Il lampione intelligente, progettato e fornito da ANDREW, è in grado di nascondere tutti i collegamenti elettrici e le apparecchiature radio a banda media all'interno della sua base, garantendo un'installazione pulita e discreta. Nella parte superiore, un lampione progettato su misura si integra con l'illuminazione esistente per un'estetica senza soluzione di continuità, offrendo al contempo opzioni di montaggio per le tecnologie 5G di nuova generazione e per le future tecnologie 6G. Questo design innovativo ospita un access point Ruckus WiFi 7, una stazione base gNB (g-NB) 5G a banda millimetrica e un'antenna ANDREW a 10 porte, fornendo connettività ad alta capacità senza compromettere l'armonia visiva degli spazi pubblici.
La nuova apparecchiatura 5G mmWave installata sul lampione è stata fornita da Ericsson e configurata in modalità Stand Alone (SA) con Dual Connectivity (DC), interoperando con un secondo gNB Ericsson operante nella banda media (3,5 GHz). Questa configurazione consente alla rete di combinare l'elevatissima capacità delle frequenze a onde millimetriche con le caratteristiche di copertura più ampie dello spettro a banda media, ottimizzando sia le prestazioni che l'affidabilità.
Nel sistema implementato, il livello radio a onde millimetriche è dedicato esclusivamente al traffico del piano utente, mentre il livello a banda media (FR1, operante a 3,5 GHz) funge da ancoraggio per la segnalazione del piano di controllo. Questa architettura garantisce che tutto il traffico dati benefici dell'elevata capacità del collegamento a onde millimetriche ogniqualvolta la copertura sia disponibile, mantenendo al contempo una solida connettività del piano di controllo attraverso il livello a banda media.
Durante i test, non è stata applicata alcuna aggregazione del piano utente tra FR1 e FR2 (26 GHz) per consentire una chiara valutazione delle prestazioni indipendenti di ciascun livello radio. Quando l'apparecchiatura utente si è spostata al di fuori dell'area di copertura effettiva della banda millimetrica, il sistema è passato senza soluzione di continuità al funzionamento in banda media sia per il piano utente che per il piano di controllo, dimostrando la resilienza della doppia connettività nel 5G.
La campagna di misurazione del sistema implementato, condotta in sei postazioni esterne a distanze crescenti dal lampione, ha valutato il sistema con due allocazioni di banda a onde millimetriche: una singola portante (100 MHz di larghezza di banda) e otto portanti aggregate (800 MHz di larghezza di banda totale per il downlink e 400 MHz di larghezza di banda totale per l'uplink). In condizioni di visibilità diretta, la configurazione a otto portanti ha raggiunto una velocità di trasmissione media stabile di 3,9 Gbps in downlink, con un uplink fino a 239 Mbps, confermando la considerevole capacità aggiuntiva che si può ottenere con la tecnologia a onde millimetriche rispetto alle implementazioni convenzionali a banda media.
Le misurazioni della latenza hanno rivelato una latenza media di andata e ritorno di 4,5 millisecondi in tutti i punti di misurazione all'interno della copertura a onde millimetriche, indipendentemente dalla configurazione dell'operatore e sia in condizioni di visibilità diretta (LoS) che di visibilità parzialmente ostruita (NLoS). Ciò evidenzia i vantaggi prestazionali del mantenimento della connettività a onde millimetriche per le applicazioni sensibili alla latenza. Questi risultati convalidano l'idoneità delle implementazioni a onde millimetriche basate su lampioni intelligenti per scenari esterni ad alta capacità in cui è possibile garantire una visibilità diretta o quasi diretta, come zone pedonali, spazi pubblici e campus universitari, e possono fornire preziose informazioni per la pianificazione e l'ottimizzazione di future implementazioni di reti urbane dense.
L'apparecchiatura installata nel lampione intelligente è stata collegata alla rete centrale 5G di NEXTONIC, fornita da Ericsson. Questa integrazione consentirà ai ricercatori di testare e convalidare funzionalità di rete avanzate in un ambiente esterno reale, permettendo loro di sfruttare appieno le potenzialità dell'infrastruttura 5G SA del laboratorio.
L'implementazione è stata finanziata attraverso il progetto ADVANCE-6G (Acquisition of Equipment for the Scientific Computing and Communications Infrastructure for Advanced Experimentation in 6G Networks), assegnato a IMDEA Networks nell'ambito del programma UNICO R&D 6G 2022, nel quadro del Piano spagnolo di ripresa, trasformazione e resilienza (PRTR), finanziato dall'Unione Europea – NextGenerationEU. Il progetto mira a fornire a IMDEA Networks l'infrastruttura scientifica e tecnica necessaria per affrontare la sperimentazione avanzata in 5G e 6G in modo integrato.
Nell'ambito dello stesso progetto, è attualmente in corso un'implementazione più ampia della rete presso il campus dell'Università Carlos III di Madrid (UC3M) a Leganés. Questa espansione includerà tre lampioni intelligenti aggiuntivi, forniti anch'essi da Andrew ed Ericsson, creando un banco di prova più ampio per la ricerca sulla copertura a onde millimetriche in ambienti esterni, scenari di mobilità e funzioni di rete avanzate in un contesto universitario.
La realizzazione del progetto è stata resa possibile grazie al supporto di Telefónica, che ha fornito lo spettro radio necessario per il funzionamento della rete. Questa collaborazione evidenzia la solida alleanza tra l'industria delle telecomunicazioni e gli istituti di ricerca per promuovere lo sviluppo e la validazione di tecnologie wireless all'avanguardia.
"Questa implementazione è un chiaro esempio di come l'iniziativa di ricerca e sviluppo di UNICO abbia permesso a IMDEA Networks di migliorare la propria infrastruttura di ricerca per le tecnologie wireless avanzate", ha affermato Carlos Bernardos, professore all'Università Carlos III di Madrid e professore ricercatore a tempo parziale presso IMDEA Networks.
“Grazie a questo progetto, siamo stati in grado di testare le funzionalità chiave del 5G Advanced, come l'accesso alle onde millimetriche e la doppia connettività, in scenari esterni reali, ponendo le basi per i futuri esperimenti sul 6G. Risultati come questi rafforzano le nostre basi scientifiche e contribuiscono ad accelerare la trasformazione della ricerca in soluzioni pratiche, a tutto vantaggio della società.” “Fornendo ai ricercatori di IMDEA Networks l'accesso diretto alla tecnologia 5G mmWave, è possibile scoprire casi d'uso e applicazioni innovative per l'ambiente esterno attraverso la sperimentazione aperta. La collaborazione tra industria e mondo accademico è fondamentale per accelerare l'adozione e ampliare l'impatto concreto di tecnologie rivoluzionarie come le onde millimetriche”, afferma Manuel Lorenzo, Direttore Tecnologia e Innovazione di Ericsson R&D Spagna.
“In ANDREW, i nostri sforzi di ricerca e sviluppo si concentrano sulla possibilità di favorire l'evoluzione delle reti mobili attraverso l'integrazione di molteplici tecnologie e la semplificazione della densificazione della rete. La partecipazione a questo progetto riflette il nostro impegno a promuovere la connettività e a offrire soluzioni innovative che rendano le reti di nuova generazione più efficienti e scalabili”, ha commentato Pedro Torres Martos, Chief Technology Officer di ANDREW per l'Europa.
