Cognitive radio

La Radio Cognoscitiva
Para evitar futuros embotellamientos inalámbricos, Brezo “Haitao” Zheng encuentra modos de
explotar el espectro de radio no usado. Los números crecientes de personas que hacen un hábito el
usar sus ordenadores portátiles en Starbuck, ordenando half-caf desnatan lattes, y conectándose
desde sus sillas para navegar en la Red inalámbricamente. Esto quiere decir que más personas
también se acostumbran utilizar la Red como los ordenadores que compiten por la amplitud de
banda causando interferencia entre ellos. Esto es un efecto local dentro de 30 a 60 metros de un
transreceptor pero no hay más espacio en la parte del espectro de radio designado para Wi-Fi.
Imagínese, entonces, que pasa con más dispositivos inalámbricos, no solamente ordenadores
portátiles, o teléfonos móviles y BlacklBerrys, también redes de censores que monitorean todo
desde la temperatura en edificios de oficinas hasta a la humedad en maizales, radiofrecuencia de
identificación que rastrean la mercancía en supermercados, dispositivos para aquellos pacientes de
clínica que necesiten ser monitoreados. Todos estos artefactos tienen que compartir un finito y cada
vez más atestado espectro de radio.
Heather Zheng, una profesora adjunta de informática en la Universidad de California, Santa
Barbara, trabaja sobre modos de permitir a dispositivos inalámbricos para de una manera más
eficiente compartir el espectro. El problema, ella dice, no es una escasez de espectro de radio; sino
que el espectro esta usado.
La Comisión de Comunicaciones Federales de los Estados Unidos de Norte América, y sus colegas
alrededor del mundo, asignan al espectro de radio en guadañas de frecuencia de anchura variable.
Una banda cubre radio AM, otra televisión VHF, otras, teléfonos celulares, radio de banda
ciudadana, beepers, y así sucesivamente; ahora así como los equipos inalámbricos han empezado a
proliferarse, hay poca salida para distribuirlos.
Pero como cualquiera que ha girado el dial de la radio sabe, que no todos los canales, en todas las
bandas están siempre en uso. De hecho, la FCC ha determinado que, en algunos lugares o en
algunas horas al día, el 70% del espectro asignado puede estar desocupado, aunque sea oficialmente
para hablar.
Zheng piensa que la solución miente con radios cognoscitivas, los equipos son los cuales resuelven
cuales frecuencias son o no escogidas para transmitir o recibir datos. Sin un planeamiento
cuidadoso, sin embargo, ciertas bandas pueden terminar atoradas. La respuesta de Zheng es enseñar
radios cognoscitivas para negociar con otros equipos en su vecindad. En el esquema de Zheng la
FCC designa al espectro por prioridad, pero otros equipos pueden distribuirse el espectro en desuso
entre ellos mismos.
Pero la negociación es entre dispositivos que use en si el ancho de banda, así que Zheng simplifica
el proceso. Ella seleccionó un conjunto de reglas basadas en la “Teoría de juego”, un tipo de
modelo matemático a menudo usado para encontrar la solución optima a problemas económicos – y
diseño un software que hace a los dispositivos seguir dichas reglas. En lugar de que cada radio
tenga que llamar a sus vecinos para saber qué están haciendo, sencillamente observa a sus vecinos
para ver si están transmitiendo y tomar sus propias decisiones.
Zheng compara la reacción de un controlador para luego ver el trabajo de otros controladores. “si
estoy en una ruta de trafico congestionado tal vez sea tiempo de cambiarse a otra ruta que no esté
muy saturada” dice ella. Sin embargo, cuando se cambia de ruta, un controlador necesita seguir las
reglas para prevenir colisiones con los otros.
Zheng ha demostrado su propuesta en simulaciones computarizadas y está trabajando hacia pruebas
en un hardware actual. Pero una cosa es la teoría, en la práctica tomará mucho trabajo de ingeniería,
desde diseñar bien las antenas hasta escribir el software que correrá en las radios cognitivas,
reconoce Zheng “esto es solo el punto de partidas” dice ella.
No obstante, las radios cognitivas ya están teniendo progresos en el mundo real. Intel ha planeado
construir chips reconfigurables que usarán software para analizar sus entornos y seleccionar el
mejor protocolo y frecuencias para la transmisión de datos. La FCC ha sido permisible con los
nuevos tipos de redes inalámbricas, se pueden probar las nuevas ideas en los canales de TV que no
se usan. Y el IEEE que determina muchos de los estándares técnicos que controlan continuamente
la revolución del Internet, ha empezado a considerar estándares sobre radios cognitivas.
Tal vez 10 años después todos los temas sean resueltos dice Zheng, pero como el espectro
electromagnético será más atestado, todos los dispositivos inalámbricos necesitaran maneras más
eficientes para compartir el espectro.