Le comunicazioni ultra-Affidabili a bassa latenza: uRLLC & Earthquake Early Warning

Responsabile della ricerca: Prof. Fabio Graziosi (DISIM)

Con lo sviluppo delle reti 5G e le attività di ricerca ad esso connesse si è registrato una evoluzione metodologica nella progettazione dei sistemi di telecomunicazioni e delle applicazioni da tali sistemi supportate. Se precedentemente i requisiti progettuali delle reti mobili erano definiti attraverso un approccio system-centric, lo sviluppo delle reti di quinta generazione ha registrato un approccio service-oriented in grado di coinvolgere verticalmente lo sviluppo dei sistemi software/hardware applicativi, la gestione della rete e le tecnologie di strato fisico di diversi domini quali le comunicazioni wireless e le comunicazioni ottiche.

Le reti 5G si prefiggono quale obiettivo la capacità di supportare servizi di tipo enhanced Mobile Broad Band (eMBB) tipicamente caratterizzati da elevato data-rate, massive Machine Type Communications (mMTC) caratterizzati da quantità elevate di dispositivi connessi e basso consumo energetico in fase trasmissiva ed infine servizi di tipo ultra-Reliable Low Latency Communications (uRLLC) caratterizzati da richieste di bassa latenza ed elevata affidabilità della rete. Quest’ultima categoria di servizi da un lato sta registrando un forte interesse in virtù dell’elevato potenziale dal punto di vista del mercato, dall’altro apre numerose challenge in termini di ricerca e sviluppo che dovranno essere colmate negli anni a venire.

Le attività di ricerca che si vogliono realizzare hanno come obiettivo lo studio e la sperimentazione di tecniche volte a fornire requisiti di affidabilità e bassa latenza con un approccio cross-dominio. Se da un lato le reti di quinta generazione si pongono l’obiettivo di una integrazione tra le diverse tecnologie coinvolte d’altro canto esse introducono elementi di miglioramento anche nella gestione delle risorse radio attraverso la standardizzazione 5G New Radio (5GNR). Con riferimento alle priority communications gli strumenti introdotti nella gestione delle risorse radio hanno il duplice obiettivo di ridurre la latenza del traffico ed aumentare la probabilità di successo nella trasmissione attraverso meccanismi di accorciamento di time transmission interval, pre-emption della trasmissione del traffico uRLLC rispetto ad altri tipo di traffico, trasmissioni di tipo grant-free. Ad essi si accostano tecniche di multi-connettività che consentono ai dispositivi di essere connessi alla rete attraverso molteplici punti di accesso radio di tecnologie omogenee (5G ed LTE) o eterogenee (rete mobile, rete WiFi e tecnologie IoT per short range communications).

Un esempio concreto della metodologia descritta è già in atto a L’Aquila grazie ad una convenzione tra l’Università e la Municipalità che ha per oggetto la realizzazione di una rete di sensori per il monitoraggio strutturale di 5 edifici (tre edifici storici, un edificio edificato alla fine degli anni settanta e un edificio di recente costruzione sismicamente isolato alla base) e la successiva sperimentazione della stessa. La seguente immagine mostra la dislocazione degli edifici per la sperimentazione pilota.

Infine, con l’obiettivo di estendere ulteriormente le attività del progetto l’Università degli Studi dell’Aquila, grazie alla recente inaugurazione del Laboratorio Nazionale di Fibre Ottiche Avanzate per Fotonica (FIBERS), fornisce competenze nell’ambito dei sistemi in fibra ottica a supporto del monitoraggio infrastrutturale (fiber sensing) e dei sistemi di gestione delle emergenze.