Radioenlaces de microondas de alta capacidad

Los radioenlaces de microondas siguen siendo una de las tecnologías más ampliamente usadas en las redes IP actuales que dan soporte y conectividad a las redes 4G, en línea con la que ha sido su trayectoria hasta ahora en las redes 2G y 3G. Cabe mencionar a este respecto que, a nivel global, los radioenlaces suponen aproximadamente el 60% de las conexiones de las redes móviles

Con capacidades que alcanzan ya con facilidad el orden de magnitud de 1 Gbps y más allá, los radioenlaces (MW, Microwave Link) pueden ofrecer el ancho de banda requerido de forma fiable, a comparativamente bajo coste, y con una enorme flexibilidad. Más aún, nos permiten evitar los trastornos y retrasos causados por, por mencionar un ejemplo, el corte de calles para el despliegue de líneas alquiladas o de fibra óptica.

Los radioenlaces son, pues, usados de forma generalizada en las redes de transporte 4G, como lo fueron también en el 2G y 3G. Para ello, han tenido que evolucionar en tres grandes líneas:

• Eficiencia espectral: uso ya común de modulaciones de muy alto nivel como 256QAM, 1024QAM, 2048QAM y 4096QAM
• Control de potencia automático (ATPC, Automatic Transmit Power Control)
• Modulación adaptativa (ACM, Adaptive Coding and Modulation)

Si volvemos al punto de partida, un radioenlace consta típicamente de una unidad de radio que, en muchos casos, históricamente se dividía en dos partes: IDU (In-Door Unit) encargada principalmente del procesado en banda base y ODU (Out-Door Unit), encargada de la conversión a la banda de frecuencia a emplear en el radioenlace). Y, conectada a la ODU nos encontramos con la antena parabólica cuyo tamaño oscila entre los 30cm y los 4m, dependiendo de la distancia, capacidad y condiciones climáticas.

En la actualidad, usando la banda milimétrica (Milimeter Wave, E-Band), se están comenzando a instalar radioenlaces de 10 Gbps (10 GE) full-dúplex.

Estos radioenlaces ofrecen alcances en el rango de 5-8 Km (en función de la región climática), que son ideales para redes urbanas.

Además, la banda E (70-80 GHz) está disponible en múltiples países con un sistema de licencias mucho más laxo que las ya saturadas redes de radioenlaces en las bandas históricas (15, 26 o 38 GHz por poner algunos ejemplos). Además, esta banda de frecuencias permite radioenlaces extremadamente direccionales (“pencil beams”) que permiten despliegues de gran densidad de re-uso del espectro sin prácticamente interferencia entre radioenlaces.

Por otra parte, ACM (o Link Adaptation) es un término común en las redes móviles que, simplemente, denota el ajuste de la modulación, codificación y otros parámetros a nivel de protocolo y/o señal a las condiciones del medio (por ejemplo, para compensar el pathloss).

En las redes de radioenlaces, ACM usa un algoritmo de adaptación que ajusta la modulación y codificación (MCS) de acuerdo a la calidad del canal radio, consiguiendo así un bit rate adaptativo. Este proceso es totalmente automático y modifica los parámetros del radioenlace a medida que cambian los condicionantes del mismo. La figura muestra este concepto para el caso de un radioenlace 128QAM, aunque ya hemos dicho con anterioridad que se está trabajando ya con sistemas 4096QAM, a los que el esquema es totalmente extrapolable.

En otras palabras, el sistema puede operar a máximo throughput durante condiciones de cielo claro, e ir disminuyéndolo a mediad que el desvanecimiento por lluvia se hace más relevante, pasando de 128QAM a QPSK sin llegar a perder la conexión (aunque eso sí, a un bitrate sensiblemente inferior, pero esto puede considerarse casi un mal menor frente a la otra opción, que sería perder el radioenlace por completo hasta que se recuperaran las condiciones climáticas).

Esto supone también un cambio radical en la forma de planificar estas redes de radioenlaces, que históricamente se centraban en el peor caso, para garantizar la conexión incluso en ese escenario.

Como consecuencia, los sistemas basados en ACM ofrecen:

• Mayores alcances
• Uso de antenas de menor tamaño
• Mayor disponibilidad (high availability)

En resumen, la evolución de la tecnología de los radioenlaces ha conseguido que, lejos de ser una herencia del pasado, sigan siendo una parte fundamental en los despliegues de las redes 4G, y parecen pavimentar su futuro como activo de nuevo crucial en las redes 5G que ya nos esperan tras el siguiente recodo del camino.