Oulun yliopiston 6G-testikeskus tuo tehoja tutkimukseen

Oulun yliopiston 6G-testikeskus tarjoaa tutkijoille ja kehittäjille erinomaiset olosuhteet, joissa tehdä ja testata prototyyppejä niin nykyisissä kuin tulevissa verkkoympäristöissä. 6G-testikeskuksessa on muun muassa suuri RF-kaiuton kammio ja RFIC-anturiasemia radiotestausta varten sekä ohjelmistoradiopohjainen 6G-testiverkko (6GTN+). Se on rakennettu yliopiston oman 5G-testiverkon perustalle, joka täyttää ja tietyiltä osin myös ylittää kaupallisten 5G-verkkojen edellytykset kyvykkyydessään.

“Testiverkkomme on paras akateeminen tutkimusverkko maailmassa”, naulaa 6G Flagshipin varajohtaja professori Ari Pouttu epäröimättä.

“Kampusverkkomme on optimoitu ja aika massiivinen akateemisen oppilaitoksen verkoksi. Kaupalliset 5G-toimijat valitsevat, mitä ominaisuuksia 5G-standardista käyttävät ja minkä varaan rakentavat palveluita ja laitteita. Meidän standalone-verkkomme puolestaan mahdollistaa standardin koko potentiaalin käyttämisen radioverkossa”, langattoman tietoliikenteen keskuksen CWC:n tutkimusjohtaja Tuomo Hänninen kertoo.

Neljä polkua 6G-testiverkkoon

Nyt jo 5G:n jälkeen katseet ovat kääntyneet kohti 6G:tä, ja Hännisen mukaan 6G-testiverkkoon vie neljä eri polkua. Ensimmäinen polku on puristaa irti sata prosenttia 3GPP:n määrittelemistä standardeista. Toinen polku on käyttää sdr- eli ohjelmistoradiota, missä kaikki verkkokomponentit ovat muokattavissa. Ohjelmistoradiossa voidaan hyödyntää eri allianssien tarjoamia avoimen lähdekoodin järjestelmiä. Kolmas polku on integroida testiverkkoon erilaisia 6G-teknologioita kuten älykkäitä heijastavia radiopintoja tai vaikkapa 130 tai 300 gigahertsin lähetin-vastaanottimia yhä korkeammalla spektrissä kulkeville radiosignaaleille. Testiverkkoon voi tuoda myös mitä tahansa konseptilaitteita ja testata niiden toimivuutta.

“Neljäs polku on tekoäly- eli AI-polku”, professori Pouttu sanoo.

“Kun AI-algoritmien laskenta nopeutuu grafiikkaprosessoreiden avulla, esimerkiksi kokonaisten virtuaalimaailmojen pyörittäminen sujuu jatkossa yhä sulavammin. Tekoälyä käytetään erittäin monimutkaisten radioverkkojen hallintaan ja optimointiin sekä torjumaan hyökkäyksiä ja estämään muita häiriöitä”, Pouttu selvittää.

Verkkojen kehittyminen voi johtaa tulevaisuudessa vaikkapa puhelun aikana tapahtuvaan simultaanitulkkaukseen erikielisten puhujien välillä.

“Eri kieltä puhuvien ihmisten puhe käännetään reaaliajassa. Kyseessä on niin massiivista laskentatehoa vaativa toiminto, että älypuhelin ei pysty sitä hoitamaan, joten se tapahtuukin jossain kohti verkkoa, esimerkiksi reunalaskentana. Kaikkea hallitsee tekoäly”, Pouttu sanoo.

Arktisista olosuhteista maan alle

Kampukselle viritetty testiverkko on rakennettu muutaman sadan metrin säteelle, minkä vuoksi siinä ei ole viivettä. Tosimaailman tilanteita voidaan simuloida käyttämällä kymmeniä tai satoja kilometrejä valokuitua mallintamaan todellisia etäisyyksiä. Testiverkko onkin modulaarinen järjestelmä, mikä mahdollistaa myös räätälöityjen virtuaalilaboratorioiden rakentamisen eri testaustarkoituksia varten. Voidaan esimerkiksi testata siviili- ja puolustusverkkojen integroimista ja yhteistoimintaa, kun halutaan vahvistaa tietoliikennejärjestelmien resilienssiä. 6G-testikeskuksen yhteistyö Naton DIANA-ohjelmassa (Defence Innovation Accelerator for the North Atlantic) on esimerkki juuri tällaisesta tutkimustoiminnasta.

Kampusverkon lisäksi testikeskukseen kuuluu myös muita testiympäristöjä. Noin 30 kilometrin päässä yliopistolta sijaitsee OuluZone, jossa voidaan testata erilaisia autonomisia järjestelmiä, kuten vaikkapa kaivinkoneen etäohjausta yliopistolta käsin tai autonomisten autojen ja niiden järjestelmien testaamista suljetulla ajoradalla.

Pyhäsalmen entisessä kaivoksessa noin 200 kilometrin päässä Oulusta on puolestaan maanalainen tiede- ja tutkimuskeskus Callio Lab. Siellä on mahdollista testata turvallisesti esimerkiksi GPS-häirintää ja muita radioverkkoja ja -laitteita kuormittavia ilmiöitä. Yliopiston Sodankylän geofysiikan observatoriossa taas voidaan testata digitaalisia ratkaisuja arktisissa olosuhteissa.

Infrastruktuuri vauhdittaa innovaatiota

Tuomo Hännisen mukaan soveltava tutkimus on kattavan 6G-testikeskuksen avainsana.

“Nämä fasiliteetit ovat hyvin arvokkaita eri hankekonsortioille, joissa on usein 15-30 kumppania. Oululla on erittäin hyvä maine ja olemme haluttu kumppani moniin EU-hankkeisiin. Se taas ei johdu pelkästä teknisestä infrastruktuurista, tiloista ja palveluista, vaan myös Oulun yliopiston kyvykkyydestä koordinoida ja hallinnoida hankkeita. Kyse on lopulta aina tiimistä, joka tekee yhteistyötä asiakkaan kanssa”, Hänninen sanoo.

Ari Pouttu huomauttaa, että Oulun yliopiston infrastruktuurin ja asiantuntijuuden avulla on onnistuttu saamaan satoja miljoonia euroja hankerahoitusta.

“Oulua pidetään hyvästä syystä sellaisena kumppanina, jonka mukanaolo parantaa rahoituksen saamisen todennäköisyyttä. Olemme saaneet kunnianhimoisia projekteja onnistuneesti maaliin, ja ne puolestaan antavat alkusykäyksiä uusille ideoille ja projekteille tulevaisuudessa. Testi-infrastruktuurimme todellinen arvo onkin siinä, että se toimii innovaatiomoottorina niin monelle alalle.”