Zespół pod kierownictwem prof. Woźniaka pracuje nad szerokopasmowym Internetem na Bałtyku

  • Zespół naukowców z Wydziału Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki (WETI) Politechniki Gdańskiej, wraz z zespołami z Instytutu Łączności - Państwowego Instytutu Badawczego, Instytutu Oceanologii Polskiej Akademii Nauk, a także Centrum Badawczo-Produkcyjnego DGT-LAB S.A. oraz NavSim sp. z o. o., tworzącymi konsorcjum, rozpoczyna, pod kierownictwem profesora Józefa Woźniaka, prace nad projektem: Internet na Bałtyku - realizacja wielosystemowej, samoorganizującej się szerokopasmowej sieci  teleinformatycznej na morzu dla zwiększenia bezpieczeństwa żeglugi poprzez rozwój usług e-nawigacji. Projekt został najwyżej oceniony w swojej kategorii w III edycji Programu Badań Stosowanych, zorganizowanej w b.r. przez NCBiR. Celem projektu będzie opracowanie i implementacja nowatorskiego systemu komunikacji, a także szeregu nowych aplikacji, wraz z weryfikacją ich działania w środowisku morskim.

    Komunikacja bezprzewodowa na morzu ma kluczowe znaczenie ze względu na bezpieczeństwo jednostek pływających. Zapewnia ona m.in. sprawne działanie nawigacji oraz korzystanie z precyzyjnych prognoz pogodowych. W ostatnich latach warunki nawigacji na morzu uległy znacznemu pogorszeniu ze względu na coraz większe gabaryty statków, niezintegrowane ze sobą systemy elektroniczne, które nawigator musi obsługiwać, czy też wzrost liczby procedur, co spowodowało widoczny wzrost liczby poważnych wypadków
    i katastrof morskich. Wychodząc naprzeciw takiej sytuacji Międzynarodowa Organizacja Morska (IMO) stworzyła w 2005 r. dokument MSC 81/23/10 pt. „Rozwój strategii e-nawigacji”. W dokumencie tym po raz pierwszy zostało użyte pojęcie „e-nawigacja”, oznaczające nową strategiczną wizję nawigacji na morzach i oceanach, opartą na integracji funkcjonujących w żegludze systemów elektronicznych, a także zdefiniowanie zupełnie nowych usług. Wizja ta jest aktualnie głównym obszarem rozwoju i aktywności w dziedzinie żeglugi i nawigacji morskiej. Kluczowym elementem dla dalszego rozwoju e-nawigacji jest odpowiednia bezprzewodowa łączność szerokopasmowa.
    Obecnie na morzu wykorzystywana jest w znacznej mierze transmisja wąskopasmowa, zaś wykorzystanie infrastruktury systemu satelitarnego jest bardzo kosztowne.

    Ze strony Politechniki Gdańskiej w skład zespołu projektowego, który pracuje nad koncepcją „Internetu na Bałtyku”, wchodzą przede wszystkim pracownicy Katedry Teleinformatyki WETI. Sama koncepcja projektu powstała przeszło 2 lata temu, zaś od 1,5 roku urządzenia na morzu aktywnie zbierają dane pomiarowe, które poddawane są stałej analizie. 

    Głównym celem projektu jest opracowanie nowatorskich mechanizmów samoorganizacji sieci bezprzewodowych pozwalających na realizację infrastruktury umożliwiającej szybką transmisję danych pomiędzy statkami, statkami i centrami magazynowania oraz przetwarzania danych, a także statkami a publiczną siecią Internet. Projekt zakłada podział całego obszaru działania systemu na strefy należące do jednego z trzech typów A, B, C (rys. 1).

    Rys. 1. Podział obszaru Bałtyku na trzy strefy zróżnicowane sposobem komunikacji

    Strefa A obejmuje wody znajdujące się w bezpośredniej łączności z infrastrukturą nabrzeża, w których to komunikacja odbywałaby się w sposób standardowy za pomocą łącza radiowego.

    Strefa B jest rozszerzeniem strefy A i rozciąga jej zasięg w ramach samoorganizującej się sieci kratowej. Terminale posiadające łączność ze stacjami bazowymi nabrzeża mogą udostępniać to połączenie innym terminalom, będącym poza zasięgiem strefy A.
    Zastosowanie mechanizmu szerokopasmowej, samoorganizującej sieci kratowej pozwala rozszerzyć zasięg komunikacji poza strefę A. Dzieje się tak poprzez wykorzystanie terminali klienckich jako węzłów sieci dostępowej, które umożliwiają przeniesienie transmisji do oddalonych punktów docelowych. System szerokopasmowej sieci kratowej będzie wykorzystywał wiadomości systemu Automatycznej Identyfikacji Statków (AIS). Informacje o aktualnym położeniu oraz planowanej trasie żeglugi pozwolą na usprawnienie procesu wyznaczania tras, przesyłania wiadomości oraz planowania przyszłej struktury sieci. Zastosowane mechanizmy tworzenia i utrzymania topologii sieci, a także wyznaczania tras transmisji danych będą zdolne do w pełni autonomicznego działania. Opracowane mechanizmy będą ponadto pełnić rolę integrującą różne techniki bezprzewodowej transmisji danych. Nawet jeżeli obecnie dostępne techniki transmisji bezprzewodowej nie pozwolą na uzyskanie dużych odległości transmisji, system został zaprojektowany tak aby mógł integrować się z technikami i systemami transmisji, które pojawią się w niedalekiej przyszłości – np. systemem 5G czy rozwiązaniami standardu IEEE 802.22 (WRAN).

    W strefie C, czyli tam gdzie jednostka nie ma możliwości dostępu do sieci przewiduje się zastosowanie transmisji buforowanej. Umożliwia ona przekazanie paczek danych mijanym jednostkom, które potencjalnie znajdują się w zasięgu strefy A lub B wcześniej niż ona sama. Jest to nowatorskie rozwiązanie, które stawia nowe wyzwania identyfikacji problemów bezpieczeństwa oraz opracowania dedykowanych protokołów dostarczania danych.  

    Proponowane w projekcie mechanizmy mogą przyczynić się do rozwiązana części problemów zapewnienia łączności na potrzeby poprawy bezpieczeństwa żeglugi poprzez realizację usług e-nawigacji. O dużym znaczeniu społecznym wyników projektu mogą świadczyć listy referencyjne od instytucji zainteresowanych wynikami projektu oraz będących gotowymi aktywnie uczestniczyć w realizowanych na rzecz projektu pomiarach. Deklaracje złożyły między innymi: Urząd Morski w Gdyni, Morska Służba Poszukiwania i Ratownictwa, Instytut Morski w Gdyni, Pomorski Okręgowy Związek Żeglarski, Akademia Morska.

    Dzięki wprowadzeniu proponowanych innowacji z wybranych usług internetowych (np. poczty z „załącznikami”, aktualizacji map pogody) będą również, wreszcie, mogli skorzystać użytkownicy transportu morskiego, w tym pasażerowie statków i zainteresowani właściciele żaglówek. Możliwość przekazywania danych z najbardziej oddalonych od brzegu miejsc (punkty pomiarowe, badawcze, ruchome punktu dostępowe) do węzłów Internetu umieszczonych na lądzie, może przyspieszyć, bądź ułatwić pozyskiwanie tych danych przy radykalnie zmniejszonych kosztach (np. nie zawsze będzie konieczne wysłanie statku badawczego do miejsca zbierania i przechowywania danych pomiarowych). Oferowane przez system możliwości wraz z nowymi  aplikacjami są w kręgu zainteresowania zarówno współpracujących firm i instytucji - NavSim i IO PAN, jak też wspomnianych już (ale nie tylko)  instytucji i organizacji związanych z morzem i bezpieczeństwem żeglugi.