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FLAVIA: arquitectura unificada para dispositivos inalámbricos futuros

FLAVIA (FLexible Architecture for Virtualizable future wireless Internet Access, es decir, Arquitectura Flexible para Acceso a Internet inalámbrico futuro Virtualizable) es el nombre de un proyecto europeo que aspira a revolucionar el mercado de dispositivos inalámbricos.


vincenzo mancuso

Autor: Vincenzo Mancuso, Investigador Titular, Institute IMDEA Networks

FLAVIA logo

Los dispositivos de comunicaciones inalámbricas actuales funcionan de acuerdo con distintos estándares, utilizan diferentes frecuencias y alcanzan velocidades de red diferentes. Esta oferta tan amplia tiene como aspecto negativo que los dispositivos inalámbricos requieren hoy en día distintas piezas de hardware y que cualquier cambio de protocolo exige el diseño de nuevo hardware. Dicho de otro modo, las redes inalámbricas actuales son incapaces de adaptarse rápidamente a los contextos y a las necesidades de servicio en constante evolución impuestos por el mercado, debido al rígido diseño de la arquitectura tecnológica. FLAVIA propugna un cambio de paradigma hacia la Internet Inalámbrica Futura: de los servicios inalámbricos prediseñados a los protocolos programables.

Deberíamos reflexionar sobre el hecho de que, pese a la enorme cantidad de centros de investigación y empresas que trabajan en el ámbito inalámbrico, el avance en pos de la conectividad a Internet inalámbrica de banda ancha ha sido bastante lento en las últimas décadas. Por ejemplo, la difusión de las redes WiFi y 3G ha tardado varios años y cada vez que se estandariza un nuevo protocolo pasan algunos años antes de alcanzarse una masa crítica de clientes. Lo mismo podría volver a ocurrir con las nuevas tecnologías de radio emergentes, como HSPA+, WiMAX y LTE. El problema estriba en que cada tecnología ha sido diseñada y estandarizada de manera aislada, es decir, sin tener en consideración una arquitectura unificadora común. Por tanto, el diseño, las pruebas y la estandarización llevan mucho tiempo, y no digamos la implantación, que requiere nuevas infraestructuras e ingentes inversiones en equipos. En este escenario, los investigadores y desarrolladores tienen escasísimas posibilidades de probar libremente nuevas variantes de protocolos y de proponer nuevas tecnologías respaldadas por test experimentales. De hecho, los dispositivos existentes ofrecen un reducido número de características, es decir, tan sólo las expresamente requeridas por la tecnología para la que se diseñó y construyó el dispositivo.

Hace casi dos años, la Comisión Europea decidió financiar el proyecto FLAVIA aportando alrededor de 4 millones de euros para cambiar el escenario antes descrito y permitir una mayor flexibilidad en la utilización y el desarrollo de los dispositivos inalámbricos futuros. En efecto, FLAVIA ha creado un gran consorcio de investigadores y desarrolladores para hacer realidad este objetivo. Actualmente hay 11 participantes: CNIT (un consorcio de universidades italianas), Alvarion Ltd. (Israel), NEC Europe Ltd. (Reino Unido, con laboratorios en Alemania), Telefónica Investigación y Desarrollo (Barcelona, España), Mobimesh (Italia), Ben Gurion University of the Negev (Israel), Institute for Information Transmission Problems of the Russian Academy of Science (Rusia), Fundación IMDEA Networks (Madrid, España), Hamilton Institute of the National University of Ireland Maynooth (Irlanda), Sequans Communications S.A. (Francia, con laboratorios en España e Israel) y AGH University of Science and Technology (Polonia). Por tanto, son 9 los países representados en el proyecto: Francia, Alemania, Irlanda, Israel, Italia, Rusia, Polonia, España y Reino Unido. La comunidad investigadora europea, así como la comunidad de operadoras de redes y fabricantes, están bien representadas en el proyecto. Como tal, FLAVIA constituye una excelente oportunidad de fortalecer los lazos entre el mundo académico y la industria en Europa, lo que tendrá un fuerte impacto en el mercado.

Los participantes en el proyecto FLAVIA han trabajado hasta el momento en el diseño de nuevas herramientas driver (controlador) y firmware (soporte lógico inalterable) para unificar la arquitectura de los dispositivos inalámbricos futuros, centrándose concretamente en las tecnologías WiFi, WiMAX y LTE. Estas herramientas, como el wireless processor (procesador inalámbrico), funcionan sobre el hardware del fabricante, ya que el proyecto no tiene por objetivo rediseñar el hardware, sino más bien permitir la utilización del hardware existente y futuro para actividades no planeadas por el fabricante. Las herramientas de FLAVIA se han diseñado y probado parcialmente en dispositivos prototipo, usando una combinación de tarjetas inalámbricas existentes y de software de nuevo diseño codificado por los socios del proyecto. Las actividades del proyecto avanzan en las tres direcciones representadas en el DIAGRAMA 1: (i) desarrollo de sistemas para dispositivos existentes, (ii) investigación dirigida a definir nuevos mecanismos y protocolos para mejorar los dispositivos existentes y (iii) exploración de diferentes tecnologías para identificar los requerimientos de múltiples tecnologías diferentes.

Siguiendo esas direcciones, FLAVIA quiere crear un nuevo paradigma que permita la rápida implantación de nuevos protocolos sin esperar a que el fabricante cree el prototipo del nuevo hardware que admita los nuevos protocolos. De hecho, la adopción del paradigma FLAVIA allanaría el terreno para la implantación de protocolos inalámbricos novedosos y ajustables, concediendo una excelente ventaja a investigadores, desarrolladores y operadoras, porque permitiría unos test, validación, implantación e instalación rápidos y sencillos de soluciones inalámbricas innovadoras.

Flavia

DIAGRAMA 1: dimensiones del proyecto: Sistema, Investigación y Tecnología

 

Hasta ahora, el proyecto ha producido, al menos, dos importantes resultados: la definición de una arquitectura de uso general para convertir en modulares las actividades de los protocolos inalámbricos y la especificación de un wireless processor, que es una herramienta programable a fin de utilizar el hardware inalámbrico para componer los protocolos existentes y nuevos.

Un ejemplo de arquitectura modular, ejemplificado para el caso específico de los dispositivos LTE/WiMAX, figura en el DIAGRAMA 2. Este diagrama incluye bloques que componen los mecanismos Physical (físico) (PHY) y de Medium Access Control (control de acceso medio) (MAC) incluidos en los protocolos LTE y WiMAX. Los posibles bloques de extensión figuran en la parte derecha del diagrama, representando la posibilidad de aumentar y modificar los protocolos LTE o WiMAX estándar sin necesidad de cambiar el hardware de los dispositivos.

FLAVIA no aspira a unificar todos los estándares en uno ni a limitar el número de alternativas en el mercado a los enfoques de comunicaciones inalámbricas. Al contrario, FLAVIA quiere unificar la arquitectura de los dispositivos para posibilitar una mejor y más rápida diferenciación de la oferta que llega al mercado.

Flavia

DIAGRAMA 2: ejemplo de una arquitectura modular para dispositivos LTE y WiMAX.

 

FLAVIA está haciendo actualmente avances en el diseño de la arquitectura inalámbrica y de sus interfaces, marcándose como objetivo a un año vista la creación de prototipos de los protocolos inalámbricos programables para plataformas de hardware comerciales. La consecución de este resultado abriría la posibilidad de una optimización más rápida de los dispositivos, un acortamiento de los plazos de llegada al mercado de las propuestas novedosas y un aumento de las posibilidades de que se hagan realidad las ideas de investigación. Habría ventajas para muchas categorías de usuarios, incluyendo "operadoras, fabricantes, diseñadores de redes, desarrolladores de soluciones para terceros emergentes e incluso para los usuarios finales espontáneos, que podrán optimizar y modernizar, de una manera fácil y rápida, la operación de redes inalámbricas, crear prototipos rápidamente y probar sus nuevos protocolos, y adaptar la operación del acceso inalámbrico a los escenarios o las necesidades de servicio emergentes".

Flavia

Investigadores del proyecto FLAVIA procedentes de Francia, Alemania, Israel, Italia, en representación de organizaciones españolas, israelíes y británicas, reunidos en Jerusalén.

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Fuente(s): 
madri+d, IMDEA Networks Institute