Математики РУДН открыли первую в России Лабораторию опережающих исследований сетей 5G и Интернета вещей

14 декабря в Институте прикладной математики и телекоммуникаций РУДН открылась первая в России лаборатория опережающих исследований сетей пятого поколения (5G) и Интернета вещей, которая станет основным центром для комплексных исследований сетей 5G и их приложений. На базе лаборатории станут возможны совместные исследования математиков и инженеров России, США, Швейцарии, Финляндии и Чехии.

Тактильная перчатка, роботизированная рука, камеры и очки дополненной реальности, гексакоптер с базовой станцией WiGig на борту – это и многое другое математики РУДН используют для демонстрации возможностей исследования сетей 5G и Интернета вещей.

14 декабря в РУДН открылась первая в России Лаборатория опережающих исследований сетей пятого поколения (5G) и Интернета вещей. В лаборатории будут изучаться способы доставки слоев вспомогательной информации в устройства дополненной реальности из облачных хранилищ в зависимости от окружающей обстановки. Также будет тестироваться качество восприятия QoE (Quality of Experience) контента конечным пользователем в зависимости от параметров функционирования сетевых устройств и протоколов. В лаборатории РУДН развернута 5-ти сегментная модельная сеть для комплексного тестирования сетей 5G и их приложений. Для исследований структуры трафика между сегментами разработан стенд для генерации, захвата и последующего анализа сетевого трафика на любом участке модельной сети. Система позволяет воссоздать сценарии межсетевого обмена, реализуемые в сетях 5G:

Сегмент 1: Тактильный Интернет: наборы демонстраторов – элементы роботизированных систем с обратной связью, которые взаимодействуют через фрагмент сети связи с круговой задержкой менее 1 мс.

Сегмент 2: Дополненная реальность: фрагмент модельной сети, включающий облачное хранилище, очки и камеру дополненной реальности.

Сегмент 3: Летающая видео платформа: система видеосъемки высокой четкости и передачи видеоконтента в сеть связи общего пользования на облачный сервер для предварительной обработки и доставки контента в устройства виртуальной и дополненной реальности.

Сегмент 4: Сегмент генерации трафика Интернета вещей: одновременно более 100 устройств Интернета вещей, в режиме реального времени генерируют данные с датчиков и передают их в облачную платформу на базе протоколов MQTT, CoAP, XMPP, AMQPи др.

Сегмент 5: Сегмент энергоэффективной сети дальнего радиуса действия на базе технологии LoRa (LPWAN): на базе данного сегмента проводится моделирование взаимодействия устройств со шлюзом, разработка новых топологий, исследование и оптимизация трафика межмашинного взаимодействия.

Ведущие ученые ИПМиТ РУДН сотрудничают с коллегами из международной высокотехнологичной компании «YL-Verkot Oy» (Финляндия), Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича (Россия) и Технологического университета Брно (Чехия). Математики планируют провести совместные экспериментальные исследования в области беспроводных сетей 5G, 5G+ и технологий Интернета вещей. Результаты предполагается ориентировать на комплексные решения управления цифровой экономикой мегаполиса.

Справочно:

Среди основных объектов исследований математиков Института прикладной математики и телекоммуникаций РУДН:

- концептуальные основы применения и решения для оптимизаций сетей 5G;

- математические модели и исследование параметров трафика сетей 5G;

- комплексное тестирование активного сетевого оборудования и транспортной инфраструктуры сетей 5G;

- проблемы уязвимости 5Gсетей;

- влияние трафика, создаваемого устройствами Интернета вещей, на сети 5Gпри повышенной нагрузки;

- приложения сетей 5G(виртуальная реальность, дополненная реальность, тактильный Интернет);

- разработки методов мониторинга состояния сетей 5G.

В лаборатории РУДН развернута 5-ти сегментная модельная сеть, которая состоит из пяти взаимосвязанных сегментов и позволяет воссоздать сценарии, реализуемые в сетях 5G:

Сегмент 1:Тактильный Интернет. Сегмент представляет из себя наборы демонстраторов, которые представляют из себя элементы роботизированных систем с обратной связью. С учетом специфики таких приложений круговая задержка в сегменте сети составляет до 1 мс. Для обеспечения данных требований используются технология 10G Base-X с пропускной способностью 10 Гб/с как в ядре сети, так и на уровне доступа.

Сегмент 2:Дополненная реальность. Сегмент реализуется на базе фрагмента модельной сети, облачного хранилища и очков дополненной реальности. На базе сегмента будут демонстрироваться и исследоваться способы доставки слоев вспомогательной информации в очки дополненной реальности в зависимости от окружающей обстановки. Для минимизации задержек и обеспечения показателей качества обслуживания QoS (Quality of Service), характерных сетям 5G, будут тестироваться протоколы маршрутизации, а также методы обработки данных на облачном хранилище в режиме реального времени.

Сегмент 3:Летающая видео платформа. Предназначена для видеотрансляции высокой четкости и последующей передаче видеоконтента в сеть связи общего пользования с использованием технологий WiGig (IEEE 802.11ad). После предварительной обработки видеоконтент транслируется в очки дополненной реальности и другие системы визуализации с выводом вспомогательной информации. На базе этого сегмента будет проводиться тестирование параметров качества восприятия QoE (Quality of Experience) контента конечным пользователем в зависимости от параметров функционирования сетевых устройств и протоколов.

Сегмент 4:Сегмент генерации трафика Интернета вещей. Сегмент предназначен для генерации трафика, характерного для сетей 5G. Данный сегмент состоит из более 100 устройств Интернета вещей, которые в режиме реального времени передают данные с датчиков на облачную платформу.

Сегмент5:Сегмент LP WAN (Low-power Wide-area Network). Сегмент используется для моделирования взаимодействия устройств на базе технологии LoRa, разработки новых сценариев взаимодействия и исследования трафика, создаваемого приборами телеметрии.

Лаборатория организована при поддержке проекта повышения конкурентоспособности ведущих Российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров («Проект 5-100»).