DARPA, ve zkratce Defense Advanced Research Projects Agency stojí v USA za stovkami úspěšných vědeckých projektů, spojených s lety do vesmíru, ale také s využíváním všech elektronických technologií. Jednou z otázek, kterou se začala v minulých letech zabývat, je lepší využití kmitočtového spektra. Obrázek níže ukazuje rozdělení amerického kmitočtového spektra podle nyní celosvětově aplikované metody alokace. Jednotlivé služby mají rezervované místo, jak jej využívají, je jiná věc.
Historicky vzato, před sto lety vše začalo dlouhými vlnami a námořním telegrafem (samotná technologie je starší, sto let je normalizaci kmitočtů). Přibývaly další technologie, vlny se zkracují. Měřítko se mění. Zatímco v osmdesátých letech 20. století byly používány frekvence do stovek MHz, dnes jsou to díky sítím 5G stovky GHz. Z kilometrových vln se tak dostáváme k milimetrovým, měřítko mapy se mění a segmentace v nižších patrech zahušťuje.
I na našem kontinentu vidíme, jak metodě alokace frekvencí dochází dech. Každý přesun pásem, včetně televizních skoků z analogu na DVB-T a DVB-T2, digitálního rádia a dalších narážejí na nutné investice i na dopad na spotřebitele.
Spectrum Collaboration Challenge
DARPA proto v minulém roce otevřela Spectrum Collaboration Challenge, program štědře dotovaný z několika stran. Jeho cílem je vymyslet nový pohled, který by s využitím deep learningu a machine learningu stanovil rámec dynamického využívání kmitočtového spektra.
Technologie jsou tomu nakloněny. RF čipsety dnes běžně pokrývají pásmo, které není možné reálně využít, rozsahy 1-100 MHz nebo 1-100 GHz jsou samozřejmostí. Měřící a testovací přístroje zvládají plynule přecházet v rozsahu 1 kHz – 100 GHz.
Vědeckým týmům nabízí DARPA také štědrou motivaci. Sumy ukazují, že očekávaný výsledek, od základu nový rádiový systém, má velkou cenu.
Colloseum – laboratoř pro RF i virtuální technologie
V kampusu univerzity v Laurelu pro projekt vybudovala laboratoř a výpočetní centrum, které má pomoci urychlit výzkum autonomní, inteligentní a kolaborativní rádiové technologie, která se stane základem dalších generací zařízení, komunikujících mezi sebou pomocí globálně známého společného formátu.
Laboratoř je vybavena výpočetní kapacitou pro virtuální modelování i pro zpracování velkých objemů dat z měřících zařízení. Rádiový systém umožňuje emulovat tisíce různých interakcí mezi bezdrátově komunikujícími zařízeními, včetně mobilních telefonů, IoT zařízení, autonomních vozidel i dalších civilních a vojenských prostředků, jako kdyby byly kdekoli v prostoru čtverečního kilometru. Samozřejmostí jsou anténní systémy a komory pro zkoumání odrazů, ozvěn a interferencí rádiových vln.
Technologii tvoří 128 dvouanténových jednotek SDR od National Instruments. Pro výzkum signálů i emulaci zatím neexistujících čipů je integrováno 64 polí FPGA, o pozadí se stará vysoce kapacitní cloudové centrum. Celkově tak laboratoř zvládne současně emulovat cca 65000 kanálů, využívaných 256 zařízeními. Pokud bude každý kanál zatížen 100 MHz pásmem, v každém okamžiku bude ve vzduchu 25,6 GHz informací. Pro důkladné testování během výzkumu tak centrum vygeneruje až 52 TB informací každou sekundu. Každý kanál RF vysílačů a přijímačů je možné naladit mezi 10 MHz a 6 GHz.
http://spectrumcollaborationchallenge.com/
