Un proyecto europeo prepara los 'ladrillos' del 5G

Durante el último año investigadores de Imdea Networks (dependiente de la Comunidad de Madrid) han formado parte de Flex5Gware, un proyecto que participa en el esfuerzo europeo para lograr que las comunicaciones 5G, que prometen una capacidad de red mil veces mayor, sean realidad en 2020.

Flex5Gware es un acrónimo del inglés Flexible and efficient hardware/software platforms for 5G network elements and devices, Plataformas de hardware/software flexibles y eficientes para elementos y dispositivos de redes 5G.

Uno de los principales objetivos de Flex5Gware, explica Imdea en una nota, es determinar con precisión los desafíos específicos que plantea la implementación de plataformas de hardware (HW) y de software (SW) 5G, tanto en lo que se refiere a los elementos como a los dispositivos de red.

Este análisis de la complejidad asociada a la aplicación del 5G en escenarios del mundo real se utiliza, por ejemplo, para indicar la viabilidad de las soluciones previstas para el 5G. En particular, Flex5Gware se centra en proporcionar pruebas de concepto o PoC (por sus siglas en inglés) de los bloques de construcción fundamentales que compondrán las plataformas SW/HW del 5G. Con sus 11 PoCs, Flex5Gware cubre toda la cadena de valor de las plataformas 5G: comenzando con las antenas, los módulos de RF y las señales mixtas hasta abarcar aspectos del hardware y software digital.

Al final de este primer año de trabajo, además de producir una completa descripción de todas las pruebas de concepto en cuanto a qué tecnología utilizar, listar los objetos de prueba y asignarlos a casos de uso del 5G, Flex5Gware ha logrado excelentes resultados para dichas pruebas: cinco de ellas (facilitadores HW/SW para 5G) ya han sido presentadas durante el reciente congreso EuCNC, celebrado en Atenas (Grecia).

En el stand de Flex5Gware se pudieron observar mejoras en términos de reducción de costes y de huella del hardware analógico, junto con técnicas para rebajar el consumo energético basadas en la sensibilidad al contexto. Entre estas cinco PoC, el consorcio Flex5Gware considera su logro más destacado el llamado transceptor full duplex, una tecnología que proporciona velocidades de transmisión hasta un 50% superiores para los usuarios y hasta un 21% más si se suman las tasas de transmisión de todos los usuarios de la celda (cuando se trata de un entorno multiusuario y en comparación a configuraciones en las que el full duplex no está disponible).

Los investigadores de Imdea Networks Vincenzo Mancuso y Domenico Giustiniano han contribuido a los logros de este proyecto al producir resultados clave en la integración de nuevas metodologías que permiten extraer información sobre sincronización y utilizarla en algoritmos de posicionamiento del usuario utilizando tecnologías GPS y WiFi, y también controlar nuevas comunicaciones dispositivo a dispositivo en base a tecnologías multipath. Los resultados de Imdea son fundamentales para la implementación de futuras redes de anticipación que se adaptan automáticamente al detectar la presencia de usuarios.

Influencia sobre la estandarización global

Imdea ha adoptado un papel destacado en el desarrollo de tecnologías 5G tales como las comunicaciones por ondas milimétricas, la virtualización de las funciones de red y las redes 5G definidas por software. El proyecto Flex5Gware complementa otros programas de investigación ya operativos en el Instituto.

El proyecto está cofinanciado por el programa 5G PPP de la Comisión Europea y estará operativo hasta el verano de 2017. El consorcio reúne a grandes proveedores de componentes y dispositivos de red (Ericsson, Intel), un importante operador europeo (Telecom Italia), destacados organismos de investigación (Instituto Fraunhofer para física aplicada del estado sólido – IAF, Imdea Networks, Nokia Bell Labs, Centro de investigación técnica VTT de Finlandia), universidades (Lund, Pisa, Lovaina y Carlos III de Madrid) y cuerpos académicos, así como dos pymes (TNT – Tecnologías, Servicios Telemáticos y Sistemas y Wings ICT Solutions). El cambio

Arturo Azcorra, director de Imdea Networks y presidente del Grupo de Expertos en 5G de la Plataforma Tecnológica Europea NetWorld2020, explica en la web de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M), en la que es catedrático, cómo cambiará el 5G la forma de relacionarnos con el mundo.

Doctor en Ingeniería de Telecomunicación, Azcorra es catedrático del departamento de Ingeniería Telemática de la UC3M. Coordina el proyecto europeo 5G-Crosshaul del programa marco de investigación e innovación Horizonte 2020.

El 30 de septiembre, en la Noche Europea de los Investigadores, la universidad organizará un espectáculo que mostrará al público la influencia del 5G. «Se trata de un espectáculo divulgativo que combina danza, música, teatro y audiovisual para explicar cómo va a influir en los próximos años esta tecnología en nuestras vidas. La pieza teatral se centra en la historia de una pareja sentimental muy diferente contada en dos momentos paralelos: en 2016, cuando se enamoran; y en 2026, cuando están a punto de tener un hijo. Es decir, se escenifican el momento actual, cuando la tecnología 5G se encuentra en desarrollo; y un momento del futuro, cuando se prevé que esté implantada en todo tipo de aparatos».

«La combinación de avances de las redes 5G», explica, «transformará la realidad actual en una realidad conectada, en la que todos los objetos y personas estarán conectados entre sí. Las redes 5G permitirán conectar más de 6.000 millones de millones de personas, lo que incluye a todos los habitantes del planeta, y adicionalmente del orden de mil objetos por cada uno de ellos. Cada persona estará permanente conectada a sus médicos, sus amigos, sus compañeros de trabajo, clientes/proveedores, servicios de seguridad… pero además estará conectada a su automóvil, su nevera, su panadería favorita, lugares de ocio, metro, aeropuerto, vivienda y, en suma, a todo objeto que tenga un cierto interés para nosotros. Además, los objetos estarán igualmente interconectados, por lo que un palé podrá ‘quejarse’ a su empresa de origen de que su ruta de entrega es incorrecta, y nuestra caldera podrá descargarse software de control que la haga más eficiente».

La cantidad de dispositivos conectados se verá complementada por un incremento de la capacidad de la red «de tres órdenes de magnitud. Las redes 5G podrán, por tanto, transportar un volumen de datos móviles 1.000 veces mayor que las redes 4G que están desplegándose en la actualidad».

«La red se está diseñando para poder integrar todas las interfaces multimodales: dispositivos de realidad aumentada, interfaces de ondas cerebrales o la implantación de biochips de interfaz, permitirá a los usuarios de las redes 5G interactuar entre ellos y con todos los objetos conectados de una manera totalmente natural, sin percibir dispositivos externos, como una extensión de sus cinco sentidos. Dicho intercambio de imagen estereoscópica, olores, información táctil u ondas cerebrales se podrá realizar estemos donde estemos. Porque, al contrario de lo que sucede con los sistemas 4G, las redes 5G se están diseñado para disponer de cobertura geográfica universal, con la ventaja añadida de una mayor uniformidad de servicio respecto a la posición relativa entre la estación base y el borde de la célula».

Energía

La reducción del consumo energético es otro de los elementos clave. «Se están desarrollando tecnologías con un consumo energético relativo de tan solo el 10 por ciento del actual, de cara a minimizar el impacto medioambiental derivado del 5G».

Para 2018, prevé Azcorra, «ya se empezarán a desplegar tecnologías pre-standard conocidas como 4.5G, principalmente en Europa y Asia. Para los juegos olímpicos de invierno y verano, está previsto que ATOS y Ericsson demuestren equipamiento y aplicaciones avanzadas de entretenimiento sobre tecnologías 5G, y el Samur ]servicio de emergencia de Madrid] está ya desarrollando aplicaciones de emergencia avanzadas para estar preparado para el salto al 5G. Los productos y servicios 5G como tal está previsto que se desplieguen a partir del año 2020, y sufrirán una rapidísima penetración y cobertura».

«España está posicionada de una manera excelente en la I+D+i en tecnologías 5G», afirma el experto. «Ocupamos una posición de liderazgo en la PPP de 5G, que es la iniciativa más ambiciosa de la Comisión Europea en la investigación avanzada en telecomunicaciones». Con un presupuesto público y privado de 7.000 millones de euros y un programa de actividades a 7 años, la PPP constituye la columna vertebral de la I+D europea en 5G. Por otro lado, la European Technology Platform Networld 2020, integrada por más de 1.100 universidades y centros de investigación públicos y privados de toda Europa, complementa el esfuerzo investigador de la 5GPPP. «En ambos casos, las instituciones españolas estamos muy presentes a nivel relevante».

España cuenta además, señala, con el laboratorio 5Tonic, uno de los bancos de pruebas paneuropeos en 5G de mayor relevancia, fundado por Telefónica e Imdea Networks, y que en la actualidad integra además a Ericsson, INTEL, Commscope y la UC3M.