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Redes densas minimizarán el impacto del tráfico de datos

La Unión Europa presentó el proyecto DENSE4GREEN, redes densas 5G energéticamente eficientes que prometen amortiguar el impacto que provocará el incremento del tráfico de datos móviles en la siguiente década.

ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas

El tráfico móvil incrementará en un factor de aproximadamente mil por ciento para los próximos diez años, y esta gran masa de información amenaza con colapsar la actual infraestructura de redes y convertirse en un monstruo devorador de energía.

Para prevenir una futura catástrofe en las comunicaciones globales, el órgano gestor de ciencia y tecnología de la Unión Europea ha puesto en marcha el proyecto DENSE4GREEN (Dense Deployments for Green Networks), con la cual pretende crear soluciones que ayuden a maximizar simultáneamente la capacidad y eficiencia de la red mediante el despliegue de pequeñas celdas con sistemas de antenas de gran escala.

De forma general, el proyecto buscará implementar redes densas para amortiguar la llegada masiva de la siguiente generación de comunicaciones (5G) con la que se echará andar el gran motor comercial para diversas tecnologías emergentes incluyendo Internet de las Cosas, Smart cities, vehículos inteligentes y Smart factories, por mencionar algunos, que ya están operando pero de manera limitada.

Una vez que el despliegue de estas tecnologías adquiera mayores dimensiones y que estas sean más accesibles y conocidas por los consumidores a nivel mundial, se espera que los dispositivos conectados a la red superen los 75 mil millones para el 2025, una cifra nada comparada con la que actualmente se tiene registrada que es de alrededor de 23 mil millones.

Para el año 2025 se prevé que la cantidad de dispositivos conectados a la red ascienda a unos 75 mil millones a nivel mundial. (Fuente: Statista).

   

La agencia europea indicó que los resultados del DENSE4GREEN deberán garantizar un acceso a datos de alta velocidad y múltiples usuarios móviles en cientos de miles de zonas donde se colocarán las celdas con una estabilidad de transmisión de extremo a extremo.

Funcionarios europeos aclararon que esto no significa que el 5G no pueda proporcionar grandes velocidades y transmitir a mayor distancia, pues está comprobado que satisface adecuadamente estas dos áreas, sin embargo, el consumo de energía que requiere para operar es un factor que hasta el momento es la piedrita del zapato en esta tecnología, y como resultado se sacrifica el factor ambiental con las emisiones de dióxido de carbono que también aumentarán abruptamente conforme la cantidad de dispositivos móviles conectados se multipliquen año con año.

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Una de las claves del éxito del proyecto es la aplicación de puntos de acceso a la red a través de módulos soportados con tecnología de antenas múltiples masivas (MIMO), con los cuales se conseguirá la densidad de los enlaces y se minimizará el consumo requerido por la red, ya que se descentralizará la carga de toda la red en celdas de operación más pequeñas.

El equipo multidisciplinario del DENSE4GREEN hizo uso de herramientas matemáticas avanzadas y plataformas de simulación para modelar el funcionamiento de las redes descentralizadas y evaluar de esta manera su resistencia ante diferentes factores como el clima, el ruido y las interferencias.

Con el proyecto Dense4green se pretende descentralizar toda la red en múltiples puntos de acceso con tecnología MIMO y módulos más eficientes que desahoguen el tráfico.

   

En primer lugar, los científicos definieron un nuevo modelo del consumo total de energía para las celdas pequeñas y MIMO, en el que se incluyeron todos los componentes analógicos y digitales. A continuación, este modelo sirvió para maximizar la eficiencia energética de la red en función de la densidad de estaciones base, la potencia de transmisión, el número de antenas de estaciones base y los usuarios por cada celda, incluyendo el factor de reutilización del piloto para la adquisición de canales.

Los resultados mostraron que las celdas pequeñas aumentaron la eficiencia energética. Sin embargo, la potencia de los circuitos electrónicos no debe superar la potencia de transmisión de la celda. La incorporación de antenas adicionales en MIMO permitió mejorar más la eficiencia energética.

Otro tema importante que han estudiado los investigadores europeos es el impacto de la movilidad generada por los usuarios y su relación directa con el consumo energético de la red. Estudiaron el consumo de una red heterogénea en la cual una capa densa de puntos de acceso a celdas pequeñas se superpone con una macrocapa MIMO masiva y una red de retorno inalámbrica para el tráfico. Los resultados demostraron que, cuando la movilidad de los usuarios alcanza cierto valor crítico, la potencia de los transmisores aumenta rápidamente.

Los investigadores explicaron que reducir el tamaño de las celdas es la forma viable de aumentar la eficiencia, pero el efecto positivo de aumentar la densidad de estaciones base deja de aumentar cuando la potencia del circuito domina sobre la potencia de transmisión.

Por lo general, la eficiencia energética puede aumentar todavía más añadiendo antenas de estación base a fin de multiplexar distintos usuarios por celda y el despliegue denso de celdas pequeñas y MIMO promueven un incremento importante de la capacidad de la red, garantizando que el consumo de energía no sea proporcional al volumen del tráfico gestionado.

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