| Artículos | 01 MAY 2005

UWB

La revolución de las redes personales
Ramón J. Millán.
Aunque hasta ahora su uso ha estado limitado a las aplicaciones militares, durante este año empezarán a aparecer los primeros productos comerciales basados en UWB, una potente tecnología de comunicación inalámbrica que soporta altos anchos de banda en distancias cortas. Según estimaciones de mercado de ETSI, en 2010 habrá más de 500 millones de dispositivos UWB operativos, 150 millones de ellos en Europa. Desde sus comienzos, son muchas las tecnologías que, además de Wi-Fi, han ido surgiendo para cubrir el mercado de comunicaciones inalámbricas en entornos personales (WPAN?Wireless Personal Area Network) y de área local (WLAN), desde Bluetooth e IrDA a HyperLAN, HomeRF, ZigBee y RFID, entre otras. Si bien algunas de estas alternativas no se pueden considerar competidoras entre sí, puesto que tienen un ámbito de actuación reducido que requiere de otras tecnologías que las complementen, es cierto que en determinados casos pueden entrar en conflicto. Las tecnologías inalámbricas WPAN-WLAN más utilizadas en nuestros días, como Wi-Fi y Bluetooth, fueron desarrolladas con el objetivo de interconectar sin cables distintos dispositivos en un entorno de cortas distancias a unas velocidades moderadas. Sin embargo, estos sistemas presentan aún serias limitaciones en cuanto a velocidad de transmisión, autonomía de funcionamiento y seguridad. Por otro lado, la proliferación de tecnologías que hacen uso del mismo espectro radio, ha supuesto un serio problema para las administraciones públicas, obligadas a repartir este recurso cada vez más saturado. Dando solución a estos inconvenientes, aparece ahora una tecnología usada tradicionalmente de forma exclusiva en el campo militar y conocida como ultra banda-ancha o UWB (Ultra Wide-Band). Al basarse en la transmisión de pulsos muy cortos, UWB resulta adecuada para aplicaciones tipo radar para zonas muy localizadas, obteniéndose rastreos de gran resolución, así como para otras aplicaciones de localización y detección, ya que aporta muy altos niveles de precisión. Pero es su enorme ancho de banda y, sobre todo, el menor coste y nivel de complejidad de los sistemas que se basan en ella, lo que hace que esta tecnología se haya perfilado recientemente como una de las alternativas emergentes sobre las que se podría apoyar la próxima generación de sistemas inalámbricos. Llegan los estándares Aunque son muchas ya las compañías que, como Aether Wire & Location, ANRO Engineering, Fantasma Networks, Lawrence Livermore Labs, Multispectral Solutions, Time Domain Corporation y XtremeSpectrum, ya cuentan con una sólida experiencia en UWB, hasta hace muy poco no existían estándares para su utilización en las WLAN en la banda de 3,1 GHz a 10,6 GHz, que ha sido el espectro establecido en 2002 por la FCC (Federal Communications Commission) estadounidense para las aplicaciones comerciales de la tecnología UWB. Hoy, las tareas de normalización están siendo lideradas por los grupos de trabajo IEEE 802.15 y el europeo ETSI ERM TG31. El objetivo es generar un estándar sencillo, barato, de bajo consumo y de elevada velocidad de transmisión para WLAN que no compita con el resto de estándares IEEE 802.11. Así, en junio de 2003 IEEE aprobó el borrador P802.15.3a, que constituirá, salvo ligeras modificaciones, el estándar definitivo de UWB. Dicho borrador fija velocidades del orden de 110-200 Mbps y los parámetros de calidad de servicio (QoS) necesarios para soportar transmisiones multimedia. El alcance es de unos 10 metros, con unas potencias radiadas de 100-250 mW. Junto a estos organismos de estandarización internacionales, comunes a muchas otras tecnologías de telecomunicaciones inalámbricas o cableadas, cabe destacar el gran número de asociaciones que tratan de acelerar la implantación comercial masiva de UWB, como UWB Working Group, WiMedia Alliance, MultiBand OFDM Alliance y Wireless USB Industry Group. Estas asociaciones, en las que participan las principales firmas de electrónica y telecomunicaciones, tratan de demostrar el altísimo potencial de esta tecnología, así como de asegurar su éxito comercial a medio plazo. Apoyo y difusión Formada en 1998, UWB Working Group es una asociación abierta de compañías, individuos y entidades de normalización y regulación cuyo objetivo común es el desarrollo y aceptación de la tecnología UWB. Una meta más específica es la de WiMedia Alliance, asociación sin ánimo de lucro formada en 2002 para promover la conectividad e interoperabilidad WPAN. La alianza desarrolla y adopta estándares para conectar de forma inalámbrica dispositivos multimedia, incluyendo las capas de aplicación, transporte y control; juegos de pruebas; y un programa de certificación. Para ello, ha seleccionado UWB como medio físico para desarrollar estos protocolos de alto nivel, siguiendo el estándar IEEE P802.15.3a. Multiband OFDM Alliance (MBOA), por su parte, operativa desde 2003 y con más de 170 compañías miembros, persigue el desarrollo de una solución global para el mercado emergente de productos basados en UWB, en consonancia con los requerimientos establecidos por las distintas entidades de regulación. La especificación de UWB soportada se basa en una aproximación de MB-OFDM (MultiBand?Orthogonal Frecuency Division Multiplexing), introducida originariamente por Texas Instruments en marzo de 2003. La propuesta establecida por la MBOA ha constituido la base principal de la norma IEEE P802.15.3a. Finalmente, Wireless USB Industry Group, formado en febrero de 2004 por Agere Systems, Intel Corporation, HP, Microsoft Corporation, Philips Semiconductors y Samsung Electronics, ha seleccionado UWB como base del desarrollo del denominado USB (Universal Serial Bus) inalámbrico. La idea es crear una interfaz similar en cuanto a arquitectura y uso a la USB cableada, pero que mejore la comodidad y movilidad de las comunicaciones entre dispositivos multimedia, periféricos de PC y dispositivos móviles. El grupo promotor ha empezado a definir la especificación USB inalámbrica con un ancho de banda de 480 Mbps, lo que facilitará la ruta de migración para las soluciones USB cableadas existentes hoy en día. Aplicaciones comerciales La tecnología UWB no es para nada nueva, pues se conoce desde la década de los 60, y ya desde los 80 se viene utilizando ampliamente, si bien casi exclusivamente en el entorno militar. Dentro de este campo, sus dos grandes aplicaciones han sido el radar y la localización, ya que este tipo de dispositivos pueden utilizarse para medir distancias con gran precisión y para capturar imágenes de alta resolución de objetos enterrados bajo tierra o detrás de superficies. En el ámbito gubernamental y militar, existen multitud de aplicaciones de UWB, como en los dispositivos radio con baja probabilidad de intercepción y detección para equipos tácticos de combate, comunicaciones a bordo de aeronaves, comunicaciones con baja probabilidad de intercepción y detección sin visión directa por ondas de superficie, altímetros y radares anticolisión, etiquetas activas para control de presencia y logística, radares de detección de intrusiones, sistemas precisos de geolocalización, enlaces para comunicaciones en vehículos autónomos y robotizados, e intercomunicadores con baja probabilidad de intercepción y detección. Evidentemente, estas aplicaciones también podrían ser fácilmente extendidas al mercado corporativo, principalmente en servicios de emergencia, vigilancia, sanidad, seguridad o construcción. El principal impedimento que se tenía para ello en los inicios de su desarrollo, es que los equipos UWB eran muy caros, debido a la utilización de componentes discretos en los circuitos electrónicos antes de la aparición de los circuitos integrados. Sin embargo, la situación ha cambiado drásticamente, y hoy los dispositivos UWB son muy competitivos, no sólo para aplicaciones corporativas sino también domésticas, gracias a su bajo coste, bajo consumo, gran ancho de banda, alta seguridad y la inexistencia de interferencias con otras

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