Tercer Milenio
En colaboración con ITA
Las comunicaciones del coche autónomo y conectado ganan velocidad en el laboratorio 5G del ITA
El Instituto Tecnológico de Aragón pone su red privada de tecnología 5G a disposición de las empresas aragonesas como entorno de pruebas.
Un coche autónomo y conectado, consciente de lo que pasa a su alrededor en todo momento, que se mueve por el mundo con absoluta seguridad, plantea un gran reto de telecomunicaciones. A una velocidad de respuesta (latencia) de milisegundos, es enorme la cantidad de información que el entorno y el vehículo autónomo deben intercambiar a cada paso. "Solo una red celular de alta velocidad, como las basadas en 5G, puede hoy en día permitir escenarios complejos de conectividad y cálculo en la nube fuera de los entornos de investigación", señala Francisco Rojas, responsable de Misiones Tecnológicas y Comunicación a la Sociedad en el Instituto Tecnológico de Aragón (ITA).
El ITA dispone de una red 5G privada, instalada por la empresa Teltronic, para hacer pruebas con el coche autónomo y conectado y que también podrá ser empleada por empresas que quieran desarrollar sus propias líneas de investigación en la sede del instituto tecnológico.
"En nuestros modelos de control –detalla Rojas– trabajamos con más de 1.000 parámetros en diferentes fases –percepción, construcción de escenario, planificación y control de navegación– que, al final, dan como resultado acciones equivalentes a las que la persona al volante haría: freno, acelerador y giro/contragiro del volante, pero en tiempos de respuesta menores a los de un ser humano".
En el laboratorio establecido sobre esta red 5G se explorarán las múltiples posibilidades que ofrece esta tecnología y sus aplicaciones y ventajas en el avance de la industria 4.0. Ya que, además de la automoción, muchos otros campos precisan lo que el 5G ofrece.
"Necesitamos la baja latencia del 5G para poder ser teleoperados por brazos robóticos quirúrgicos o guiar adecuadamente los vehículos autónomos de exploración, necesitamos el gran ancho de banda de una red 5G para transmitir con una mayor resolución imágenes y vídeos de las cámaras de visión o el máximo detalle para los sensores de infrarrojos utilizados de los equipos de rescate, y necesitamos desplegar una red 5G si queremos identificar y monitorizar por separado cada uno de las 6.000 arbustos que se pueden plantar en una hectárea o los miles de prendas que caben en un contenedor marítimo", enumera Rojas.
En 5G, estos son los primeros segmentos estandarizados por el consorcio 3GPP o 3rd Generation Partnership Project: banda ancha móvil optimizada (eMBB o Enhanced Mobile Broadband), comunicaciones masivas entre máquinas (mMTC o Massive Machine-Type Communications) y comunicaciones ultraconfiables de baja latencia (URLLC o Ultra-High Reliability & Low Latency).
Comunicaciones masivas entre máquinas
Como es lógico, el ITA investiga y desarrolla las tecnologías más demandadas por las empresas cercanas. Rojas explica que, "para aquellas que integran sensores IoT (Internet of Things, internet de las cosas) en sus productos y ante el cambio de tecnología que suponen las comunicaciones masivas entre máquinas (bajo consumo de energía, una larga duración de la batería, un ‘hardware’ de bajo costo y una densidad muy alta), el laboratorio 5G permite asumir procesos de migración tecnológica al disponer de la flexibilidad y total control (que solo se puede ofrecer desde el lado del operador) para asegurar que se van soportando de forma progresiva los diferentes estándares y tener la capacidad de modificar los parámetros de configuración y los modos de funcionamiento de forma directa".
Este espacio de prototipado permite desarrollar actividades de I+D+i en niveles de madurez tecnológica altos (del nivel 6 al 8), en los que se trabaja con exigentes estándares de calidad y confidencialidad. "Una infraestructura propia con acceso restringido como esta permite abordar de forma más sencilla el cumplimiento de esos estándares en el ámbito de las comunicaciones 5G", señala. Y destaca como especialmente singular la posibilidad de priorizar a unos usuarios/dispositivos frente a otros, aunque se encuentren en la misma red de acceso.
En cuanto a investigación básica en este campo, "se centra en estos momentos en definir las características del 6G, existen grupos de investigación de la Universidad de Zaragoza muy potentes y con algunas ‘startups’ y empresas consolidadas en este ámbito queremos ir formando un ecosistema singular de innovación en el panorama nacional".
De la agricultura superintensiva a la robótica de precisión
El Instituto Tecnológico de Aragón lleva ya más de dos años trabajando en el marco de entornos reales de comunicaciones 5G con vehículos autónomos, "en los que –indica Francisco Rojas– se está probando a hibridar la sensórica embarcada (lidar, cámaras, sensores de posición –GPS y odómetros–, etc.) con modelos digitales del terreno construidos previamente, de forma que es posible lanzar eventos ‘virtuales’ en el entorno (por ejemplo, un obstáculo), con parámetros exactos a los de los sensores reales y que el sistema de control de la conducción del vehículo responda directamente en el espacio de pruebas". En estas pruebas, la mínima latencia necesaria –que la información viaje a gran velocidad– y la cantidad de datos a transmitir son significativamente importantes. Pero ahora se da un paso más.
"La ventaja de la red privada ITA 5G que vamos a sumar a las pruebas anteriores es que podemos controlar todos los parámetros de las comunicaciones, incluidos aquellos que no son accesibles en entornos suministrados por operadores públicos de telecomunicaciones", destaca.
La red privada del ITA se basa en la tecnología Stand Alone. Teltronic ha desplegado un sistema 5G privado que incluye tanto el nodo de control (core) de la red, como los elementos radio que dotan de cobertura a distintas zonas de la sede del ITA en Zaragoza. La red no comparte elementos de ningún tipo con redes públicas de operador. Permite configurar, parametrizar y monitorizar el acceso compartido a distintos usuarios, garantizando a cada uno funcionalidad y seguridad. Se dispone además de un centro de proceso de datos y dos espacios, exterior e interior, están cableados con fibra. "Ambos permiten diseñar, prototipar y probar dispositivos y redes de sistemas IoT, en condiciones reales de funcionamiento", señala Rojas.
Está previsto desarrollar casos de uso en agricultura superintensiva y robótica de precisión; internet de las cosas de bajo consumo en entornos aislados; vehículo conectado, especialmente en fabricantes de maquinaria pesada y en sector ferroviario; sistemas aéreos no tripulados y pseudosatélites de gran altitud; incorporación de capacidades 5G al diseño de productos electrónicos y mecatrónicos (industria del ascensor, luminarias, señalética, etc.); y análisis y diseño de compatibilidad electromagnética en el rango de frecuencias.
Un trilema tecnológico
Es muy diferente un producto 5G ‘nativo’ que uno que solo es compatible. Solo el primero es capaz de explotar con eficiencia las nuevas características 5G, que, explica Francisco Rojas, "se sintetizan primero en un trilema tecnológico: o se prioriza una mayor velocidad y ancho de banda (centenares de megabits por segundo) o una menor latencia (respuestas de milisegundos)o, por último, una mayor densidad de equipos concurrentes que se quieren comunicar en un espacio (el límite es de 1 millón por kilómetro cuadrado)". Cualquier parámetro afecta a los otros dos. Además, por el diseño de su arquitectura, es posible gestionar unos grupos de usuarios especiales que tengan asegurados parámetros de calidad de servicio, aunque todos cuelguen y compartan el mismo equipo de radio. "Y esto sí es una revolución que cualquiera de nosotros puede llegar a percibir –destaca– ¿quién no ha sufrido falta de cobertura en un concierto o una manifestación pública para poder mandar o recibir audios y vídeos por estar rodeado de otros miles de teléfonos?".
Aplicaciones
- Gracias al 5G se pueden gestionar con una única infraestructura voz y datos con una tecnología que puede escalar hasta millones de dispositivos y/o usuarios.
- Internet de las cosas en entornos industriales, identificación y seguimiento de un vehículo a lo largo de una cadena de fabricación distribuida en varias naves o fabricas.
- Sensórica avanzada: dispositivos para hacer inteligente una carretera de forma que sepa y transmita su estado y el del tiempo, detecte intrusiones, cuente vehículos y se comunique con ellos...
- Gestión de datos, control en la nube de la maniobra de una máquina cuando hay miles en una ciudad.
- Ciberseguridad en las redes de comunicación. Comunicaciones de banda ancha en servicios de misión crítica (protección civil, bomberos o transporte ferroviario etc.).
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