Tra prove di fattibilità, raccolta delle evidenze e creazione di dispositivi innovativi, procede con nuovi risultati di laboratorio il progetto europeo TIMES. Che vede in campo 10 partner di cinque Paesi membri dell’iniziativa, con il coordinamento da Cnit – Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Telecomunicazioni. Co-finanziato dall’Ue nell’ambito della call Horizon Europe, il progetto punta a sviluppare soluzioni per la comunicazione wireless su rete 6G in ambito industriale. Capaci di garantire prestazioni paragonabili alle reti cablate.

In cosa consiste il progetto europeo per la rete 6G

Le prime applicazioni sulla rete 6G verranno sperimentate da gennaio e il team di ricercatori è già al lavoro per mettere a terra le conoscenze teoriche acquisite attraverso “Proof of Concept”. Ovvero piattaforme di dimostrazione per evidenziare l’efficacia delle tecnologie emergenti nel campo delle reti di sesta generazione. Aprendo così la strada a un futuro in cui le comunicazioni wireless ad alta velocità, a bassa latenza e ad alta capacità diventano la norma, piuttosto che l’eccezione.

Tre sono i pilastri dell’innovazione su cui TIMES sta lavorando:

• la larghezza di banda (ultra-wide-band)
• l’implementazione di reti mesh intelligenti (reti in cui ogni dispositivo è collegato direttamente e dinamicamente agli altri device senza gerarchie prestabilite)
• l’abilitazione del rilevamento e delle comunicazioni integrate ad alta definizione (Integrated sensing and communications).

Nel corso dell’ultimo anno TIMES ha estratto con successo i parametri dai dati raccolti durante le misurazioni preliminari dei canali, per studiarne le caratteristiche. Un passo cruciale per la progettazione e l’ottimizzazione delle future reti wireless di comunicazione, basate nella visione di TIMES su un ecosistema radio smart che lavora a Terahertz. In grado di connettere numerosi dispositivi eterogenei in contesti industriali, con affidabilità paragonabile al via cavo ma senza le limitazioni intrinseche che questo comporta. Tali sistemi dovranno supportare nuove applicazioni all’interno di scenari evoluti. Come, per esempio, sensoristica IoT, robot cooperativi, manutenzione predittiva, veicoli in rapido movimento, controllo a circuito chiuso in tempo reale, comunicazione intra-macchina. E i parametri di riferimento riguardano la velocità dati, la latenza ultra-bassa, il rilevamento con precisione di localizzazione a livello millimetrico e l’affidabilità con un errore di trasmissione su un miliardo.

Il lavoro sui nuovi scenari di telecomunicazione

In questo scenario, TIMES sta sviluppando le componenti che abilitano un nuovo paradigma di telecomunicazione. Fondamentale è il lavoro teorico in corso sulla pianificazione radio, la modellazione dei canali, la progettazione delle forme d’onda e le tecniche di localizzazione per le comunicazioni THz in ambienti industriali. Tale focus sarà affiancato dal perfezionamento degli algoritmi di localizzazione e tracciamento per bersagli umani e non umani, utilizzando radar standard.

Gli esperti sono pronti a testare i nuovi modem FDD (Frequency division duplex) e TDD (Time division duplex). Che sono stati  appositamente progettati per renderli compatibili con le reti mesh intelligenti (una rete formata da un gruppo di dispositivi che funzionano come un’unica rete). E che potranno avvalersi di un’attrezzatura specifica. Parallelamente, sono stati raggiunti risultati intermedi sull’ottimizzazione delle reti mesh multi-obiettivo basate su Thz. Un passo importante verso la realizzazione di reti di comunicazione ad alta capacità e bassa latenza.

È quasi completata, inoltre, la fabbricazione di wafer con circuiti front-end Thz, elemento chiave per la realizzazione di dispositivi di comunicazione ad alta frequenza. La progettazione di MMIC (circuiti integrati a banda larga) front-end di trasmissione e ricezione completamente integrati è stata finalizzata, con i progetti registrati alla fine del 2023. Questi dispositivi rappresentano un elemento chiave per la realizzazione di sistemi di comunicazione ad alta frequenza.

Il nuovo approccio per il design delle reti wireless

Tuti questi esperimenti sulla rete 6G tendono a mostrare i vantaggi del paradigma integrato di rilevamento e comunicazione in un unico sistema. Un nuovo approccio per il design delle reti wireless, che può portare a una serie di benefici in termini di efficienza e flessibilità, soprattutto in un ambiente rilevante per il settore mobile. Sotto esame anche l’efficacia di innovativi modelli di antenne sviluppati ad alto guadagno e beamsteering. Fondamentali per raggiungere comunicazioni 6G ad alta capacità e a bassa latenza.

Sono stati fabbricati e testati i primi prototipi di Superfici Riflettenti Intelligenti (IRS) in laboratorio e ottenuti risultati preliminari su questioni a livello fisico relative agli ambienti di propagazione intelligenti. Che è un campo di ricerca ancora in gran parte inesplorato. Tali superfici possono essere utilizzate per migliorare la copertura e le prestazioni delle reti wireless, soprattutto nelle regioni non in linea di vista. Mantenendo prestazioni elevate, un obiettivo chiave del progetto TIMES che verrà dimostrato nelle apposite PoC.

La rete 6G è il programma triennale di TIMES

La caratterizzazione del canale THz con l’IRS è tra le attività principali in programma. In quanto costituirà la base per lo sviluppo di modelli di canale sofisticati, elemento chiave per il successo del progetto a un punto cruciale del percorso. Parallelamente, verranno sviluppate procedure di trasferimento innovative per l’orientamento del fascio mediante antenne a onde permeabili, che irradiano diversamente in funzione della frequenza. Queste procedure saranno assistite da informazioni di rilevamento, un approccio che promette di migliorare notevolmente l’efficienza del sistema.

TIMES ha una durata di tre anni, budget stimato di sei milioni di euro. E vede la collaborazione dei seguenti partner tra enti di ricerca e aziende, coordinati dal Laboratorio Nazionale WiLab del Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Telecomunicazioni (CNIT):

• BI-REX Big Data Innovation & Research Excellence
• Aetna Group Spa (Italia)
• CNRS – Centre National de la Recherce Scientifique (Francia)
• Anteral Sl (Spagna)
• Fraunhofer Gesellschaft, Huawei Technologies Duesseldorf Gmbh
• Technische Universitat Braunschweig
• University of Stuttgart (Germania)
• Telenor Asa (Norvegia)

TIMES (“THz Industrial Mesh networks in Smart sensing & propagation environments”) fa parte del partenariato pubblico-privato SNS-JU che ha l’obiettivo di facilitare lo sviluppo della leadership europea nelle reti e servizi 5G e 6G. Una delle strategie chiave per superare le sfide emergenti nel corso del progetto è stata la collaborazione con Terrameta, altro progetto Horizon sulle tecnologie 6G. Che ha permesso di sfruttare competenze complementari, migliorare l’efficienza e la collaborazione tra partner.