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Novedosa arquitectura para la futura comunicación por redes inalámbricas ultrarrápidas

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13/06/2019 05:31 0 Comentarios Lectura: ( palabras)

Investigadores de IMDEA Networks han desarrollado una novedosa arquitectura de comunicaciones para futuras redes inalámbricas ultrarrápidas que promete alcanzar velocidades de datos hasta ahora solo posibles con fibra óptica

Ilustración 1. Foto de la configuración del espacio abierto de medición que se muestra en la ilustración 3, con el punto de acceso AP2 (cliente) y el punto de acceso AP5.

La comunicación inalámbrica de última generación opera ya cerca de su máxima capacidad . La única opción viable para satisfacer la creciente demanda para multiplicar la cantidad de datos transmitidos es aumentar el ancho de banda utilizable. Esto es lo que ha logrado el Grupo de investigación en redes inalámbricas de IMDEA Networks (el Wireless Networking Group), dirigido por el científico informático y jefe de investigación Dr. Joerg Widmer, en el contexto del proyecto SEARCHLIGHT, concluido recientemente. El Dr. Widmer, que recibió una Beca ERC Consolidator de 1, 7 millones de euros para llevar a cabo esta investigación, ha desarrollado una tecnología de red inalámbrica ubicua, robusta, flexible, interoperable y rentable, que opera en bandas de alta frecuencia que no se utilizaban anteriormente, como la banda de frecuencias libres de licencia de 60GHz.

Ilustración 2. Configuración de espacio de medición con múltiples puntos de acceso en forma de L. Se han desplegado cinco puntos de acceso distintos, cada uno con un tipo de antena (omnidireccional, de apertura de 120º y de 80º, respectivamente)

Ambas ilustraciones forman parte del artículo “Single- and Multiple-Access Point Indoor Localization for Millimeter Wave Networks”, que describe un sistema de localización en interiores por medio de bandas de ondas milimétricas con puntos de acceso único y múltiple. (Ver referencias bibliográficas).

A medida que se acelera la congestión en las redes de baja frecuencia y el espectro se torna un recurso cada vez más escaso para los operadores de telecomunicaciones, las contribuciones de este proyecto ganarán peso. Si bien la electrónica de consumo basada en ondas milimétricas aún no se ha comercializado de manera generalizada, los líderes tecnológicos globales ya experimentan extensamente con la tecnología de ondas milimétricas con el fin de lograr velocidades de datos que antes eran solo posibles con la fibra óptica.

Ilustración 3. Configuración de plataforma experimental de medición de direccionamiento “ciego” de haz (BBS -Blind Beam Steering).

BBS es una novedosa arquitectura y algoritmo que elimina la carga de la banda para el establecer un enlace de onda milimétrica direccional. La ilustración aparece en el artículo “Steering with Eyes Closed: mm-Wave Beam Steering without In-Band Measurement” (ver referencias bibliográficas).

Facebook lanzó el proyecto Terragraph que utiliza una malla de enlaces reconfigurables de ondas milimétricas para proporcionar un acceso a Internet sin fallos y de alta velocidad en entornos urbanos y suburbanos. Previamente experimentó con redes de drones que funcionaban con energía solar y con los que establecía redes backhaul de ondas milimétricas y enlaces de interconexión para proporcionar conectividad en áreas con escasas infraestructuras. El proyecto Loon de Alphabet (Google) utiliza, con el mismo fin, globos a gran altitud con enlaces de ondas milimétricas. La tecnología de ondas milimétricas también tiene propiedades extremadamente interesantes para redes de satélites pequeños, desplegadas a gran escala, que proporcionarían conectividad a todo el planeta - como la red Starlink que planea SpaceX y PointView Tech (Facebook) - y es muy probable que se use finalmente en dichas redes. A medida que aumente la densidad y la capacidad de este tipo de redes, la escalabilidad de los resultados del proyecto SEARCHLIGHT serán de gran relevancia práctica.

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"Los innovadores protocolos y algoritmos que hemos desarrollado aportan elementos clave para garantizar la escalabilidad de las futuras redes inalámbricas", afirma Joerg Widmer. "Si establecemos una analogía entre la evolución de la conexión Ethernet por cable, que pasó de ser un medio compartido a ser una red totalmente conmutada, prevemos que las futuras redes inalámbricas constarán de muchos canales direccionales (LOS-line-of-sight) para la comunicación entre los puntos de acceso (AP, access points) y los dispositivos finales". Por lo tanto, la arquitectura de las futuras redes de ondas milimétricas se caracterizará por ser ultra-densa y ultra-escalable. "En entornos de radio extremadamente dinámicos, donde los canales pueden aparecer y desaparecer en intervalos de tiempo muy cortos, SEARCHLIGHT utiliza la información de ángulo para alinear rápidamente las antenas direccionales de ondas milimétricas", explica el Dr. Widmer. “La arquitectura integra un sistema de ubicación y aprende sobre el mapa del entorno de radio, lo que le permite seleccionar rápidamente el punto de acceso y el patrón de haz de antena más adecuados, así como asignar recursos de radio utilizando la ubicación prevista como información de contexto. Los puntos de acceso se despliegan de manera ubicua para proporcionar conectividad continua incluso en situaciones de movilidad y bloqueo. El proyecto ha desarrollado además mecanismos de administración de red simples para hacer frente a la alta densidad de dispositivos".

El Dr. Widmer ha recibido recientemente financiación a través del programa Marie Sklodowska-Curie Innovative Training Network H2020 para investigar sobre "Redes y sensores de ondas milimétricas más allá del 5G", y dentro de este nuevo proyecto su grupo de investigación profundizará en los prometedores resultados ya obtenidos gracias a la financiación del ERC. El trabajo realizado gracias a la prestigiosa beca ERC también condujo a un proyecto de colaboración financiado por Huawei sobre la correlación entre canales de baja frecuencia y de banda de ondas milimétricas y a un proyecto subcontratado para desarrollar una "Plataforma de experimentación abierta basada en SDR de ondas milimétricas" en el marco del proyecto H2020 ORCA ("Arquitectura de control de orquestación y reconfiguración"). El objetivo de este proyecto consistió en ampliar una plataforma basada en FPGA a hardware menos potente y permitir el acceso remoto y la experimentación con fines educativos y de investigación.

Ilustración 1 (primera imagen). Foto de la configuración del espacio abierto de medición que se muestra en la ilustración 3, con el punto de acceso AP2 (cliente) y el punto de acceso AP5.

 

Fuentes Adicionales: 

Joan Palacios, Guillermo Bielsa, Paolo Casari, Joerg Widmer (March 2019)

Single- and Multiple-Access Point Indoor Localization for Millimeter Wave Networks [PDF]

IEEE Transactions on Wireless Communications. 18 (3). pp. 1927-1942. IEEE. ISSN 1536-1276.

Thomas Nitsche, Adriana B. Flores, Edward W. Knightly, Joerg Widmer (April 2015)

Steering with Eyes Closed: mm-Wave Beam Steering without In-Band Measurement [PDF]

In: The 34th IEEE International Conference on Computer Communications (IEEE INFOCOM 2015), 26 April - 1 May 2015, Hong Kong, China.

Más información: 


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