En 1940, dos ingenieros norteamericanos (Shannon y Hartley) acuñaron la Ley de Shannon, que define la máxima cantidad de datos digitales que pueden ser transmitidos, considerando variables como la cantidad de espectro, el número de antenas, las interferencias, etc. Y con los avances experimentados en tecnología, pronto alcanzaremos el límite teórico de capacidad, tal como lo define esta ley.
Esta situación representa un reto formidable, al que incluso ya se le ha puesto nombre: el reto 1000x. Su génesis hay que buscarla en el incremento espectacular en el volumen de datos que se manejan a través de las redes móviles, que se ha ido duplicando año a año durante los dos los últimos, y que da la impresión de que seguirá imparable. Si establecemos una media entre las diferentes previsiones de los analistas, éstas auguran que este volumen se multiplicará por entre 10 y 12 de aquí a 2015. E incluso hemos llegado a escuchar que el volumen de datos podría multiplicarse por 1000, entre 2010 y 2020.
Desde Qualcomm, hemos decidido asumir este reto: el desafío de conseguir redes con capacidad para un volumen de datos 1.000 veces mayor que las actuales. Repasamos nuestras notas desde el principio, realizamos simulaciones, contemplamos la tecnología y exploramos las mejoras e innovaciones que serían necesarias para enfrentar este reto. Y llegamos a una serie de conclusiones.
En primer lugar, va a ser necesario conseguir más de todo: más espectro (¿cuánto necesitamos, y cómo podemos conseguirlo?); más small cells (¿con qué densidad podemos diseñarlas, sin problemas de interferencias?); y más capacidad, tanto en interiores como en exteriores (¿cuánto más?).
Y, desde luego, más inteligencia. Sí, más inteligencia porque simplemente agregar más recursos puede no ser suficiente; por lo que será necesario utilizarlos de un modo más inteligente, de forma que estas complejas redes trabajen juntas, en armonía, para conseguir mucho más.
Así que, con todo este esfuerzo, ¿podemos llegar al objetivo del “reto 1000x”? ¿Cómo podemos atender a esta insaciable demanda de datos en movilidad? ¿Cómo podemos crear una infraestructura de red con capacidad para 1.000 veces más datos que los que se manejan en actualidad? La clave está, muy probablemente, en el uso de las small cells.
De entrada, tenemos dos opciones: se puede ampliar la cantidad de espectro, o se puede incrementar el número de antenas, como hace la tecnología MIMO (Multiple Input Multiple Output). Pero, sin duda, la solución más atractiva es utilizar small cells, que funcionan con menos energía, y además pueden ser desplegadas allí donde se necesiten, utilizando el mismo espectro una y otra vez. Esto significa que se puede ampliar la capacidad, sin cruzar el límite. Además, dado que son muy efectivas en costes y sencillas de desplegar (especialmente si se comparan con otras opciones), no cabe duda de que se van a convertir en una opción muy extendida entre los operadores en todo el mundo.
Pero, al ser necesarias más small cells, de diversos tipos y dispersas por todas partes, esto resultará en un mix heterogéneo de “celdas” de una densidad mucho mayor. Y con estas redes “hiper-densas”, se abre un segundo frente: el problema de las interferencias, tanto entre las macro cells y las small cells, como las small cells entre sí. Así que, ¿cómo resolvemos este segundo reto?
Una forma de evitar las interferencias es facilitar la coordinación entre celdas, compartiendo los recursos de forma inteligente, según cada necesidad. Por ejemplo, si hay más tráfico en las small cells que en la macro-celda, aquéllas obtienen mayores porciones de los recursos compartidos, y viceversa. Las versiones actuales de LTE Advanced y HSPA+ consiguen esto a través de una mejora denominada Range Expansion (ampliación del alcance) que soporta la coordinación entre la “macro-red” y las small cells (las versiones futuras de estos protocolos irán más allá, soportando también la coordinación de las small cells entre ellas).
Otra técnica que se está imponiendo es el uso de small cells “oportunistas”, que se activan o desactivan dependiendo de la los requerimientos de capacidad. Todo esto no sólo minimiza las interferencias, sino que además ahorra energía. ¡Seamos verdes!
También existen tecnologías de cancelación, ya están disponibles soluciones como Qualcomm Q-ICE (Interference Cancellation and Equalizer), diseñada para dispositivos HSPA+. En las redes LTE Advanced, por su parte, la cancelación de interferencias es un componente clave en la mejora del rendimiento de las small cells. Y aún existen otras muchas técnicas que están ya en desarrollo.
En resumen: las nuevas redes “hiper-densas” son la parte esencial de lo que ya se conoce como “reto 1000x”, y ya existen soluciones que pueden maximizar el rendimiento de estas redes. Empresas como Qualcomm trabajan todos los días para afrontar este reto.
