Investigadores presentan nuevo sistema inalámbrico para mayor acceso 5G

Un nuevo documento sobre conectividad inalámbrica del laboratorio de Dinesh Bharadia, afiliado del Instituto Qualcomm (QI) de UC San Diego y miembro de la facultad del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Escuela de Ingeniería Jacobs, presenta una nueva técnica para aumentar el acceso a la Red 5G y más allá de ondas milimétricas (mmWave).

«Las redes de energía y las redes mmWave/sub-THz comparten una notable similitud; ambas enfrentan desafíos fundamentales en la distribución eficiente», dijo Bharadia. «Así como las redes de energía generan cantidades sustanciales de energía, pero encuentran obstáculos significativos para entregarla de manera eficiente a los hogares, la utilización de redes de ondas milimétricas/sub-THz para una conectividad de datos perfecta presenta una situación similar. A pesar de la abundante disponibilidad de ancho de banda en estos espectros, la distribución eficiente de datos con estos espectros a los dispositivos de los usuarios sigue siendo un desafío formidable».

El documento, «mmFlexible: multiplexación de frecuencia direccional flexible para redes multiusuario mmWave», fue presentado por Ph.D. el estudiante y autor principal Ish Kumar Jain en la Conferencia Internacional IEEE sobre Comunicaciones Informáticas en Nueva York el miércoles 17 de mayo.

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Con la introducción de más automatización y mayores velocidades y potencia de procesamiento detrás de las redes inalámbricas, la infraestructura que conecta a las personas con estos recursos se ha quedado atrás.

Jain se sintió atraído por el desafío de crear un dispositivo que pudiera cerrar esta brecha y brindar a las personas un mayor acceso a la red 5G mmWave.

Los sistemas 5G mmWave utilizan frecuencias de radio para conectar todo, desde automóviles «inteligentes» hasta dispositivos portátiles y conjuntos de realidad virtual hasta redes inalámbricas. El avance de 4G a 5G permite mayores velocidades y ancho de banda en general.

Parte del problema, dice Jain, es que el salto de 4G a 5G abrió muchos más recursos y poder de procesamiento de los que podía manejar la infraestructura existente. Los sistemas mmWave dependen de un modelo de distribución de «haz de lápiz» en el que una estación base envía un solo haz de cobertura, como una luz en la oscuridad. Todos dentro de ese haz tienen acceso a todos los recursos que la red 5G mmWave tiene para ofrecer, independientemente de si sus dispositivos pueden procesarlos.

Esto puede conducir a una pérdida de ancho de banda que, de otro modo, podrían haber aprovechado los usuarios de otras regiones. Incluso cambiando este haz, como un faro que gira lentamente a intervalos de tiempo, crea un retraso para aquellos que caen más allá de su alcance.

Para abordar los problemas combinados de ancho de banda desperdiciado y retraso, Jain, Rohith Reddy Vennam y Raghav Subbaraman, también Ph.D. Los estudiantes del Grupo de Redes, Detección y Comunicación Inalámbrica (WCSNG) de Bharadia se propusieron determinar si podían crear un conjunto de antenas que sirviera a los usuarios en múltiples direcciones sin sacrificar la distancia y la potencia.

El equipo diseñó un prototipo de dispositivo que funciona en conjunto con un novedoso conjunto de antenas para dividir una sola banda de frecuencia en múltiples haces utilizables. Esta disposición de antena, denominada arreglo de fase de retardo, aprovecha la gran cantidad de ancho de banda de 5G mmWave para conectar varias regiones a la red y se puede adaptar para brindar una mayor conexión a quienes la necesitan.

Esta nueva matriz programable también se puede construir utilizando tecnologías existentes y ampliarse con una gran cantidad de antenas para admitir todos los dispositivos futuros.

A través de experimentos realizados en el Atkinson Hall de QI en el campus de UC San Diego, el equipo descubrió que mmFlexible redujo el retraso en un 60-150%.

«Es muy emocionante ver surgir nuevas generaciones de aplicaciones», dijo Jain. «Pero siento, en el futuro, el número de [wireless] los dispositivos crecerán y también lo hará su demanda de espectro inalámbrico. Estas son las cosas clave que me motivan a seguir explorando estas técnicas innovadoras».

La investigación se publica en el arXiv servidor de preimpresión.