Claves del 6G, el próximo avance en la transferencia de datos entre vehículos

Investigadores e ingenieros de todo el mundo trabajan ya intensamente en la próxima generación de comunicaciones móviles, la 6G, que debería estar disponible hacia 2030. Con esta tecnología, los vehículos podrían beneficiarse especialmente de las altas velocidades de transmisión de datos, así como de la fusión de las comunicaciones con la monitorización del entorno.

Los operadores están desplegando rápidamente las redes 5G, que pueden utilizarse para hacer realidad numerosas aplicaciones nuevas. Algunas de ellas son válidas para el sector de la automoción, como la empleada en el desarrollo de vehículos inteligentes y conectados en el Centro Técnico Nardò de Porsche Engineering. 

Sin embargo, las instituciones de investigación y las empresas van un paso por delante y ya han iniciado la carrera hacia la próxima generación de comunicaciones móviles. A finales de esta década, el nuevo estándar 6G debería garantizar velocidades de datos aún mayores, menores retrasos y una mayor fiabilidad, entre otras cosas. "En EE. UU., China y Europa hay una intensa actividad en este campo", informa Andreas Müller, responsable de todos los proyectos 6G en Bosch. "Personas de diferentes regiones del mundo han reconocido que la próxima generación de comunicaciones móviles es una cuestión de importancia estratégica", añade.

“Hasta ahora, las comunicaciones móviles se limitaban principalmente a la superficie terrestre”, explica Bernhard Niemann, director del Departamento de Banda Ancha y Radiodifusión del Instituto Fraunhofer de Circuitos Integrados (IIS). "Con el 6G, sin embargo, los satélites se integrarán por primera vez en la red desde el principio". Por un lado, podrían ser los satélites en órbita geoestacionaria (GEO) a una altitud de algo menos de 36.000 kilómetros, pero por otro también sus homólogos en órbita a menos altura, por ejemplo, en órbita terrestre baja (LEO), que está entre 200 y 2.000 kilómetros por encima de la superficie terrestre. Incluso los globos podrían utilizarse como "plataformas de gran altitud" para servir de estaciones base 6G a una altura de 15 a 20 kilómetros. 

El rendimiento de la red 6G también aumentará con la ayuda de la inteligencia artificial (IA). Los algoritmos de IA podrían, por ejemplo, adaptar con flexibilidad las redes móviles a las condiciones del momento y optimizar así su funcionamiento. Rohde & Schwarz y el fabricante de chips NVIDIA ya han dado los primeros pasos hacia un hardware asistido por IA. En febrero, presentaron un "receptor neuronal" en el que un modelo de IA rinde significativamente mejor que un potente algoritmo estándar. "Este proceso también podrá integrarse en los futuros smartphones 6G", explica Taro Eichler, director de Tecnología de Comunicaciones Inalámbricas y Fotónica de Rohde & Schwarz.

Avance en la gama de los terahercios

También se necesitan muchas innovaciones para alcanzar las altas velocidades de transmisión de datos previstas: "En el futuro debería ser posible hasta un terabit por segundo", afirma Niemann. "Para lograrlo, hay que abrir gamas de frecuencias más altas, ya que es el único lugar donde se dispone de los anchos de banda necesarios para la transmisión rápida de datos". A modo de comparación: 4G funciona por debajo de los 6 gigahercios, 5G permite teóricamente la transmisión de datos hasta los 71 gigahercios, pero actualmente apenas se utiliza para servicios móviles de banda ancha. Las frecuencias en el rango de los 3 gigahercios ofrecen mucho ancho de banda, pero hay limitaciones físicas para alcanzarlo.

Queda mucho por investigar en este campo. Los diseñadores de chips y sistemas de alta frecuencia también se enfrentan a grandes retos. Por un lado, tienen que utilizar semiconductores especiales como el germanio de silicio o el nitruro de galio para frecuencias en la gama alta de gigahercios; por otro, la integración de todos los componentes en un sistema desempeña un papel fundamental. "Aquí hay que replanteárselo todo", dice Ndip. "Esto se debe a que es muy difícil transmitir la energía del transmisor a la antena con la menor pérdida posible y al mismo tiempo disipar el calor de los chips".

También en eso los nuevos materiales y la tecnología de ensamblaje y conexión son la clave del éxito: los sustratos de polímeros, vidrio o cerámica podrían constituir la base de paquetes integrados de chips y antenas 6G. Además de las altas velocidades de transmisión de datos, el uso de altas frecuencias abre otra nueva posibilidad: la fusión de la comunicación y el reconocimiento del entorno. En el futuro, las ondas de radio 6G podrían utilizarse también para reconocer objetos, superficies y movimientos en las proximidades mediante radiación reflejada, de forma similar a un radar.

"Los vehículos podrían utilizar el 6G para intercambiar datos entre sí y, al mismo tiempo, captar las reflexiones resultantes para obtener una imagen de su entorno", explica Müller, experto de Bosch. "Aunque hoy en día la comunicación y el radar siguen estando completamente separados, dentro de unos años se podrían utilizar las mismas frecuencias, procesadores y antenas para ambos". En el proyecto de investigación "6G-ICAS4Mobility", Bosch trabaja con socios para interconectar más estrechamente los sistemas de comunicación y radar, actualmente separados, e integrarlos en un único sistema 6G. Esto tiene como fin coordinar y combinar los datos de los sensores de varios vehículos en movimiento en tiempo real, a través de comunicaciones móviles 6G, para obtener una imagen más precisa de su entorno.

El objetivo es aumentar la seguridad vial y la eficiencia del tráfico. El experto Ndip también ve muchas aplicaciones potenciales del 6G en el sector de la automoción, por ejemplo, para la circulación autónoma: "Un vehículo autónomo debe ser capaz, simultáneamente y en tiempo real, de comunicar su posición a otros usuarios de la carretera, de medir distancias con precisión y de ver en 360º". También es necesario descargar grandes cantidades de datos, como mapas urbanos de alta resolución, imágenes de vídeo de otros vehículos o películas de alta resolución como entretenimiento durante el viaje.

Gracias a las altas velocidades de transmisión de datos 6G, esto no sería un problema: por ejemplo, podrían cargarse en el vehículo vídeos 4K o amplias actualizaciones de mapas en poco tiempo, desde una estación base o una estación de servicio.

No se vislumbra el fin del desarrollo

Los precursores de las redes 6G podrían entrar en funcionamiento a finales de la década, pero probablemente con una gama reducida de funciones. Después de 2030, todas las nuevas funciones deberían introducirse gradualmente. Sin embargo, Niemann, experto de Fraunhofer, no teme que el desarrollo de las comunicaciones móviles llegue a su fin con la 6G. "Estoy seguro de que en el futuro volverá a surgir algo nuevo", afirma. "Al igual que la IA se abre camino hoy por primera vez en las comunicaciones móviles, los procesos y algoritmos basados en la cuántica podrían desempeñar un papel importante en la próxima generación, por ejemplo, para el cifrado".

También cree que la tecnología de blockchain podría utilizarse para asegurar las transacciones y generar confianza. Por ejemplo, podría utilizarse para registrar mensajes entre vehículos a prueba de falsificaciones. "Cada intercambio de datos en la comunicación entre vehículos, como la indicación de un obstáculo en la calzada, se almacenaría en la cadena de bloques", afirma Niemann. "Estos pocos ejemplos demuestran por sí solos que el 7G recogerá las nuevas tendencias y permitirá servicios innovadores que aún hoy son impensables".