Internet de largo alcance y bajo coste podría pronto ser una realidad si se utiliza un espectro de radio que una vez estuvo reservado para el uso de estaciones de TV. Los planos de una red de ordenadores que utiliza los “espacios en blanco”, que son fragmentos vacíos del espectro espaciados dentro de las frecuencias utilizadas, se presentaron en ACM SIGCOMM 2009, una conferencia sobre comunicaciones que se está llevando a cabo durante estos días en Barcelona, España.

Tradicionalmente las estaciones de TV han transmitido en bajas frecuencias, que pueden llevar la información a mayores distancias. Sin embargo, con la actual transición de las transmisiones analógicas a las digitales, una mayor cantidad de frecuencias está quedando en desuso.   

Utilizando estas frecuencias bajas, sería más fácil proveer de acceso a internet de banda ancha en áreas rurales y llenar los huecos en las redes de Wi-Fi de las ciudades. Por ejemplo en EE.UU., el espectro entre 512 y 698 Megahertz, que originalmente estaba ocupado por canales analógicos de TV (desde el canal 21 hasta el 51), ofrece un rango más amplio que el del Wi-Fi convencional, que opera a 2.4 Gigahertz. “Imagínese el potencial si usted se pudiera conectar al router de internet de su casa desde hasta una milla de distancia”, dice Ranveer Chandra, un miembro del Networking Research Group en Microsoft Research, que está detrás de este proyecto.   

La FCC (Comisión Federal de las Comunicaciones, por su sigla en inglés) de EE.UU. dictaminó desde el pasado mes de noviembre que las compañías pueden construir dispositivos que transmitan sobre los espacios en blanco, pero a la vez estableció una serie de requerimientos estrictos: básicamente, estas actividades no deben interferir con transmisiones ya existentes, tanto de estaciones de TV como de otros dispositivos inalámbricos que operan dentro del mismo espectro. Chandra y sus colegas diseñaron un conjunto de protocolos, al que llaman “White-Fi” para navegar exitosamente a través de las intrincadas regulaciones y obstáculos envueltos en el uso de los espacios en blanco.  

“Es un paradigma totalmente diferente para las redes inalámbricas” dice Chandra. “Hasta ahora, en las redes inalámbricas, a usted se le daba un espectro y usted lo compartía con todos los demás. Todos éramos usuarios y teníamos los mismos derechos. Ahora, usted tiene este espectro en dónde hay personas que son usuarios primarios”.   

Uno de los principales obstáculos para el grupo de Chandra fue el lidiar con una red de dispositivos diferentes; en el pasado, el trabajo se centraba en enviar y recibir señales entre dispositivos individuales sobre espacios en blanco.

La preparación de un grupo de dispositivos para comunicarse sobre frecuencias de espacios en blanco es una propuesta más complicada porque estos dispositivos deben encontrar espectros disponibles, que pueden cambiar dependiendo de dónde y cuándo el dispositivo está operando. Los investigadores diseñaron un sistema que consistía de un punto de acceso inalámbrico, como el router utilizado en las redes Wi-Fi, y un dispositivo móvil que se comunicaba con el punto de acceso. 

El White Fi está diseñado de manera tal que cada dispositivo mide las condiciones del espectro a su alrededor y trabaja con los otros para encontrar frecuencias disponibles. Debido a que puede ocurrir una interferencia en cualquier momento, el sistema se puede mover a un pedazo de espectro diferente si es necesario.

Algunos de los retos a los que se enfrentó el grupo surgieron de la naturaleza indefinida de las frecuencias de espacios en blanco. Los investigadores diseñaron sus algoritmos para determinar la cantidad deseada de ancho de banda de frecuencia a utilizarse para transmitir, balanceando el deseo de una señal potente contra la posibilidad de interferencia con frecuencias vecinas. También tuvieron que diseñar una manera para que los dispositivos móviles encontraran una señal proveniente de un punto de acceso. 

Una de las partes más importantes del sistema White Fi es un protocolo para lidiar con colisiones entre diferentes señales (particularmente aquellas provenientes de micrófonos inalámbricos, que pueden encenderse en cualquier momento). Sólo un paquete de interferencia es suficiente para producir interrupciones audibles para un micrófono. Aún si la interferencia afecta solamente a un dispositivo en la red, las regulaciones estrictas prohíben que se utilice ese canal en específico. Los investigadores esquivaron esta situación diseñando el punto de acceso de tal forma que mantenga un canal auxiliar. Si se detecta otro usuario, el dispositivo de espacios en blanco o punto de acceso cambia inmediatamente hacia el canal auxiliar, que reasigna un ancho de banda según sea necesario.  

Peter Steenkiste, un professor de ciencias de los ordenadores en la Universidad de Carnegie Mellon que se especializa en redes, dice que trabajos previos en espacios en blanco se han enfocado en trabajar un problema a la vez. “El asunto que yo creo es muy interesante sobre este artículso es que realmente ha visto el punto de cómo se ensambla un sistema completo”, dice Steenkiste. 

Steenkiste añade que “hay muchos problemas prácticos de los que se han preocupado”. En particular, dice Steenkiste, los investigadores no asumieron un ambiente ideal y controlado para su sistema. Contrario a esto, ellos tomaron en consideración problemas tales como mediciones de ruido y el comportamiento impredecible de los micrófonos inalámbricos”. “[El trabajo de investigación] tiene una respuesta para cada pregunta”, dice Steenkiste. 

Chandra dice que su grupo recibió recientemente una licencia experimental de parte de la FCC que les permite construir un sistema White Fi prototipo en el Microsoft Research Campus en Redmond, Washington. Los investigadores planean enviar sus descubrimientos y conclusiones a la FCC con la esperanza de que los datos ayudarán a determinar futuras regulaciones de espacios en blanco. Chandra afirma que puesto que la transición de TV analógica a la digital está ocurriendo a nivel mundial, existe un alto nivel de interés a nivel mundial por los experimentos de los Estados Unidos en materia de espacios en blanco. Investigadores y compañías en todo el mundo están buscando tecnologías que aprovechen y tomen ventaja de los fragmentos de espectro que se abrirán en los años venideros.