Tecnologías cloud para mejorar el rendimiento y la eficiencia de las redes móviles

El uso cada vez más generalizado de teléfonos inteligentes capaces de ofrecer streaming de audio y video está dando lugar a un crecimiento exponencial en el volumen de tráfico cursado por las redes móviles. Se espera que este crecimiento continúe en los próximos años, con previsiones que anticipan que el tráfico se multiplique por 100 en 2020.

De acuerdo con estas previsiones, la Agenda Digital para Europa se ha fijado el objetivo de ofrecer a todos los ciudadanos de la UE tasas de datos de al menos 30 Mbit/s en 2020, con un 50% de ciudadanos con acceso a Internet de un mínimo de 100 Mbit/s. Dadas las tendencias actuales en el acceso móvil a Internet, estos objetivos no pueden alcanzarse sólo con conectividad por cable, sino que requieren un aumento sustancial de la capacidad de acceso móvil.

Para hacer frente a estas crecientes demandas en el tráfico móvil, se han de desplegar redes de celdas pequeñas muy densas y de baja potencia con una alta reutilización espacial. Sin embargo, este despliegue se enfrenta a varios retos. En primer lugar, las celdas pequeñas requieren un alto grado de coordinación para gestionar la interferencia entre celdas. En segundo lugar, es preciso utilizar soluciones heterogéneas de transporte (backhaul) para conectar las celdas pequeñas a la red central. En tercer lugar, como resultado de las fluctuaciones espaciales y temporales de tráfico, hay una alta probabilidad de que muchas de las estaciones base transporten poco o ningún tráfico, lo que conlleva una pérdida de energía muy significativa.

El procesamiento centralizado proporciona un enfoque prometedor para hacer frente a muchos de los problemas mencionados. Al aprovechar la capacidad de procesamiento, este enfoque permite una implementación eficiente de algoritmos para evitar interferencias y cancelaciones a través de múltiples celdas. Además, aprovechando que los datos de todas las estaciones base están centralizados en la misma ubicación, proporciona la capacidad de controlar la red de acceso a nivel global, que puede ser utilizada, por ejemplo, para desactivar selectivamente las estaciones base que no son necesarias, lo que resulta en ahorros sustanciales de energía.

En el contexto anterior, Cloud-RAN (C-RAN) ha atraído considerable atención recientemente como una tecnología que aprovecha las técnicas de la nube (cloud) para centralizar los recursos computacionales de la red móvil. Con esta tecnología múltiples sitios están conectados a una unidad central («la nube»), que se encarga de llevar a cabo el procesamiento de banda base. Las actuales soluciones C-RAN propuestas se han diseñado con la premisa de que el backhaul se compone de enlaces de fibra, y como consecuencia las soluciones de este tipo requieren conectividad a la nube de gran ancho de banda.

La suposición anterior en los enlaces backhaul de gran ancho de banda no puede ser satisfecha de forma ubicua en las implementaciones futuras, que serán muy densas y estarán basadas en tecnologías inalámbricas de transporte. En este contexto, una disyuntiva emerge entre los beneficios resultantes de un proceso centralizado en la nube y el ancho de banda que se consume en la red de backhaul. Para hacer frente a esto, el proyecto iJOIN ha propuesto el novedoso concepto “Radio Access Network-as-a-Service” (RANaaS). RANaaS proporciona una separación óptima de la funcionalidad de RAN entre la red móvil y la nube. Esta división tiene en cuenta no sólo los beneficios computacionales de la utilización de la nube, sino también los costos del ancho de banda.

Otro desafío importante abordado por iJOIN es la optimización conjunta del diseño de las redes backhaul y de acceso. De hecho, las limitaciones de ancho de banda y de latencia de las tecnologías inalámbricas backhaul requiren un diseño y funcionamiento conjunto de la red de acceso radioeléctrico (Radio Access Network) y de la red backhaul. Esto contrasta con las soluciones existentes, que optimizan cada parte por separado y por lo tanto dan lugar a un diseño subóptimo.

Con la arquitectura iJOIN, la funcionalidad RAN está centralizada a través de una plataforma tecnológica abierta basada en una infraestructura en la nube. Entre otras ventajas, este concepto tiene el potencial de abrir el mercado RAN/backhaul a nuevos jugadores, como son los vendedores y proveedores de plataformas de infraestructura cloud. RANaaS también proporciona los fundamentos tecnológicos para ciclos de desarrollo de producto más breves y eficientes, debido al cambio desde la utilización de equipos con dedicación exclusiva a funciones basadas en software operado en infraestructuras en la nube. Por otra parte, esta solución dará lugar a una reducción significativa de los costes para los operadores, debido a que parte de la complejidad del cálculo RAN se trasladará a la infraestructura cloud.

“Radio Access Network-as-a-Service” (RANaaS)