Más allá de la 5G: la investigación avanza en la arquitectura de radio e IA para el futuro de las telecomunicaciones
El crecimiento de la 5G en el mundo continúa, con una previsión de Ericsson de alcanzar los 1 500 millones de suscripciones a finales de 2023. Velocidades de conectividad más rápidas, menor latencia y mayor fiabilidad de la red son algunas de sus ventajas en comparación con las generaciones de redes anteriores. Los científicos ya están investigando los próximos pasos: un nuevo tipo de sistema de comunicaciones inteligentes que va más allá de la 5G. El proyecto ARIADNE, financiado con fondos europeos, se creó para avanzar en la investigación de este nuevo sistema que integra una arquitectura radioeléctrica avanzada de alta frecuencia y un método de procesamiento y gestión de redes basado en inteligencia artificial (IA). Este objetivo ambicioso se centra en una visión a largo plazo de los servicios móviles virtuales omnipresentes en lugar de las mejoras de la red local para la estándar 5G actual.
Lograr avances técnicos
«Dado que el espectro de frecuencias disponible en las redes de comunicación actuales está siendo consumido por un número cada vez mayor de aplicaciones y servicios nuevos y, por lo general, muy exigentes, es necesario utilizar rangos de frecuencias más altos de forma eficiente, aplicando tecnologías novedosas y una gestión de recursos de red asistida por IA, para poder dar lugar a todas las necesidades de comunicación del futuro», explica Halid Hrasnica, coordinador del proyecto ARIADNE. Debido a esta necesidad, uno de los pilares del proyecto era desarrollar nuevas tecnologías radioeléctricas para las comunicaciones utilizando la banda D, el rango de frecuencias de 110 a 170 GHz. Se creó con éxito un enlace en tiempo real, punto a punto y con visibilidad directa en banda D, que funciona en el rango de 150 a 160 GHz. Pudo transmitir datos a más de 226 metros a una alta velocidad de 13 Gbps por portadora (modulación de amplitud en cuadratura 32), garantizando además una comunicación dúplex por división de frecuencia sin errores. El segundo pilar de la investigación fue la conectividad avanzada basada en metasuperficies de inteligencia reconfigurables pasivas (RIS, por sus siglas en inglés), una tecnología innovadora que mejoraría el rendimiento, los costes y el despliegue en las redes 5G/6G. Las metasuperficies manipulan las ondas electromagnéticas de forma controlada y flexible, lo que amplía considerablemente la cobertura de la red. Los investigadores de ARIADNE construyeron un demostrador de hardware de RIS, como se ve en la imagen, que exhibe las metasuperficies reflectantes anómalas que dirigen ondas de banda milimétrica hacia receptores en entornos difíciles, que supera obstáculos como los muros.
El papel del aprendizaje automático y la IA
Para superar los retos de la comunicación de alta frecuencia y gestionar las metasuperficies, en ARIADNE se exploró una serie de técnicas de aprendizaje automático e IA. «En la mayoría de los casos, la aplicación de estas técnicas facilitó el modelado del canal de comunicación y la gestión y planificación general de la red», afirma Hrasnica. El aprendizaje automático y la IA se utilizaron para avanzar en el uso de las RIS y optimizar la capa física de las comunicaciones inalámbricas de banda D, incluidos los servicios de localización y la formación de haces para una mejor focalización y cobertura de la señal. Las tecnologías también mejoraron los protocolos de acceso al medio y la asignación de recursos de red, y ayudaron a la planificación de la red, especialmente en el posicionamiento de los nodos de red y las metasuperficies.
Próximos pasos
El equipo del proyecto contempló casos de uso general, incluidas las conexiones entre azoteas y a pie de calle, y la conectividad basada en las RIS sin línea de visión directa. También estudió la conectividad dinámica «ad hoc» en una red en movimiento, además de la conectividad de vehículo a vehículo y de vehículo a todo, crucial para aplicaciones como la conducción autónoma. Según Hrasnica, el concepto de ARIADNE y sus logros deben seguir desarrollándose para integrarse en futuras redes de comunicación inalámbricas. «Para lograrlo, los socios industriales del proyecto ya están adoptando las medidas concretas correspondientes».
Palabras clave
ARIADNE, IA, 5G, telecomunicaciones, inteligencia artificial, aprendizaje automático, 6G
