La ubicuidad y la flexibilidad del acceso inalámbrico a Internet han jugado un papel muy importante durante estos últimos años en el formidable incremento de dispositivos móviles tales como los smartphones, las tabletas PC y los ordenadores portátiles. En consecuencia, una fracción cada vez mayor del tráfico de Internet se transmite de forma inalámbrica. Cómo hacer frente a este crecimiento es uno de los desafíos más importantes para el futuro de las redes inalámbricas. El estado del arte de la comunicación inalámbrica opera ya cerca de la capacidad de Shannon y la única opción viable para aumentar aún más las tasas de datos trasferidos es aumentar el ancho de banda de comunicación. Los canales con un ancho de banda muy amplio sólo están disponibles en las más altas frecuencias del espectro de radio, la banda de ondas milimétricas (mm-wave). Las tecnologías venideras, tales como el estándar IEEE 802.11ad que opera a 60GHz, ya están comenzando a explotar esta parte del espectro de radio. Sin embargo, esta parte del espectro sufre de una gran atenuación y absorción de señal, restringiendo la comunicación primordialmente a escenarios de tipo “línea de visión” (line-of-sight – LOS).

Esto a su vez requiere un replanteamiento radical de las redes inalámbricas que opera en la banda milimétrica (mm) entre las frecuencias de 30 a 300GHz. En analogía a la evolución del cableado Ethernet desde un medio compartido a una red totalmente conmutada, prevemos que las futuras redes inalámbricas consistirán de muchos canales LOS (line-of-sight) altamente direccionales para la comunicación entre puntos de acceso (APs) y dispositivos finales. Este entorno es extremadamente dinámico y los canales pueden aparecer y desaparecer a intervalos de tiempo muy breves, en particular respecto a dispositivos móviles, cuando las personas se desplazan en sus inmediaciones. Al mismo tiempo, estos canales experimentan muy pocas interferencias, y recursos (tiempo, frecuencia, procesamiento de señal, etc) que de otro modo se utilizarían para manejar interferencias ahora pueden ser empleados para aumentar aún más las tasas de datos alcanzables entre el emisor y el receptor. Para proporcionar suficientes canales LOS, puede que los APs hayan de ser desplegados ubicuamente y que superen ampliamente el número de dispositivos móviles.

Proponemos diseñar y construir una arquitectura de red inalámbrica que mantenga un número de canales direccionales LOS entre varios APs y dispositivos finales (móviles) a través de la conformación de haces (beamforming) y la orientación de haces (beam steering). Los datos son transmitidos simultáneamente por todos estos canales. Un dispositivo final usa múltiples antenas para recibir y decodificar varios de esos flujos de datos y, a mayor número de transmisiones recibidas, mayor tasa de datos se logra en el receptor. La principal complejidad del diseño recae en la selección de los APs al igual que en el direccionamiento beamforming de sus antenas, dado el gran número de dispositivos finales que las futuras redes inalámbricas tendrán que soportar. Para ayudar y acelerar este proceso de decisión, el sistema mantiene un mapa actualizado del entorno de radio y aprende posibles secuencias de patrones de beamforming y la sucesión de los APs. Esto permite además apagar de forma inteligente los APs para mejorar la eficiencia energética. Creemos que un diseño así es el elemento clave para la escalabilidad de las futuras redes inalámbricas.