پیشروها به چه فکر می‌کنند؟

فهرست:

نگاهی به جدیدترین پروژه‌های اتحادیه اروپا برای «5G و فراتر از آن»

در این مقاله، به معرفی اجمالی جدیدترین پروژه‌های مصوب و در حال اجرا در اتحادیه اروپا پرداخته می‌شود که با هدف تحقیق‌وتوسعه در زمینه کاربرد 5G در صنایع مختلف و همچنین ارائه راهکارهای فنی برای شبکه‌های فراتر از 5G، تعریف شده‌اند. هدف از این مقاله، ارائه تصویری از جهت‌گیری‌های مهم در حوزه «5G و فراتر از آن» است که در سطح بین‌المللی دنبال می‌شود.

نهاد 5GPPP به‌عنوان یک نهاد مشترک بین کمیسیون اروپا و بازیگران صنعت ICT در اروپا (شامل تولیدکنندگان تجهیزات ارتباطی، اپراتورها، ارائه‌کنندگان سرویس‌های ارتباطی، SMEها و موسسات تحقیقاتی)، در صدد ارائه راهکارها، معماری‌ها، فناوری‌ها و استانداردهایی برای نسل آینده شبکه‌های ارتباطی است. این نهاد برای کمک به پیشرو بودن کشورهای اروپایی، در زمینه‌هایی فعالیت می‌کند که اتحادیه اروپا در آن‌ها مزیت نسبی یا توان بالایی دارد [1]. در همین راستا، برنامه‌ای با عنوان چارچوب Horizon 2020 اجرا شده و ذیل آن، پروژه‌های متنوعی برای دستیابی به اهداف مذکور تعریف و پشتیبانی شده‌اند.

پروژه‌های 5GPPP در فاز سوم، در قالب 6 بخش مختلف طراحی شده‌اند. پروژه‌های بخش یک تا چهار از طریق لینک [2] و پروژه‌های بخش پنج از فاز سوم نیز در لینک [3] قابل مشاهده هستند. در این مقاله، به جدیدترین پروژه‌های 5GPPP در فاز سوم که در بخش ششم با عنوان “نوآوری‌های 5G برای صنایع عمودی با سرویس‌های طرف ثالث؛ اتصال هوشمند فراتر از 5G” در نظر گرفته شده‌اند، می‌پردازیم. در بخش ششم، برای تصویب پروژه‌ها فراخوان ICT-41-2020 با عنوان”نوآوری‌های 5G برای صنایع عمودی با سرویس‌های طرف ثالث” انجام و از میان 29 پروپوزال دریافتی، 9 پروپوزال انتخاب شده است. همچنین در فراخوان ICT-52-2020 که با عنوان” اتصال هوشمند فراتر از 5G  ” انجام شد، کمیسیون اروپا در نهایت از میان 81 پروپوزال دریافتی، 9 پروژه را به‌صورت زیر تصویب کرده است:

“5G Application & Services experimentation and certification Platform” 

این پروژه در صدد ایجاد یک بستر آزمایشی (تستبد) متن‌باز و بین‌حوزه‌ای مبتنی بر NFV در سطح اروپا برای SMEهاست که بتوانند NetAppهای نوآورانه خود را برای صنایع عمودی مختلف (با تمرکز اولیه بر صنعت خودرو و ارتباطات مواقع بحران (PPDR[2])) با استفاده از معماری مرجع 5G NFV توسعه دهند و آن‌ها را به‌سرعت و سهولت، تست کنند. این پروژه، ابزارهای نرم‌افزاری متن‌باز (OSS[3]) برای روند CI/CD مربوط به VNFها را به کمک تیمی از توسعه‌دهندگان NetAppها گرد هم می‌آورد تا اعتبارسنجی و/یا تأییدیه محصولات و خدمات 5G را برای SMEها انجام دهد [4].

“5G ExPerimentation Infra‌s‌tructure ho‌s‌ting Cloud-nativE Netapps for public proTection and disas‌ter RElief” 

این پروژه یک بستر آزمایشی متن‌باز و انتهابه‌انتها شامل راهکارهای نرم‌افزاری ارائه می‌دهد که الزامات PPDR را تأمین می‌کند. خروجی پروژه، این امکان را به SMEها و توسعه‌دهندگان می‌دهد که ضمن آشنایی با قابلیت‌های 5G برای ارتباطات مواقع بحران و مدیریت حوادث غیرمترقبه، بتوانند راهکارهای نوآورانه خود را پیاده‌سازی و آزمایش کنند. از جمله اهداف این پروژه می‌توان به ارائه مدل “تست 5G به‌عنوان سرویس” و کمک به توسعه راهکارها با استفاده از توابع شبکه کانتینری در جهت کاهش زمان لازم برای ایجاد سرویس و زمان ارائه به بازار اشاره کرد [5].

“5G ENHANCED ROBOT AUTONOMY” 

روبات‌های خودران به‌عنوان یکی از حوزه‌های مهم در 5G و فراتر از آن مطرح هستند و مزایای قابل توجهی در حوزه خودرویی، انقلاب صنعتی چهارم و کارخانجات آینده و حوزه سلامت دارند. در پروژه 5G-ERA، همگرایی بین فناوری‌های 5G، هوش مصنوعی، رایانش ابری و رباتیک دنبال می‌شود تا ویژگی خودران بودن در موارد کاربرد مختلف در چهار صنعت خودرو، PPDR، سلامت و تولید به‌کار گرفته شود. این پروژه، در پی تجمیع فرایندهای عملیاتی روبات‌های خودران در ابزار MANO متن‌باز (OSM) است و از سوی دیگر، به دنبال ارائه APIهای استاندارد در سیستم‌عامل روبات (ROS) برای به‌کارگیری در بسترهای تست است. همچنین، شبکه‌سازی مبتنی بر هدف (IBN) برای تأمین QoE بهینه در کاربردهای روبات خودران در دنیای واقعی نیز جزو اهداف پروژه 5G-ERA است [6].

“5G Intelligent Automotive Network Applications” 

این پروژه در صدد ارائه یک بستر تست باز برای بازیگران مختلف در صنعت خودرو است تا بتوانند سرویس‌های خود را توسعه داده و آزمایش کنند. در 5G-IANA، پلتفرم باز آزمون خودرویی (AOEP) در قالب مجموعه‌ای از سخت‌افزارها و نرم‌افزارها و زیرساخت‌های ارتباطی و المان‌های مدیریت و ارکستراسیون، در کنار مجموعه‌ای از NetAppهای طراحی‌شده برای صنعت خودرو ایجاد می‌شود. این بستر، APIهای امن و استاندارد را در اختیار مشتریان خود قرار می‌دهد. همچنین، یک چارچوب توزیع‌شده AI/ML (DML) نیز ارائه می‌شود تا مدیریت و ارکستراسیون المان‌های AI/ML راحت‌تر شده و کاربردهای AI/ML در حوزه خودرویی گسترش یابد [7].

“Open cooperative 5G experimentation platforms for the indus‌trial sector NetApps” 

در پروژه 5G-INDUCE، یک پلتفرم ارکستراسیون 5G که سازگار با ETSI NFV و باز است برای پیاده‌سازی NetAppهای پیشرفته 5G ایجاد می‌شود. این پروژه بر روی Indus‌try 4.0 متمرکز است و از جمله مهم‌ترین فعالیت‌هایی که در آن مدنظر است می‌توان به توسعه و تجمیع یک پلتفرم کامل مدیریت NetApp، توسعه NetAppهای پیشرفته برای indus‌try 4.0، پیاده‌سازی زیرساخت‌های تست برای کاربرد 5G در صنعت تولید و شناسایی پتانسیل‌های کسب‌وکاری در این حوزه اشاره کرد [8].

“5G experimentation environment for 3rd party media services” 

این پروژه از طریق ایجاد یک بستر آزمون باز و تجمیع‌شده، به روند تست و ارزیابی موارد کاربرد مربوط به حوزه رسانه و NetAppهایی که توسط طرف‌های ثالث و توسعه‌دهندگان مختلف ارائه می‌شود، سرعت می‌بخشد. این کار با تسهیل چرخه ایجاد سرویس و کاهش زمان ارائه به بازار، به بازیگران جدید ازجمله SMEها کمک می‌کند با رقبای قدیمی و قدرتمند خود در خارج از اروپا رقابت کنند. از جمله قابلیت‌هایی که توسط 5GMediaHUB ارائه می‌شود می‌توان از ایجاد یک محیط DevOps برای تست به‌عنوان سرویس، ابزارهای آزمون دارای سازوکارهای تحلیل داده، QoS/QoE و مانیتورینگ، مجموعه NetAppهای متن‌باز مختص صنایع عمودی یا مستقل از آن‌ها، ارکستراتور بین حوزه‌ای برای مدیریت NetAppها و چارچوب امنیتی مناسب نام برد [9].

“Experimentation and Validation Openness for Longterm evolution of Vertical Indus‌tries in 5G era and beyond” 

پروژه Evolved-5G با طراحی، توسعه و در اختیار گذاشتن یک بستر آزمون باز 5G و ارائه APIهای استاندارد منطبق با 3GPP، به ارزیابی و تست NetAppها در صنعت تولید و کارخانجات آینده کمک می‌کند. طرف‌های ثالث با استفاده از ابزارهای این بستر تست، به توسعه اپلیکیشن‌های مورد نظر خود برای حوزه تولید می‌پردازند. در واقع، پروژه Evolved-5G در پی کمک به ایجاد یک بازار دیجیتال برای NetAppها از طریق یک Apps‌tore است تا اپراتورها و بازیگران صنعت تولید بتوانند به کمک همدیگر به مدل‌های جدید همکاری و کسب‌وکار دست یابند [10].

“Demons‌tration of 5G solutions for SMART energy GRIDs of the future” 

پروژه SMART5GRID معطوف به بهره‌برداری از مزایای 5G در صنعت انرژی است. در این پروژه چهار مورد کاربرد مختلف در نظر گرفته شده است؛ شامل:

(1) تشخیص اتوماتیک خطا در شبکه توزیع برق،

(2) ارزیابی راه دور وضعیت شبکه توزیع در نواحی دارای محدودیت،

(3) کنترل فرایند با دقتی در حد میلی‌ثانیه،

(4) مانیتورینگ بدون‌وقفه یک ناحیه گسترده در سناریوی ارائه سرویس در بیش از یک کشور برای کمک به اپراتورهای شبکه برق و بازیگران این صنعت.

علاوه بر این، در پروژه SMART5GRID یک بستر تست باز 5G برای پشتیبانی از توسعه، تجمیع و ارزیابی سرویس‌ها و NetAppهای فعلی و جدید 5G در حوزه انرژی پیاده‌سازی می‌شود. همچنین، دسترسی متن‌باز به یک بانک NetApp نیز فراهم می‌شود تا به استارتاپ‌ها و بازیگران جدید این حوزه کمک شود [11].

“Vertical Innovations in Transport And Logis‌tics over 5G experimentation facilities” 

این پروژه با ایجاد یک بستر باز و امن و مجازی‌سازی‌شده 5G، بازیگران مختلف صنعت حمل‌ونقل و تدارکات از قبیل نهادهای بالادستی کنترل بنادر، شرکت‌های تدارکات جاده‌ای، شرکت‌های

این پروژه با ایجاد یک بستر باز و امن و مجازی‌سازی‌شده 5G، بازیگران مختلف صنعت حمل‌ونقل و تدارکات از قبیل نهادهای بالادستی کنترل بنادر، شرکت‌های تدارکات جاده‌ای، شرکت‌های انبارداری و مراکز پخش، SMEهای نوآور را در کنار اپراتورها و وندورهای مخابراتی گرد هم آورده است تا سرویس‌های مبتنی بر 5G و NetAppهای جدید و مرتبط با این صنعت را توسعه داده، تست و ارزیابی کرده و اعتبارسنجی کنند. این محیط امن و قابل اعتماد در کنار ابزارهای تست در شرایط واقعی، کمک می‌کند تا مدل‌های جدید کسب‌وکار در اکوسیستم حمل‌ونقل و تدارکات شکل گیرند و شرکت‌های نوآور حوزه 5G بتوانند در این صنعت ایفای نقش کنند [12].

“Bringing Reinforcement learning into Radio Light Network for Massive Connections” 

پروژه 6G BRAINS در صدد استفاده از هوش مصنوعی و یادگیری عمیق تقویت‌شده (DRL) برای تخصیص منابع در ارتباطات نوع ماشینی (MTC) است که در آن از لینک‌هایی با طیف‌های جدید شامل تراهرتز (THz) و ارتباطات بی‌سیم نوری (OWC) استفاده می‌شود تا عملکرد سیستم از نظر ظرفیت، قابلیت اطمینان و میزان تاخیر برای شبکه‌های صنعتی آینده بهبود یابد. در این پروژه، اتصالات انبوه بر بستر یک شبکه بدون سلول (cell-free) با کمک ارتباطات دستگاه – به – دستگاه (D2D) و لینک‌های زیر 6 گیگاهرتز، موج میلیمتری، تراهرتز و OWC پیاده‌سازی می‌شود که مکان‌یابی و نگاشت هم‌زمان [4](SLAM) سه‌بعدی با دقتی تا یک میلیمتر را پشتیبانی می‌کند. فناوری‌های حاصل از این پروژه می‌توانند در صنایع گوناگون از قبیل Indus‌try 4.0، حمل‌ونقل، سلامت و غیره به‌کار گرفته شوند[13].

“A Secure and Reusable Artificial Intelligence Platform for Edge Computing in Beyond 5G Networks” 

در این پروژه، الگوهای “AI برای شبکه” و “شبکه برای AI” در سیستم‌های فراتر از 5G مورد توجه بوده و خروجی‌های زیر مورد نظر هستند:

(1) ارائه چارچوب‌های عمومی برای اتوماسیون حلقه‌بسته شبکه که قادر به ایجاد، بهره‌برداری و سازگارسازی مدل‌های AI/ML به‌صورت امن، قابل استفاده مجدد و قابل اعتماد هستند،

(2) پیاده‌سازی پلتفرم ارتباطی – رایانشی تجمیع‌شده برای ایجاد و مدیریت بُرش‌های امن و پایدار و انتهابه‌انتها که از کاربردهای شبکه‌ای AI پشتیبانی می‌کنند. این پروژه یک معماری سیستمی و ابزارهای لازم برای مدیریت اتوماتیک (نزدیک به zero-touch) برای منابع نامتجانس MEC را ارائه می‌دهد [14].

“Network intelligence for adAptive and Self-Learning Mobile Networks” 

در پروژه DAEMON به حوزه هوش شبکه (NI) برای اتوماسیون کامل فرایندهای مدیریت شبکه پرداخته شده و از طریق یک تحلیل سیستماتیک، مشخص می‌شود که کدام یک از کارهای مربوط به NI به‌خوبی توسط مدل‌های AI حل می‌شوند. همچنین، مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها برای به‌کارگیری یادگیری ماشین در عملکردهای شبکه تدوین می‌شود. برای آن دسته از مسائلی که هوش مصنوعی، یک ابزار مناسب است، مدل‌های مناسب AI طراحی شده در وهله بعد، یک معماری شبکه برای فراتر از  5G ارائه می‌شود که از مدل‌های پیاده‌سازی شده استفاده کند. از جمله الزاماتی که در طراحی الگوریتم‌های AI در پروژه DAEMON مورد توجه قرار می‌گیرند می‌توان به کاهش مصرف انرژی شبکه‌های موبایل و قابلیت اطمینان بسیار بالا برای فراتر از 5G اشاره کرد [15].

“Dynamic coverage Extension and Dis‌tributed Intelligence for human Centric Applications with assured security, privacy, and Trus‌t: from 5G to 6G” 

پروژه DEDICAT 6G به دنبال ایجاد یک پلتفرم ارتباطی هوشمند با استفاده از تکنیک‌های هوش مصنوعی و بلاکچین است تا در شبکه 6G، زیرساخت‌های فعلی ارتباطی با مفهوم هوشمندی (در بخش دیتا، رایانش و ذخیره‌سازی) تلفیق شود. در این پروژه، روش‌هایی برای ایجاد و نگهداری هوشمندانه و پویای اتصالات و جای‌گذاری هوشمندانه منابع رایانشی پیاده‌سازی می‌شود. از دیگر حوزه‌های فعالیت این پروژه می‌توان به گسترش دینامیک پوشش شبکه با استفاده از ترمینال‌های جدید مانند خودروهای متصل هوشمند، روبات‌ها و پهپادها اشاره کرد. چهار مورد کاربرد، شامل انبارداری هوشمند، تجربه بهبودیافته، ایمنی عمومی و بزرگراه هوشمند برای پایلوت و ارزیابی راهکارهای پیشنهادی مدنظر هستند تا بهبودهایی همچون افزایش کارایی در مصرف منابع، کاهش تاخیر، زمان پاسخ و مصرف انرژی، کاهش هزینه سرمایه‌ای و عملیاتی و بهبود امنیت، حریم خصوصی و اعتماد به دست آیند [16].

“A flagship for B5G/6G vision and intelligent fabric of technology enablers connecting human, physical, and digital worlds” 

با پیشرفت فناوری‌های ارتباطی به سمت 6G و ترسیم چشم‌انداز آن برای همگرایی فرایندهای فیزیکی، هوشمندی و اطلاعات دیجیتال، این پروژه با گرد هم آوردن بازیگران مختلف در سطح اتحادیه اروپا، درصدد پاسخ به چالش‌های فنی و تکنیکی برای شبکه‌های ارتباطات سیار 6G است و حوزه فعالیت این پروژه، توسعه توانمندسازهای کلیدی فناورانه در بخش‌های زیر است [17]:

    فناوری‌های دسترسی رادیویی جدید در فرکانس‌های بالا با مکان‌یابی و حسگری دقیق

    هوشمندی در اتصال از طریق واسط هوایی مبتنی بر AI

    توانمندسازهای معماری 6G برای جداسازی[5]توابع کنترل و دیتا در شبکه و اتکاپذیری[6]پویا

“Machine learning-based, networking and computing infras‌tructure resource management of 5G and beyond intelligent networks” 

هدف این پروژه، توسعه و ارزیابی یک چارچوب کامل برای مدیریت و ارکستراسیون منابع شبکه 5G و فراتر از آن است که با به‌کارگیری زیرساخت نوری – سیار در بخش‌های دسترسی و فرانت‌هال/میدهال[7] انجام می‌شود. در بخش دسترسی، پروژه MARSAL به دنبال پیاده‌سازی راهکارهای “بدون سلول[8]” دارای مایموی انبوه[9]است که امکان مقیاس‌پذیری نقاط دسترسی بی‌سیم به‌صورت مقرون‌به‌صرفه را فراهم می‌آورد و منطبق با معماری O-RAN است. در بخش فرانت‌هال/میدهال، بهبود قابل ملاحظه در انعطاف‌پذیری زیرساخت‌های نوری از طریق “همگرایی ثابت و سیار[10]” برای اتصال سلول‌های مخابراتی فراتر از 5G دنبال می‌شود. در حوزه مدیریت منابع شبکه نیز از الگوریتم‌های مبتنی بر یادگیری ماشین برای مراکز داده لبه شبکه و میدهال بهره‌برداری شده و در حوزه امنیت نیز از فناوری‌های هوش مصنوعی و بلاکچین برای تضمین یک محیط امن برای برش شبکه در حالت چند – کاربری استفاده می‌شود [18].

“Resilient Interactive Applications through hyper Diversity in Energy Efficient RadioWeaves technology” 

در این پروژه، الزامات فنی برای سرویس‌های تعاملی[11] در صنعت تولید، سرگرمی و سلامت تعیین شده و مورد بررسی قرار می‌گیرند. همچنین، پلتفرمی مبتنی بر فناوری RadioWeaves ارائه می‌شود. این فناوری می‌تواند در قالب پنل‌هایی که بر روی دیوار یا سقف نصب می‌شود ارائه گردد که تعداد آنتن‌های بیشتری داشته و دارای سطحی از هوشمندی است که بتواند با کمترین توان مصرفی و تاخیر به ارائه سرویس‌های تعاملی کمک کند. فناوری RadioWeaves به دو ایده‌ای که برای شبکه‌های فراتر از 5G مدنظر هستند، کمک می‌کند. ایده اول، سطوح هوشمند با ابعاد بزرگ و ایده دوم، دسترسی بی‌سیم بدون سلول است. در پروژه REINDEER، پروتکل‌ها و الگوریتم‌هایی نیز برای عملکرد در حالت بدون سلول ارائه شده و راهکارهای پردازشی برای کاربردهای تعاملی پیشنهاد می‌شوند و مورد آزمایش قرار می‌گیرند [19].

“Reconfigurable Intelligent Sus‌tainable Environments for 6G Wireless Networks” 

این پروژه، در زمینه فناوری “سطوح هوشمند قابل پیکربندی[12]” (RIS) برای کنترل انتشار امواج رادیویی تعریف شده است تا با ارائه بهبودهایی در این فناوری، به ایجاد یک محیط هوشمند، پایدار و قابل پیکربندی برای ارتباطات سیار فراتر از 5G کمک کند. در همین راستا، معماری شبکه و استراتژی‌های عملیاتی برای به‌کارگیری چند RIS در شبکه مورد مطالعه قرار می‌گیرد. همچنین، الزامات سرویس‌های فراتر از 5G در قالب تشعشعات میدان الکترومغناطیسی (EMF)، دقت در مکان‌یابی، کارایی انرژی، تضمین امنیت و نیز تغییرات مقررات‌گذاری و رگولاتوری در نظر گرفته می‌شوند [20].

“Secured autonomic traffic management for a Tera of SDN flows” 

این پروژه یک کنترلر SDN به‌صورت امن و cloud-native پیاده‌سازی می‌کند تا به‌عنوان یکی از المان‌های مهم در شبکه‌های فراتر از 5G مورد استفاه قرار گیرد. این کنترلر قابلیت تجمیع با چارچوب‌های NFV و MEC را خواهد داشت و مشخصات فنی برای مدیریت فلو[13] (لایه سرویس) و تجمیع تجهیزات شبکه مایکروویو و نوری (در لایه زیرساخت) را دارا خواهد بود. از سوی دیگر، از امنیت مبتنی بر به‌کارگیری یادگیری ماشین پشتیبانی کرده و مدیریت شبکه و ابر را به‌صورت یکجا ارائه می‌کند. نتایج به‌دست‌آمده از این پروژه در شبکه‌های خودران[14] فراتر از 5G، صنعت خودرو و سرویس‌های سایبرفیزیکی به‌کار گرفته می‌شوند. در مسیر اجرای پروژه نیز، تعاملاتی با نهادهای استانداردگذاری و بازیگران حوزه نرم‌افزارهای متن‌باز شامل ONF ONOS و ETSI OpenSourceMANO انجام خواهد شد [21].

ظهور فناوری‌هایی همچون هوش مصنوعی، دسترسی رادیویی در فرکانس‌های میلیمتری و مجازی‌سازی شبکه و توابع آن؛ قابلیت‌های مهم و ابعاد جدیدی را در شبکه‌های ارتباطی به‌وجود آورده است. توجه به‌موقع به فناوری‌های نوین و شناخت و ارزیابی آن‌ها برای درک پتانسیل‌های این فناوری‌ها و شناسایی تاثیرات آن‌ها در عملکرد کلی سیستم ارتباطی، امری ضروری است. انجام پروژه‌های تحقیق‌وتوسعه می‌تواند اقدام موثری برای دستیابی به نتایج مذکور بوده و بستر لازم را جهت به‌کارگیری این فناوری‌ها برای ارائه سرویس‌های جدید در صنایع عمودی مختلف فراهم آورد. جدیدترین پروژه‌های اتحادیه اروپا در حوزه 5G و فراتر از آن، در همین راستا قابل تحلیل و ارزیابی بوده و جهت‌گیری‌های مهم فنی – تجاری در این حوزه را نمایان می‌کند.


پی‌نوشت

[1] 5G Infra‌‌s‌tructure Public Private Partner‌s‌hip (5G PPP)

[2] Public protection and disas‌ter relief (PPDR)

[3] Open source software

[4] Simultaneous Localization and Mapping (SLAM)

[5] Disaggregation

[6] Dependability

[7] Fronthaul/midhaul

[8] Cell-free

[9] Massive-MIMO

[10] Fixed-mobile convergence

[11] Interactive

[12] Reconfigurable intelligent surface (RIS)

[13] Flow management

[14] Autonomous networks

مقالات مشابه

ابزار

ماژول‌های سخت‌افزاری ProMake

ProMake یک مجموعه ماژولار از بردهای توسعه و ماژولهای سخت افزاری است که توسط شرکت Easylor طراحی و تولید شده اند. در شکل معماری کیت آموزشی اینترنت اشیاء نمایش داده

پیمایش به بالا