Una nuova ondata nella comunicazione wireless: la zona radiodinamica nazionale

Jun 13, 2023

ISI guida un'iniziativa in collaborazione con la National Science Foundation (NSF), l'Idaho National Laboratory (INL) e l'Università dello Utah (UoU) per espandere l'accesso allo spettro in tutta la nazione

Credito fotografico: EleonImages

Mentre il mondo sperimenta ondate di innovazione tecnologica senza precedenti, le esigenze di comunicazione si stanno moltiplicando. Tra i nostri smartphone, tablet, computer e persino smartwatch, sta diventando sempre più difficile per i servizi di comunicazione wireless soddisfare la domanda sempre crescente.

Ogni nuovo sviluppo richiede una risorsa limitata che rende possibile la comunicazione attraverso le vie aeree, nota come spettro elettromagnetico. Più innoviamo, maggiore è l’accesso allo spettro o la larghezza di banda di cui abbiamo bisogno.

Gli scienziati immaginano un futuro in cui comunichiamo attraverso la realtà virtuale o gli avatar, che – avete indovinato – richiederebbero ancora più larghezza di banda per funzionare.

Il bello è che questi servizi di comunicazione wireless competono anche con attività scientifiche, come la radioastronomia e la ricerca sul clima, per l'accesso allo spettro. In questo momento semplicemente non ce n'è abbastanza per tutti.

La disponibilità limitata dello spettro sta letteralmente impedendo i progressi della scienza e lo sviluppo di comunicazioni più veloci per la società nel suo complesso.

Abbiamo bisogno di una soluzione, e ne abbiamo bisogno in fretta.

Alefiya Hussain dell'USC Viterbi Information Sciences Institute (ISI), Arupjyoti Bhuyan dell'Idaho National Laboratory (INL) e Robert Ricci dell'Università dello Utah (UoU) stanno collaborando a una proposta nota come Advanced Spectrum Initiative for Research and Experimentation (ASPIRARE).

ASPIRE cerca di creare questa disponibilità di larghezza di banda attraverso un progetto sponsorizzato dalla National Science Foundation (NSF) noto come Spectrum Innovation Initiative: National Radio Dynamic Zones (SII-NRDZ). L’obiettivo di SII-NRDZ è affrontare questi problemi attraverso la condivisione dinamica dello spettro.

Il programma SII-NRDZ sostiene con finanziamenti proposte di progetti promettenti da parte di ricercatori che condividono lo spettro. ASPIRE ha ricevuto un premio Engineering and Execution Lead da NSF e successivamente è stato lanciato solo pochi mesi fa, a gennaio.

Il progetto è incentrato sulle zone radiodinamiche: aree delimitate geograficamente in grado di regolare e controllare autonomamente l'energia elettromagnetica in entrata o in uscita dai parametri.

Alefiya Hussain, ricercatore capo dell'ISI, ha affermato che il piano è quello di utilizzare zone radiodinamiche designate come siti di test per sperimentare la condivisione dinamica dello spettro attraverso prove sul campo e cercare modi in cui "più entità possano coesistere armoniosamente". In altre parole, il team sta trovando nuovi modi in cui le esigenze dei gruppi commerciali e scientifici possano essere soddisfatte allo stesso tempo.

"La zona radiodinamica sta creando essenzialmente questi spazi di sperimentazione per banchi di prova che ci permettono di indagare su quale sia una buona combinazione di multiplexing di frequenza o multiplexing basato sul tempo all'interno dello spazio dello spettro per poterlo utilizzare efficacemente", ha affermato.

Gli Stati Uniti hanno affrontato la gestione dell'accesso allo spettro attraverso la creazione di una tabella di assegnazione che segmenta, in codici colore, quali frequenze appartengono a ciascun servizio. Ha funzionato per decenni, ma ora che stiamo esaurendo tutto lo spettro, eliminare le inefficienze nel grafico è fondamentale per aprire un maggiore accesso.

Ad esempio, con la carta un singolo servizio può operare solo nel punto indicato, il che, secondo Hussain, può essere uno spreco perché l’accesso allo spettro disponibile viene spesso lasciato inutilizzato.

"Tradizionalmente, a un'entità veniva assegnato quello spettro e solo loro lo usavano. Molte volte non lo usavano, ma poiché a nessun altro era permesso usarlo, va sprecato con questo tipo di meccanismo di allocazione fissa," lei spiegò.

L’obiettivo, ha affermato, è quello di avere una “allocazione più dinamica e flessibile” in modo che un giorno la carta possa essere sostituita da una zona radiodinamica autoregolamentata che allochi l’accesso allo spettro in modo più efficiente e lo ridistribuisca per soddisfare le esigenze immediate.