Las tecnologías emergentes que dan forma a las futuras redes 5G

Puede parecer que la cuarta generación de tecnología de comunicaciones móviles acaba de llegar al aire. Pero la llamada tecnología 4G ha existido en varias formas desde 2006 y ahora está ampliamente disponible en áreas metropolitanas de los EE. UU., Europa y Asia.

No es de extrañar, entonces, que los especialistas en comunicaciones estén empezando a pensar en la próxima revolución. Entonces, ¿qué nos traerá el 5G?

Hoy recibimos algunas especulaciones interesantes de Federico Boccardi de Bell Labs de Alcatel-Lucent y varios amigos. Estos muchachos se han centrado en las tecnologías que tienen más probabilidades de tener un impacto disruptivo en la próxima generación de tecnología de comunicaciones. Y han identificado tecnologías emergentes que nos obligarán a repensar la naturaleza de las redes y la forma en que los dispositivos las usan.

La primera tecnología disruptiva que estos tipos han tocado cambiará la idea de que las redes de radio deben estar formadas por células centradas en una estación base. En las redes actuales, un teléfono se conecta a la red estableciendo un enlace ascendente y un enlace descendente con la estación base local.

Es probable que eso cambie. Por ejemplo, una posibilidad cada vez más probable es que las redes 5G dependan de varias bandas de frecuencia diferentes que transportan información a diferentes velocidades y tienen características de propagación tremendamente diferentes.

Por lo tanto, un dispositivo puede usar una banda como enlace ascendente a una tasa alta y otra banda para un enlace descendente a una tasa baja o viceversa. En otras palabras, la red cambiará de acuerdo con las demandas de datos de un dispositivo en ese instante.

Al mismo tiempo, están surgiendo nuevas clases de dispositivos que se comunican solo con otros dispositivos: sensores que envían datos a un servidor, por ejemplo. Estos dispositivos tendrán la capacidad de decidir cuándo y cómo enviar los datos de manera más eficiente. Eso cambia la red de una centrada en células a una centrada en dispositivos.

Nuestra visión es que la arquitectura centrada en las células debería evolucionar hacia una centrada en el dispositivo: un dispositivo determinado (humano o máquina) debería poder comunicarse mediante el intercambio de múltiples flujos de información a través de varios conjuntos posibles de nodos heterogéneos, dicen Boccardi y compañía.

Otra nueva tecnología implicará el uso de transmisiones de ondas milimétricas, además de la transmisión de microondas actualmente en uso. Boccardi y compañía dicen que la propiedad inmobiliaria de microondas tiene una prima enorme. Solo hay alrededor de 600MHz. Y aunque el cambio de la televisión analógica a la digital está liberando algo más del espectro, es relativamente poco, alrededor de 80MHz, y tiene un precio enorme.

Por lo tanto, es natural observar las longitudes de onda más largas y las frecuencias más altas de las transmisiones de ondas milimétricas que van desde 3 a 300 GHz. Esto debería proporcionar incrementos en el ancho de banda de órdenes de magnitud.

Pero no será del todo fácil. El principal problema con estas frecuencias son sus características de propagación: las señales son bloqueadas fácilmente por edificios, mal tiempo e incluso por las propias personas cuando se mueven entre el dispositivo y el transmisor.

Pero debería ser posible mitigar la mayoría de los problemas utilizando tecnologías de transmisión avanzadas, como antenas direccionales que cambian en tiempo real cuando las señales se bloquean. La propagación no es un desafío insuperable, dicen.

Lo siguiente es la tecnología MIMO o de múltiples entradas y múltiples salidas de rápido desarrollo. Las estaciones base estarán equipadas con múltiples antenas que transmiten muchas señales al mismo tiempo. Además, un dispositivo puede tener varias antenas para captar y transmitir varias señales a la vez. Esto mejora drásticamente la eficiencia con la que una red puede explotar sus frecuencias.

Sin embargo, significará antenas más grandes, quizás esparcidas por la superficie de los rascacielos. Eso está bien en ciudades modernas con una gran superficie a la que se puede acceder con relativa facilidad. Sería más difícil de administrar en ciudades más antiguas, donde los paneles grandes serán más difíciles de ocultar.

Los dispositivos más inteligentes también deberían ayudar a dar forma a las redes del futuro. Entonces, en lugar de que las señales sean enrutadas por la estación base, los dispositivos inteligentes harán este trabajo, eligiendo entre una variedad de opciones diferentes. Para los teléfonos inteligentes modernos, esa debería ser una tarea relativamente sencilla.

Y la última tecnología disruptiva que estos chicos identifican es la capacidad de los dispositivos para comunicarse entre sí sin usar la red en absoluto. Boccardi y compañía dicen que esto será esencial para las formas en que se utilizarán las redes futuras. Por ejemplo, una red de sensores puede tener diez mil dispositivos que transmiten datos de temperatura. Será más fácil si pueden enviarlo de un dispositivo a otro en lugar de hacerlo a través de una única estación base.

Por supuesto, muchos de estos desarrollos plantean importantes desafíos tecnológicos, pero ninguno de ellos debería ser espectacular. Las nuevas direcciones de investigación conducirán a cambios fundamentales en el diseño de las futuras redes celulares 5G, dicen Boccardi y sus colegas con confianza.

5G no es una cuestión de si, sino de cuándo.

Ref: arxiv.org/abs/1312.0229 : Cinco direcciones tecnológicas disruptivas para 5G

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