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Consiguen transmisiones inalámbricas con precisión de nanosegundos

Es mil veces más que los límites actuales


Investigadores de la Universidad de California del Sur (EE.UU.) han desarrollado un prototipo formado por cuatro dispositivos que se conecta de forma inalámbrica con precisión de nanosegundos -una milmillonésima parte de un segundo-, mil veces más que la precisión actual. Además, afirman que su algoritmo es escalable para cientos o miles de dispositivos. El sistema permitirá conexiones inalámbricas más eficientes energéticamente. Por Carlos Gómez Abajo.


Carlos Gómez Abajo
Carlos Gómez Abajo, redactor de Tendencias21, es máster en periodismo (El País-UAM), Experto en... Saber más del autor


"Sincronicemos los dispositivos" es el nuevo "sincronicemos los relojes". Imagen: yum. Fuente: FreeImages.
"Sincronicemos los dispositivos" es el nuevo "sincronicemos los relojes". Imagen: yum. Fuente: FreeImages.
Los dispositivos inalámbricos -al igual que los relojes en las películas- deben estar sincronizados, y además tienen que estarlo en fracciones de segundo.

Sirven, explica una información de la Universidad de California del Sur (USC, EE.UU.), tanto para aumentar la cobertura móvil, como para aumentar las tasas de velocidad de transmisión de datos, así como para establecer una localización con precisión en las zonas donde el GPS no está disponible.

Algunas de estas actividades requieren sincronización con una precisión de una millonésima de segundo, un requisito que ha sido alcanzado por una variedad de métodos.

Ahora, informa Science Daily, el objetivo es llevar esa sincronización a una milmillonésima parte de un segundo, o lo que se conoce como precisión de nanosegundos. Eso permitiría a una serie de nuevas aplicaciones posibles, desde la localización exacta a la transmisión energéticamente eficiente en las redes de sensores del "Internet de las cosas" (para reducir el tiempo de conexión necesario y por tanto el consumo de energía).

Sin embargo, es muy difícil alcanzar un nivel de sincronización de este tipo, especialmente cuando los relojes de los dispositivos son de bajo coste (y por lo tanto no muy precisos).

La semana pasada, en la Conferencia Internacional IEEE sobre Comunicaciones 2015, celebrada en Londres, Andreas Molisch, profesor de ingeniería eléctrica en la Escuela de Ingeniería Viterbi de USC, presentó un artículo en coautoría con Marcelo Segura y S. Niranjayan, antiguos estudiantes postdoctorales en USC, y Hossein Hashemi, también profesor de ingeniería eléctrica en la USC Viterbi. Los investigadores han desarrollado experimentalmente la primera red inalámbrica sincronizada con una precisión de nanosegundos.

El algoritmo del 'Pestañeo'

Segura, Niranjayan, Hashemi y Molisch desarrollaron un prototipo que consta de cuatro nodos que se sincronizan con una precisión de aproximadamente tres nanosegundos. También introdujeron un protocolo escalable, lo que ellos llaman el algoritmo del "Pestañeo" (Blink), que extienden la precisión del prototipo de pequeño tamaño actual (en este caso, cuatro dispositivos inalámbricos) a cientos o incluso miles de dispositivos inalámbricos.

"Las investigaciones anteriores han abordado la sincronización de precisión, pero, en la literatura a disposición del público, la precisión de nanosegundos sólo se había logrado por medio de dispositivos a través de cables, y sólo entre unos pocos dispositivos inalámbricos", explica Hashemi. "A pesar de que el GPS es ampliamente utilizado y se considera muy preciso, no proporciona fácilmente este nivel de precisión y no se puede utilizar en muchos entornos de interior."

Molisch añade: "Nuestro protocolo permitirá la transmisión inalámbrica a distancias más largas con menos energía y se promete mejorar la eficiencia global de las redes inalámbricas."

Aplicaciones

Con esta tecnología mejorada, los ingenieros creen que serán posibles aplicaciones como el bloqueo coordinado de la señal de los receptores militares enemigos; la localización extremadamente precisa; y la navegación, seguimiento y operación coordinadas de vehículos aéreos no tripulados.

Si bien este trabajo tiene varias aplicaciones para los militares, también tiene un uso práctico para otras situaciones en las que aumentar la precisión es necesario, tales como la comunicación entre un grupo de coches sin conductor para compartir la información de ubicación.

Otras posibles aplicaciones incluyen ayudar a una persona con visión limitada a navegar un espacio físico de interior, o proveer de un mapa a los robots que trabajan en el hogar o en entornos industriales.

Mejoras

En las conclusiones del trabajo, los autores señalan que bajo buenas condiciones señal/ruido, la red puede alcanzar precisiones incluso inferiores al nanosegundo, "como demuestran los experimentos de interior".

Asimismo, señalan que en el futuro la fabricación de hardware podrá beneficiarse de la fabricación de bajo coste y baja energía de los nodos sensores.

Referencia bibliográfica:

Marcelo Segura, S. Niranjayan, Hossein Hashemi, Andreas F. Molisch: Experimental Demonstration of Nanosecond Accuracy Wireless Network Synchronization. arXiv:1409.7637v1


Lunes, 15 de Junio 2015
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