lu.se

LUNDS TEKNISKA HÖGSKOLA

Lunds universitet

Denna sida på svenska This page in English

Massor av antenner kan revolutionera tekniken

Den nya typen av mobilantenn kan se ut så här.
Thomas Marzetta.
Tarek Abdelzaher.
Karl-Erik Årzén.

Utvecklingen av mobil informationsteknik har gått rasande snabbt, skrämmande snabbt, tycker somliga. Men tro inte att vi nått vägs ände.

Inom kort kommer en mängd nya fenomen att bli möjliga: Genom din mobiltelefons kamera kommer du att kunna ”se” dina omgivningar i andra tider, din hörapparat kan styras av din blick, trafiken kan kartläggas i detalj i varje ögonblick. Möjligheterna att förutse jordbävningar och stormar ökar genom mängder av uppkopplade sensorer.

 

Allt detta och mycket mer kommer att ske när miljarder apparater och sensorer ”pratar” med var­andra via nätet. En förutsättning för det är en förbättrad trådlös kommunikation.

 

Vid en workshop i Lund den 17 oktober berättade Thomas Marzetta från Alcatel-Lucent om den nya teknik som kallas large scale MIMO. Med hundratals små antenner för varje basstation ökar möjligheten dramatiskt att överföra mycket information – samtidigt som energiförbrukningen minskar. Med allt fler bilder och filmer som strömmas i näten ökar också kraven snabbt på detta.

 

Tekniken finns redan på experimentstadiet men ännu inte kommersiellt, även om flera företag är mycket intresserade.

 

Workshopen arrangerades av ELLIIT, ett stort forskningsprojekt i samarbete mellan bland annat Linköpings och Lunds tekniska högskolor – ett av de stora strategiska forskningsområden som lanserades för några år sedan. Professor Erik G Larsson i Linköping är ny föreståndare för programmet efter Lennart Ljung som skapade det från början.

 

Han säger att MIMO (multiantenn)-teknik med två, tre eller fyra sändarantenner i varje bas­station sedan cirka tio år byggts in i 3G-tekniken i och med standarden LTE. Men nu talar forskarna om Large Scale MIMO med flera hundra antenner. Det ökar prestanda kraftigt i data­överföringen och som extra bonus sparar det alltså energi åt operatörerna. Men det innebär också många utmaningar. Visionen är att det nya systemet ska fungera minst lika kostnadseffektivt som dagens trots att det har en mycket högre kapacitet.

 

Projektet har samarbete med näringslivet men det är en bit kvar till tillämpning i kommersiell skala.

 

– Intresset i branschen tilltar över hela världen men tekniken är ännu mycket ny, cutting edge, säger Erik G Larsson.

 

Thomas Marzetta berättade på workshopen om hur den nya tekniken gör det möjligt att bygga upp nätverk för tusentals små sensorer. Och det ger många nya möjligheter: Med ”augmented reality” (AR) kan man genom sin telefons kamera se exempelvis en ruinstad som Roms antika hamnstad Ostia och samtidigt uppleva byggnaderna som de såg ut i sin glans dagar.

 

Man kan tänka sig hörselhjälpmedel som styrs av din blick, så att dina öron fokuserar på samma person som dina ögon. Man kan tänka sig system som samlar in uppgifter från GPS och accelerometrar i alla bilar och därmed ger en bild både av var trafikstockningarna är värst eller var vägen har flest gropar.

 

Man kan tänka sig meteorologiska system som får input av miljontals vädersensorer, man kan tänka sig geologiska system som kan förutsäga jordbävningsrisker med en helt annan tillförlitlighet än hittills.

 

Men sådana tillämpningar kräver också snabb, trådlös överföring av mängder av data. Detta är möjligt genom Large Scale Antenna Systems, LSAS.  De försök som görs med denna teknik är lovande och har inte mött några oöverstigliga problem, förklarade Marzetta.

 

En annan spännande tillämpning är Wi-tricity, att trådlöst föra över energi. Det görs redan mindre experiment över korta avstånd. T ex har man vid MIT överfört 60 Watt trådlöst över en sträcka av två meter med en effektivitet på 40 procent. Det handlar i praktiken mest om gammal hederlig induktion.

 

– Här finns mycket visionär forskning kvar att göra, konstaterade Marzetta.

 

Tarek Abdelzaher är gästprofessor vid LTH och knuten till ELLIIT. Han är professor i Illinois, egyptier med en med rysk far. Han talade på workshopen om IBM:s ”Smarter Planet Projekt” som också handlar om att samla in data från många användare. Som exempel på sensorer nämnde han elektronisk sportutrustning, GPS, apparater i vården eller medicinen och olika former av geotaggning genom sociala nätverk.

 

– Här kan kollisioner uppstå med användarnas privatliv och integritet. ”­Vem min mobiltelefon sov med i natt är min ensak”, sa han. Under sådana förhållanden kan alla data inte användas och om de bygger på frivillig insamling kan man inte heller lita på dem. Vem vill uppge så detaljerade uppgifter om sin väg till jobbet att man riskerar fortkörningsböter? Men ändå, hävdar Tarek, finns det metoder att beräkna det kollektiva utfallet av sådana mätningar även när man inte kan lite på alla enskilda uppgifter.

 

text och foto: MATS NYGREN

 

ELLIIT ger nya tjänster på LTH

ELLIIT handlar om IT och kommunikation, ett väldigt brett begrepp, säger professor Karl-Erik Årzén. Forskningen rör allt från industriell automation, mobilt bredband, smarta byggnader till e-hälsa och mycket annat. I Lund finansierar hälften av pengarna permanenta tjänster, som universitetet får ta ansvaret för när projektet är över, förhoppningen att pengarna då kanaliserats över till fakultets­medel.

 

Professor Karl Erik Årzén på Institutionen för reglerteknik tar nu över som föreståndare för Lundadelen av ELLIIT efter John B Anderson, som går i pension. Lundaforskarna, som finns i fyra institutioner – nämligen reglerteknik, elektro- och informationsteknik, datavetenskap och bild­behandlings­gruppen på Matematikcentrum – får 45 procent av pengarna, som totalt är 30 miljoner kronor om året. Högskolorna i Halmstad och Blekinge får 5 procent vardera.

 

Fokus har lagts vid rekryteringar utifrån och det har lyckats väl, även om två nya namn vid EIT inte är klara än. Datavetenskap har anställt Jörn Jannick, tidigare på Cilinx.

 

På Reglerteknik har alltså gästprofessorn Tarek Abdelzaher och man har ”köpt tillbaka” professor Bo Bernhardsson från Ericsson.  Linköping har rekryterat två internationella förstärkningar och till Halmstad har man rekryterat en amerikan från Rice University.

 

Resten av pengarna används till mer kortvariga doktorandprojekt. Kriterierna är att forskningen ska hålla vetenskaplig excellens och att det ska finnas gott om kopplingar mellan noderna.

 

Det handlar om grundforskning och att göra en stark forskningsmiljö ännu starkare snarare än att leverera beställda forskningsresultat efter schema. I Lund handlar forskningskompetensen om radioteknik (physical layer), elektronik, inbyggda system (Årzéns specialområde), mjukvarusystem, autonoma system och komplexa system.

 

Redan i vår börjar en första intern utvärdering av projektet.

 

ELLIIT ligger nära det Linnécentrum, som Anders Rantzer leder vid samma institution, men där är samarbetat med industrin större. I ELLIIT deltar dock Ericsson, ABB, Axis, Saab, Scania och Schneider-Electric som rådgivare. För projekten ska inte bara vara avancerade utan också ha relevans för industrin

 

– Även hårdvaran studeras, den moderna multicore-tekniken i moderna processorer är nöd­vändig för ökad snabbhet men skapar också problem, som ger oss reglertekniker arbete, konstaterar Karl-Erik Årzén.

 

Reglerteknikerna är också engagerade i nätverket ArtistDesign med 25–30 noder i Europa.

 

Workshopen i Lund var den andra i ELLIIT.