Banda ancha móvil ultrarrápida 5G gracias a la tecnología de banda de ondas milimétricas

22 Septiembre 2017

La gran ambición de la sociedad en red es conectar todo, en todas partes, todo el tiempo. Pero el ideal de la comunicación sin fisuras plantea retos fundamentales a las redes tradicionales, que las nuevas redes de comunicación 5G actualmente en desarrollo han de resolver. Uno de estos retos es soportar el importante crecimiento de la demanda de tráfico. Los servicios de próxima generación, como el servicio móvil en la nube, los juegos, las aplicaciones de redes sociales y las aplicaciones de inmersión en 3D, requieren una capacidad masiva y mayores tasas de transmisión de datos de los que las actuales redes 4G son capaces de sustentar.

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En el marco del proyecto europeo de investigación  mmMAGIC 5GPPP, investigadores de IMDEA Networks, en colaboración con 18 organizaciones asociadas, han desarrollado y diseñado una nueva tecnología de acceso radio móvil para su despliegue en frecuencias de ondas milimétricas (mm-wave), que supone una solución muy prometedora para la entrega eficiente de datos de alta capacidad.

Los sistemas en base a ondas milimétricas explotan frecuencias superiores a los 10 GHz. Las comunicaciones a frecuencias tan altas plantean desafíos únicos. Por un lado, los sistemas mm-wave alcanzan velocidades de datos que son órdenes de magnitud superiores a los sistemas actuales que operan a frecuencias más bajas. Por otra parte, los enlaces establecidos por ondas milimétricas experimentan una gran variabilidad en la calidad del canal debido a la alta pérdida por propagación y a la absorción atmosférica desfavorable. Dicho esto, la pregunta fundamental que el proyecto mmMAGIC ha pretendido responder es: ¿cómo podemos superar con eficacia los desafíos y beneficiarnos de las ganancias potenciales derivadas del uso de frecuencias de ondas milimétricas?

La solución mmMAGIC es un nuevo concepto de sistema de radio para comunicaciones de banda ancha móvil orientado a operar en bandas anchas contiguas en frecuencias de ondas milimétricas. Esta nueva radio es una solución “lista para usar” que, dentro del horizonte delimitado por el año 2020, satisface demandas anticipadas del usuario final y del tráfico de la sociedad en red, además de abordar los desafíos específicos de las bandas de ondas milimétricas. En particular, el nuevo concepto de radio aprovecha nuevos modelos de canal propuestos en el marco del proyecto y proporciona un nuevo diseño de antena con capacidades híbridas de formación de haz. El diseño de esta antena aborda importantes limitaciones prácticas para el despliegue real, como el tamaño de la antena, el costo y la complejidad. La validez del diseño de este sistema ha sido corroborada por medio de experimentos en tiempo real del tipo “hardware-in-the-loop”, los cuales han mostrado su efectividad bajo condiciones reales en cuanto al canal y al hardware utilizados.

Dentro del proyecto mmMAGIC se han identificado y evaluado conceptos “facilitadores” que compondrán la nueva arquitectura 5G de ondas milimétricas. Además de dichos conceptos, se han introducido funcionalidades de transporte y de red de acceso radio para la integración en la red de tecnología de acceso radio en base a ondas milimétricas. Dentro de la primera categoría, se ha propuesto un enfoque predictivo de dirección de haz para mejorar el rendimiento de los enlaces de onda milimétrica y aliviar parte de la carga de tiempo generada por los procedimientos de entrenamiento de haz. El enfoque aprovecha la información histórica sobre los patrones de movimiento de los usuarios y también puede emplearse para sistemas precisos de localización de interiores.

mmMAGIC ha sido un proyecto impulsado por la industria, el cual ha reunido a los principales proveedores de infraestructuras (Samsung, Ericsson, Alcatel-Lucent, Huawei, Intel, Nokia), a importantes operadores europeos (Orange, Telefónica), a institutos de investigación y universidades líderes (Fraunhofer HHI, CEA LETI, IMDEA Networks, Universidades de Aalto, Bristol, Chalmers y Dresden), a vendedores de equipos de medición (Keysight Technologies, Rohde & Schwarz) y a una PYME (Qamcom). El proyecto estuvo en marcha de junio de 2015 a junio de 2017.