvordan man kan utnytte felles ressurser på en bedre måte når mange brukere deler et trådløst nettverk.

Ideen er at hver bruker oppnår bedre resultater når alle går sammen om et felles overordnet mål, enn når hver bruker kun tenker på å optimere sin egen situasjon.

– Dette er kjent fra spillteorien, forklarer Byun.

– I modellen vår lar vi hver bruker overføre akkurat så mye som er nødvendig for å få et tilfredsstillende resultat, men uten å forstyrre signalene til de andre.

Modellen beskriver en slags mellomting mellom en helt regulert situasjon der alle får streng beskjed om hva de skal gjøre, og en helt fri situasjon der alle kan handle maksimalt egoistisk.

– Modellen vår forutsetter at alle spillere – eller brukere –  setter det overordnede målet over individuelle mål. Så gjentar vi denne prosessen til alle har oppnådd optimal kvalitet uten å stride mot det felles målet, sier Byun.

Styrer retningen på signalene

En måte å hindre at informasjon fra ulike kilder går i beina på hverandre, er å styre retningen på signalene slik at de kun sendes i den retningen hvor mottakeren er i stedet for 360 grader.

Jens Hjelmstad fra NTNU forklarte hvordan dette kan løses med kjent teknologi.

– MEMS, eller Micro electric mechanic switching, har vært et forskningsfelt siden 1970-tallet, forklarte Hjelmstad.

– I dag øker antall anvendelser av MEMS, ikke minst innenfor trådløs kommunikasjon. De fleste anvendelsene er innenfor mobiltelefoni, sa han.

Med MEMS kan man behandle overflaten på antenner slik at de reflekterer stråling på en kontrollert måte, og gjør det mulig å styre signalene i gitte retninger.

Må ha systemtilnærming

João Schwarz da Silva, FoU-direktør i EU-kommisjonen. (Foto: Karin Totland)
João Schwarz da Silva, FoU-direktør i EU-kommisjonen. (Foto: Karin Totland)

Forskningsutfordringene knyttet til trådløs kommunikasjon er sammensatte.

Temaer spenner fra de mobile enhetene, som må kunne motta og sende signaler som er tilpasset ulike systemer, til det å finne gode måter å koble disse sammen i nettverk, slik at alle parter får den informasjonen de trenger.

Øvrige punkter er identifisering og sikkerhet.

– Hvordan vet ditt mottakersystem om det skal motta informasjon som kommer utenfra? Og hvordan sikrer vi at informasjonen ikke kommer på avveie? spør da Silva.

Da Silva understreker at det er viktig å ta tak i utfordringene på en helhetlig måte, ved at alle berørte fagområder jobber sammen.

Lenker:

Forskningsrådet/ VERDIKT

VERDIKTs konferanse i oktober 2008

Powered by Labrador CMS