Intelligentne raadio toob kiire võrguühenduse kaugeimassegi metsatallu

Vabad raadiokanalid on piiratud looduslik ressurss, mille jagamise pärast korraldatakse konkursse ja peetakse isegi kohtulahinguid. Kuid maailmas läbiviidud uuringud on näidanud, et väga suur osa litsentseeritud sageduskanalitest seisavad enamasti kasutuseta. Ehk suurtel poistel oma mänguväljak, kuhu kedagi teist ei lubata, aga kus ise mängitakse ainult mõned tunnid nädalas.

Tehnoloogia areng ja inimkonna pidev kasv esitavad aina suuremaid nõudmisi vajalike raadiokanalite arvu järele, nii on viimastel aastatel olukorra lahendamiseks kõvasti tööd tehtud. Tulemuseks on kognitiivse raadio nimeline intelligentne sidesüsteem, mis on võimeline aru saama sellest, kas litsentseeritud omanik parajasti kasutab talle eraldatud raadiokanaleid või mitte, vahendab Novaator.

Lahendus: digitelekanalid

Juhul kui litsentseeritud kasutajale kuuluvad kanalid on vabad, kasutatakse neid kolmandatele isikutele andmeside tagamiseks. Tulles tagasi ülaltoodud analoogia juurde, võib öelda, et kui suured poisid parasjagu oma mänguväljakul ei mängi, siis saavad seda ka teised lapsed kasutada. Ainsaks tingimuseks on, et suurte poiste kohaleilmumisel minnakse edasi mängima mõnele teisele tühjale mänguväljakule.

Sellisel juhul on ühest küljest tagatud litsentseeritud kasutaja õigused talle eraldatud sagedustele, kuid samas leiab väärtuslik raadioeeter ka saatepauside ajal kasulikku rakendust. Ülalkirjeldatud võimekus on tänapäeval praktiliselt saavutatav tänu kiirele arengule arvutustehnika-, side- ja tehisintellektiuuringute vallas.

Kognitiivse raadio idee on üsna uus ja alles arenemisjärgus. Mingil määral leiab kirjeldatud kontseptsioon rakendust traadita interneti Wi-Fi ja WiMAX uuemate standardite juures. Lisaks töötab rahvusvahelise elektri- ja elektroonikainseneride liidu standardikomitee hetkel välja lahendust, mis võimaldab digitaaltelevisiooni kanaleid kasutades pakkuda traadita internetti hõreasustusega maapiirkondades.

Seega võimaldab kognitiivne raadio juurdepääsu internetile kohtades, kuhu tavaline traadita internet ei levi ning kuhu kaabliga ühenduse loomine oleks liialt kulukas. Lahendus ei vaja eraldi sageduskanaleid, vaid kasutab ära asjaolu, et kunagi pole kõik digitaaltelevisiooni kanalid hõivatud; internetiteenust pakutaksegi vabu kanaleid kasutades. Juhul, kui parasjagu interneti juurdepääsuks kasutataval kanalil algab televisiooniprogrammi edastus, otsib kognitiivne raadio ise uue vaba kanali ja jätkab andmeedastust sellel, ilma et kasutaja pruugiks muutust märgata. 

Kuidas vältida müra?

Peamiseks sideühenduse kaugust ja edastuskvaliteeti piiravaks teguriks on loodusliku päritoluga soojusmürad, mida tekitavad kõik absoluutset nulli ületava temperatuuriga voolujuhtivad kehad. Lugeja jaoks võib kirjeldatud nähtus tuttav olla näiteks jaamalt kõrvalehäälestatud raadiovastuvõtjast kostva häiriva kahina näol. Loodusliku soojusmüra omadused on aga tänapäeval hästi teada ning sideseadmeid ehitades võetakse nende mõju arvesse.

Praktikas mõjutavad veel olulisel määral sideseadmete tööd impulssmürad, mis võivad olla põhjustatud looduslikest elektrinähtustest (näiteks äike), kuid millel on enamasti inimtekkeline põhjus.

Peamisteks impulssmürade allikaks on kõikvõimalikud tööstuses, transpordis ja ka kodumajapidamises kasutatavad elektrimootorid. Sideseade, mis on ehitatud ainult soojusmürade mõju silmas pidades, on enamasti väga tundlik impulssmürade suhtes ja kaotab nende esinemisel suure osa oma sooritusvõimest.

Kognitiivse raadio puhul avaldub müraimpulsside mõju eelkõige selles, et süsteem kipub neid segamini ajama litsentseeritud kasutaja signaaliga. Tagajärjeks on sagedane edastuskanali vahetus, mistõttu andmeedastuskiirus langeb. Sel põhjusel uuritakse Tallinna Tehnikaülikoolis professor Tõnu Trumbi juhtimisel kognitiivse raadio tööd impulssmürade keskkonnas ning võimalusi vastavate seadmete häirekindlamaks muutmiseks.

Esialgsed tulemused näitavad, et on võimalik koostada seade, mis tuvastab litsentseeritud kasutaja edastatava signaali ning mis on tavaolukorras sama hea kui analoogid, kuid impulssmürade olemasolul töötab teistest tunduvalt paremini.

Edasine töö on suunatud senini vaadeldust tõhusamate algoritmide häirekindlaks muutmisele. Uuringute pikaajaliseks eesmärgiks on kogu maad katva, kõigile kättesaadava ja taskukohase traadita võrguühenduse võimaldamine kognitiivse raadio baasil.

Tallinna Tehnikaülikooli info- ja kommunikatsioonitehnoloogia doktorant Ivo Müürsepp kirjutas selle loo Tartu Ülikooli korraldatud doktorantide populaarteaduslike artiklite konkursi tarbeks. Haridus- ja Teadusministeerium oli konkursi kaasrahastaja.