Hvordan kan vi sikre internetforbindelsen Jorden rundt?

Selv i et lille land som Danmark kan det være svært at få internetforbindelse på mobilen, hvis du for eksempel bevæger dig tilpas langt ud i naturen. Så hvordan må det ikke være at tilbringe hverdagen i verdens mere isolerede egne, såsom på fjerntliggende øer eller i bjerge?

Et forskningsprojekt skal med støtte fra Danmarks Frie Forskningsfond nu forsøge at hjælpe med at skabe en model, der kan sikre internetforbindelse overalt på kloden.

Humlen i projektet er at få jordiske og ikke-jordiske netværk til at arbejde tættere sammen, end de gør i dag. De jordiske netværk er for eksempel kabler og master, mens de ikke-jordiske ofte består af satellitter, men kan også være fly, droner eller højtliggende platforme.

Her er udfordringen, at mens de jordiske netværk er statiske og står stille, er de ikke-jordiske normalt dynamiske og i bevægelse. Derfor bliver der tale om en form for 3D-netværk, fordi netværkene ikke blot er dannet ved jordoverfladen, men også har komponenter i luften.

Samtidig stammer de forskellige dele af netværket, for eksempel master på landjorden og satellitter i rummet, fra forskellige netværksleverandører.

Så for at samle alt dette er der brug for en teknisk ramme, som arbejdet kan blive udført i. Denne ramme kaldes for O-RAN, open radio access network, altså et åbent radioadgangsnetværk. Her bliver de forskellige elementer i et netværk inddelt i moduler, så de kan blive justeret enkeltvis efter behov.

»Du kan forestille dig, at det er som med en bil. Her kan du have dæk, som er fremstillet af ét firma, elektronik fra et andet firma og et rat og sæder fra helt andre firmaer. Men de bliver kombineret til at danne en velfungerende bil, fordi man har en standardiseret måde at sætte disse komponenter sammen på. Det er det samme, man gør i O-RAN,« forklarer Čedomir Stefanović, professor på Institut for Elektroniske Systemer under Aalborg Universitet, som kommer til at lede forskningsprojektet.

Digital tvilling skal vise netværkets fremtid

Når du skal optimere dit netværk og for eksempel sikre bedre dækning i et bestemt geografisk område, vil du forsøge at justere de enkelte moduler i et netværk.

Men nogle af modulerne bevæger sig uforudsigeligt i netværket, fordi de er ikke-jordiske og i bevægelse. Derfor kan der gå relativt lang tid, fra man udfører en justering, til at det enkelte modul, for eksempel en satellit, reagerer på den.

Derfor ønsker forskningsprojektet at afdække, hvordan man kan forudsige et netværks reaktion på justeringen, uden at man reelt har udført den endnu. Svaret findes forhåbentlig i det, som bliver kaldt for en digital tvilling.

For at blive ved bil-analogien benytter man ved test af bilers sikkerhedsudstyr en dukke til at se, hvad der sker med kroppen, når en bil bliver involveret i en trafikulykke. Her sætter man ikke et levende menneske i førersædet.

På samme måde er en digital tvilling en realistisk simulering, altså en model af et internet- eller mobilnetværk. Her kan du få et indblik i, hvad der sker i moduler og det samlede netværk og udføre justeringer, uden at du piller ved det virkelige netværk. På den måde får du indblik i, hvordan det virkelige netværk har det, og hvordan det vil reagere på justeringer.

»Du er nødt til at synkronisere det med den fysiske verden nu og da. Så vi implementerer modeller i den digitale tvilling, og nu og da hælder vi de fysiske data ind i det, så den digitale tvilling fortsætter med at simulere den fysiske verden,« uddyber Čedomir Stefanović og tilføjer:

»Så emnet for vores projekt er, hvordan man designer, implementerer og endeligt validerer digitale tvillinger på tværs af de intelligente netværksmoduler.«

Forbind de uforbundne

Forskergruppen på Aalborg Universitet forventer at ansætte to ph.d.-studerende til at arbejde på projektet.

Derudover kommer forskerne til at samarbejde med kolleger fra Northeastern University i Boston i USA, som er blandt verdens førende, når det kommer til O-RAN og netværksarkitektur. Endelig indgår de i et samarbejde med virksomheden Keysight Technologies Denmark, som producerer måleudstyr til internetnetværk.

Samlet ventes forskningsprojektet at løbe over tre år.

»Vi håber at skubbe til udviklingen af den nyeste teknologi med hensyn til forskning i og design af digitale tvillinger, baseret på O-RAN-netværksarkitekturen, og målrette den de ikke-jordiske netværk,« fortæller Čedomir Stefanović.

Med hjælp fra Keysight Technologies Denmark håber han desuden, at forskningen kan vise, at det er muligt at skabe en standardløsning i form af digitale tvillinger, som det kan betale sig at tage i brug. Det kan så være en del af startskuddet til 6G, den sjette generation af trådløse netværk.

»Teknologien kan forhåbentlig komme til at gavne alle, og især dem der bor i fjerntliggende og isolerede områder,« siger Čedomir Stefanović og giver budskabet et slagkraftigt engelsk udtryk:

»Connect the unconnected.«