“Sin chips no soy nada”: el camino hacia el reino de la interconectividad 6G

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Concepción Aldea Chagoyen, Universidad de Zaragoza; Carlos Sanchez Azqueta, Universidad de Zaragoza y Santiago Celma Pueyo, Universidad de Zaragoza

Hace más de 100 años ya se podía escuchar en La Verbena de la Paloma del maestro Bretón eso de “Hoy las ciencias adelantan que es una barbaridad”. Y sigue siendo de innegable actualidad, tanto que podríamos cantar “Sin chips no soy nada” al son de los acordes de Amaral. En las últimas décadas, los prodigiosos chips han hecho irrupción en la banda sonora de nuestra vida, sirviendo de corazón a dispositivos a través de los cuales nos informamos, trabajamos, nos entretenemos y nos relacionamos con otras personas.

Las matemáticas del amor: “Si tú me das un like…”

Las redes sociales son un ejemplo de ello: “Ni contigo ni sin tuit”. WhatsApp es la aplicación de mensajería instantánea más empleada en el mundo. En España lo usa el 97% de los jóvenes y el 87% de los mayores de 65 años. Vamos, que no tiene edad. Cada día se envían alrededor de 5 000 millones de emojis, casi uno por cada habitante del planeta. La aplicación Tinder, con 50 millones de usuarios, está presente en 196 países. A través de Tinder se concretan más de 26 millones de citas basadas en un algoritmo que intenta predecir personas afines y le da a cada perfil una puntuación secreta en función de una serie de variables, entre ellas, los likes que recibe. Es la matemática del amor: “Si tú me das un like lo dejo todo”.

Este año seremos más de 5 000 millones de usuarios de Internet en todo el mundo con un tráfico de datos equivalente a descargar 40 000 películas cada segundo. Y una parte importante de esos datos se intercambian entre máquinas, sin la intervención de ningún ser humano, en procesos llamados M2M (machine to machine, o máquina a máquina). Los microchips son la base de que todo esto suceda.

Fly me to the moon, and let me play among the stars

El internet de las cosas (IoT) es el nuevo paradigma de la comunicación que incluye la interconectividad entre objetos (desde sensores y dispositivos mecánicos hasta objetos cotidianos como pueden ser el frigorífico, el calzado o la ropa). Esto genera un enorme campo de potenciales aplicaciones como la industria 4.0, la agricultura de precisión, los coches autónomos, las ciudades inteligentes, los wearables (dispositivos sensores incorporados a la ropa) o la domótica, entre otras muchas. La casa del futuro ya está aquí: frigoríficos que hacen la compra, cepillos de dientes que nos avisan de la revisión anual… “Gracias al 5G, que me ha dado tanto”. Esta tendencia tecnológica va a ser imparable. El mundo físico se fusiona con el mundo digital y podemos pedirle todo: Fly me to the moon… ¡Que nos lleven a la luna!

Redes de microchips interconectados para dar paso al 5G

Para extender la conectividad a una infinidad de objetos, son muchos los retos que deben abordarse a diferentes niveles. Un componente importante para habilitar el IoT es la tecnología utilizada para el intercambio de información entre varios dispositivos, es decir, las redes de comunicación.

Este mundo hiperconectado será posible gracias a la quinta generación de redes móviles o 5G. Una de las aplicaciones es el acceso inalámbrico fijo que aprovecha las redes móviles. El sistema permite ofrecer servicios de Internet con gran capacidad de datos y a velocidades de gigabits por segundo. La fibra óptica dejará de ser la única opción para descargar datos a gran velocidad sin perder capacidad y con tiempos de latencia de milisegundos. Podremos hablar de navegación casi en tiempo real, algo especialmente importante, por ejemplo, en los coches autónomos, ya que al minimizar su tiempo de respuesta se mejora la seguridad.

La tecnología 5G busca aprovechar una zona del espectro electromagnético más allá de las actuales frecuencias de wifi y telefonía móvil, a decenas de gigahercios. Esto genera velocidades más rápidas y más ancho de banda, solventando el problema de saturación del espectro radioeléctrico actual. La reducción en el área de cobertura debida al menor alcance de estas ondas se compensará con un despliegue masivo de antenas superficiales inteligentes. Estas antenas estarán integradas en el entorno para minimizar el impacto visual.

Antenas inteligentes y chips beamformers

Las matrices de antenas juegan un papel muy importante en las mejoras introducidas en el despliegue de las incipientes redes 5G y en la experimental 6G, así como en las comunicaciones por satélite (SATCOM).

Entre las principales ventajas que presenta el uso de matrices de antenas están la posibilidad de direccionar el patrón de radiación electrónicamente, sin partes mecánicas, en microsegundos, y la posibilidad de generar múltiples haces de radiación. Esto se consigue controlando electrónicamente la fase de la señal recibida o emitida en cada uno de los elementos radiantes que conforman la matriz, de manera que la interferencia del campo radiado por cada una de las antenas individuales tenga los máximos o los mínimos en las posiciones deseadas, en lo que se conoce como chips beamformers.

La electrónica de control está insertada en la parte radiante, consiguiendo menos pérdidas en recepción y menos potencia requerida en transmisión, generando una estructura más tolerante a fallos y con bajo impacto visual. Pero esto no es fácil de conseguir con señales de onda milimétrica debido a los reducidos tamaños y separación entre elementos radiantes. El empleo de un número elevado de pequeños chips (hasta 64) distribuidos por la superficie de la antena consigue antenas planas del tamaño de una tablet. El desarrollo de este tipo de antenas será clave para que nuevas aplicaciones de masas en tecnología 5G y las futuras aplicaciones del 6G puedan ser competitivas.

Concepción Aldea Chagoyen, Catedrática de Electrónica, Universidad de Zaragoza; Carlos Sanchez Azqueta, Profesor de Física, Universidad de Zaragoza y Santiago Celma Pueyo, Catedrático de Electrónica, Universidad de Zaragoza

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.