Šta su telekomunikacioni sistemi?

Telekomunikacioni sistemi današnjice povezuju celu planetu i obezbeđuju dostupnost informaciono-komunikacionih servisa bilo kada i bilo gde. Telekomunikacije su doživele revoluciju poslednjih 20 godina pojavom Interneta i mobilne telefonije. Ova tehnološka revolucija ne samo da još uvek traje, već u narednim godinama ima ambicije da potpuno promeni i automatizuje gotovo sve aspekte ljudskih aktivnosti: pre svega povezivanjem „svega“ na Internet u vidu Internet of Things (IoT) tehnologija, razvojem masovnih sistema za memorisanje (Cloud), i analizu ogromne i raznovrsne količine prikupljenih podataka (Big Data). Razvoj IoT i Cloud tehnologija osnova je za razvoj tzv. pametnih sistema u brojnim domenima ljudske aktivnosti. Pametni gradovi (Smart Cities) kroz koje se krećete pomoću pametnog saobraćaja (Smart Transportation), dobijate električnu energiju preko pametne električne mreže (Smart Grid), dok o vašem zdravlju brine pametno zdravstvo (Smart Health). Ovakav razvoj stavlja telekomunikacione sisteme u samo jezgro razvoja budućih inteligentnih sistema, čineći razvoj IoT tehnologija i mobilnih ćelijskih sistema trenutno možda i najuzbudljivijim segmentima moderne tehnologije.

Primer vizije modernog telekomunikacionog sistema (5G mreža)

Zamislimo vožnju automobilom za deset godina. Vaš automobil je povezan sa bežičnom infrastrukturom pete generacije (5G) koja je bazirana na gustom postavljanju malih baznih stanica svugde oko nas (small cells). Automobil koristi 5G URLLC servis (Ultra Reliable Low Latency Communications) za pouzdanu kontrolu kretanja. Mreža prikuplja ogromne količine podataka sa senzora svih automobila u saobraćaju i analizira ih u realnom vremenu, na osnovu čega u skladu sa željama korisnika usmerava automobile kroz grad u cilju balansiranja gustine saobraćaja u gradu. Analiziraju se i brojni drugi podaci, uključujući vibracije vozila na pojedinim deonicama puta (u cilju procene kvaliteta asfalta i potrebe za popravkama infrastrukture), količina i lokacija slobodnih parking mesta u gradu (na osnovu kamera sa automobila), utrošenost baterije vozila i planiranje i rezervacija lokacije sledećeg punjenja na električnim punjačima i sl. U automobilu, vi kao putnik radite ili odmarate, možda gledate neki film u UHD super-rezoluciji (4K ili 8K piksela) tako što ste povezani na 5G eMBB (evolved Mobile Broadband) servis, koji vam bez problema isporučuje protoke reda veličine stotina megabita po sekundi. Cela mobilna mreža predstavlja jedan veliki distribuirani super-računar, kako za obradu signala koje vaši uređaji šalju i primaju, tako i za masovnu obradu podataka sa senzora i drugih izvora informacija. Deo obrade koji mora da se obavi kritično brzo tj. uz ultra-malo kašnjenje, radi se na krajevima mreže kroz koncept koji se naziva Mobile Edge Computing: upravo kontrola automobila zahteva takvu brzinu obrade (kao i gejmeri u VR svetu, uzgred). Danas to zovemo vizijom „taktilnog Interneta“ – mreža čiji servisi imaju kašnjenje na nivou naših ljudskih senzorskih elemenata (npr. dodira). Ostatak obrade, mnogo većeg obima ali manjeg zahtevanog odziva, odigrava se u centralnim lokacijama mreže, u velikim data centrima (Cloud).

Šta se uči na smeru Informaciono-komunikacione tehnologije?

Telekomunikacioni sistemi prenose digitalne informacije u vidu digitalno modulisanih elektromagnetnih talasa putem vođenih prenosnih medijuma (npr. bakarni kablovi, optička vlakna) ili slobodnog prostora (bežične komunikacije, visible-light komunikacije). Da bismo dobro razumeli digitalni prenos, potrebno je da razumemo detalje sledeća dva ključna postupka: 1) prenosa informacija preko jednog komunikacionog linka (npr. bežični link između telefona i bazne stanice), kao i 2) prenos paketa digitalnih podataka kroz komunikacione mreže (npr. rutiranje IP paketa kroz rutere na Internetu).

Prvi postupak, prenos paketa podataka preko jednog linka, uključuje odgovarajuću transformaciju informacionog bloka u talasnu formu signala, kao i reverzibilan proces kojim se od signala detektovanog na prijemnoj anteni bazne stanice potpuno i ispravno rekonstruiše poslati niz bita. Informacioni blok čini paket koji se sastoji od određenog broja bita, a odgovarajući talasni oblik emituje npr. antena našeg mobilnog telefona. Kako ovaj postupak uraditi sa najmanjim utroškom energije, sa što većim digitalnim protokom, što jeftinijim hardverom, otporno na razne ometajuće faktore kao što su šum i interferencija, ključna su pitanja koja treba rešiti pri projektovanju digitalnih komunikacionih sistema. Fundamentalne teorije koje su podloga danas korišćenih rešenja – teorija informacija, digitalne komunikacije, obrada signala – predstavljaju vrhunske domete tehnologije i nastavljaju da generišu nove revolucionarne tehnike kojim se dostižu sve veći protoci komunikacionih linkova i kapaciteti komunikacionih mreža. Predmeti koji daju fundamente i dalje razvijaju napredne tehnike prenosa digitalnih informacija putem linkova su: Modelovanje i simulacija komunikacionih sistema, Osnove digitalnih komunikacija, Digitalne modulacije, Uvod u teoriju informacija, Osnove radio komunikacija, Projektovanje komunikacionih sistema, i Projektovanje radio sistema, a na master studijama: Teorija informacija i komunikacija, Tehnike kodovanja, i Mobilne komunikacije.

Postupak prenosa informacionih paketa kroz komunikacione mreže već decenijama predstavlja drugu centralnu temu i ključan izazov komunikacionih tehnologija. Veliki broj komunikacionih mrežnih tehnologija koje su danas u upotrebi variraju u primeni, veličini, servisima, i protocima. Opseg komunikacionih mrežnih tehnologija je izuzetan: od tehnologija za personalno umrežavanje uređaja i našoj okolini (npr. Bluetooth ili NFC) do bežičnih mreža za prenos podataka ka lokalnoj infrastrukturi ili Internetu (kao što su Wi-Fi, 4G/5G), preko kičmenih mreža telekom provajdera zasnovanih na optičkim tehnologijama (poput SDH ili DWDM), pa do mreže IP rutera koji povezuju ceo svet u jedinstvenu globalnu mrežu – Internet. Usled očigledne raznolikosti i široke primene, razumevanje dizajna, funkcionisanja i performansi ovakvih komunikacionih mreža je ključno znanje za komunikacionog inženjera. Današnje potrebe za protokom krajnjih korisnika neprekidno rastu (ukupan saobraćaj na Internetu 2020. godine je 92 puta veći od saobraćaja na Internetu 2005. godine) i generišu ogroman pritisak na efikasan dizajn komunikacionih mreža uz brzo i fleksibilno uvođenje novih servisa. Predmeti koji daju fundamente i dalje razvijaju napredne tehnike u domenu komunikacionih mreža su: Uvod u komunikacione mreže, IP tehnologije, Telekomunikacione mreže, Bežične ad-hok mreže, Audio i video tehnologije, a na master studijama Mobilne komunikacije, Upravljanje telekomunikacionim mrežama i servisima, i Softver telekomunikacionih sistema.

Pored nabrojanih predmeta u kojima se proučavaju telekomunikacioni sistemi, studijski program Komunikacione tehnologije obuhvata i predmete u kojima student ima priliku da ovlada alatima neophodnim za njihovu implementaciju, kao što su programski jezici C/C++, Java, Python i MATLAB.

Šta posle?

Firme i ustanove u Srbiji u kojima se naši studenti zapošljavaju su: A1, Telenor, Telekom Srbija, SBB, Roaming Networks, Cisco, Huawei, Ericsson, SAGA, DunavNet, Microsoft, BioSense Institut, AlfaNum, Zesium Mobile, RT-RK, PanonIT, Protech, NIS, Execom i druge. S obzirom na jake teorijske fundamente ovog smera, postoji velika prohodnost naših studenata ka univerzitetima u inostranstvu radi daljeg usavršavanja, doktorskih studija, kao i zapošljavanje u kompanijama u inostranstvu koje su u značajnijoj meri uvidele značaj i perspektive znanja iz ovih oblasti. Među kompanijama u kojima rade naši bivši studenti su i Google, Microsoft, Nokia, Ericsson, Huawei, Intel i druge.