Från satelliter till höghöjdsplattformar – 6G i avlägsna områden

Jean de Souza Sant'Ana är postdok inom ENSURE-6G-projektet vid Uleåborgs universitet. Ursprungligen från Brasilien flyttade Jean till Finland för att slutföra sin doktorsexamen i telekommunikation, och har sedan dess fortsatt sin akademiska karriär inom ENSURE-6G, med fokus på framtida anslutningslösningar för avlägsna och glest befolkade områden.

- Som doktorand studerade jag telekommunikationsteknik med fokus på sakernas internet och Lora-nätverket. Efter examen fick jag möjlighet att undersöka kommunikationsskillnader mellan Low Earth Orbit (LEO)-satelliter och High Altitude Platforms, eller HAPs. Det var en bra matchning med min tidigare forskning och en intressant ny utmaning, förklarar Jean. 

Begränsningar för satellitanslutning i norr

Idag kan LEO-satellitanslutning möta begränsningar relaterade till täckning och robusthet, särskilt i norra Europa. På grund av det relativt låga antalet satelliter som täcker områden på höga latituder finns det luckor i täckningen. När satelliter rör sig i sina banor kan kvaliteten på anslutningen variera avsevärt över tid.

- Denna variation kan vara problematisk för applikationer som kräver stabil och pålitlig kommunikation, säger Jean.

Höghöjdsplattformar som kompletterande lösning

Med de senaste teknologiska framstegen har HAP:er framträtt som ett lovande alternativ eller komplement till satellit- och markbundna nätverk. HAP:er opererar på en höjd av cirka 20–25 km och fungerar i lagret mellan traditionell markinfrastruktur och satelliter.

- HAP kan avsevärt förbättra uppkopplingen i avlägsna områden. De fungerar som luftburna basstationer, vanligtvis monterade på ballonger eller stora autonoma drönare utrustade med solpaneler. Detta gör dem särskilt lämpliga för norra regioner, där markbaserad infrastruktur är gles, förklarar Jean.

Medan satelliter vanligtvis kretsar 500–700 km ovanför jorden och konventionella drönare opererar på höjder mellan 100–300 meter, hittar HAP en balans genom att erbjuda täckning över stora områden och skapa lägre latens och stabilare länkar. Framsteg inom energi- och batteriteknik gör det nu möjligt för dessa plattformar att vara i drift under längre perioder.

Som en spegling av denna snabba utveckling har World Economic Forum identifierat High Altitude Platform Systems som en av de tio teknologier som förväntas påverka samhället avsevärt inom de kommande tre till fem åren.

Forskningsresultat inom ENSURE-6G

Inom ENSURE-6G-projektet jämför Jeans forskning anslutningsprestanda mellan HAP:er och LEO-satelliter, särskilt i kombination med markbundna nätverk.

- Våra resultat visar att både LEO-satelliter och HAP:er är konkurrenskraftiga lösningar när de integreras med markbunden anslutning. Viktigare är att kombinationen av dessa teknologier erbjuder ett mycket starkt alternativ för framtida 6G-kommunikationssystem, säger han. 

Resultaten visar att HAP:er generellt ger en mer stabil och mindre variabel anslutning än LEO-satelliter. Eftersom HAP:er fungerar på lägre höjder kan Internet of Things-enheter och sensorer ansluta lättare och förbruka mindre energi.

- Detta gör HAP:er särskilt lämpade för avlägsna områden eller situationer där det tillfälligt behövs ytterligare uppkoppling, noterar Jean.

"Forskning som kan göra verklig skillnad"

Jean slutför nu sitt arbete inom Work Package 2 i ENSURE-6G-projektet och förbereder sig för att skicka in sina resultat som en tidskriftsartikel.

- Det har varit mycket givande att vara en del av ENSURE-6G. Omfattningen av Interreg Aurora är särskilt tilltalande. Att arbeta med forskning som tar itu med lokala utmaningar i norra regioner kan göra verklig skillnad. Jag har också uppskattat det nära samarbetet med det svenska forskarteamet och industriella partners, vilket har varit en ny och värdefull erfarenhet för mig, sammanfattar Jean. 

Läs mer om ENSURE 6G