La historia de las redes está llena de herramientas que reutilizaron soluciones para problemas muy distintos en sus inicios. Los orígenes del Wi-Fi se remontan en parte a un equipo de radioastrónomos australianos que intentaban detectar señales de agujeros negros en evaporación. Pero las herramientas de procesamiento de datos que desarrollaron también demostraron ser capaces de extraer mensajes claros de cualquier entorno de señales caótico y con eco. Los ecos son ecos, después de todo, ya sea que provengan de sistemas estelares distantes o del rincón más alejado de la casa.
Investigo redes de comunicación vehicular, conectando automóviles entre sí y con infraestructuras de transporte como semáforos, para las redes de vehículo a todo (V2X) del mañana. La investigación en V2X se ha basado durante mucho tiempo en modelos que asumen condiciones de red "perfectas" o "ideales". Esta es una suposición simplificadora que hace que los cálculos sean manejables. Pero esta premisa no refleja cómo se comportan las señales inalámbricas reales en un entorno móvil, obstruido y de alta densidad. Esa brecha es exactamente el tipo de imprevisibilidad del mundo real que las redes de acceso de radio abiertas (O-RAN, por sus siglas en inglés), una arquitectura abierta y programable detrás de algunas redes celulares 4G y 5G, fueron diseñadas para gestionar.
Entonces, ¿por qué el estándar O-RAN, que es abierto y está disponible para aplicarse mucho más allá de las telecomunicaciones 5G, nunca se ha utilizado para las comunicaciones vehiculares? Las soluciones al problema del V2X hasta la fecha se han basado en nuevos protocolos de red construidos desde cero, solo para descubrir problemas de "el huevo o la gallina", guerras de estándares espinosas y desafíos reales de congestión de señales a escala.
Por el contrario, O-RAN permite a los ingenieros de V2X reutilizar los protocolos de red ya desarrollados para las comunicaciones celulares. O-RAN se desarrolló asumiendo que las torres de telefonía celular están generalmente fijas. Pero, como se puede ver a continuación, O-RAN acomoda "torres" móviles (automóviles y camiones, en este caso) con poco esfuerzo adicional.
¿Cómo conectar vehículos de forma inteligente?
La tecnología de vehículos autónomos ha sido en gran medida un esfuerzo de "cada auto por su cuenta". El enfoque de Tesla, por ejemplo, depende en gran medida de potentes bancos de computadoras a bordo y suites de sensores distribuidos alrededor del vehículo. Sin embargo, como alternativa al modelo de "centro de datos sobre ruedas", este nuevo enfoque de O-RAN para V2X depende de los vecinos cercanos de cada automóvil, dondequiera que se encuentren en la carretera. Cada vehículo conectado mediante O-RAN puede utilizar la diversidad de sensores y ángulos de visión de otros autos para una mejor coordinación grupal y toma de decisiones.
Para ser claros, no existe una red de prueba O-RAN V2X operando en el mundo. Todavía no. Hace apenas diez años, el Proyecto de Asociación de Tercera Generación (3GPP) lanzó su estándar inicial de V2X celular. El 3GPP ha refinado V2X a lo largo de tres versiones principales desde entonces. En EE. UU. y la UE, la FCC y agencias europeas relacionadas han propuesto otros estándares para protocolos de comunicación inalámbrica V2X de corto alcance. Sin embargo, aún no ha surgido un estándar de consenso. Por lo tanto, ante la falta de una guía clara e inequívoca sobre el futuro de las redes V2X, los fabricantes de automóviles autónomos, como Waymo, Tesla, Zoox y Cruise, se han apoyado más en la autosuficiencia, reforzando cada vehículo con tantos sensores y GPUs como sea posible.
Aquí es donde O-RAN podría ser de gran ayuda. Al igual que las APIs conectan una aplicación con otra en su teléfono inteligente, O-RAN sirve como una API para la propia red. Y debido a los estándares abiertos de O-RAN, una red inalámbrica se vuelve programable, neutral respecto al proveedor y abierta a aplicaciones personalizadas llamadas xApps.
Para probar nuestro framework de prueba de concepto, he formado parte de un equipo que simuló cinco minutos de tráfico de red O-RAN V2X sobre un kilómetro cuadrado de área urbana, utilizando edificios reales y diseños de carreteras del mundo real de OpenStreetMap y patrones de tráfico generados por el paquete de modelado SUMO. Las simulaciones asumieron una densidad de tráfico de 50 a 70 vehículos por km, no en hora punta, pero tampoco con tráfico ligero. En nuestra simulación, asumimos que los vehículos se comunicaban a través de una frecuencia de onda milimétrica de 28 gigahertz y que cada componente de nuestro sistema O-RAN V2X tenía su propia xApp dedicada.
Tomados en conjunto, estos datos (geometría real, tráfico real y la posición GPS en vivo de cada vehículo) constituyen lo que los investigadores de redes llaman un gemelo digital del entorno urbano. Es una réplica virtual lo suficientemente detallada para que la red pueda razonar sobre el mundo físico en tiempo real. Este mundo virtual también nos dio un resultado real.
Las simulaciones, publicadas recientemente en IEEE Network, revelaron que los estándares V2X existentes, en los que los autos lanzan mensajes a la red sin coordinación, resultan en señales que se "hablan" entre sí entre el 80 y el 100 por ciento del tiempo. Sin embargo, utilizando la coordinación de señales de O-RAN, la tasa de "colisión" de mensajes cayó a casi cero. Y eso importa porque una red V2X bloqueada no solo falla silenciosamente. Puede fallar de maneras que podrían hacer que una carretera se vuelva peligrosa.
¿Cómo puede O-RAN coordinar el tráfico V2X?
Los enlaces de datos de alta frecuencia entre automóviles ya son difíciles. Vía IEEE Spectrum.
