Anritsu Corporation
Avtor: dr. Tomohide Yamazaki, pomočnik direktorja, Anritsu Corporation
Razširjena resničnost (Extended Reality, XR) – skupni izraz za različne tehnologije, ki vključujejo obogateno resničnost (Augmented Reality, AR), navidezno resničnost (Virtual Reality, VR) in mešano resničnost (Mixed Reality, MR) – se je iz sveta iger razširila na industrijske in poslovne aplikacije.
V industriji in podjetjih se XR lahko uporablja za usposabljanje, učenje, simulacijo, spremljanje na daljavo, vzdrževanje, servisiranje in drugo.
Do leta 2028 se pričakuje 20- do 30-odstotna letna rast XR. Global Information, Inc. na primer v svojem poročilu Extended Reality Global Market Report 2023 predvideva, da bo trg XR dosegel 29,1-odstotno letno stopnjo rasti in bo leta 2027 vreden 123,77 milijarde USD.
AR prekriva videoposnetke resničnega sveta z računalniško ustvarjenimi slikami in videoposnetki. AR običajno uporablja pametna očala ali pametne telefone in ne omogoča manipuliranja s prekrito vsebino, ki je v večini primerov statična. Tipična uporaba AR je v vzdrževanju objektov in opreme. Tu AR operaterju omogoča, da si prek pametnih očal ogleda priročnik, pri tem pa še vedno lahko dela z obema rokama in ne odvrne pogleda od opreme. Tudi head-up displej (HUD), ki se uporablja v avtomobilski industriji, se šteje za vrsto AR naprave.
VR uporabnika potopi v računalniško ustvarjen virtualni prostor, za kar so potrebna VR očala, ki pogosto onemogočajo sočasni pogled v realni svet. Uporabniki lahko v tem virtualnem prostoru rokujejo z liki in predmeti. Primer uporabe te tehnologije je informacijsko modeliranje stavb (BIM), ki uporablja 3D modele v vseh fazah gradnje za načrtovanje, geodezijo, projektiranje, gradnjo, upravljanje in vzdrževanje.
MR združuje realni svet z virtualnimi predmeti, kot so meniji in simboli. Gre za uporabniško interaktivno tehnologijo, ki zahteva uporabo namenskih MR očal, ki podpirajo prepoznavanje gest, kot je virtualni dotik, na meniju, prikazanem v zraku. 3D grafika, ki jo ustvari MR, je idealna za zagotavljanje navodil operaterjem na proizvodni liniji ali omogočanje sodelovanja med člani projekta, ki si morajo izmenjati informacije o obliki in dizajnu izdelka.
Za spodbujanje usposabljanja in delovne učinkovitosti se vse bolj uveljavlja uporaba MR v postopkih proizvodnje, vzdrževanja in popravil, saj lahko zagotavlja 3D-predstavitve sestavnih delov in delovnih postopkov. Uporablja se lahko tudi za vključitev znanja in izkušenj izurjenih delavcev v sistem.
Slika 1 povzema ključne vidike teh tehnologij.
Tehnični izzivi pri XR
XR naprave se morajo odzivati na dejanja in vnose uporabnikov v realnem času, vključno s 3D video vsebinami, kar pomeni stroge zahteve glede zakasnitve. Ena od metod za odpravljanje zakasnitev vključuje pošiljanje nekompresiranih video podatkov iz gostiteljskega sistema in nato prikaz tega videa v takšni obliki na XR napravi. To pa pomeni, da je izboljšanje podatkovne prepustnosti fizične plasti brezžične komunikacije ključni izziv, ki ga je treba premagati, če naj XR naprave prenašajo in sprejemajo velike količine nekompresiranih podatkov, kot so video in 3D grafične vsebine.
Standard Wi-Fi 5 ali IEEE 802.11ac na primer določa največjo podatkovno prepustnost 6,9 Gb/s, kar je komaj kaj več od zahtev za 6 Gb/s za stereoskopsko XR snemanje z uporabo nekompresiranih podatkov. Novejši standardi, kot je Wi-Fi 6/6E (11ax), pa določajo največjo podatkovno prepustnost 9,6 Gb/s. Poleg tega Wi-Fi 7 (11be) ponuja teoretično največjo prepustnost 46 Gb/s. Vendar so dejanske hitrosti prenosa podatkov običajno veliko nižje od teoretične največje možne prepustnosti.
Naslednji izziv je soobstoj brezžičnih komunikacijskih tehnologij in integracije z visoko gostoto v XR napravah.
XR naprave imajo več brezžičnih komunikacijskih vmesnikov, vključno z LAN in Bluetooth® brezžičnima omrežjema, za prenos 3D grafike in podatkov senzorjev gibanja. Poleg tega se za uporabo v XR napravah razmišlja tudi 5G NR z eMBB, mMTC in URLLC tehnologije. 5G NR tehnologija bo bistvenega pomena za prihodnje XR naprave. Če naj bi te številne brezžične komunikacijske tehnologije sobivale v eni sami napravi, pa se razvijalci XR naprav soočajo z izzivom, kako obravnavati šum in radijske motnje, ki jih med uporabo povzroča vsaka od teh tehnologij.
XR naprave zahtevajo visoko gostoto integracije večjega števila brezžičnih komunikacijskih modulov na omejenem prostoru. Poleg tega so viri šuma, kot so napajalniki, obdelava signalov, ventilatorji in motorji, nameščeni v majhnem ohišju blizu komunikacijskega modula. Nastali šum lahko poveča stopnjo napak pri komunikaciji, kar povzroči zmanjšanje hitrosti komunikacije in izgubo podatkov.
Upoštevati je treba tudi druge predpise o uporabi radijskih postaj, specifične za posamezne države in regije, ter skladnost z vsemi ustreznimi standardi, kot sta 3GPP in IEEE.
Zagotavljanje zmogljivosti brezžične komunikacije
Spodaj našteto testiranje brezžične zmogljivosti bo ključnega pomena za razvijalce, ki se spopadajo z zgoraj opisanimi tehničnimi izzivi brezžične komunikacije:
Nivo brezžičnega signala
Kakovost signala, kot sta sprejemna občutljivost in natančnost modulacije.
Stabilnost
Testni komplet za brezžično povezljivost podjetja Anritsu lahko na primer je namenjen preverjanju RF karakteristike TRx, kot so jakost Tx, sprejemna občutljivost (PER) in natančnost modulacije (EVM) za IEEE 802.11a/b/g/n/ac/ax/be (pasovi 2,4, 5 in 6 GHz) naprave. MT8862A podpira omrežni in direktni način.
Omrežni način, ki je prepoznavna lastnost MT8862A, se lahko uporablja za preskušanje kazalnikov brezžične zmogljivosti z neposredno simulacijo dejanske omrežne povezave in dokončanjem brezžične povezave med DUT in MT8862A, ki deluje kot dostopna točka (AP) ali postaja (STA). Omrežni način zagotavlja testno okolje, ki je preprosto za uporabo in ne zahteva nadzora nad DUT ter je tako idealen za razvoj izdelkov, potrjevanje zasnove in preverjanje končnih izdelkov. Po drugi strani pa je neposredni način idealen za izdelavo prototipov in razvoj izdelkov, saj MT8862A podpira hitre meritve, saj je DUT nadzorovan neposredno iz zunanjega računalnika, in je optimiziran za množično proizvodnjo.
Bluetooth tehnologija se pogosto uporablja za komunikacijo med XR napravami in krmilniki ter mora izpolnjevati zahteve za RF Bluetooth SIG zmogljivost. Anritsu Bluetooth Test Set MT8852B je standardna rešitev za testiranje RF, ki jo je certificiral Bluetooth SIG. Razvojni komplet omogoča preskuse v proizvodnji za široko paleto izdelkov, ki vključujejo Bluetooth tehnologijo. Podpira meritve osnovne hitrosti (BR), izboljšane hitrosti prenosa podatkov (EDR) in nizko energijski Bluetooth (BLE) za oddajno moč, frekvenco, modulacijo in občutljivost sprejemnika, kot zahtevajo specifikacije za testiranje RF Bluetooth.
RF zmogljivost v 5G NR je mogoče preizkusiti z radijsko komunikacijsko testno postajo MT8000A. Testna platforma MT8000A zagotavlja celovito podporo za RF meritve ter teste protokolov in aplikacij v pasovih FR1 (do 7,125 GHz) in FR2 (milimetrski valovi). MT8000A omogoča tako RF meritve v pasu milimetrskih valov kot tudi teste oblikovanja snopa z uporabo klicnih povezav, ki jih določa 3GPP.
Zaključek
XR tehnologija se hitro razvija, prav tako tudi brezžične tehnologije, na katerih bo temeljila. XR očala naslednje generacije bodo zahtevala zmogljivost z nizkimi zakasnitvami v obsegu enomestnega števila milisekund.
Da bi to dosegli v 5G omrežjih in pozneje, se razmišlja o uporabi večdostopnega računalništva na robu (MEC), pri katerem se podatki obdelujejo na strežnikih na robu v bližini XR naprave, ne da bi se pri tem uporabljal oblak.
Testiranje brezžičnega delovanja je pomembno za lažji razvoj XR in prihod nove generacije naprav na trg. V ta namen Anritsu ponuja celovito paleto vodilnih testnih kompletov, ki inženirjem zagotavljajo napredne testne zmogljivosti, potrebne za sedanje in naslednje generacije brezžičnih tehnologij. Za XR je še posebej pomembno uvajanje Wi-Fi 6/6E tehnologije in uvedba Wi-Fi 7 tehnologije. Pričakuje se, da bo tudi dolgoročni napredek na področju 5G in pozneje močno izboljšal komunikacije.
Podrobnosti so na voljo na spletni strani:
https://www.anritsu.com/en-gb/test-measurement/solutions/internet-of-things-iot/xr
Besedna znamka in logotipi Bluetooth® so registrirane blagovne znamke, ki so v lasti družbe Bluetooth SIG, Inc. Anritsu te znamke uporablja na podlagi licence.
