Nuevo estándar UIT: Redes-centradas-en-la-información con soporte en servicios 5G

Este pasado mes de abril los miembros de la UIT han aprobado una nueva norma sobre Redes-Centradas-en-la-Información (Information-Centric Networking – ICN). Se trata del documento Recommendation ITU-T Y.3071 “Data Aware Networking (Information Centric Networking) – Requirements and Capabilities (UIT-T Y.3071 Redes Conscientes para Datos (redes-centradas-en-la-información) – Requisitos y capacidades). Desarrollado por el grupo de expertos UIT dedicado  a las redes del fututo  llamado también el  ITU-T Study Group 13.

Las redes centradas en la información (ICN) responden a un enfoque para transformar radicalmente la infraestructura de Internet.  Es oportuno mencionar que el Internet de nuestros días corresponde a un paradigma centrado en el host, basado en la conectividad permanente y manejado por medidas con un enfoque de extremo a extremo para las comunicaciones. ICN, en cambio, propone un paradigma de red y su correspondiente arquitectura en la que el punto focal es la “información nombrada” o el contenido o los datos.

Uno de los componentes más innovadores de la propuesta es una evolución en el direccionamiento y entramado de los datos, identificando la información de forma independiente del canal de distribución, asignando nombres reutilizables a los paquetes de datos o a los grupos de paquetes que trafican las redes.

Otra característica importante es que el estándar propuesto no requiere la resolución completa de los identificadores de punto final antes de usar un nombre.

Internet Actual

Internet ICN

Internet actual  vs Internet ICN
(Adaptado de Bengt Ahlgren. RISE SICS – Suecia. Information-centric networking, Scalable & Adaptive Internet Solutions.  7mo Programa Marco UE)

Estas prestaciones tienen especial importancia para las aplicaciones máquina a máquina (machine to machine – M2m) y para el Internet de las Cosas (IoT). Con ello se consigue un almacenamiento temporal proactivo de datos dentro de la red (in-net caching) y se limita el tráfico redundante en las redes principales. En consecuencia, este comportamiento de la red se traduce en una mayor eficiencia en el intercambio de datos, una menor latencia y una mayor eficiencia energética.

El estándar UIT-T Y.3071 especifica los requisitos para lograr un ICN (Information-Centric Networking) efectivo, identificando las capacidades necesarias para cumplir las características mencionadas y sus requisitos. También describe los componentes funcionales que habilitan estas capacidades en la red.

La norma prevé que el ICN se utilice en casos críticos tales como la conducción automatizada y conectada de vehículos para personas y carga; redes de sensores; aplicaciones de red inteligente smart-grid y comunicaciones multidifusión para servicios multimedia de alta calidad transmitidos en vivo (high quality multicast multimedia streaming).

Es fácil advertir que usos como los listados tendrán un alto impacto al ser incorporados al modo de vida de los usuarios y adoptados en la sociedad en su conjunto.

Cabe recordar que el 2012, la UIT estableció un programa sobre “Telecomunicaciones móviles internacionales para 2020 y más adelante (IMT-2020)”, mejor conocido como 5G. Este programa proporciona el marco para la investigación y el desarrollo 5G en todo el mundo. El proceso empezó con la definición del marco y los objetivos generales del proceso de normalización 5G seguido de la hoja de ruta para guiar el desarrollo hasta su conclusión en 2020, fecha en la que se esperan los primeros despliegues 5G para el público en todo el mundo.

De manera complementaria, el Sector de Radiocomunicaciones de la UIT (UIT-R) está trabajando en la normalización e identificación internacional del espectro radioeléctrico para el desarrollo móvil 5G. La norma UIT-T Y.3071 es la primera que la UIT emite enfocada en los facilitadores de tecnología para los futuros sistemas 5G (IMT-2020).

UIT difunde especificaciones para el servicio de comunicaciones móviles 5G

El pasado jueves 23 de febrero, como parte del proceso para consolidar el estándar “IMT-2020”, la UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones) dio a conocer los requerimientos técnicos para que un conjunto de servicios de comunicaciones móviles sea reconocido como 5G.

UIT, la rama de Naciones Unidas especializada en telecomunicaciones, espera que para noviembre de este año se concluya el trabajo de formulación del estándar de referencia que permita a los desarrolladores y fabricantes de equipos de telecomunicación diseñar y construir todos los elementos necesarios para desplegar servicios móviles 5G.

Las consideraciones más importantes en esta etapa del desarrollo del estándar tienen que ver con la visión de los servicios a ofrecer, el uso del espectro y el uso de las tecnologías de comunicación disponibles y por desarrollar.  Todo el proceso, que se inició en 2012, debe concluir en el 2020 con el despliegue de servicios 5G ofrecidos al público general en algunas regiones del mundo. Presentamos algunas de las características relevantes que las redes 5G deben ser capaces de brindar.

Densidad de usuarios conectados en 5G

Un despliegue 5G debe soportar hasta 1 millón de usuarios conectados por kilómetro cuadrado. Si esta cifra llama la atención comparada con tecnologías anteriores, no olvidar que dentro de los usuarios conectados se contemplan aquellos de aplicaciones IoT (Internet of Things) como grupo mayoritario.

Tasas pico de transferencia de datos

Las especificaciones 5G demandan, como mínimo, tasas de 20Gbps para enlaces de desde  la red hacia la estación base y de 10 Gbps en el sentido contrario. Esto implica que los usuarios conectados a la base con enlaces fijos dedicados punto a punto pueden, al menos en teoría, alcanzar velocidades de ese orden. Para los demás, las tasas se reparten entre el número de usuarios conectados concurrentemente a la celda.

Latencia

Las redes 5G deberán ofrecer a los usuarios una latencia máxima de 4 milisegundos. Como referencia, actualmente, con el estándar LTE 4G, la latencia ronda los 20 milisegundos. Adicionalmente, para aquellas comunicaciones con requisitos especiales de latencia, como las que responden al estándar URLLC (comunicaciones ultra confiables de baja latencia), se requiere 1 milisegundo para ser considerado un servicio 5G.

Movilidad

Se pide que las estaciones base 5G sean capaces de atender a usuarios que se mueven con velocidades entre 0 y 500 km/h. Esta última cifra enfoca a aquellos usuarios que viajen a bordo de trenes de alta velocidad mientras hacen uso de la red. En redes urbanas de alta densidad, esta especificación no resulta tan difícil de proveer, pero en áreas rurales constituye todo un desafío.

Eficiencia espectral

Con una locación espectral de 100 MHz, la eficiencia espectral pico para 5G (número de bits que se pueden comunicar por cada Hertz usado del espectro radioeléctrico) es cercano a lo que ya se tiene en LTE Advanced (4G plus ó 4G+ como se le conoce en algunas jurisdicciones). El valor es de 30 bits por Hertz para la descarga y 15 para la carga, asumiendo un arreglo de antenas MIMO 8 x 4 entre los radios.  Como se sabe, por debajo de los 2.5 GHz es bastante difícil de conseguir espectro libre de 100 MHz de ancho, pero menos desafiante si se mira por encima de los 6 GHz. Es estado actual del estándar todavía no indica en qué porción del espectro se asentará el servicio 5G.

Eficiencia energética

Los interfaces de radio 5G estarán bajo una exigencia de conmutación del orden de los 10 milisegundos. Esto quiere decir que el radio debe poder pasar de un modo de alto desempeño, alta velocidad de transferencia y alto consumo de energía a uno de muy bajo consumo y ahorro de batería en menos de 10 milisegundos.

Lo que implica 5G para el típico usuario móvil

Además de las impresionantes especificaciones de IMT-2020 para las celdas y estaciones base, se estipula que el usuario final de servicios móviles 5G debe ser atendido con velocidades de descarga del orden de 100Mbps y de carga de 50Mbps. Estas cifras no son tan diferentes a las que ya se ofrecen por  las redes LTE-Advanced 4G como valores pico. La diferencia significativa radica en que en 5G éstos serán los valores más frecuentes de las conexiones y no los casos especiales. También se contempla una mejora sustancial en la confiabilidad de la comunicación pidiéndose que casi siempre los paquetes lleguen del terminal a la celda en 1 milisegundo o menos y que la interrupción sea de 0 milisegundos al itinerar entre celdas 5G.

Fuentes:

ITU IMT-2020 Standarization Process (http://www.itu.org/IMT2020/WRC-19/  )