ARTES (Análisis de redes,tráfico y estadística de servicios)

ARTES es un grupo interdisciplinario que nació hace más de diez años, integrado por docentes del Instituto de Matemática y de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería. El interés principal del grupo es el modelado y análisis de redes de telecomunicaciones, incluyendo varios aspectos, como el diseño de modelos analíticos, la caracterización estadística del tráfico o el desarrollo de software para mediciones sobre redes. El plan para los próximos años y objeto de la presente propuesta, es continuar trabajando en estas líneas, centrándonos en lo que podrían denominarse redes inalámbricas de futura generación, distinguiendo tres ejes principales. El primer desafío deriva del uso masivo y creciente que han alcanzado los sistemas de comunicación inalámbricos. No sólo la cantidad de equipamiento “tradicional” (celulares o PCs) aumenta, sino que casi todo equipo con electrónica cuenta con alguna interfaz de este tipo (desde televisores hasta heladeras), tendiendo hacia la llamada “internet of things”. Este aumento plantea el problema de la interferencia entre dispositivos y la capacidad de comunicación real en este ambiente. Aunque el grupo ha realizado algunas contribuciones en este tema, hay aspectos interesantes que todavía no se han explorado. Por ejemplo, la alta cantidad de dispositivos permite utilizar técnicas matemáticas donde, mediante un escalado adecuado, los dispositivos se pueden considerar infinitos y así simplificar el análisis y poder obtener reglas de ingeniería para el uso más eficiente de los recursos en estos sistemas. Un segundo desafío, relacionado con lo anterior, es la escasez de espectro radioeléctrico. La asignación actual es tal que no es posible acomodar nuevos servicios, salvo en las bandas no licenciadas, que sufren de una altísima interferencia pues muchos sistemas las usan (desde el WiFi hasta los hornos microoondas). Simultáneamente, las frecuencias licenciadas tienen tiempos ociosos a veces importantes. La constatación de este hecho, junto con el enorme empuje a la investigación y desarrollo que significó la liberación de las bandas no licenciadas, ha llevado a desarrollar lo que se denominan Radios Cognitivas. La idea principal es que existan, además de los operadores licenciados, otros usuarios que puedan usar el espectro de forma oportunista cuando el operador primario no esté activo. Aunque los primeros estándares ya han sido publicados (por ejemplo, el IEEE 802.22), existen muchas interrogantes que requieren investigación. Son ejemplos relevantes la detección de la presencia de operadores licenciados, o saber qué sucede si el conjunto de dispositivos que comparten un espacio pueden elegir entre las bandas que se encuentran libres en cierto momento. Pero además de estos problemas técnicos, interesan otros de corte económico. Un escenario posible es que el operador licenciado sea quien asigne a usuarios no licenciados el espectro que en ese momento no está utilizando, a cambio de un cierto beneficio para él o sus usuarios. Aquí aparecen algunos problemas de la teoría de juegos que también se pretende investigar. El tercer punto se relaciona con la implementación de las redes inalámbricas. Hoy en día la mayor parte del sistema de comunicación reside en el hardware, que generalmente es de diseño cerrado y propietario. Esto significa que la implementación de estos equipos no se conoce, por lo que el conocimiento que se puede brindar, incluso a nivel universitario, es limitado. Además cuando se requieren soluciones a un problema en particular, las únicas alternativas son “emparchar” un equipo con funcionalidades similares o pagar precios altísimos por desarrollos a medida. Una alternativa, ya disponible en el mercado, la brinda el paradigma denominado Radio Definida por Software. Aquí la idea es que el hardware implementa únicamente la interfaz de radiofrecuencia, entregándole las muestras de un segmento del espectro a un PC, quien se encarga de procesarlas. Por supuesto que el proceso inverso también es posible, de modo que el espectro de la señal a transmitir y los protocolos de acceso se pueden diseñar en forma libre. El grupo ya ha comenzado a trabajar con este tipo de equipos, y nos proponemos continuar con un objetivo específico: desarrollar una biblioteca y un marco de trabajo que permita implementar no ya una radio cognitiva, sino una red cognitiva. Es decir, una red donde los nodos sean capaces de adaptar no solamente sus parámetros de capa física, sino también los de capa de enlace, de acceso y de ruteo. Esta red deberá responder a un diseño capaz de integrar sin fisuras diferentes paradigmas y funcionalidades, existentes o futuras. La idea además es poder verificar en implementaciones reales los desarrollos de los dos ejes mencionados antes. Además de tener valor en sí mismo, este último aspecto de la propuesta se considera una herramienta fundamental para otras investigaciones, para la mejora de la enseñanza y el desarrollo tecnológico.