CORE++ hankkeen demonstraatio esiteltiin menestyksekkäästi DySPAN 2017 -konferenssissa

Juha Erkkilä
Heidi Kaartinen

CORE++ -hanke esittäytyi näyttävästi maaliskuussa Yhdysvalloissa IEEE International Symposium on Dynamic Spectrum Access Networks, DySPAN 2017 -konferenssissa. Hankkeen viimeinen demonstraatio, ”The First End-to-End Live Trial of CBRS with Carrier Aggregation Using 3.5 GHz LTE Equipment”, esiteltiin 7.3.2017 Baltimoressa järjestetyssä konferenssissa live-demonstraationa, jossa hyödynnettävä testiverkko oli toiminnassa reaaliaikaisesti Suomen päässä. Suomen esitys voitti konferenssin parhaan demonstraation palkinnon.

Demonstraatiota esittelivät Centria-ammattikorkeakoulun kanssa yhteistyössä VTT ja Oulun Yliopiston Centre for Wireless Communications -tutkimusyksikkö. CORE++ -hankkeen demonstraatio esitettiin livenä testiverkkoympäristön ollessa toiminnassa Suomessa (Kuva 1.). Tapahtumaan osallistui Centrian tutkimus ja kehityksen 5G-hankkeissa työskentelevä Juha Erkkilä ja testiverkon toiminnasta demonstraation aikana Suomessa vastasi Centrian projekti-insinööri Tero Kippola.

Kuva 1. Demonstraatiota esitellään konferenssiväelle. Kuva: Juha Erkkilä.

Priorisoitu taajuuden jakaminen varmistaa palvelujen saatavuuden kriittisissä toiminnoissa

Demonstraatiossa esiteltiin Yhdysvaltoihin kehitteillä olevan 3.5 GHz Citizen’s Broadband Radio Service (CBRS) -taajuusalueen jakamiskonsepti. CBRS-taajuuden jakamiskonseptin demonstraatiossa esiteltiin alusta loppuun saakka tapahtuva taajuusjakaminen eritasoisten käyttäjäryhmien kesken. Demonstraatiossa hyödynnettiin Nokian valmistamia kaupallisia tukiasemia, joiden fyysinen sijainti on Centrian 3.5 GHz LTE -testiverkkoympäristössä Ylivieskassa. Demonstraatiossa havainnoitiin Spectrum Access System (SAS) -järjestelmän toimivuutta kolmen eritasoisen käyttäjäryhmän kanssa: Incumbent (Tier 1), Priority Access, PA (Tier 2) ja General Authorized Access, GAA (Tier 3). Incumbent-tason käyttäjä on taajuusalueen virassa oleva haltija, joka saa häiriösuojauksen muilta alemman tason käyttäjiltä.

Demonstraation aikana esiteltiin kaikki SAS demonstraatiossa käytetyt elementit: Radar Sensing System (RSS), Spectrum Access System (SAS) Repository, Environment Sensing Capability (ESC), Citizen’s Broadband Radio Service Device (CBSD) Manager, SAS Algorithm, Domain Proxy ja Network Management System (Taulukko 1.).

Taulukko 1. Spectrum Access Systemin ympärillä toimivat elementit

Elementti	Elementin tehtävä
Radar Sensing System	Simuloi Tier 1 -käyttäjän lähettämää signaalia.
SAS Repository -tietokanta	Sisältää tarvittavat operatiiviset parametrit.
Environmental Sensing Capability	Koostuu sensoriverkosta ja havaitsee Tier 1 -käyttäjän tuottaman signaalin ja ohjaa tämän informaation SAS:lle.
CBSD Manager	Käsittelee SAS:n lähettämiä pyyntöjä, muodostaa näihin vastaukset, päivittää SAS Repositorya ja tukee erilaisia SAS-algoritmeja.
SAS Algorithm	Valitsee vapaana olevan kanavan ja allokoi kanavat eri tason käyttäjille.
Domain Proxy	Kommunikoi SAS:n puolesta CBSD laitteiden kanssa.
Network Management System	Vastaa tukiasemien parametrien muuttamisesta.

Demonstraation aikana Ylivieskassa sijaitsevan testiverkon tukiasemien havaittiin toimivan Tier 2 ja Tier 3 -tasojen käyttäjinä ja näin ollen ne joutuivat luovuttamaan käyttämänsä 3550 – 3590 MHz taajuusalueen Tier 1 -tason käyttäjälle, kun kyseinen käyttäjä havaittiin. ESC havaitsee Tier 1 -tason käyttäjän signaalin, jonka jälkeen SAS-algoritmi ja CBSD Manager vapauttavat Tier 2 -käyttäjän käyttämän taajuuden Tier 1 -käyttäjälle. Tier 2 -käyttäjä pyytää SAS-järjestelmältä vapaata resurssia, jonka jälkeen SAS-järjestelmä ja SAS-algoritmit allokoivat mahdollisen vapaan resurssin taajuusalueelta kyseiselle käyttäjälle. Tämän jälkeen Tier 2 -käyttäjä voi alkaa käyttää uutta taajuusaluetta.

Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että verkon käyttäjät ryhmitellään niiden tiedonsiirtokriittisyyden mukaan. Viranomaisilla on siis etuoikeus verkon käyttöön ja muu verkon kapasiteetti jaetaan alempien tasojen käyttäjien kesken – sen mukaan mikä liikennemäärä verkossa kulloinkin on. Näin ollen, jos verkon alueella tapahtuu massiivinen onnettomuus, verkon Tier 1 -käyttäjät (so. viranomaiset) saavat etuoikeuden verkon käyttöön ja muiden käyttäjien tiedonsiirto riippuu jäljelle jäävästä kapasiteetista.

Onnistunut demonstraatio palkittiin

Live-demonstraatio onnistui tapahtumassa mainiosti ja aiheesta kiinnostuneet kuulijat olivat tyytyväisiä Suomessa tuotetun ”Finnish CBRS field trial” demonstraation tasoon SAS:n toimivuuden kuvaamisessa ja se sai kiitoksen lisäksi tapahtuman ”Best Demo Award” palkinnon (Kuva 2.). DySPAN-konferenssin esityksissä yhdistyivät edistyneet taajuusteknologia ja politiikka. Konferenssin esiintyjien taso oli korkeatasoinen.