30.10.2017

Tulevaisuuden mobiiliverkko korjaa itse itsensä

Tohtori Muhammad Zeeshan Asghar tutkii Tekesin rahoittamassa projektissa tapoja, joilla tulevaisuuden langattomat verkot voisivat toimia tehokkaammin. Tutkimus onkin Asgharin perheen ydinosaamista, sillä neljästä veljestä tohtorinhattu on painettu jokaisen päähän.

Kuinka paljon dataa puhelimesi käyttää kuukaudessa? Pikainen googletus ei taida käyttää paljoa; kokonaisen albumin kuunteleminen Spotifysta jo ehkä vähän enemmän; ja entä sitten Netflix?

Harva meistä osaisi määritellä tarkkaa lukua. Tutkimus kuitenkin paljastaa, että käyttäjäkohtainen mobiilidatan tarve on noin 0,5 gigatavua kuukaudessa.

Puhelimella tehdään kuitenkin jatkuvasti yhä enemmän, ja valtaosa tuosta tekemisestä tapahtuu internetin välityksellä. Mobiilidatan tarve tulee siis lähivuosina kasvamaan – ennusteiden mukaan jopa 30-kertaiseksi.

Lisääntynyt dataliikenne vaatii mobiiliverkoilta enemmän kuin mihin ne nykyään pystyvät. Tämä on ongelma, jonka tohtori Muhammad Zeeshan Asghar pyrkii ratkaisemaan. Asgharin tutkimus tuottaa itseorganisoituvia verkonhallintaratkaisuja, jotka tehostavat mobiiliverkkojen toimintaa.

5G vaatii verkoilta paljon

3G ja 4G ovat useimmille tuttuja, mutta supernopea 5G tekee jo nopeasti tuloaan. Tulevaisuuden 5G-verkkojen piirteisiin kuuluu esimerkiksi viiveen nollatoleranssivaatimus – siis se, että virhetilanteiden havaitsemisessa ei saisi olla minkäänlaista viivettä.

Teknologian ollessa kyseessä virhetilanteita kuitenkin syntyy. Itsekorjautuvat verkot tehostaisivat tilannetta huomattavasti, sillä virheiden havaitsemiseen ja korjaamiseen ei tarvittaisi enää ihmisiä välikädeksi. Juuri tällaisia verkko-ominaisuuksia tohtori Asghar kehittää.

Asgharin mukaan itsekorjautuvuus ja muut verkkojen itseorganisoitumisen piirteet vähentäisivät häiriötilanteita ja tehostaisivat verkkojen kapasiteettia. Ne myös laskisivat kuluja, sillä monet rutiininomaiset verkonhallintatehtävät eivät olisi enää turhautuneiden työläisten vastuulla. Tällöin työvoimaa voitaisiin kohdistaa tärkeämpiin tehtäviin.

Mobiiliverkkojen lyhyt historia

  • 1G: Pohjoismainen NMT (1981->) oli maailman ensimmäinen täysautomaattinen matkapuhelinverkko.
  • 2G: Toisen sukupolven verkot (1991 ->) kuten GSM olivat analogisen sijaan digitaalisia. Tekstiviestit tulivat käyttöön.
  • 3G: Kolmannen sukupolven verkkojen (2003->) ominaisuudet aiheuttivat mobiili-internetselaamisen yleistymisen. Pikaviestit yleistyivät tekstiviestien rinnalla.
  • 4G: Neljännen sukupolven verkot (2010 ->) voivat saavuttaa parhaimmillaan jopa 300 megabitin nopeuksia.


Nyt louhitaan tietoa

Yhtenä verkon itseorganisoitumisen mahdollistajana toimii niin kutsuttu tiedonlouhinta. Tiedonlouhinnassa kone yrittää etsiä oleellisen tiedon suuresta määrästä dataa.

Tämä onnistuu esimerkiksi toistuvia tapahtumakaavoja havaitsemalla. Tietoa näin ”louhimalla” mobiiliverkko voi itse löytää ja korjata ilmeneviä verkon ongelmia – ja kaikki tapahtuu millisekunneissa.

Asgharin tutkimus kuvaileekin uudenlaisia verkkoratkaisuja nimityksellä ”Cognitive Self-Organizing Networks”. Verkot ovat kognitiivisia, siis ikään kuin ajattelevat itse.

Asgharin projekti jatkuu vuoden 2018 loppuun saakka. Tutkimustuloksia saadaan näin toivottavasti hyödynnettyä tulevien 5G-verkkojen tarpeisiin. 5G-yhteyksien ennustetaan yleistyvän 2020-luvulla.

Tohtoreita kerrakseen

Kuvassa v-o: tohtori Muhammad Imran Asghar (Aalto-yliopisto), tohtori Muhammad Nadeem Asghar (Åbo Akademi), tohtori Muhammad Zeeshan Asghar (JYU) ja tohtori Muhammad Yasir Asghar (Åbo Akademi).

ddssd.pngAsghar väitteli tohtoriksi Jyväskylän yliopistosta joulukuussa 2016. Tohtorinhattu sopi Asgharin päähän varsin hyvin – olihan se aiemmin painettu jo isän ja kahden veljen päähän. Tänä syksynä tohtoriksi väitteli myös veljessarjan viimeinen.

Kaikki neljä Asgharin veljestä ovat väitelleet suomalaisissa yliopistoissa. Pakistanilaislähtöinen veljeskatras arvostaa Suomen koulutusjärjestelmää valtavasti.

–  Suomi ohjaa maailman kehitystä digitaalisten innovaatioidensa kautta. Olemme erittäin iloisia saadessamme olla osa tänä tarinaa, Asghar toteaa.

Asgharin veljistä yksi on väitellyt teknilliseltä alalta ja kaksi lääketieteen puolelta. Veljesten isän pääaine oli kemia. Äiti puolestaan työskenteli lääkärinä.

Asghar kiittelee vanhempiaan siitä, että lapsia kannustettiin aina ahkeraan opiskeluun. Kuuluisien tieteilijöiden keksinnöistä jutteleminen kuului Asgharien ruokapöytäkeskusteluihin. Pojat pääsivät myös leikkimään isän laboratoriovälineillä, mikä kasvatti tiedeintoa entisestään.

– Kotona vallitsi hyvin sivistynyt ilmapiiri. Vanhempien esimerkki osoitti, että rehellisyydellä ja kovalla työllä menestyy.