La esperada agitación en la demanda de datos inalámbricos gravarán enormemente el espectro disponible a menos que se implementan nuevas tecnologías eficientes. Maravilla inalámbrica: Una matriz de prueba inalámbrica de 96 antenas en la Universidad de Rice es el proyecto más avanzado para saltar la tecnología 4G de hoy.

A pesar de que las compañías del mundo han creado la última infraestructura inalámbrica, conocida como 4G LTE, un nuevo aparato con 96 antenas está tomando forma en un laboratorio de la Universidad de Rice en Texas, que podría ayudar a definir la próxima generación de tecnología inalámbrica.

El "Rice rig", conocido como Argos, representa el sistema más grande construido y servirá como banco de pruebas para un concepto conocido como "MIMO masivo"

MIMO, o "múltiple entrada, múltiple salida", es una técnica de red inalámbrica destinada a la transferencia de datos de forma más eficiente al tener varias antenas trabajando juntas para explotar un fenómeno natural que ocurre cuando las señales se reflejan en el camino a un receptor. El fenómeno, conocido como trayectos múltiple, puede causar interferencia, pero MIMO altera la sincronización de las transmisiones de datos con el fin de aumentar el rendimiento, utilizando las señales reflejadas.

MIMO ya se utiliza para 4G LTE y en la última versión de la tecnología Wi-Fi, llamada 802.11ac, pero que por lo general implica solamente un puñado de antenas transmisoras y receptoras. MIMO Masivo extiende este enfoque mediante el uso de montones o incluso cientos de antenas. Aumenta la capacidad adicionalmente, centrándo de manera efectiva las señales en los usuarios individuales, lo que permite numerosas señales que se envían a través de la misma frecuencia al mismo tiempo. De hecho, una versión anterior de Argos, con 64 antenas, demostró que la capacidad de la red podría ser impulsada en más de 10 veces la actual.

"Si usted tiene más antenas, puede servir a más usuarios", dice Lin Zhong , profesor asociado de ciencias de la computación en la Universidad Rice y co-líder del proyecto. Y la arquitectura le permite escalar fácilmente a cientos o incluso miles de antenas, dice.

MIMO Masivo requiere más potencia de procesamiento porque estaciones base envían las señales de radio de forma más directa a los teléfonos que intentan recibirlas. Esto, a su vez, requiere de cálculo adicional para lograrlo. El objetivo del banco de pruebas Argos es ver cuánto beneficio se puede obtener en el mundo real. Procesadores distribuidos por toda la instalación permiten probar diferentes configuraciones de red, incluyendo cómo trabajar junto a otras clases emergentes de estaciones base, conocidas como células pequeñas, que sirven áreas pequeñas.

"MIMO Masivo es un proyecto intelectualmente interesante", dice Jeff Reed, director del centro de investigación inalámbrica en la Universidad Virginia Tech." Usted quiere saber : ¿cómo de escalable es MIMO? ¿De cuántas antenas se puede beneficiar? Estos proyectos están tratando de resolver eso".

Una alternativa, o tal vez un enfoque complementario, a un eventual estándar 5G utilizarían frecuencias extremadamente altas, en torno a 28 gigahercios. Las longitudes de onda en esta frecuencia son alrededor de dos órdenes de magnitud más pequeñas que las frecuencias que llevan las comunicaciones celulares hoy en día, lo que permite ubicar más antenas en el mismo espacio, como en un smartphone. Pero debido a que las señales de 28 gigahercios son fácilmente bloqueadas por edificios, e incluso la vegetación y la lluvia, siempre se han visto como no utilizables, salvo en aplicaciones especiales de línea a la vista.

Sin embargo, Samsung y la Universidad de Nueva York han colaborado para solucionar esto, también mediante el uso de matrices de antenas múltiples. Estas envían la misma señal a través de 64 antenas, dividiendola para acelerar el rendimiento, y cambiando de forma dinámica las antenas que se están usando y la dirección donde se envía la señal para conseguir evitar los bloqueos del entorno.

Mientras tanto, algunos experimentos se han dirigido a empujar más la tecnología 4G LTE existente. La tecnología puede, en teoría, ofrecer 75 megabits por segundo, aunque es menor en situaciones del mundo real. Sin embargo, algunos estudios sugieren que puede ir más rápido uniendo corrientes de datos de varios canales inalámbricos.

Las nuevas investigaciones realizadas en Argos y en otros laboratorios inalámbricos ayudará a definir un nuevo estándar de telefonía 5G. Cualesquiera que sean los detalles, es probable que incluya un mayor intercambio de espectro, transmisores más pequeños, los nuevos protocolos y nuevos diseños de red. "Introducir una nueva tecnología inalámbrica es una tarea enorme", dice Marzetta.

Por David Talbot, MIT