Na področju upravljanja z radijskimi viri smo razvili odprtokodno programsko orodje, ki dopolnjuje in nadgrajuje predhodno razvito orodje GRASS-RaPlaT, in novo metodo za dinamično dodeljevanje radijskih virov v radijskih omrežjih LTE-A, ki se uporabijo kot pomoč obstoječim delno poškodovanim radijskim omrežjem ob naravnih nesrečah ali v času izrednih dogodkov. Metoda upošteva izračunano skupno interferenco na lokaciji uporabnika iz porazdeljenih kart radijskega okolja (REM) in zahteve uporabnikov v posameznih radijskih vozliščih za centralizirano dodeljevanje časovno frekvenčnih blokov v LTE-A omrežju. Metoda v vsakem ciklu vsaki zahtevi v vozlišču dodeli po en prosti časovno-frekvenčni blok. Prednost pri dodeljevanju imajo zahteve, ki niso bile izpolnjene v prejšnjem ciklu. V primeru ostanka prostih časovno-frekvenčnih blokov, se le ti porabijo za izpolnjevanje preostalih zahtev iz prejšnjega cikla. Programsko rešitev smo dopolnili tudi z metodo optimizacije, ki temelji na diferencialnem večkriterijskem evolucijskem optimizacijskem algoritmu DEMO in jo prilagodili za potrebe pilotske demonstracije v evropskih projektih 7.OP ABSOLUTE in H2020 eWINE. Za pohitritev računanja smo uporabili vzporedno asinhrono izvajanje na skupku računalnikov po metodi nadrejeni-podrejeni. Odprtokodno orodje za izračun radijskega pokritja GRASS-RaPlaT smo nadgradili tudi z novim grafičnim vmesnikom in ga med drugim uporabili za optimalno izbiro frekvenčnih kanalov digitalnega VHF omrežja enot za zaščito in reševanje. Uporabniku prijazna verzija GRASS-RaPlaT orodja z enostavno namestitvijo je prosto dostopna s spletne strani IJS.
F.06 Razvoj novega izdelka
COBISS.SI-ID: 29908007V prejšnjem programskem obdobju razvito lastno platformo VESNA za razvoj in prototipiranje vgrajenih sistemov, ki jo odlikujejo visoke procesne zmogljivosti, majhna poraba moči in združljivost z vrsto komunikacijskih tehnologij, smo temeljito preoblikovali in jo v okviru projektov 7.OP in H2020 CREW, CITI-SENSE, Fed4FIRE, SUNSEED, ProaSense, eWINE, Fed4FIRE+ in WiSHFUL nadgradili z novimi moduli in zmogljivostmi. Novo verzijo zlasti odlikujejo (i) nadgradnja z novo, zmogljivejšo verzijo osnovnih modulov ter dopolnilno okolje za pripravo, izvedbo in oddaljeno upravljanje aplikacijske programske opreme, (ii) razširitev z novimi naprednimi senzorskimi moduli in radijskimi vmesniki za kapilarna omrežja 5G, in (iii) dopolnitev z novimi programskimi knjižnicami. Prototipne naprave, ki temeljijo na platformi VESNA, smo uporabili v različnih pilotnih postavitvah v realnem okolju kot so: zaznavanje spektra v UHF področju v britanskem testu TV-WS v Londonu (projekt CREW), spremljanje kakovosti zraka s prenosno napravo v ljubljanskem pilotu (projekt CITI-SENSE), nadzor proizvodne linije in mikroklimatskih razmer v tovarni Hella (projekt ProaSense), upravljanje porabe prenosne bazne postaje in kot omrežni prehod za senzorsko omrežje v pilotu priložnostnega omrežja za primere naravnih in drugih nesreč (projekt ABSOLUTE), merjenje sinhrofazorjev v distribucijskem elektroenergetskem omrežju Elektra Primorska (projekt SUNSEED) in merjenje kakovosti električne energije v omrežju ali pri končnih porabnikih (projekt SUNSEED). Na senzorski platformi VESNA je zasnovano tudi odprto eksperimentalno omrežje LOG-a-TEC. Dve primarni gruči eksperimentalnega omrežja v Logatcu smo v tekočem programskem obdobju dopolnili z notranjo in zunanjo gručo na IJS. Prevzeli smo skupna orodja federacije eksperimentalih omrežij Fed4FIRE za izvajanje eksperimentov na daljavo, s čimer smo dosegli še tesnejšo integracijo z evropsko iniciativo FIRE/FIRE+. To eksperimentalno omrežje je edinstveno orodje programske skupine in se uporablja za eksperimentalne raziskave na področjih karakterizacije radijskega okolja in lokalizacije, elastičnih in programirljivih omrežij, ter za evalvacijo tehnologij, naprav, algoritmov in protokolov na področju Interneta stvari. Preko projekta Fed4FIRE+ smo z eksperimentalnim omrežjem LOG-a-TEC vključeni tudi v novo evropsko iniciativo NGI-EXP (Next Generation Internet Experimentation), preko katere je omrežje dostopno tudi drugim nacionalnim in tujim raziskovalnim skupinam in projektom kot so NRG-5, DEFENDER in SAAM za testiranje in pilotno postavitev novo razvitih rešitev.
F.06 Razvoj novega izdelka
COBISS.SI-ID: 28226087Razvili in vzpostavili smo infrastrukturo za merjenje in analizo razširjanja visokofrekvenčnih radijskih satelitskih signalov. Merilna mreža zajema 5 postaj na 4 merilnih mestih v dveh državah: na Institutu "Jožef Stefan" v Ljubljani, na Krvavcu, na Liscu in v avstrijskem Gradcu. Tehnološko najbolj dovršena postaja v mreži je 4 kanalna postaja za sprejem signalov s satelita Alphasat, razvita na IJS v sodelovanju z domačo in tujo industrijo. Postaja je ena redkih v Evropi, ki je zmožna sprejemati 19,7 GHz in 39,4 GHz svetilniške signale in njihove pravokotno polarizirane komponente ter slediti satelitom v nestacionarnih geosinhronih tirnicah. Naročnik razvoja je bila Evropska vesoljska agencija (ESA – European Space Agency). Sprejemne postaje uporabljamo za merjenje podatkov o vplivu atmosfere na razširjanje satelitskih radijskih valov. Do sedaj je bil ta vpliv slabo raziskan, še posebej v Q-pasu (39,4 GHz). Pridobljene meritve analiziramo v sodelovanju s strokovnjaki v okviru mednarodnih združenj ASAPE in ASALASCA. Na podlagi rezultatov bo mogoče razviti učinkovito visokofrekvenčno komunikacijsko tehnologijo za hiter prenos podatkov v satelitskih omrežjih, ki bo dosegala prenosne hitrosti velikostnega reda terabit/s. Potencialni odjemalci te tehnologije so globalna podjetja, na primer O3b, OneWeb, SpaceX, LeoSat, Qualcomm, Google in Airbus. Dosežek ima lahko pomemben vpliv na razvoj slovenskega visokotehnološkega gospodarstva na področju satelitskih tehnologij.
F.08 Razvoj in izdelava prototipa
COBISS.SI-ID: 28966439Več članov programske skupine je habilitiranih na Mednarodni podiplomski šoli Jožefa Stefana, katere glavno poslanstvo je s pomočjo raziskovalno-izobraževalnega procesa v intenzivnem raziskovalno-razvojnem in inovativnem okolju prispevati h krepitvi vloge znanosti in visokih tehnologij v razvojnem potencialu družbe, kar lahko bistveno prispeva h gospodarski moči in harmoničnemu socialnemu razvoju. Člani skupine so nosilci predmetov in mentorji študentom tako na magisterskem kot doktorskem študiju. Z novimi znanji, pridobljenimi v okviru raziskovalnega dela na domačih in mednarodnih projektih, sproti dopolnjujemo in posodabljamo vsebine posameznih predmetov ter jih tako preko pedagoške in mentorske dejavnosti prenašamo na podiplomske študente. V zadnjih letih smo tako pripravili preko petnajst učnih gradiv. Dva zadnja prispevka podajata najnovejše trende v modeliranju radijskega kanala za komunikacijske sisteme 5G in zadnja dognanja na področju souporabe radijskega spektra. Pridobljeno znanje in učna gradiva uporabljamo tudi za posredovanje znanja širši strokovni javnosti preko odprtih domačih dogodkov kot je vsakoletna delavnica VITEL ter seminarjev, kot na primer seminar o souporabi radijskega spektra za Agencijo za komunikacijska omrežja in storitve Republike Slovenije (AKOS).
D.10 Pedagoško delo
COBISS.SI-ID: 30650919Pomemben raziskovalni in razvojni uspeh predstavlja podelitev dveh patentov pri ameriškem patentnem uradu USPTO leta 2013. V tekočem programskem obdobju smo v okviru domačih in mednarodnih projektov nadaljevali z razvojem novih metod, ki temeljijo na že patentiranih metodah. Prvi patent se nanaša na iterativno metodo, ki omogoča učinkovito določitev položaja 4G mobilne postaje. Metoda temelji na meritvi moči sprejetega signala iz najmanj dveh baznih postaj, ki sta postavljeni v različnih smereh in sta različno oddaljeni od mobilne postaje. Medtem ko patentirana metoda spada med nekooperativne lokalizacije postopke, kar pomeni, da je lokacija mobilne postaje izračunana iz ocenjenih razdalj do baznih postaj, smo v zadnjem obdobju preučevali kooperativne metode lokalizacije, kjer se lokacija mobilne postaje določi iz ocenjenih razdalj do baznih postaj, to je vozlišč z znano lokacijo, in razdalj do mobilnih postaj, to je vozlišč katerih lokacija ni poznana. Rezultat raziskovalnega dela na tem področju je odprto-kodni programski paket, ki vsebuje tako kooperativne kot tudi nekooperativne metode lokalizacije. Drugi patent je bil podeljen za metodo, ki podpira samodejno nastavitev in optimizacijo parametrov nove bazne postaje v brezžičnem celičnem telekomunikacijskem omrežju. Metoda temelji na avtomatsko pridobljenih podatkih o lokaciji nove bazne postaje in lokaciji sosednjih baznih postaj ter na seznamu razpoložljivih frekvenc, ki omogočajo izračun optimalnih radijskih parametrov. Ti se nato uporabijo v procesu samodejne nastavitve nove bazne postaje. Na tem področju smo delo nadaljevali na proučevanju novih algoritmov in metod za večkriterijsko optimizacijo nastavitev baznih postaj. Oba patenta sta prvotno nastala v sodelovanju s slovenskim podjetjem 4G Neuron, kasneje pa ju je prevzelo ameriško podjetje Accelera Mobile Broadband, Inc., kar je patentoma povečalo možnosti za prodor na svetovni trg.
F.32 Mednarodni patent
COBISS.SI-ID: 23790631