Ésta es la segunda parte del artículo publicado en ArsTechnica.com cuya primera parte interpreté hace unos días. Disfrútenlo.

Interpretación del artículo How Software-defined radio could revolutionize wireless, escrito por Timothy B. Lee en Julio 5 de 2012 para arstechnica.com.

Un nuevo retador

Hasta ahora, el USRP ha dominado el mundo de los radios definidos por Software. Pero eso podría cambiar con la introducción de Phi, ese nuevo dispositivo de una empresa nueva (startup) llamada Per Vices, proveniente de la incubadora Y Combinator. Ars [Technica] habló con el cofundador Victor Wollesen.

“USRP es un gran producto. Eso es lo que realmente inició nuestros esfuerzos en prototipado”, nos dijo, “USRP fue el primer dispositivo que bajó los costos al punto en el que los entusiastas y los académicos pudieron jugar con lo inalámbrico”.

Pero él dijo que Phi tiene varias ventajas importantes. Primero, es implementado como una tarjeta PCI Express ofreciendo 8Gbps de tasa de transferencia con la CPU. Wollesen dice que eso es suficientemente rápido como para que la interfaz no sea un cuello de botella.

Segundo, Phi es un paquete integrado. USRP está diseñado para ser altamente configurable. Como ya se mencionó anteriormente, eso significa que los usuarios deben comprar tarjetas hijas separadas para los rangos específicos de frecuencias en los cuales están interesados.

Por otro lado, Wollesen dice que su mensaje al usuario es “aquí están estas capacidades, aquí está esta arquitectura”. Phi es de alguna manera menos versátil que USRP, pero la complejidad reducida lo hace más fácil para usuarios inexpertos.

Tan fácil como Rails

Tal vez la diferencia más fundamental entre USRP y Phi es el mercado objetivo: Ettus está enfocado en clientes relativamente sofisticados. “Ud. no va a ver nuestro producto en Fry’s o Best Buy“, dice.

Por otro lado, Per Vices espera traer los beneficios de SDR a las masas. Él propone paralelos entre el Raspberry Pi y Arduino. Ambos son baratos, dispositivos simples que se ha comprobado que son ámpliamente populares entre aficionados (hobbysts).

A U$750 , Phi cuesta tanto como el paquete USRP+tarjeta hija más barato ofrecido por Ettus Research. También alardea de una interfaz mucho más rápida y Wollesen tiene la esperanza de alcanzar dramáticas reducciones en costo en los próximos años: “el precio cae astronomicamente con la escala”, dice.

Mientras el costo de Phi cae, él espera que mucha más gente se interesará en experimentar con SDR. “Queremos que la gente sea capaz de diseñar protocolos RF con la misma facilidad que construir aplicaciones en Rails“.

Eventualmente, Wollesen prevé un futuro en el cual cada casa tiene un dispositivo SDR: “Nosotros vemos nuestro dispositivo siendo usado como un centro que es capaz de tomar cualquier tipo de señal inalámbrica, procesarla y reempacarla. Un enrutador universal”, dice.

“Si yo le dijera que ud. necesita un portátil para un documento de Word, otro para el correo electrónico y otro para el solitario, sería ridículo. Sin embargo eso es exactamente lo que ud. ve en las tecnologías inalámbricas hoy en día”, nos dice, “estamos abogando por una plataforma económica que hace lo mismo que hicieron las primeras microcomputadoras”.

El hardware de la radio definida por software (SDR), dijo, ofrece “capacidades intrínsecas que pueden ser explotadas por las aplicaciones. Nuestro dispositivo, cargando una pieza de software, puede reemplazar un enrutador, un teléfono celular, una estación base o el actuador de la puerta del garage”.

“Justo ahora, la mayoría de la gente probablemente no se puede imaginar por qué ellos querrían hardware de este tipo en sus casas, pero la gente dijo lo mismo de los microcomputadores de los 70s”.

Uso más inteligente del espectro

Un concentrador universal es una de las posibles aplicaciones para SDR, otra es usar el espectro radioeléctrico más eficientemente.

Tom Rondeau ejecuta el proyecto GNU Radio, un trabajo que tomó de Eric Blossom en 2009, también hace investigación en SDR en la Universidad de Pensilvania y nos explicó cómo SDR podría llevarnos a un uso más eficiente del espectro.

Las comunicaciones de radio tradicionales ocurren en una banda de frecuencias estrecha y fija designadas por los entes reguladores. Por ejemplo, en los Estados Unidos un bloque de espectro está reservado para difusión de televisión mediante ATSC, otros bloques están reservados para radio en AM y FM. Ésta aproximación más bien burocrática no hace necesariamente el mejor uso del espectro. La FCC (ente regulador en EUA) ha “amarrado lotes que nadie puede tocar”, dijo Rondeau.

Nos hizo una comparación sobre el antiguo debate entre redes conmutadas por circuitos y redes conmutadas por paquetes. Una red telefónica conmutada por circuitos ofrece ancho de banda garantizado, asegurando la calidad del servicio, pero para muchas aplicaciones este modelo es ineficiente, dado que la capacidad dedicada se queda sin usar durante la mayor parte del tiempo. Una aproximación de mejor esfuerzo, compartida, puede resultar en un uso mucho más eficiente del ancho de banda disponible, aduce Rondeau.

El mismo punto aplica para el espectro electromagnético. Nos hemos cubierto de propuestas de espacios blancos para permitir utilización de espectro no licenciado sin usar en bandas de televisión, pero los dispositivos de espacios blancos que aprobó la FCC son relativamente “brutos”, decidiendo en qué frecuencias transmitir consultando bases de datos centralizadas geográficamente. Rondeau cree que dispositivos sofisticados de “radio cognitiva” pueden compartir el espectro electromagnético mucho más eficientemente mediante la adaptación a su ambiente y a sus pares.

Spread spectrum (espectro ensanchado)

Wollesen concuerda y está emocionado acerca de una técnica llamada “spread spectrum”: “Hay un balance entre la tasa a la cual se puede codificar información, la potencia a la cual se puede recibir y la cantidad de espectro que ud. necesita”, dice Wollesen. Señala al GPS como ejemplo: los satélites de GPS están extremadamente lejos y transmiten una señal relativamente débil, pero debido a que ellos transmiten pequeñas porciones de datos en un formato predecible, el hardware es capaz de reconstruir la señal débil.

Él dice que en vez de transmitir datos en un rango estrecho de frecuencias a alta potencia, un dispositivo SDR puede transmitir datos a través de un rango de frecuencias extremadamente ancho a baja potencia -tan baja que es imperceptible para los dispositivos de radio convencionales que operan en las mismas frecuencias.

Wollesen cree que los algoritmos inteligentes de software serán capaces de extraer estas leves señales del ruido más efectivamente que los radios convencionales. Y, dado que la comunicación ocurre en muchas frecuencias simultáneamente, la tasa de transmisión de datos puede ser respetable incluso si la potencia en cada frecuencia es baja.

Perturbando la FCC

Dado que ésta tecnología se corresponde tan pobremente con las categorías regulatorias convencionales, nos preguntamos ¿cómo un dispositivo como Phi podría ser legal de alguna manera?. La respuesta es que las regulaciones de la FCC – y regulaciones comparables en otros países- eximen a los equipos de laboratorio de muchas de las restricciones impuestas por las regulaciones que aplican para el hardware de radio del consumidor. USRP y Phi, ambos sacan provecho de esa excepción, por ejemplo, el manual de Phi incluye una nota aclaratoria: “este dispositivo tiene propósitos de ingeniería, investigación o laboratorio científico únicamente. No está abierto para uso residencial u oficinas”.

También, según Wollesen, las reglas son más permisivas para dispositivos que transmiten a baja potencia. “La mayoría de esfuerzos regulatorios se enfocan en niveles de potencia”, nos dijo, mientras más potente pueda transmitir un dispositivo, más cinta roja le impondrán los entes reguladores. “Estamos apuntando a que nuestros dispositivos transmitan debajo de esos umbrales. En vez de hablar duro en una frecuencia, queremos hablar a través de múltiples frecuencias”. Él espera que manteniendo bajos los niveles de potencia, “evitará una gran porción del marco regulatorio”.

Aferrándonos a las aplicaciones de baja potencia puede ser una buena forma de evitar dolores de cabeza regulatorios en el corto plazo. Pero en la medida que SDR se vuelva más popular, habrá una creciente demanda de dispositivos de éstos que transmitan a mayor potencia y eso será un verdadero dilema para los reguladores del mundo.

Hasta ahora reguladores como la FCC se han basado en el hecho de que el aparataje convencional WiFi está diseñado para transmitir únicamente en ciertas frecuencias de manera fija. Inspeccionando los dispositivos antes de que salgan de la fábrica, los reguladores pueden asegurarse de que cada uno de ellos permanece en su “calzada” asignada, es decir, las frecuencias asignadas por regulación.

Pero aplicar este modelo a SDR puede ser problemático. La FCC podría requerir que los fabricantes vendan dispositivos bloqueados para transmitir en frecuencias aprobadas por la FCC, pero tales dispositivos serían un objetivo jugoso para la comunidad de Jailbreaking y mucho bloqueo limitará la utilidad del hardware.

Radio Pirata 2.0

Al largo plazo entonces, la difusión de hardware SDR podría erosionar el poder de los reguladores para controlar el espectro electromagnético. Ésto podría no ser un nuevo desarrollo. La transmisión de radio no autorizada ha existido desde que se regularon las ondas de radio, por ejemplo, en los 60s, las estaciones de radio flotantes en aguas internacionales bombardearon música pop en el Reino Unido, donde la programación monopólica del Estado sólo transmitía lo que consideraban más sano. La presión de éstas estaciones piratas apresuraron la introducción de música popular legal en las ondas de radio.

Operar estaciones de radio pirata en el océano era suficientemente costoso para que las autoridades eventualmente las acabaran pasando leyes que cortaron el flujo de pauta en publicidad. Controlar transmisiones no autorizadas podría ser mucho más retador en un futuro en el cual cada enrutador inalámbrico y celular tenga un chip SDR esperando a ser jaqueado (jailbroken). El poder de los gobiernos para controlar las ondas radiales podría ser disminuido en gran medida de la misma forma que Internet y aplicaciones como BitTorrent han disminuido el poder del gobierno para controlar la distribución de trabajo con derechos reservados.

“Si ud. mira Internet ahora, 4Chan no se está acabando”, dijo Wollesen, refiriendose al sitio que dió origen a Anonymous y otros provocadores. Al mismo tiempo, ésto no ha invocado la caída de Internet, es un ímpetu por hacer que Internet sea más robusto frente a éstos problemas”. Él nos dijo que en una adaptación similar será necesario negociar los nuevos retos que podrían ser creados por SDR.

Afortunadamente, la tecnología SDR proveerá poderosas herramientas para tratar con un espectro mucho más anárquico. Permitirá el desarrollo de transceptores más inteligentes con mayores capacidades para adaptarse o atravesar el revoltijo.

Más importantemente, SDR tiene el potencial de acelerar dramáticamente el paso de la innovación en tecnologías de radio. Así como el PC nos empujó en un dramático incremento en el paso de la innovación en Software, así la proliferación de hardware SDR permitirá a mucha más gente construir y experimentar con nuevas formas de comunicarse inalámbricamente.

Parte I

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