تمدید مجدد فراخوان مشترک حمایت از طرح‌های پژوهشی و دوره پسادکتری بنیاد ملی علم ایران، مرکز تحقیق و توسعه همراه اول و ستاد توسعه فناوری‌های اتصال‌پذیری و ارتباطات

توضیحات فراخوان

فراخوان حمایت از طرح‌های پژوهشی و دوره پسادکتری با هدف بهره‌مندی از ظرفیت اعضای هیئت‌علمی دانشگاه‌ها و تقویت و تشویق جامعه دانشگاهی به تعریف موضوعات پژوهشی مطابق با نیازمندی‌های مشترک «مرکز تحقیق و توسعه همراه اول» و «ستاد توسعه فناوری‌های اتصال‌پذیری و ارتباطات معاونت علمی، فناوری و اقتصاد دانش بنیان ریاست‌جمهوری» در قالب همکاری مشترک با «بنیاد ملی علم ایران» برگزار می‌شود.

حوزه‌های اولویت‌دار

محورهای مد نظر فراخوان در راستای نیازهای کشور در صنعت ارتباطات، متناسب با نیازمندی‌های شرکت همراه اول و اولویت‌های ستاد توسعه اتصال‌پذیری و ارتباطات، با عنایت به روند فناوری‌های نوین این صنعت، آخرین دستاوردهای علمی-پژوهشی در سطح ملی و بین‌المللی و نقشه راه توسعه‌ی کسب‌وکاری شرکت همراه اول تعریف گردید.

- حوزه‌های اولویت‌دار در مورد دوره پسادکتری

حوزه های فناوری مورد ارائه در این فراخوان در بخش سرویس های نوین شبکه، سامانه ها و تجهیزات شبکه و نیز شبکه دسترسی رادیویی، با ۱۴ محور اولویت دار به شرح زیر می باشد:

۱- دسترسی چندگانه برای ارتباطات 5G و امواج میلی‌متری ( RSM-A, OTFS ,…)

دسترسی چندگانه یک مفهوم مهم در ارتباطات بی سیم است که به چندین کاربر اجازه می دهد همزمان از یک کانال رادیویی استفاده کنند. در نسل پنجم، برای مدیریت دسترسی گسترده‌تر از طیف فرکانسی باند بالا استفاده می شود که پهنای باند بیشتری را نسبت به فرکانس های پایین تر ارائه می دهد، اما محدودیت های انتشار بیشتری نیز دارد. انتخاب روش دسترسی چندگانه مناسب در فرکانس‌های بالا و از جمله امواج میلی‌متری به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله:

• محیط انتشار: محیط انتشار بر نحوه حرکت سیگنال های رادیویی تأثیر می گذارد و می تواند بر عملکرد روش های مختلف تأثیر بگذارد.
• نیازهای کاربر: نیازهای کاربر، مانند سرعت داده مورد نیاز، بر میزان پهنای باند که باید به هر کاربر اختصاص داده شود تأثیر می گذارد.
• هزینه: هزینه پیاده‌سازی و عملیات روش های MA مختلف متفاوت است.

هدف از این پروژه بررسی روش‌های نوین دسترسی چندگانه در راتباطات بی‌سیم نسل پنجم است.

۲- برش پویا شبکه ( DNS ) در هسته، شبکه های رادیویی و زیرساخت 5G

برش پویا شبکه، یک ویژگی کلیدی 5G است که به اپراتورها اجازه می دهد تا شبکه خود را به چندین قسمت مجازی یا "برش" تقسیم کنند. هر برش می تواند برای ارائه یک سرویس خاص یا مجموعه ای از خدمات بهینه شود.

این روش در سه لایه اصلی شبکه قابل اجرا است که شرح آن در ادامه آمده است:

• هسته شبکه: DNS در هسته شبکه می تواند برای ایجاد برش های مجازی برای خدمات مختلف، مانند VoLTE ، 5GNR و اینترنت اشیا ء استفاده شود. این امر به اپراتورها امکان می دهد تا منابع شبکه خود را به طور کارآمدتری مدیریت کنند و نیازهای متنوع کاربران خود را برآورده سازند.
• شبکه های رادیویی: DNS در شبکه های رادیویی می تواند برای ایجاد برش های مجازی برای کاربران مختلف یا دستگاه ها استفاده شود. این امر به اپراتورها امکان می دهد تا پهنای باند و سایر منابع شبکه را به طور کارآمدتری بین کاربران تقسیم کنند.
• زیرساخت: DNS در زیرساخت شبکه می تواند برای ایجاد برش های مجازی برای عملکردهای خاص، مانند مدیریت شبکه یا امنیت استفاده شود. این امر به اپراتورها امکان می دهد تا زیرساخت شبکه خود را به طور کارآمدتری مدیریت کنند و نیازهای امنیتی خود را برآورده کنند.

DNS مزایای متعددی برای اپراتورها و کاربران دارد. برای اپراتورها، DNS می تواند به بهبود بهره‌وری شبکه، کاهش هزینه ها و افزایش رضایت مشتری کمک کند. برای کاربران، DNS می تواند به ارائه خدمات با کیفیت بالاتر و پاسخگوتر کمک کند. در حال حاضر، چندین پروژه تحقیقاتی و تجاری در حال توسعه DNS برای 5G هستند. این فناوری پتانسیل تغییر نحوه ارائه خدمات شبکه را دارد و می تواند تأثیر مثبتی بر صنعت ارتباطات بی سیم داشته باشد.

۳- حافظه پنهان و رمزگذاری‌شده برای شبکه های 5G

حافظه پنهان (Caching) و رمزگذاری (Encryption) دو فناوری کلیدی هستند که می توانند برای بهبود عملکرد و امنیت شبکه های 5G استفاده شوند. حافظه پنهان به ذخیره داده ها در مکان های نزدیک به کاربران اشاره دارد. این امر می تواند زمان تأخیر و مصرف انرژی را کاهش دهد، زیرا داده ها نیازی به انتقال از مکان های دورتر ندارند. رمزگذاری به محافظت از داده ها در برابر دسترسی غیرمجاز اشاره دارد. این امر می تواند امنیت شبکه را بهبود بخشد و از سرقت اطلاعات جلوگیری کند. در شبکه های 5G، حافظه پنهان و رمزگذاری می توانند به صورت ترکیبی استفاده شوند تا مزایای هر دو فناوری را به حداکثر برسانند. به عنوان مثال، داده های رمزگذاری شده می توانند در حافظه پنهان ذخیره شوند تا امنیت و کارایی شبکه را بهبود بخشند. در اینجا چند چالش کلیدی در توسعه حافظه پنهان و رمزگذاری برای شبکه های 5G آورده شده است:

• هزینه: پیاده سازی و عملیات حافظه پنهان و رمزگذاری می تواند هزینه بر باشد.
• عملکرد: حافظه پنهان و رمزگذاری می توانند بر عملکرد شبکه تأثیر بگذارند.
• امنیت: امنیت حافظه پنهان و رمزگذاری باید به طور کامل بررسی شود.

۴- مدیریت QoS مبتنی بر هوش مصنوعی در شبکه های 5G

مدیریت کیفیت سرویس، یک چالش مهم در شبکه های 5G است. اپراتورها باید اطمینان حاصل کنند که کاربران مختلف، صرف نظر از نوع دستگاه یا سرویسی که از آن استفاده می کنند، تجربه کاربری یکسانی را دریافت می کنند. مدیریت QoS مبتنی بر هوش مصنوعی یک رویکرد جدید است که می تواند به اپراتورها در این زمینه کمک کند. AI می تواند برای جمع آوری و تجزیه و تحلیل داده های شبکه استفاده شود تا الگوها و روندها را شناسایی کند. این اطلاعات می تواند برای پیش‌بینی نیازهای کاربر و تخصیص منابع شبکه به طور کارآمدتر استفاده شود. مدیریت QoS مبتنی بر AI می تواند مزایای متعددی برای اپراتورها و کاربران داشته باشد. برای اپراتورها، AI می تواند به بهبود بهره‌وری شبکه، کاهش هزینه ها و افزایش رضایت مشتری کمک کند. برای کاربران، AI می تواند به ارائه خدمات با کیفیت بالاتر و پاسخگوتر کمک کند.

۵- جنبه های امنیتی شبکه های 5G

شبکه های 5G با افزایش سرعت، پهنای باند و قابلیت اطمینان، پتانسیل ایجاد فرصت های جدید و تحول در بسیاری از صنایع را دارند. با این حال، این پیشرفت ها همچنین چالش های امنیتی جدیدی را ایجاد می کنند. شبکه های نسل پنجم با طیف گسترده ای از تهدیدات امنیتی از جمله:

• حملات DoS و DDoS : این حملات می توانند شبکه را مختل کرده و از دسترسی کاربران به خدمات جلوگیری کنند.
• حملات Man-in-the-Middle : این حملات می توانند به مهاجمان اجازه دهند تا ارتباطات بین کاربران و شبکه را شنود کنند.
• حملات نفوذ: این حملات می توانند به مهاجمان اجازه دهند تا به شبکه دسترسی غیرمجاز پیدا کنند و داده ها را سرقت کنند.

برای مقابله با این تهدیدات، اپراتورها و کاربران باید اقدامات امنیتی خاصی را انجام دهند.

۶- ارکستریشن خدمات چند دامنه ای به صورت انتها به انتها

ارکستریشن خدمات چند دامنه ای به صورت انتها به انتها یک رویکرد برای مدیریت و هماهنگی خدمات در سراسر چندین دامنه شبکه است. این رویکرد به اپراتورها اجازه می دهد تا خدمات را به صورت یکپارچه و کارآمد ارائه دهند، حتی اگر این خدمات در دامنه های مختلف شبکه، مانند هسته شبکه، شبکه های رادیویی و زیرساخت، قرار داشته باشند. ارکستریشن خدمات چند دامنه ای به صورت انتها به انتها شامل چندین مرحله است:

مدل سازی: در مرحله اول، خدمات باید به صورت مدل های منطقی تعریف شوند. این مدل ها باید شامل اطلاعات مربوط به نیازهای عملکردی و غیر عملکردی خدمات، مانند سرعت داده، پهنای باند و تأخیر باشند.

تخصیص منابع: در مرحله دوم، منابع شبکه، مانند آنتن ها، سوئیچ ها و سرورها باید به خدمات تخصیص داده شوند. این تخصیص باید بر اساس مدل های خدمات انجام شود تا اطمینان حاصل شود که خدمات می توانند نیازهای عملکرد خود را برآورده کنند.

کنترل: در مرحله سوم، خدمات باید کنترل شوند تا عملکرد آنها تضمین شود. این کنترل می تواند شامل نظارت بر ترافیک، تشخیص و رفع اشکال و تنظیم منابع شبکه باشد.

ارکستریشن خدمات چند دامنه ای به صورت انتها به انتها مزایای متعددی برای اپراتورها و کاربران دارد. برای اپراتورها، این رویکرد می تواند به بهبود بهره‌وری شبکه، کاهش هزینه ها و افزایش رضایت مشتری کمک کند. برای کاربران، این رویکرد می تواند به ارائه خدمات با کیفیت بهتر و پاسخگوتر کمک کند.

۷- روش امنیت لایه فیزیکی مبتنی بر کلید / غیر مبتنی بر کلید در شبکه های 5G و 6G

امنیت لایه فیزیکی در شبکه های بی سیم به محافظت از داده های انتقال یافته در لایه فیزیکی شبکه اشاره دارد. این لایه مسئول انتقال داده ها در سطح فیزیکی، مانند امواج رادیویی است. روش های امنیت لایه فیزیکی مبتنی بر کلید از کلیدهای رمزگذاری برای محافظت از داده ها استفاده می کنند. این کلیدها به صورت امن بین دو دستگاه برقراری ارتباط، مانند کاربر و ایستگاه پایه توزیع می شوند. در شبکه های 5G، دو روش امنیت لایه فیزیکی مبتنی بر کلید اصلی وجود دارد:

رمزگذاری کانال رادیویی: RRC یک روش امنیتی استاندارد برای شبکه های 5G است. این روش از کلیدهای رمزگذاری متقارن برای رمزگذاری داده های انتقال یافته در کانال رادیویی استفاده می کند.

رمزگذاری کانال رادیویی پیشرفته: NRC یک روش امنیتی پیشرفته تر برای شبکه های 5G است. این روش از کلیدهای رمزگذاری نامتقارن برای رمزگذاری داده های انتقال یافته در کانال رادیویی استفاده می کند. انتخاب روش امنیت لایه فیزیکی در این شبکه ها به عوامل مختلفی بستگی دارد از جمله:

• سطح امنیت مورد نیاز: اگر سطح امنیت بالایی مورد نیاز است باید از روش های امنیت لایه فیزیکی مبتنی بر کلید استفاده شود.
• نوع شبکه بی سیم: اگر شبکه بی سیم از انواع مختلف دستگاه ها پشتیبانی می کند، باید از روش های امنیت لایه فیزیکی غیر مبتنی بر کلید استفاده شود.
• هزینه: اگر هزینه مهم است، باید از روش های امنیت لایه فیزیکی غیر مبتنی بر کلید استفاده شود.
• در حال حاضر، هر دو روش امنیت لایه فیزیکی مبتنی بر کلید و غیر مبتنی بر کلید در شبکه های 5G و 6G مورد استفاده قرار می گیرند.

۸- مخابره هوشمند مبتنی بر صفحات هوشمند قابل پیکره‌بندی در شبکه های 5G و 6G

یک رویکرد جدید برای ارائه خدمات شبکه است که بر استفاده از هوش مصنوعی و یادگیری ماشین برای بهبود عملکرد شبکه تمرکز دارد. صفحات هوشمند قابل پیکره‌بندی یک فناوری کلیدی هستند که به اپراتورها اجازه می دهد تا شبکه های خود را به صورت پویا و خودکار مدیریت کنند. این‌ها صفحه های هوشمندی هستند که از سخت افزار و نرم افزار قابل برنامه‌ریزی استفاده می کنند. آن‌ها می توانند برای اجرای طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی شبکه، مانند مدیریت نرخ داده، امنیت و کیفیت سرویس استفاده شوند. در اینجا برخی از مزایای خاص مخابرات هوشمند مبتنی آورده شده است:

• بهبود بهره‌وری شبکه
• کاهش هزینه ها
• افزایش رضایت مشتری

۹- توسعه کنترل‌کننده و ارکسترهای SD-WAN

یک رویکرد جدید برای شبکه های گسترده هستند که بر استفاده از نرم افزار برای مدیریت و کنترل شبکه تمرکز دارند. کنترل‌کننده SD-WAN یک دستگاه نرم افزاری است که مسئولیت مدیریت و کنترل شبکه SD-WAN را بر عهده دارد. ارکسترهای SD-WAN یک معماری نرم‌افزاری است که برای مدیریت و کنترل چندین کنترل‌کننده SD-WAN استفاده می شود. ارکسترها می توانند به اپراتورها کمک کنند تا شبکه های SD-WAN خود را به صورت یکپارچه و کارآمد مدیریت کنند.

۱۰- توسعه کنترل‌کننده‌های SDN چند دامنه ای

شبکه های نرم افزار تعریف شده (SDN) یک رویکرد جدید برای شبکه ها هستند که بر استفاده از نرم افزار برای مدیریت و کنترل شبکه تمرکز دارند. کنترل‌کننده‌های SDN دستگاه های نرم‌افزاری هستند که مسئولیت مدیریت و کنترل شبکه SDN را بر عهده دارند. کنترل‌کننده‌های SDN چند دامنه ای (Multi-Domain SDN Controllers) یک نوع کنترل‌کننده SDN هستند که می توانند چندین دامنه شبکه را مدیریت کنند. این دامنه ها می توانند شامل هسته شبکه، شبکه های رادیویی، شبکه های خصوصی مجازی (VPN) و غیره باشند.

۱۱- طراحی و توسعه دستگاه های لبه SD-WAN

دستگاه هایی هستند که مسئولیت اتصال کاربران و دستگاه ها به شبکه SD-WAN را بر عهده دارند. این دستگاه ها معمولاً در دفاتر، شعبات، مراکز داده و سایر مکان های لبه شبکه قرار می گیرند. طراحی و توسعه دستگاه های لبه SD-WAN بر روی موارد زیر تمرکز دارد:

• قابلیت مدیریت یکپارچه: دستگاه های لبه SD-WAN باید بتوانند به صورت یکپارچه با کنترل‌کننده SD-WAN مدیریت شوند.
• قابلیت مقیاس پذیری: دستگاه های لبه SD-WAN باید بتوانند با شبکه های بزرگ مقیاس سازگار شوند.
• قابلیت انعطاف پذیری: دستگاه های لبه SD-WAN باید بتوانند با نیازهای متغیر شبکه سازگار شوند.
• استفاده از هوش مصنوعی و یادگیری ماشین می توانند برای بهبود عملکرد دستگاه های لبه SD-WAN استفاده شوند.

۱۲- شبکه مبتنی بر نرم افزار ( SDN ) و مجازی‌سازی توابع شبکه ( NFV ) برای نسل بعدی شبکه های سلولی

شبکه مبتنی بر نرم افزار (SDN) و مجازی‌سازی توابع شبکه (NFV) دو فناوری کلیدی هستند که برای نسل بعدی شبکه‌های سلولی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این فناوری‌ها می‌توانند به بهبود عملکرد، انعطاف‌پذیری و کارایی شبکه‌های سلولی کمک کنند. SDN کنترل شبکه را از سخت‌افزار جدا می‌کند و آن را در یک کنترل‌کننده مرکزی متمرکز می‌کند. این امر به اپراتورها اجازه می‌دهد تا شبکه‌های خود را به صورت پویا و خودکار مدیریت کنند. NFV توابع شبکه را از سخت‌افزاری که در حال حاضر در شبکه‌های سلولی استفاده می‌شود، جدا می‌کند و آن‌ها را در یک محیط مجازی اجرا می‌کند. این امر به اپراتورها اجازه می‌دهد تا منابع شبکه خود را به صورت کارآمدتر و انعطاف‌پذیرتر مدیریت کنند.

۱۳- طراحی شبکه RF در باند موج میلیمتری جهت نسل پنجم

باند موج میلیمتری (mmWave) یک طیف رادیویی با فرکانس بالا (۳۰ گیگاهرتز تا ۳۰۰ گیگاهرتز) است که برای شبکه‌های نسل پنجم (5G) مورد استفاده قرار می‌گیرد. این باند دارای پهنای باند بسیار زیادی است که می‌تواند ظرفیت شبکه را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. طراحی شبکه RF در باند موج میلیمتری چالش‌های خاصی را به همراه دارد. این چالش‌ها عبارتند از:

• تلفات انتشار: تلفات انتشار در باند موج میلیمتری بسیار بیشتر از باندهای فرکانس پایین‌تر است. این امر به این معنی است که ایستگاه‌های پایه 5G باید در فواصل کوتاه‌تری از یکدیگر قرار گیرد تا پوشش مناسبی را فراهم کنند.
• انعکاس: انعکاس امواج رادیویی در باند موج میلیمتری بیشتر از باندهای فرکانس پایین‌تر است. این امر می‌تواند باعث ایجاد تداخل و کاهش کیفیت سیگنال شود.
• محدودیت‌های سخت‌افزاری: سخت‌افزارهای RF در باند موج میلیمتری معمولاً گران‌تر و پیچیده‌تر از سخت‌افزارها RF در باندهای فرکانس پایین‌تر هستند.

با وجود این چالش‌ها، طراحی شبکه RF در باند موج میلیمتری برای نسل پنجم ضروری است. این امر به اپراتورها امکان می‌دهد تا ظرفیت شبکه را به میزان قابل توجهی افزایش دهند و از پتانسیل‌های 5G برای ارائه خدمات جدید و بهبود کیفیت خدمات موجود استفاده کنند.

۱۴- پیاده‌سازی رادیو نسل پنجم بر مبنای RFSoC

رادیو نسل پنجم (5G) از فناوری‌های جدیدی مانند موج میلیمتری (mmWave) و شبکه‌های نرم‌افزاری تعریف‌شده (SDN) استفاده می‌کند. این فناوری‌ها چالش‌های جدیدی را برای پیاده‌سازی رادیوی 5G ایجاد می‌کنند. یکی از چالش‌های اصلی پیاده‌سازی رادیوی 5G، نیاز به مدارهای RF پیچیده و گران‌قیمت است. مدارهای RF سنتی معمولاً از چندین قطعه سخت‌افزاری مجزا تشکیل شده‌اند که باید با دقت بالا تنظیم شوند. این امر می‌تواند فرآیند طراحی و پیاده‌سازی رادیو را پیچیده و زمان‌بر کند. فناوری جدید RFSoC می‌تواند به حل این چالش کمک کند. تراشه RFSoC یک تراشه یکپارچه است که تمام مدارهای RF مورد نیاز برای رادیو را در خود جای داده است. این امر می‌تواند فرآیند طراحی و پیاده‌سازی رادیو را ساده‌تر و مقرون به‌صرفه‌تر کند. مزایای پیاده‌سازی رادیو بر مبنای RFSoC عبارتند از:

• کاهش پیچیدگی طراحی و پیاده‌سازی RFSoC : تمام مدارهای RF مورد نیاز برای رادیو 5G را در خود جای داده است. این امر می‌تواند فرآیند طراحی و پیاده‌سازی را ساده‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر کند.
• افزایش عملکرد :RFSoC می‌تواند عملکرد رادیوی 5G را بهبود بخشد. این امر به دلیل استفاده از مدارهای RF یکپارچه و پیشرفته است.
• کاهش هزینه‌ها RFSoC : می‌تواند هزینه‌های ساخت رادیوی 5G را کاهش د هد. این امر به دلیل استفاده از مدارهای RF یکپارچه است.

- حوزه‌های اولویت‌دار در مورد طرح‌های پژوهشی

حوزه های فناوری مورد ارائه در این فراخوان برای حمایت از طرح های پژوهشی در بخش تجهیزات شبکه در لایه دسترسی رادیویی به شرح ذیل می باشد.

۱- طراحی و شبیه‌سازی سیستم‌های انبوه آنتنی بدون سلول (‌‌‌‌‌‌Free Cell)

نسل پنجم و نسل ششم مخابرات سیار در مقایسه با نسل های پیشین باید بتوانند نرخ داده بیشتر، تأخیر کمتر و کیفیت تجربه بهتری را در اختیار کاربر قرار دهند. در سیستم های سلولی متداول، هر ایستگاه پایه برای سرویس‌دهی به پایانه های سیار در یک منطقه جغرافیایی یا سلول ثابت طراحی شده است. با این حال، سیستم‌های انبوه آنتنی بدون سلول، این مفهوم را با توزیع انبوهی از آنتن‌ها به صورت جغرافیایی در یک منطقه بزرگ متحول می‌نمایند. این آنتن‌ها به سلول‌های مشخصی اختصاص داده نمی‌شوند. در عوض، همه آن‌ها با هم به عنوان یک آرایه آنتن توزیع شده برای خدمت به همه کاربران در منطقه تحت پوشش کار می کنند. آنتن‌ها به یک واحد پردازش مرکزی ( CPU ) متصل می‌شوند و می‌توانند سیگنال‌های فضایی را هم در انتقال و هم در دریافت به طور مشترک چندگانه کنند. بنابراین به هر کاربر در شبکه، به جای آنتن‌های یک ایستگاه پایه، یک خوشه از آنتن‌ها به طور همزمان سرویس می‌دهند. پوشش یکنواخت، افزایش ظرفیت و راندمان طیفی، کاهش تداخل و بهبود بهره‌وری انرژی از مزایای معماری بدون سلول است. هدف از این پروژه طراحی سیستمی سیستم‌های انبوه آنتنی بدون سلول، بررسی انواع سیستم‌های انبوه آنتنی بدون سلول ازجمله User-centric و Cell-centric ، بررسی مدل‌های انتشار امواج در سیستم‌های انبوه آنتنی بدون سلول از جمله مدل های near field و far field ، بررسی عملکرد سیستم‌های انبوه آنتنی بدون سلول همراه سایر فناوری های نوظهور مخابراتی از جمله RIS و RSMA ، طراحی بهینه شکل‌دهی پرتو توزیع شده، تخصیص منابع و موقعیت‌های قرارگیری نقاط دسترسی در سیستم‌های انبوه آنتنی بدون سلول و ارائه دقیق مزایا و معایب سیستم های طراحی شده به همراه دلایل مستند در این پروژه برای پیاده‌سازی از نگاه اپراتور تلفن همراه است.

۲- طراحی و شبیه‌سازی انواع سطوح و لبه‌های انعکاسی قابل پیکربندی مجدد هوشمند ( RIS )

با توجه به استفاده روزافزون از سیستم‌های مخابراتی چند آنتنی در شبکه‌های بی‌سیم نوین و پیش‌بینی تداوم و گسترش استفاده از این تجهیزات در شبکه‌های سیار نسل آینده، نیاز به بررسی و توسعه تکنولوژی‌های ممکن‌ساز این سیستم‌ها روزبه‌روز بیشتر احساس می‌شود. از جمله این سیستم‌ها می‌توان به سطوح هوشمند قابل پیکربندی مجدد اشاره کرد. این سیستم‌ها می‌توانند با نصب در محل مناسب و با تنظیم ضرایب انعکاس موجب بهبود شرایط انتشاری کانال بی‌سیم شوند که این خاصیت در نوع خود بی‌نظیر است و سطوح انعکاسی از اولین ادوات هستند که توانایی تأثیرگذاری مطلوب بر پاسخ ضربه کانال را دارند. همچنین در رقابت به سایر تجهیزات مشابه نظیر رله‌های مخابراتی، این سطوح به علت پسیو بودن، دارای وزن کمتر، مصرف توان کمتر و هزینه کمتری می‌باشند. ساختار متداول این سطوح به گونه ایی بوده است که تنها در یک سمت صفحه امکان ایجاد پوشش دارند. لذا نسخه های جدیدتری از این فناوری ارائه شده است. این راه حل ها امکان ایجاد پوشش ۳۶۰ درجه را فراهم می‌نمایند. بررسی این ساختارهای جدید، امکان‌سنجی ساخت آن‌ها، بررسی چالش های پیشرو این فناوری ها، و بررسی نقیصه های سخت‌افزاری آن‌ها دید مناسبی را جهت سیاست‌گذاری های آتی به اپراتور می دهد. هدف از این پروژه طراحی سیستمی و تفصیلی سطوح هوشمند قابل پیکربندی مجدد و لبه‌های هوشمند قابل پیکربندی مجدد، بررسی و طراحی انواع جدیدتر از جمله و نه تنها STAR RIS و BD-RIS ، لبه‌های هوشمند قابل پیکربندی مجدد و معایب و محاسن آن‌ها، تعریف الگوریتم‌های بهینه و زیر‌بهینه با پیچیدگی نسبتاً پایین برای شکل‌دهی پرتو در سطوح انعکاسی هوشمند به منظور بهبود پوشش و افزایش نرخ مجموع شبکه، بررسی تأثیر نقیصه‌های سخت افزاری در عملکرد سیستم‌های طراحی شده.، امکان‌سنجی تولید و به کارگیری انواع سطوح هوشمند قابل پیکربندی مجدد و لبه‌های هوشمند قابل پیکربندی مجدد و ارائه دقیق مزایا و معایب سیستم‌های طراحی شده به همراه دلایل مستند در این پروژه برای پیاده‌سازی از نگاه اپراتور تلفن همراه می باشد.

۳- پلتفرم مخابراتی سیستم‌های ارتفاع بلند ( High-amplitude platform system )

سیستم‌های ( HAPS ) به‌طور بالقوه می‌توانند برای ارائه اتصال باند پهن ثابت برای کاربران و لینک‌های بک‌هاول (backhaul) بین شبکه‌های تلفن همراه و قسمت هسته (core) شبکه مورد و استفاده قرارگیرند. هر دو نوع کاربرد‌های HAPS استقرار ارتباط بی‌سیم را در مناطق دورافتاده از جمله در مناطق کوهستانی، ساحلی و بیابانی امکان‌پذیر می کند. مقررات رادیویی ITU ، HAPS را به‌عنوان ایستگاه‌های رادیویی که بر روی یک جسم در ارتفاع ۲۰-۵۰ کیلومتری و در یک نقطه مشخص و ثابت نسبت به زمین قرار دارند، تعریف می‌کند. در برخی شرایط، به‌عنوان مثال برای جایگزینی شبکه‌های زمینی آسیب‌دیده توسط بلایا ی طبیعی، HAPS می‌تواند به سرعت برای ارتباطات ارزیابی فاجعه مستقر شود. این امر به این سبب است که لینک‌های HAPS امکان ارائه خدمات را با حداقل نیاز به زیرساخت های شبکه زمینی فراهم می‌کند. هدف از این پروژه طراحی سیستمی‌، تفصیلی سیستم‌های HAPS ، تعریف الگوریتم‌های بهینه و زیربهینه با پیچیدگی نسبتاً پایین برای سیستم‌های HAPS ، ارائه دقیق مزایا و معایب سیستم‌های طراحی شده به همراه دلایل مستند در این پروژه برای پیاده‌سازی از نگاه اپراتور تلفن همراه و مطالعه و ارائه دقیق استانداردها و روش‌های پیاده‌سازی است.

۴- طراحی و شبیه‌سازی سیستم شکل‌دهی پرتو ( Beamforming )

هدف از این پروژه، طراحی و شبیه‌سازی یک آرایه آنتن موج‌میلی‌تری با قابلیت شکل‌دهی پرتوهای چندگانه برای استفاده در کاربردهایی نظیر ایستگاه پایه نسل پنجم است. این سیستم متشکل از سه بخش اصلی است: ۱) شکل‌دهنده پرتو ( Beamformer ) مبتنی بر ساختار لنز راتمن با تعداد هفت ورودی و هشت خروجی؛ ۲) یک سری از مقسم توان‌های ویلکینسون جهت تقسیم هر خروجی لنز راتمن به هشت سیگنال یکسان؛ و ۳) یک آرایه آنتن پچ ۸ در ۸. با استفاده از این سیستم، می‌توان ۷ پرتو مجزا با عرض بیم نصف توان حدود ۱۴/۵ درجه و بهره بیشتر از dBi 17 که می‌تواند بازه ۳۰ ± درجه فضایی را در دو صحفه پوشش دهد، ایجاد کرد. پروسه طراحی در این پروژه به سه فاز اصلی و جداگانه تقسیم می‌شود، که در نهایت قابلیت تجمیع با یکدیگر را خواهند داشت. این سه فاز شامل طراحی شکل‌دهنده پرتو مبتنی بر لنز راتمن، طراحی مقسم توان ویلکینسون ۱ به ۸، و آرایه آنتن پچ ۸ در ۸ می‌باشد.

۵- Massive MIMO

mMIMO نوعی از مخابره بی سیم است که در آن ایستگاه‌های پایه مجهز به آرایه‌های آنتنی بسیار بزرگی می‌شوند. این کار منجر به افزایش بازده طیف و توان می‌شود. سیستم‌های MIMO معمولی در حدود ۲، ۴ یا ۸ آنتن دارند درحالی‌که یک سیستم MIMO به راحتی می‌تواند در حد چند ده یا چند صد آنتن داشته باشد. برای مثال در حال حاضر محصولات تجاری با ۱۹۲ آنتن در بازار موجود است. افزایش تعداد آنتن‌ها در mMIMO بهره لوب اصلی را افزایش می‌دهد و بنابراین می‌تواند نسبت سیگنال به نویز در گیرنده و پوشش‌دهی را به خصوص برای باندهای فرکانسی بالاتر مانند موج میلیمتری بیشتر کند. علاوه بر این mMIMO نسبت به MIMO چندگانگی فضایی متنوع‌تری دارد که باعث افزایش نرخ ارسال اطلاعات، قابلیت اطمینان و تعداد کاربران سرویس‌گیرنده و کاهش تداخل بین آن‌ها شود. در واقع mMIMO می‌تواند با استفاده از شکل‌دهی پرتوی بهتری که نسبت به تکنولوژی‌های قبلی دارد، در یک طیف فرکانسی و زمانی به چندین کاربر سرویس دهد. بر اساس استانداردهای 3GPP انتظار می‌رود که تکنولوژی mMIMO در شبکه‌های 5G مورد استفاده قرار بگیرد. شناخت و به‌کارگیری فناوری mMIMO برای ساخت واحدآنتن فعال ( AAU ) در 5G ضرورت دارد. بنابراین اهداف اصلی این پروژه ابتدا دستیابی به دانش فنی موردنیاز برای پیاده‌سازی mMIMO و در ادامه طراحی سیستمی، تفصیلی آن و ساخت یک نمونه محصول است.

طراحی مفهومی و سیستمی مطابق با استاندارد 3GPP شامل: آنتن‌ها و مدارات RF ، الگوریتم‌های پردازش سیگنالی ( reciprocity-based, feedback-based, codebook-based, MRT, ZF, SVD, …)، مقایسه روش‌های مختلف پیاده‌سازی به ازای سناریوهای توزیع کاربرها، ظرفیت و پهنای باندهای مختلف (FR1 & FR2, TDD, FDD, …)، تهیه و تدوین سناریوهای تست.

طراحی تفصیلی شامل: ساخت نمونه‌های آرایه آنتن و مدارات RF ، پیاده‌سازی الگوریتم‌های پردازشی، انتقال دانش فنی و انجام تست‌های عملکردی

۶- FSO Long range

استفاده از ارتباطات FSO هم برای لینک‌های زمینی در جو زمین و هم بین ماهواره‌ای در عمق فضا و هم لینک بین زمین و ماهواره در حال رشد است. علاوه بر این، کاربردهای FSO در زمینه‌های سنجش از دور، نظامی، بلایای طبیعی، ارتباطات موبایل و بسیاری حوزه‌های دیگر در حال توسعه است. بر خلاف محدوده فرکانس RF که با محدودیت بازه طیفی مورد استفاده روبرو است، بازه فرکانسی نور مرئی هیچ محدودیت تجویز شده طیفی ندارد و بنابراین دورنمای مناسبی را برای ارتباطات پهن باند ترسیم می‌کند. ارتباطات بی‌سیم نوری که در آن از نور برای انتقال اطلاعات بین دو نقطه در فضای آزاد استفاده می‌شود به عنوان افق جدیدی در انتقال سریع پهن باند در هر دو بازه نوری مرئی و IR مورد توجه قرار گرفته است. این روش را شاید بتوان متناظر روش انتقال فیبر نوری در نظر گرفت با این تفاوت که در این روش نیازی به استفاده از فیبر و مسیر هدایت شده نیست و انتقال از طریق فضای آزاد صورت می‌گیرد. اهم کاربردهای لینکهای FSO با مسافت و نرخ بالا عبارتند از: ارتباطات بین ماهوارهای، ارتباطات PtP1 بین دو ساختمان با نرخ بالا، راه‌اندازی شبکه‌های mission-critical با سرعت و نرخ بالا، لینک‌های Backhaul و Fronthaul شبکه های 4G و بالاتر با نرخ‌های بالا برای اتصال به شبکه، ایجاد پل ارتباطی در شبکه‌های WLAN-to-WLAN با سرعت‌های گیگابیت و ایجاد دسترسی بی‌سیم به مناطقی که از نظر فیزیکی دسترسی آسانی ندارد.

۷- بررسی شبکه های سلولی در باند میلی‌متری

رشد تصاعدی در ترافیک داده های تلفن همراه از یک سوء و پیشرفت های اخیر در RFIC های سیلیکونی کم هزینه از سوی دیگر، ارتباطات باند موج میلی‌متری را به عنوان یک گزینه جدی برای شبکه های سلولی آینده مطرح کرده است. رفتن به فرکانس‌های حامل بالاتر به طور بالقوه باعث افزایش بزرگی در پهنای باند ما می‌شود. علاوه بر این، طول موج‌های کوچک (مثلاً ۵ میلی‌متر در ۶۰ گیگاهرتز) امکان نصب آرایه‌های آنتن بزرگ (برای مثال ۱۰۰۰ عنصری) الکترونیکی را در ابعاد کوچک فراهم می‌کند. در نتیجه، لینک‌هایی با فاکتور جهت‌دهی بسیار بالا به راحتی قابل تحقق هستند. این ایده معماری سلول های کوچک ( small cell ) را ایجاد می کند. هدف این پروژه بررسی شبکه‌های سلولی در باند میلی‌متری، بررسی معایب و مزایا و بررسی تأثیر این فناوری در عملکرد اپراتورهای مخابراتی است.

۸- مخابرات تراهرتز برای کاربردهای نسل ششم مخابراتی 6G

نیاز برای پهنای باندهای بیشتر که امروزه در تمامی بخش‌های عصر فناوری ارتباطات و مخابرات بی‌سیم حس می‌شود، افزایش فرکانس‌های Carrier را در سیستم‌های مخابراتی اجتناب‌ناپذیر کرده است. عملکرد نسل بعدی سیستم‌های مخابراتی بی‌سیم، در باند فرکانسی تراهرتز خواهد بود. این باند از فرکانس حدود ۱۰۰ گیگاهرتز شروع شده و تا ۱۰ تراهرتز ادامه پیدا می‌کند. به علت ماهیت فیزیکی، این باند فرکانسی تا چند سال پیش به عنوان یک Gap فرکانسی بین باندهای فرکانسی مایکروویو و نوری مطرح بود. این ماهیت فیزیکی به دلیل تضعیف بالای این باند فرکانسی در محیط انتشاری شامل اکسیژن و بخار آب است؛ زیرا مولکول‌های اکسیژن و بخار آب در باند فرکانسی تراهرتز دارای رزونانس‌هایی هستند که باعث ایجاد اتلاف فراوان در این فرکانس‌های می‌شود. با این حال، با توجه به مزیت‌هایی که این باند فرکانسی نسبت به باندهای مایکروویو و نوری دارد (مانند پهنای باند بسیار بیشتر نسبت به باند فرکانسی مایکروویو و حساسیت کمتر به Alignment و افت کمتر در شرایط آب و هوایی مختلف نسبت به باند نوری)، استفاده از این باند فرکانسی در سیستم‌های مخابراتی بی‌سیم چه برای کاربردهای Indoor و چه برای کاربردهای Outdoor در سال‌های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است.

باند فرکانسی ۱۰۰ گیگاهرتز تا ۱۰۰۰ گیگاهرتز که به باند Sub Terahertz (THz) نیز معروف است، به دلیل داشتن ماهیت تلف کمتر نسبت به فرکانس‌های بالاترِ باند فرکانسی تراهرتز و همچنین به دلیل تجاری‌سازی شدن تجهیزات فرستنده با توان‌های نسبتاً بالا (حدود چند میلی‌وات)، در سال‌های اخیر با توجه بسیار زیادی مواجه شده است و کاربردهای فراوانی در باند Sub THz در مخابرات بی‌سیم ایجاد شده است.

برای این باند فرکانسی، بسته به ماهیت نیازهای موجود در شبکه مخابرات سلولی، می‌توان اهداف مختلفی برای تعریف پروژه‌های مختلف متصور شد. به طور نمونه، می‌توان به بررسی ساختارهای Reconfigurable Intelligent Surface (RIS) در این باند فرکانسی برای کاربردهای Indoor اشاره کرد. همچنین با توجه به اینکه در فضا بحث تلف به دلیل وجود مولکول‌های اکسیژن و بخار آب مطرح نیست، می‌توان در مخابرات ماهواره‌ای نیز از این باند فرکانسی استفاده کرد.

خروجی مورد انتظار

از این فراخوان به صورت کلی خروجی‌هایی همچون توسعه فناوری، توسعه نمونه اولیه محصول، تولید دانش فنی، ثبت اختراع و انتشار مقاله در مجلات معتبر بین‌المللی در راستای نیازهای محوری مطرح‌شده در این فراخوان مد نظر خواهد بود.

خروجی‌های مدنظر بصورت دقیق‌تر در RFP های ذیل محورهای فراخوان قید شده است و این انتظار وجود دارد که طرح‌های ارائه شده توانمندی تجاری‌سازی در مراحل بعدی را داشته باشند.

لازم است در تمامی خروجی های طرح های مصوب، از حامیان طرح قدردانی شود.

واجدین شرایط

در این فراخوان از طرح‌های پژوهشی و طرح‌های پسادکتر ی که در راستای اولویت‌های اعلامی باشند در صورت تصویب در کارگروه‌های علمی مشترک حمایت انجام می‌گیرد.

متقاضیان طرح‌های پژوهشی باید از اعضای هیئت‌علمی دانشگاه‌ها و مؤسسات پژوهشی مورد تأیید وزارت علوم و وزارت بهداشت باشند. متخصصین غیر هیئت علمی و دانشجویان تحصیلات تکمیلی می‌توانند به عنوان همکار در طرح‌ها حضور داشته باشند.

متقاضیان طرح‌های پسادکتری در صورت دارا بودن شرایط آیین‌نامه طرح های پسادکتری بنیاد علم می توانند در این فراخوان شرکت نمایند.

فایل‌های پیوست

- فرمت پیشنهاده پسادکتری

- فرم تاییدیه دانشگاه محل اجرا (مختص طرح های پسادکتری)

- فرمت پیشنهاده طرح پژوهشی

تاریخ فراخوان

ارسال پسادکتری و طرح پژوهشی: تا ۶ اردیبهشت ماه ۱۴۰۳

مبلغ حمایت

- سقف حمایتی مشترک از طرح‌های پسادکتری:

• حق‌الزحمه پژوهشگر پسادکتری: ۸۰ درصد حقوق استادیار پایه یک (در سال جاری ۱۶۸ میلیون تومان)
• حق‌الزحمه مسئول طرح: ۲۰ میلیون تومان
• هزینه اجرای طرح: تا سقف ۶۰ میلیون تومان

- سقف حمایتی مشترک از طرح های پژوهشی:

• سقف حمایت از طرح‌هایی که شامل یک استاد یا بیش از آن از یک دانشگاه هستند، حداکثر ۱ میلیارد تومان است.
• سقف حمایت از طرح‌هایی که شامل بیش از یک استاد از چند دانشگاه مختلف هستند، حداکثر ۲ میلیارد تومان است.
• سقف حمایت از طرح‌هایی که تا TRL 3 هستند (دستیابی به نمونه آزمایشگاهی اولیه) حداکثر ۲ میلیارد تومان است.

ارقام حمایتی فوق شامل خرید تجهیزات نخواهد بود. در صورت نیاز به حمایت برای خرید این اقلام با مطرح شدن نیاز متقاضی در کمیته علمی مشترک مورد بررسی قرار می گیرد.

نکات تکمیلی مهم:

• طرح‌های پژوهشی دارای پشتیبان صنعتی و شرکت‌های دانش‌بنیان از اولویت برخوردار خواهند بود.
• طرح‌هایی قابل شرکت در این فراخوان هستند که از طرف دستگاه‌ها و سازمان‌های دیگر مشمول حمایت نشده باشند.
• متقاضیان باید برنامه زمان بندی هر یک از طرح ها را در خصوص فازبندی و خروجی‌های مربوط به هر فاز ارائه نمایند.
• برای هر یک از طرح‌ها، یک ناظر فنی طرح تعیین خواهد شد. متقاضی موظف است نظرات اصلاحی مدنظر ناظر فنی طرح را در نگارش گزارش‌ها لحاظ نماید.
• برای طرح‌های مصوب لازم است گزارش‌های پیشرفت بر اساس زمان‌بندی در طول اجرای طرح ارائه شده و این گزارش‌ها به تأیید ناظر طرح برسند.
• طرح‌های منتخب این فراخوان که با موفقیت به اجرا برسند در ادامه در اولویت حمایت های آتی ستاد توسعه فناوری‌های اتصال‌پذیری و ارتباطات و مرکز تحقیق و توسعه همراه اول جهت توسعه محصول و کسب و کار خواهند بود.
• مالکیت معنوی طرح‌های مورد حمایت، بر اساس تفاهم نامه سه جانبه، مشترک بوده و هر یک از سه طرف با کسب موافقت طرف‌ های دیگر مجاز به استفاده از آن خواهد بود.

شیوه ثبت نام و ارسال درخواست:

پژوهشگران گرامی جهت ثبت‌نام می‌توانند به این نشانی مراجعه و از طریق بخش متقاضیان / پژوهشگران اقدام نمایند. در‌صورتی‌که در این سامانه پروفایل مشخصات فردی ندارید ابتدا ثبت‌نام نموده و سپس به‌وسیله نام کاربری ( Email ) رمز عبور اعطا شده وارد سامانه شوید. پس از ورود در بخش ارسال طرح جدید می‌توانید از کارتابل ویژه طرح‌های اولویت دار صندوق، ستاد اتصال‌پذیری و همراه اول اقدام به ارسال طرح پسادکتری نمایید.

مسئول پاسخگویی

در صورت هرگونه سوال می‌توانید با بخش ارتباط با جامعه و صنعت بنیاد ملی علم ایران با شماره تماس ۰۲۱۸۲۱۶۱۱۵۷ و ایمیل industry@insf.org ، مسئول فراخوان در همراه اول با شماره تماس ۰۹۹۱۲۷۰۷۲۴۹ و ایمیل info.Grant@mci.ir و مسئول فراخوان در ستاد توسعه فناوری‌های اتصال‌پذیری و ارتباطات با شماره تماس ۰۹۱۲۶۰۲۷۸۸۹ و ایمیل cct@isti.ir تماس حاصل نمایید.

‌‌‌