5G-vliegtuig: Cessna is een platform voor grote hoogten

De lucht boven Tokio is tegenwoordig druk met vliegverkeer, te midden van een toestroom van internationale toeristen. Maar onlangs heeft één vliegtuig de droom van internettoegang via de lucht voor iedereen nieuw leven ingeblazen. Onderzoekers in Japan maakten op 28 mei bekend dat ze met succes 5G-communicatieapparatuur hebben getest in het 38 gigahertz-bereik vanaf een hoogte van 4 kilometer.

Het experiment had tot doel relaistransport via de lucht te ontwikkelen met millimetergolfverbindingen tussen grondstations en het High Altitude Platform Simulated Station (HAPS), een radiostation op een onbemand vliegtuig dat gedurende langere tijd in de stratosfeer in de lucht blijft. De Cessna, die vloog vanaf de luchthaven Chofu in het westen van Tokio, was uitgerust met een 38GHz 5G-basisstation en een kernnetwerkapparaat, en drie grondstations waren uitgerust met lenticulaire antennes met automatische tracking.

Met een Cessna als relaisstation maakte de opstelling communicatie mogelijk tussen een enkel grondstation dat was aangesloten op een 5G-terrestrisch netwerk en een grondbasisstation dat was aangesloten op een gebruikersterminal, aldus een consortium van Japanse bedrijven en het National Institute of Information and Communications Technology. .

“We hebben technologie ontwikkeld die communicatie via 5G mogelijk maakt [New Radio] door de 38 GHz-straal correct naar de drie grondstations te richten, terwijl u zich aanpast aan de vliegpositie, snelheid, richting, positie, hoogte, enz. tijdens de rotatie van het vliegtuig”, zegt Shinichi Tanaka, manager van de ruimtevaartdivisie van omroeporganisatie SKY Perfect JSAT. “We hebben bevestigd dat het boordsysteem, ontworpen voor de stratosfeer, adequate communicatie- en trackingprestaties levert, zelfs onder Cessna-luchtsnelheids- en stand-oscillaties, die ernstiger zijn dan die van HAPS.”

De scherpste bundelbreedte van de antenne van het grondstation is 0,8 graden, en testen hebben een volgmethode aangetoond die de Cessna altijd in dit hoekbereik oppikt, voegde Tanaka eraan toe.

Cessna [top left] had een 38 GHz-antenne [top right] tijdens de vlucht functioneert het als een 5G-basisstation voor ontvangers op de grond [bottom right]. Het vliegtuig kon tegelijkertijd verbinding maken met verschillende grondstations [illustration, bottom left].NTT Docomo

Millimetergolfbanden, zoals de 38 GHz-band, hebben de hoogste datacapaciteit voor 5G en zijn geschikt voor drukke plaatsen zoals stadions en winkelcentra. Bij gebruik buitenshuis kunnen de signalen echter worden verzwakt door regen en ander vocht in de atmosfeer. Om dit tegen te gaan heeft het consortium met succes een algoritme getest dat automatisch schakelt tussen meerdere grondstations om signalen te compenseren die verzwakt zijn door vochtigheid.

In tegenstelling tot de mislukte Loon-poging van Google, die zich richtte op het bieden van directe communicatie met gebruikersterminals, heeft de HAPS-proef tot doel backhaul-lijnen voor basisstations te creëren. Het experiment, geleid door het Japanse ministerie van Binnenlandse Zaken en Communicatie, is bedoeld om snelle communicatie met hoge capaciteit te bieden, zowel voor de ontwikkeling van 5G- en 6G-netwerken als voor noodhulp. Dit laatste is van cruciaal belang in het rampgevoelige Japan – in januari werden de communicatielijnen rond het schiereiland Noto in de Japanse Zee verbroken nadat een aardbeving met een kracht van 7 meer dan 1.500 mensen het leven kostte.

“Dit is ‘s werelds eerste succesvolle 5G-communicatie-experiment via de lucht met behulp van de Q-bandfrequentie”, zegt Hinata Kohara, onderzoeker van de afdeling 6G Network Innovation van mobiele operator NTT Docomo. “Bovendien maakt het gebruik van 5G-communicatiebasisstations en vliegtuigkernnetwerkapparatuur voor communicatie tussen meerdere grondstations het flexibel en snel schakelen van routes op de grond mogelijk. [gateway] feederaansluitstation en is bestand tegen voortplantingskenmerken zoals neerslag. Een ander belangrijk kenmerk is het gebruik van een volledig digitale beamforming-methode voor bundelcontrole, waarbij gebruik wordt gemaakt van meerdere onafhankelijke bundels om de efficiëntie van het frequentiegebruik te verbeteren.”

Het compenseren van de Dopplerverschuiving was een uitdaging in het experiment, zei Kohara, eraan toevoegend dat de onderzoekers verdere tests zullen uitvoeren om een ​​oplossing te vinden met als doel de HAPS-service in 2026 te commercialiseren. Naast SKY Perfect JSAT en NTT Docomo omvat het consortium ook Panasonic Holdings, bekend om zijn elektronische apparatuur.

De HAPS-push komt nadat NTT Docomo heeft aangekondigd dat het een ander consortium heeft geleid bij een investering van $100 miljoen in Airbus’ AALTO HAPS, exploitant van het onbemande Zephyr-vliegtuig met vaste vleugels. De vleugel op zonne-energie kan worden gebruikt voor 5G-communicatie rechtstreeks met het apparaat of voor aardobservatie, en heeft records gevestigd, waaronder 64 dagen vliegen in de stratosfeer. Volgens Airbus heeft het een bereik van “tot 250 grondtorens in moeilijk bergachtig terrein.” Docomo zei dat de investering gericht is op het commercialiseren van Zephyr-diensten in Japan, inclusief dekking in plattelandsgebieden en rampgebieden, en wereldwijd in 2026.