5G zrakoplovna mreža za leteće taksije

Istraživači u NASA-inom istraživačkom centru Glenn u Clevelandu izgradili su dva specijalizirana radio sustava kako bi proučili koliko dobro tehnologija mobilnih mreža pete generacije, poznata kao 5G, može podnijeti zahtjeve komunikacije zračnih taksija.

„Cilj ovog istraživanja je razumjeti kako bi zrakoplovna industrija mogla iskoristiti bežične mobilne mreže za omogućavanje novih granica zrakoplovnih operacija“, rekao je Casey Bakula, glavni istraživač projekta, sa sjedištem u Glennu. „Nalazi ovog rada mogli bi poslužiti kao nacrt za buduće pružatelje komunikacijskih mreža u zrakoplovstvu, poput pružatelja satelitske navigacije i telekomunikacijskih tvrtki, te pomoći u usmjeravanju plana Federalne uprave za zrakoplovstvo za buduće zahtjeve za naprednu mrežu zračne mobilnosti u gradovima.“

Umjesto razvoja potpuno novih standarda za komunikaciju zračnih taksija, NASA istražuje može li zrakoplovna industrija iskoristiti stručnost, iskustvo i ulaganja mobilne industrije za razvoj pouzdanih, sigurnih i skalabilnih zrakoplovnih mreža. Ako 5G mreže mogu pružiti „80%-tno rješenje“ za izazov, istraživači se mogu usredotočiti na identificiranje preostalih 20% koje bi trebalo prilagoditi kako bi se zadovoljile potrebe industrije zračnih taksija.

5G mreže mogu upravljati velikom količinom podataka odjednom i imaju vrlo malo kašnjenje prijenosa signala u usporedbi sa satelitskim sustavima, što bi ih moglo učiniti idealnim za pružanje podataka o lokaciji između zrakoplova u prometnom gradskom nebu. Zemaljske antene i mreže u gradovima mogu pomoći zračnim taksijima da ostanu povezani dok prelijeću zgrade, čineći gradske letove sigurnijima.

Kako bi proveli svoja ispitivanja, NASA-ini istraživači postavili su sustav koji zadovoljava trenutne 5G standarde i omogućio bi buduća poboljšanja performansi. Postavili su jedan radio u zrakoplov Pilatus PC-12 agencije, a drugi radio na krov zgrade Glennovog Zračno-komunikacijskog centra.

S eksperimentalnom licencom Federalne uprave za zrakoplovstvo (FAA) za provođenje letova, tim je testirao prijenos signala koristeći radiofrekvencijski pojas koji je Federalna komisija za komunikacije namijenila za sigurno testiranje dronova i drugih bespilotnih zrakoplovnih sustava.

Tijekom testiranja, NASA-in PC-12 letio je u raznim obrascima leta u blizini Glenna. Tim je koristio neke od obrazaca leta kako bi izmjerio koliko bi signal mogao oslabiti kako se zrakoplov udaljavao od zemaljske stanice. Drugi obrasci usredotočili su se na identificiranje područja gdje bi obližnje zgrade mogle blokirati signale, potencijalno uzrokujući smetnje ili mrtve zone. Tim je također proučavao kako kut i položaj zrakoplova u odnosu na zemaljsku stanicu utječu na kvalitetu veze.

Ovi početni testovi pružili su NASA-inom timu priliku da integrira svoj novi C-Band radio testni sustav u zrakoplov, provjeri njegovu osnovnu funkcionalnost i rad odgovarajuće zemaljske stanice, kao i da usavrši timske postupke testiranja.

Uspješan završetak ovih aktivnosti omogućuje timu da započne istraživanje o tome kako bi se 5G standardi i tehnologije mogli koristiti u postojećim zrakoplovnim frekvencijskim pojasevima za pružanje komunikacijskih usluga zrak-zemlja i zrakoplov-zrakoplov.

Osim što su ispunili ove početne ciljeve testiranja, tim je također zabilježio i potvrdio prisutnost modulacije propelera. To je oblik degradacije signala uzrokovan djelomičnim blokiranjem radio signala lopatica propelera zrakoplova dok se okreću. Učinak postaje značajniji kako zrakoplovi lete na nižim visinama na kojima se očekuje da će zračni taksiji raditi.

Konfiguracija trupa zrakoplova i broj propelera na nekim novim modelima zračnih taksija mogu uzrokovati povećane učinke modulacije propelera, pa je tim to identificirao kao temu za buduća istraživanja. 

NASA-ino istraživanje pružit će osnovne podatke o performansama koje će agencija podijeliti s FAA-om i sektorom napredne zračne mobilnosti zrakoplovne industrije, koji istražuje nove mogućnosti zračnog prijevoza. Buduća istraživanja industrije mogla bi se usredotočiti na pitanja kao što su maksimalne brzine prijenosa podataka, omjer signala i šuma te sinkronizacija između zrakoplova i zemaljskih sustava. Istraživači će moći koristiti NASA-ine osnovne podatke za mjerenje potencijala novih promjena ili značajki komunikacijskih sustava.

Budući zrakoplovi morat će nositi bitne komunikacijske sustave za zapovijedanje i kontrolu, sigurnost putnika i koordinaciju s drugim zrakoplovima kako bi se izbjegli sudari. Pouzdane bežične mreže nude mogućnost sigurnog rada zračnih taksija, posebno u gradovima i drugim gusto naseljenim područjima.