Buscar un servicio de excelencia constante con una potencia de transmisión mínima y garantizar un uso eficiente del ancho de banda y la energía de la red 6G ha sido el objetivo del proyecto europeo Reindeer. Para conseguirlo, Reindeer se ha centrado en crear una plataforma inteligente de conexión y computación, así como una tecnología para potenciar la señal y hacer un uso más eficiente del ancho de banda y la energía de la red.
Reindeer ha progresado en la distribución de la tecnología MIMO masivo sin celdas, permitiendo crear una plataforma innovadora que está cerca de la capacidad infinita en la interacción de un alto volumen de dispositivos, al tiempo que obtiene una latencia ultrabaja fluida.
En concreto, el proyecto ha llevado a cabo dos desarrollos principales: la tecnología RadioWaves y una nueva infraestructura de acceso inalámbrico construido con antenas, que ofrece una mayor potencia de procesamiento a los dispositivos. Esta infraestructura está diseñada para ser integrada de forma sencilla en los edificios sin que sean una molestia para las personas. En concreto, la tecnología de Reindeer puede instalarse en las paredes y el techo de los espacios a través de paneles que ocultan el sistema.
Por otro lado, el proyecto ha implementado el uso de dispositivos de energía neutral, es decir dispositivos sin baterías. De esta forma, gracias al bajo consumo de energía de la tecnología RadioWaves y al no requerir de dispositivos con alimentación externa, se aumenta la sostenibilidad en las redes 6G.
La tecnología RadioWaves
La tecnología principal del proyecto Reindeer es RadioWeaves, una innovadora infraestructura de acceso inalámbrico compuesta por un tejido de recursos distribuidos de radio, computación y almacenamiento, que funciona como un conjunto masivo de antenas distribuidas.
Esta tecnología ofrece un alto rendimiento y tiene la capacidad de conectar más de 100 dispositivos de energía neutral por metro cuadrado, y permite realizar el procesamiento de datos de forma local mediante edge computing y la transferencia de energía inalámbrica en tiempo real.
Una característica destacable de la infraestructura RadioWeaves es su arquitectura, la cual está basada en los sistemas MIMO masivos sin celdas. En grandes superficies inteligentes, RadioWeaves ofrece la posibilidad de integrarse en paredes y techos presentes en los diferentes escenarios de implementación, respondiendo así a los retos de las nuevas aplicaciones interactivas, en tiempo real y en espacio real.
Utilizando paneles, que posteriormente van ubicados en paredes y techos, la tecnología RadioWaves se monta en la parte trasera de estos. La ventaja de utilizar paneles es que pueden adaptarse al estilo de cada estancia.
Un ejemplo del potencial que puede tener esta tecnología es un espacio de ensayo que se creó durante el proyecto. Reindeer construyó una estructura de pruebas, que contaba con 140 paneles interconectados. Cada panel disponía de una placa Raspberry Pi4 que se conecta al servidor central para el procesamiento de información, así como una radio definida por software, con dos antenas. En total, en este espacio de pruebas se integraron 280 antenas, por lo que en un espacio mayor este número de antenas se puede multiplicar.
Comunicación por retrodispersión para la transmisión de datos
Respecto a su funcionamiento, la infraestructura RadioWaves aprovecha la información geométrica del entorno para proporcionar una comunicación ultrafiable, un posicionamiento preciso y una transmisión inalámbrica de energía (WPT). La señal emitida por RadioWaves es mediante la comunicación por retrodispersión, que utiliza métodos de formación de haz. La formación de haz se basa en la información de la capacidad del canal de medida, que controla la cantidad de información que transmite a los dispositivos para mejorar su procesamiento.
Para calcular las ponderaciones de formación de haz para ser más preciso, Reindeer ha desarrollado un novedoso algoritmo, que proyecta la señal de enlace directo en el espacio nulo del receptor, reduciendo así el rango dinámico necesario y el consumo de energía de la estructura, al tiempo que aumenta el rendimiento de detección de los dispositivos de energía neutral.
La combinación de la tecnología RadioWaves, el algoritmo y el uso de los dispositivos de energía neutral permite que se pueda desplegar de manera masiva y sostenible un mayor número de dispositivos conectados a Internet de las Cosas (IoT), como es el caso de los edificios inteligentes o de espacios que tienen un alto volumen de tráfico de datos, como un estadio.
Nuevas oportunidades para la domótica de las viviendas inteligentes
El proyecto Reindeer ha probado su tecnología en 13 casos de uso, como, por ejemplo, automatización del hogar inteligente, realidad aumentada para eventos deportivos, gemelos digitales en tiempo real en la fabricación, etiquetado electrónico, rastreo de contactos y seguimiento de personas en grandes recintos, y juegos de realidad virtual en el hogar, entre otros.
En los 13 casos de uso se han identificado tres familias de aplicaciones principales: aplicaciones de información basadas en ubicación; monitorización y aplicaciones en tiempo real; y aplicaciones de realidad aumentada y realidad virtual (RA/RV).
En el caso de uso de las viviendas inteligentes, la tecnología RadioWaves y los dispositivos de energía neutral podrían abrir nuevas oportunidades para la domótica. Según el proyecto, el uso de una serie de sensores y actuadores pequeños y económicos que no requieran de fuentes de alimentación, sino que obtengan la energía de forma inalámbrica desde la matriz RadioWaves, permitiría potenciar su uso.
Por ejemplo, se podrían desplegar conjuntos relativamente densos de sensores de bajo consumo energético en toda la casa para proporcionar un mapa tridimensional de magnitudes, como la temperatura, la luz, el sonido y la calidad del aire, abriendo así la posibilidad de una actuación más inteligente y fluida.
Los resultados de la aplicación de RadioWaves en viviendas inteligentes han demostrado que esta tecnología proporcionaría una mayor fiabilidad y rendimiento, una menor latencia (máximo 1 ms), una mayor exactitud en la posición (con un error de máximo 10 cm), así como la posibilidad de conectar un mayor número de dispositivos (entre 10-100 dispositivos /m2).
Además, RadioWaves proporcionaría una transferencia de energía inalámbrica para alimentar a los dispositivos y un procesamiento edge computing local, que aumentaría la ciberseguridad de los sistemas.