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Redes móviles rápidas gracias a la computación en la nube

El proyecto europeo iJOIN pretende garantizar redes de telefonía más rápidas y potentes, y para ello utiliza redes descentralizadas, que requieren computación en la nube para que sus componentes se conecten entre sí. En el proyecto participa el instituto de investigación Imdea, de Madrid. Por Carlos Gómez Abajo.

Redes móviles rápidas gracias a la computación en la nube

Investigadores europeos en el área de las TIC (Tecnologías de la información y la comunicación) están abordando la complicada tarea de crear modelos viables para hacer frente a los requisitos -cada vez más exigentes en cuanto a velocidad, capacidad y volumen de tráfico- de las redes celulares a nivel mundial.

El proyecto europeo de investigación colaborativa iJOIN (Interworking and JOINt Design of an Open Access and Backhaul Network Architecture for Small Cells based on Cloud Networks), coordinado por el instituto de investigación madrileño Imdea Networks, acaba de lograr un avance significativo en este campo. Albert Banchs, director adjunto de Imdea, ha sido el investigador principal del proyecto, que concluyó recientemente.

La tecnología iJOIN, informa Imdea en una nota de prensa, lleva las redes de banda ancha inalámbricas a una nueva dimensión ya que deja atrás la concepción habitual de las redes móviles como “lógicas”, y trabaja en su lugar en base a un diseño conjunto. La mejor manera de cumplir con las expectativas futuras de rendimiento es la reutilización espacial, en base a redes compuestas por celdas pequeñas (small-cells), muy densas y de baja potencia.

El problema principal con esta solución es, aparte de la necesidad de un alto grado de coordinación, el requisito de una plataforma informática compartida (cloud computing) que conecte las celdas pequeñas con la red central. iJOIN ha sido capaz de aportar justo esto.

iJOIN ha recibido la máxima nota en la evaluación de su desempeño realizada por la Comisión Europea. Según la CE, iJOIN ha realizado “excelentes progresos”, “ha logrado alcanzar plenamente sus objetivos y metas técnicas establecidos, e incluso ha superado las expectativas”.

El proyecto se ha situado a la vanguardia de la investigación europea en redes inalámbricas, y su tecnología se considera clave en el área del 5G, la próxima (y quinta) generación de redes móviles. De hecho, otros proyectos bajo el paraguas de la asociación público-privada 5G-PPP de la CE están interesados en incluir los resultados de iJOIN como fundamento para futuros diseños arquitectónicos de redes móviles 5G.

Concepto

El diseño conjunto desarrollado por el equipo científico de iJOIN ha sido viable gracias al concepto innovador RAN-as-a-Service (RANaaS), que permite una funcionalidad flexible basada en una estructura cloud. En otras palabras, RANaaS permite establecer un enlace primordial entre las tecnologías RAN y su ejecución en centros de datos que emplean datos comerciales.

Y, tal como implica su nombre, iJOIN tenía como objetivo preparar el terreno para un futuro volumen de tráfico excepcionalmente superior al actual, desarrollando un diseño conjunto y, a su vez, garantizando la optimización de la red de acceso y la red de transporte (backhaul), de los algoritmos de operación y gestión, así como de los elementos arquitectónicos, integrando celdas pequeñas, transporte heterogéneo y procesamiento centralizado.

La aplicación de la tecnología iJOIN ha demostrado un considerable aumento en el rendimiento por área (una mejora de un 60-130%, según la situación). Por poner un ejemplo, durante la hora punta, cuando muchos usuarios se conectan a la red móvil y lo más probable sería un descenso en la velocidad y el procesamiento de datos, la aplicación de la tecnología derivada de iJOIN garantiza un mejor rendimiento.

En cuanto a la eficiencia energética, la tecnología iJOIN reduce el consumo energético a menos de un 10% del consumo habitual del sistema. Con relación a la rentabilidad, los resultados de los análisis realizados han probado que esta tecnología puede conducir a una reducción del 25% en el gasto de capital necesario para la implementación de celdas pequeñas, comparado con inversiones convencionales en tecnología celular. Por último, pero no menos relevante, está la eficiencia de uso de la tecnología iJOIN, que ha resultado ser de hasta un 90% en RAN, red de transporte y RANaaS.

Los resultados del proyecto iJOIN han sido publicados en congresos y revistas punteros.

Asimismo, han conllevado contribuciones claves a organismos de estandarización, se han obtenido varias patentes, y el proyecto ha desempeñado un papel importante en talleres científicos e industriales a nivel internacional. Igualmente, ha participado en actividades de concertación, colaborando con otros proyectos de la UE, tales como Tropic, Metis, Crowd, Mobile Cloud Networking (MCC) y HARP (entre otros).

Otros proyectos de investigación en 5G llevados a cabo por Imdea son Searchlight, Tigre-CM y Cloud4BigData que siguen en curso, así como el recién concluido Crowd.

iJOIN operó desde noviembre de 2012 hasta abril de 2014 y fue financiado por la Unión Europea, bajo el Programa TIC H2020.

Infraestructura

Por otro lado, Imdea participa también en el proyecto paneuropeo público-privado 5G-XHaul, que evaluará la infraestructura para formar la próxima generación de redes y servicios de comunicaciones. El objetivo del proyecto, informa Innovations-report, es encontrar soluciones a la creciente demanda de conexiones de banda ancha, que requieren nuevas redes potentes y rentables con el fin de conectar los puntos de acceso.

Los científicos del IHP – Innovaciones en Microelectrónica de Alto Rendimiento (Alemania) coordinan el proyecto, en el que participa Telefónica, y otras empresas, institutos de investigación y universidades de cuatro países europeos.

«5G-XHaul ayudará a garantizar que todos los propietarios de teléfonos inteligentes puedan depender de una conexión de red ininterrumpida con una alta velocidad de datos «, dice el profesor Eckhard Grass, científico del IHP.

Un enfoque concreto del proyecto será el establecimiento de comunicación dinámica adaptativa para centros de transporte, incluidas las estaciones de tren y aeropuertos, y en los grandes eventos, porque la conexión de red debe adaptarse dinámicamente a las necesidades espaciales y temporales.

Los ensayos de campo ya están en marcha. El proyecto Bristol está Abierto es un proyecto conjunto entre el ayuntamiento de la ciudad británica y la universidad para ofrecer tres nuevas redes rápidas en el centro de Bristol.

El proyecto 5G XHaul está financiado por el programa de la UE Horizonte 2020 con alrededor de 7,3 millones de euros. Se ejecuta durante un período de tres años, hasta junio de 2018.

Referencia bibliográfica:

Carlos Jesús Bernardos, Antonio De la Oliva, Pablo Serrano, Albert Banchs, Luis M. Contreras, Hao Jin, Juan Carlos Zúñiga: An Architecture for Software Defined Wireless Networking. IEEE Wireless Communications Magazine (2014). DOI: 10.1109/MWC.2014.6845049

RedacciónT21

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