Innovaciones tecnológicas para el acceso de banda ancha inalámbrico

Hace varios años, el equipo de Tecnología Inalámbrica Avanzada de Nortel puso la mira en el objetivo de lograr un nivel de capacidad, ancho de banda y rendimiento inalámbrico diez veces superior al existente en ese momento. El equipo sabía que necesitaba lograr que la red rindiera por último las velocidades de datos de 1 megabit por segundo (Mbit/s) necesarias para servicios verdaderamente inalámbricos en banda ancha, en tiempo real.

Hoy día, Nortel ya ha demostrado que ese nivel diez veces superior es factible, y en nuestro laboratorio estamos demostrando la transmisión de 37 Mbit/s en una portadora de 5-MHz.

En todo sentido, nuestros objetivos y logros no son excesivos—ya existe un mercado de aplicaciones significativas inalámbricas en banda ancha. Los éxitos más notables en el mercado hasta la fecha se han dado en Corea y Japón, con más de 20 millones de usuarios intensos de transmisiones de datos de alta velocidad (en redes Evolución, optimizadas para datos, o EV-DO [Evolution, Data Optimized] de la próxima generación). Evidentemente, son cada vez más los usuarios que están adoptando una mentalidad Internet y un estilo de vida móvil. Exigen que los sistemas inalámbricos les ofrezcan las mismas posibilidades que ahora les ofrecen sus servicios DSL o de módem de cable, a un precio asequible. Por esa razón, las redes inalámbricas en banda ancha primero se concentrarán en los dispositivos de datos—computadoras portátiles, dispositivos personales de música/video, PDA y dispositivos de juegos.

Echando los cimientos para el futuro

En estos últimos 15 años, los sistemas inalámbricos se han concentrado en optimizar la multiplexión por división de tiempo y de código. La introducción de EV-DO Rls A y HSUPA de mayor capacidad son la culminación de esos esfuerzos, y con su introducción al mercado en 2007, los usuarios podrán tener una verdadera experiencia inalámbrica en banda ancha. Pero estamos llegando al punto de los rendimientos decrecientes con las nuevas técnicas por división de tiempo y de código; para lograr el objetivo de un sistema inalámbrico de banda ancha expandible, de alta capacidad y asequible deben emplearse técnicas múltiplex espaciales.

Un símil sería la carretera por la que uno maneja. Hay que imaginarse sus carriles cada vez más llenos de automóviles que ingresan por cada entrada del camino; en un momento determinado, el tránsito se atasca. Es inútil que los automóviles sean más rápidos, más aerodinámicos y menos costosos. Se pierde el movimiento y las posibilidades de innovación. La única solución es agregar carriles o carreteras.

Durante estos últimos cinco años, Nortel ha trabajado en una nueva tecnología de interfaz aérea para sistemas macrocelulares de alta potencia que combinan una técnica de procesamiento de antena denominada de entrada múltiple, salida múltiple (multiple-input multiple-output: MIMO), con un esquema de modulación llamado multiplexión por división ortogonal de frecuencia (orthogonal frequency division multiplexing: OFDM).

El sistema MIMO funciona creando trenes múltiples paralelos de datos entre las antenas múltiples de transmisión y recepción. Usando el fenómeno del trayecto múltiple, se pueden diferenciar los trayectos de señal separados de cada antena MIMO. Volviendo al ejemplo de la carretera, el MIMO en efecto añade varias nuevas carreteras paralelas.

La OFDM es una técnica de modulación, que emplea muchas subportadoras, o tonos, para portar una señal, y que posee ciertas ventajas importantes. Es más sólida, lo cual significa que ofrece mejores características en zonas con muchas obstrucciones que causan una gran cantidad de reflejos (trayectos múltiples). También permite el uso de receptores más simples. Tal vez más importante aún, la OFDM es más compatible con las tecnologías MIMO.

Opciones de evolución para OFDM / MIMO

La primera aplicación del sistema OFDM-MIMO multicelular de alta potencia es en la norma WiMAX 802.16e, que se concentrará en las necesidades en materia inalámbrica en banda ancha de empresas explotadoras nuevas y alternativas.

El OFDM-MIMO también se está incorporando en la evolución de las redes tanto CDMA como UMTS. Las entidades normalizadoras del 3GPP2 (proyecto 2 de asociación tercera generación) están tratando sobre la incorporación del OFDM-MIMO en la evolución de las redes 1xEV-DO. Asimismo, el 3GPP (proyecto de asociación tercera generación) está considerando el OFDM-MIMO en la evolución a largo plazo (ELT) de las redes HSDPA/HSUPA—una evolución que Nortel ha denominado HSOPA. Esas evoluciones OFDM – MIMO se están diseñando para permitir que las compañías explotadoras inalámbricas preserven una proporción importante de sus redes existentes.

Sólo falta un par de años para la construcción de redes OFDM-MIMO multicelulares de alta potencia en gran escala, la cual enfrentará ciertos problemas. Por ejemplo, en el sitio de la célula, el uso de antenas de polarización cruzada evitará que los proveedores de servicios tengan que instalar antenas grandes adicionales, las que pueden ser una pesadilla en lo que toca a la instalación y las ordenanzas relativas a las construcciones. Será necesaria una tecnología que reduzca la instalación de cables desde las antenas. También serán afectados los dispositivos, que requerirán antenas integrales adicionales, y tolerancias más estrictas de los componentes. Afortunadamente, se está trabajando activamente para resolver esas cuestiones.

En resumen

Es evidente que la demanda de sistemas inalámbricos en banda ancha apenas está comenzando, y que estos sistemas constituirán el sector de mayor crecimiento de la industria inalámbrica. El punto de partida para dicho crecimiento es la creciente preferencia de los consumidores por las computadoras portátiles. Actualmente, en los Estados Unidos se venden más computadoras portátiles que modelos de escritorio. A medida que se acentúe esta tendencia, también crecerá la demanda de los usuarios por el mismo tipo de servicio de banda ancha dondequiera que se encuentren, ya sea en su hogar, en la oficina o de viaje. La proliferación de reproductores MP3, aparatos PDA, dispositivos para juegos, y otros dispositivos de mano impulsará la demanda de sistemas inalámbricos de banda ancha. Desde luego, dicho crecimiento dependerá de que se cuente con regulaciones y un espectro radioeléctrico apropiados, sea cual fuere la tecnología.

Volviendo a nuestro símil, si la industria de sistemas inalámbricos acelera la aceptación del OFDM-MIMO tal como han progresado nuestras carreteras, podremos poner los automóviles mejores y más avanzados—nuestras aplicaciones—en las nuevas carreteras paralelas múltiples, permitiendo que la gente llegue a sus destinos más rápida y eficientemente que nunca. De esa forma, MIMO y OFDM son tecnologías esenciales que permitirán a la industria de sistemas inalámbricos cumplir con la promesa y el potencial que representan dichos sistemas de banda ancha.

John Hoadley
CTO de Inalámbricos
NORTEL

 

Información adicional: Este es un resumen de la presentación realizada por el Sr. Hoadley en la SESION 3: “Perspectivas del sector privado de telecomunicaciones” de las Sesiones Especiales de la IV Reunión Ordinaria de la Asamblea de la CITEL que tuvieron lugar el 20 de febrero de 2006 en San José, Costa Rica.