LuxTurrim5G-ekosysteemissä rakennetaan älykästä kaupunkia

Kasvavat käyttäjämäärät ja uudet digitaaliset palvelut tekevät nykyisistä mobiiliverkoista pian riittämättömiä älykkäiden kaupunkien tarpeisiin. Ongelma voidaan ratkaista pienikokoisen radiotaajuustekniikan ja korkeampien taajuuksien avulla, mutta tätä varten tarvitaan tiheää antenniverkostoa, joka vaatii enemmän myös verkkoinfrastruktuurilta.

Aalto-yliopisto on yhteistyössä LuxTurrim5G-ekosysteemin yritysten kanssa kehittänyt materiaaleja ja rakenteita älykatuvaloihin, 5G-radiotekniikkaa ja verkkoarkkitehtuuria sekä uusia liiketoimintamalleja.

Älykkäiden katuvalojen lämmönhallinta

"Olemme kehittäneet pienikokoisen nestejäähdytysratkaisun suuritehoisia 5G-radiolaitteita varten", kertoo professori Ville Vuorinen Aalto-yliopiston energiakonversion tutkimusryhmästä.

"Pienille jäähdytysratkaisuille on nyt kysyntää, esimerkiksi sähköistämisen takia. Parhaassa tapauksessa laitteiden tuottama ylijäämälämpö voidaan kerätä ja käyttää energiasäästöjen aikaansaamiseksi", hän lisää.

LuxTurrim5G-hankkeessa lämmönhallinnan suunnittelu perustuu kolmiulotteiseen hydrodynaamiseen simulaatioon. Jäähdytyskanavissa kulkevan nesteen virtausta tutkimalla voidaan suunnitella pienempiä komponentteja ja siten säästää myös materiaaleissa.

"3D-simulaatioiden avulla pystyimme sulkemaan pois monia vähemmän tehokkaita lämmönvaihtimia. Nyt prototyyppimme lämpösuunnittelu on erittäin tehokas ja skaalautuva", Vuorinen jatkaa.

"Lopputuloksena on modulaarinen, alumiinista valmistettu jäähdytyslaatta. Laatta on valmistettu kokonaan 3D-tulostamisen avulla. Tarvittava tekniikka löytyy omasta takaa", kertoo professori Jouni Partanen valmistus- ja materiaalitekniikan tutkimusryhmästä.

Verkon hallinta

Hankkeessa on myös tutkittu parhaita käytänteitä verkon rakentamiseksi: mitä kuluja liittyy verkon suunnitteluun, rakentamiseen ja hallinnointiin; ketkä ovat avainrooleissa ja miten verkon kulut jaetaan.

Professori Heikki Hämmäinen Aalto-yliopiston tietoliikenne- ja tietoverkkotekniikan laitokselta on ryhmineen kehittänyt vaihtoehtoisia arvoverkko- ja kulumalleja 5G-älykatuvalojärjestelmään varten. Heidän tekemäänsä pohjatyötä soveltamalla toimijat voivat löytää eri kaupunkiympäristöistä paikat tuotteilleen ja liiketoiminnalleen.

"Kaupungit ovat monilla tavoin erilaisia, eikä suurkaupungin 5G-arvoverkko toteudu kaikkialla samalla tavalla", kertoo professori Hämmäinen.

5G-älykatuvaloihin perustuva tietoverkko luo alustan monille älykkään kaupungin digitaalisille palveluille. Samalla avautuu liiketoimintamahdollisuuksia useille toimijoille. LuxTurrim5G-ekosysteemin kehittämä pilottiympäristö mahdollistaa sovellusten kokeilemisen jo nyt, mikä puolestaan nopeuttaa 5G-älykaupungin kehittämistä.

Yltääkö 5G-verkko sisätiloihin?

LuxTurrim5G-hankkeen älykatuvalot mahdollistavan datayhteydet myös rakennusten sisätiloihin.

5G-mobiiliyhteyksien kuuluvuus sisätiloissa on tavallista haastavampaa, sillä siinä käytetään korkeampia kantotaajuuksia kuin aiemmissa verkoissa, kuten LTE-verkossa. Korkeamman taajuuden signaalit vaimenevat enemmän läpäistessään rakennusten seiniä, minkä vuoksi kuuluvuudesta tulee vakava ongelma.

"5G tulee tulevaisuudessa käyttämään 26 GHz:n ja mahdollisesti 70 GHz:n taajuutta. Alkuvaiheessa 5G:n käyttämän 3,5 GHz:n kuuluvuus sisätiloihin on lupaavaa, samaa luokkaa LTE:n kanssa. 26 GHz näyttää paljon haastavammalta ja olen epäileväinen 70 GHz:n suhteen. Tulemme tarvitsemaan uutta teknologiaa, jotta 5G:n käyttäjät voivat käyttää verkkoa myös sisätiloissa", kertoo professori Katsuyuki Haneda Aalto-yliopiston elektroniikan ja nanotekniikan laitokselta.

Espoon älykaupunkipiloteista kansainvälisille markkinoille

Seuraava askel on Nokian kampuksella sijaitsevan LuxTurrim5G-pilottiympäristön laajentaminen ja valmistautuminen konseptin kaupallistamiseen. Uudet ratkaisut on tarkoitus ottaa lähitulevaisuudessa käyttöön Espoon lisäksi myös Suomen muissa kunnissa.

LuxTurrim5G-ekosysteemissä luodut ratkaisut ovat herättäneet kiinnostusta myös ulkomailla ja ekosysteemin yritykset pyrkivätkin kehittämään uusia tuotteita ja palveluita kansainvälisille markkinoille. Espoossa jatkokehityksessä oleva LuxTurrim5G-pilottiympäristö toimiikin ponnahduslautana niille suomalaisille yrityksille, joiden tavoitteena on tarttua 5G-tekniikan ja älykaupunkien kehityksessä syntyviin liiketoimintamahdollisuuksiin.

Lisätietoja

• Professori Ville Vuorinen, ville.vuorinen@aalto.fi
• Professori Jouni Partanen, jouni.partenen@aalto.fi
• Professori Heikki Hämmäinen, heikki.hammainen@aalto.fi
• Professori Katsuyuki Haneda, katsuyuki.haneda@aalto.fi

https://www.luxturrim5g.com/new-blog/2019/5/28/luxturrim5g-ecosystem-builds-the-smart-city-of-the-future