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Un consorcio explora las bandas milimétricas del 5G

Imdea y Telefónica participan en un consorcio internacional que desarrollará una nueva tecnología de acceso radio móvil 5G, que operará en bandas milimétricas. El uso de frecuencias tan altas es un reto necesario para proveer servicios al límite de la banda ancha móvil 5G, con velocidades de datos muy altas -10 Gbps-, y muy bajas latencias -5 milisegundos-. Por Carlos Gómez Abajo.

Un consorcio explora las bandas milimétricas del 5G

Un consorcio internacional, en el que participan Imdea Networks y Telefónica, aspira a desarrollar conceptos y componentes clave para una nueva tecnología de acceso radio móvil 5G. Se espera que esta tecnología opere en un rango de bandas de frecuencia de entre 6 y 100 GHz, incluyendo la banda de onda milimétricas (mm-wave).

El uso de frecuencias tan extremadamente altas para las comunicaciones móviles es un reto, señala la nota de Imdea, pero es necesario para poder proveer servicios al límite de banda ancha móvil 5G, ya que requerirá velocidades de datos muy altas (de hasta 10 Gbps) y, en algunos casos, también muy bajas latencias de extremo a extremo (menos de 5 milisegundos). El proyecto tiene como objetivo acelerar la normalización de las tecnologías de ondas milimétricas para 5G y lograr así que la industria y los ciudadanos se beneficien de su comercialización para el año 2020.

El proyecto mmMAGIC está co-financiado por el programa 5G PPP de la Comisión Europea, que aúna a importantes proveedores de infraestructura (Samsung, Ericsson, Alcatel-Lucent, Huawei, Intel, Nokia), a los principales operadores europeos (Orange, Telefónica), a destacados institutos de investigación y universidades (Fraunhofer HHI, Imdea, Universidades de Aalto -Finlandia-, Bristol, Chalmers -Suecia- y Dresde), a fabricantes de equipos de medición y a una pyme (la sueca Qamcom).

mmMAGIC desarrollará y diseñará nuevos conceptos asociados a la tecnología de acceso radio móvil (RAT) para su despliegue en el rango de 6 a 100 GHz, incluyendo nuevas ondas, estructuras de trama y numerología, y novedosas técnicas adaptativas y cooperativas de formación de haz y seguimiento, con el fin de hacer frente a los desafíos específicos que plantea la propagación móvil de onda milimétricas. Este nuevo RAT se concibe como un componente clave en el ecosistema global 5G multi-RAT.

Joerg Widmer y Domenico Giustiniano liderarán las tareas asignadas a Imdea Networks Institute, el instituto de investigación de la Comunidad de Madrid. Widmer afirm que mmMAGIC «complementa programas de investigación ya operativos en el Instituto, tales como SearchLight, financiado a través de una beca ERC Consolidator Grant del consejo europeo de investigación, y la iniciativa regional Tigre5-CM».

Dentro de mmMAGIC, IMDEA Imdea explotará sus aptitudes en el diseño y en la aplicación a nivel de sistema para investigar el interfuncionamiento de las células de ondas milimétricas, tanto para su funcionamiento independiente como en conjunto con las células de otras tecnologías, el soporte arquitectónico para la integración de la tecnología de ondas milimétricas con otras tecnologías de legado y 5G, el análisis de rendimiento del sistema de acceso radio en base a ondas milimétricas, y la investigación de divisiones funcionales entre los elementos de red.

El centro lidera además la investigación sobre esquemas de acceso múltiple y de duplexación, protocolos de acceso sensibles al contexto, esquemas eficientes de búsqueda y descubrimiento celular por medio de diferentes implementaciones de redes de ondas milimétricas, y procedimientos de acceso inicial eficientes que permitan encontrar y combinar los haces rápidamente y establecer enlaces.

En el diseño de la arquitectura de la red de acceso radio que plantea mmMAGIC se prevé una integración transparente y flexible con otras interfaces de radio 5G y LTE. Ésta se logrará a través de funcionalidades inter-redes mejoradas y enteramente nuevas, que se desarrollarán como parte del proyecto. También se prevén capacidades de auto-backhaul y de fronthaul, creando así una solución 5G integrada que sea holística, escalable y económicamente viable para satisfacer las necesidades futuras de los operadores, lo que permitiría, por ejemplo, televisión y video streaming de ultra-alta definición, realidad virtual, experiencia de inmersión, y servicios ultra-receptivos 5G en la nube para usuarios móviles.

Mediciones

El proyecto llevará a cabo extensas mediciones del canal de radio en el rango de 6-100 GHz en varios lugares de Europa, y desarrollará modelos avanzados de canal que se utilizarán para realizar una rigurosa validación y análisis de la viabilidad de los conceptos y el sistema propuestos, así como para su uso en foros de reglamentación y estandarización. La ambición del proyecto es preparar el camino para que Europa tome ventaja en estándares 5G y ser un punto focal para la construcción de consenso europeo y mundial sobre la arquitectura, los componentes clave y el espectro para sistemas 5G que funcionan por encima de los 6 GHz.

mmMAGIC está coordinado por Samsung. Ericsson ha asumido el rol de gestor técnico, mientras que Intel, Fraunhofer HHI, Nokia, Huawei y Samsung liderarán cada uno de los cinco paquetes de trabajo técnico. El proyecto se lanzó oficialmente el 1 de julio y durará dos años. No obstante, el consorcio decidió poner en marcha sus investigaciones tres meses antes de la presentación oficial por parte de la CE con el fin de entregar sus primeros resultados a finales de julio.

Tras su lanzamiento oficial, más de 60 delegados se reunieron en el Instituto Samsung I+D del Reino Unido del 7 a 8 julio para analizar los primeros hallazgos de mmMAGIC y lanzar las ambiciosas campañas de medición de proyecto que tendrán lugar en Alemania, Francia, Finlandia, Suecia y el Reino Unido. Otras áreas tecnológicas contempladas en la reunión fueron la arquitectura e integración de la onda milimétrica 5G, el diseño de la interfaz de radio, y esquemas de cooperación avanzados y multi-antena que puedan hacer posible una experiencia Gbps «sin aristas» para los usuarios móviles.

Otro proyecto

Imdea y Telefónica, junto con la Universidad Carlos III de Madrid, participan también en el proyecto Xhaul, en el que proveedores de la industria de telecomunicaciones, operadores, empresas de TI, pequeñas y medianas empresas y el mundo académico de Europa y Asia (Taiwán) están trabajando juntos para desarrollar una solución adaptable, compartible, y eficiente en costes mediante la integración de los segmentos fronthaul y backhaul de la futura red de transporte 5G.

Esta solución tiene como objetivo la interconexión flexible de las funciones de acceso radio 5G y las funciones del core de la red, que serán alojadas dentro de la infraestructura en la nube del operador. Xhaul simplificará y acelerará las operaciones de red, reducirá el coste de la red, y permitirá la instrumentación y optimización de todo el sistema para mejorar la Calidad de Servicio y el ahorro energético, así como el desarrollo de aplicaciones conscientes de la situación de la red. La duración prevista del proyecto es de 30 meses, comenzando el 1 de julio pasado.

El desafío de las redes 5G es proporcionar altas velocidades de datos (decenas de Gbps) con muy baja latencia (pocos milisegundos). Este desafío llega en un momento de disminución de los ingresos medios por usuario de los operadores de telecomunicaciones, lo que plantea claramente la necesidad de soluciones que puedan rebajar el coste total de operación y propiedad a un nivel rentable, explica la nota de prensa de Imdea.

Los enfoques actuales presentan el problema de requerir una mayor heterogeneidad de la red de transporte, complejidad y flexibilidad limitada para optimizar los diferentes indicadores clave de rendimiento (por ejemplo, la capacidad, la latencia, la energía) en diferentes contextos de redes y servicios.

Objetivo

Xhaul, definida como la solución de transporte flexible común para las futuras redes 5G, tiene como objetivo la integración de las redes de backhaul y fronthaul con las tecnologías por cable e inalámbricas en una red de transporte común basada en paquetes y con soporte del paradigma SDN (software defined networks) y NFV (network functions virtualization).

Esta solución, por lo tanto, permitirá una reconfiguración flexible y definida por software de todos los elementos de red en un sistema compartido por varios operadores y con una gestión unificada orientada a los servicios, tales como la compartición de la red, ahorro de energía, aprovisionamiento de capacidad y reconfiguración, distribución de medios y servicios disponibles en la nube.

La solución Xhaul se demostrará en un escenario real a gran escala en Berlín. Para ello, se utilizará la plataforma de experimentación 5G Berlín, y servirá como plataforma para la evaluación temprana de tecnologías 4G y 5G con el foco en los conceptos Xhaul. Además, se llevarán a cabo pruebas de campo para demostrar el apoyo a la movilidad Xhaul para la aplicación en trenes de alta velocidad, proporcionando puntos de acceso de alta capacidad en un tren en Taiwán.

Los participantes del sector incluidos en el consorcio son, además de los españoles: NEC (dirección técnica), Ericsson, Nokia Networks, ATOS, Telecom Italia, Orange, Telnet y el Fraunhoffer Heinrich Hertz Institute.

RedacciónT21

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