Un proyecto de I+D+i de la UOC presentado en la primera jornada Spin UOC
El pasado 13 de junio se celebró en la antigua fábrica de Estrella Damm de Barcelona el evento Spin UOC, en el que se presentaron diversos proyectos de la actividad de I+D+i de la Universitat Oberta de Catalunya (UOC) y que tienen un alto potencial de impacto económico y social.
En este evento, Pere Tuset-Peiró, estudiante de doctorado del Internet Interdisciplinary Institute (IN3) de la UOC supervisado por el Dr. Xavier Vilajosana, ambos investigadores del grupo Sistemas distribuidos, paralelos y colaborativos (DPCS), tuvo la oportunidad de presentar parte del trabajo conjunto que ha estado realizando desde primeros de año en una colaboración entre la propia UOC, la UPC (Universitat Politècnica de Catalunya) y el CTTC (Centre Tecnològic de Telecomunicacions de Catalunya). El trabajo está basado en una técnica conocida como Distributed Queuing (DQ) que permitirá superar una de las barreras tecnológicas principales existentes hoy en día para convertir en una realidad el Internet de las Cosas (Internet of Things), en particular sus problemas de funcionamiento en entornos con alta densidad de dispositivos. Antes de entrar en más detalle, examinemos el contexto.
En la actualidad, las redes de comunicaciones inalámbricas que tenemos a nuestro alcance son incapaces de dar servicio a un número elevado de usuarios cuando estos se concentran en espacios físicamente cercanos en términos de cobertura radio, es decir, cuando muchos de ellos se encuentran juntos y deben compartir los mismos recursos de transmisión. A medida que la cantidad de usuarios por unidad de superficie aumenta, y especialmente cuando una gran cantidad de ellos deben usar los mismos recursos de transmisión, los protocolos de comunicaciones se congestionan y el acceso al servicio queda severamente comprometido. Sería el equivalente a un atasco de tráfico cuando demasiados vehículos van por la misma carretera, y ni tan siquiera una eficiente policía puede solucionar la congestión.
Consideremos por ejemplo el caso de grandes congregaciones de personas en eventos deportivos o culturales, en los que el acceso a las redes de comunicaciones, ya sean celulares o WiFi, resulta en muchas ocasiones imposible debido a la saturación de los recursos radio (entre otros motivos). Esto, que puede suponer simplemente una incomodidad para los seres humanos, es una barrera muy severa para hacer realidad la idea de tener en un futuro cercano todos los dispositivos cotidianos conectados entre sí y, a su vez, conectados a Internet, concepto que se conoce como Internet de las Cosas. Este concepto habilitará todo tipo de aplicaciones “Smart”: Smart-cities, Smart-grids, Smart-everything. La pregunta es: ¿hay solución a este problema?
La respuesta es firme y contundente: Sí. Y en ello están trabajando algunos investigadores desde hace mucho tiempo, y en particular la colaboración entre la UOC, la UPC y el CTTC se enfoca en este terreno desde enero de 2013. En ese momento, Pere Tuset-Peiró inició una estancia de investigación (internship) de 5 meses en el CTTC bajo la supervisión del Dr. Jesús Alonso-Zárate, jefe del departamento de comunicaciones máquina a máquina (M2M) del CTTC, para trabajar también junto al equipo formado por el Dr. Luis Alonso, profesor titular de la UPC, Francisco Vázquez, investigador sénior del CTTC, y Oriol Bardina, estudiante de proyecto final de carrera de la UPC.
La solución se llama Distributed Queuing (DQ), y nace realmente en el año 1992 cuando el Dr. Graham Campbell, del Illinois Institute of Technology (EUA), presenta en la prestigiosa conferencia SIGCOMM la primera propuesta de DQ para su aplicación en la distribución de televisión por cable. Desde entonces, son numerosos los trabajos de investigación que se han llevado a cabo, dando como resultado un elevado número de publicaciones en revistas técnicas de prestigio internacional y en conferencias internacionales celebradas alrededor del mundo, demostrando la capacidad de DQ para aplicarse en redes sin cables y ofrecer capacidades cercanas al máximo teórico alcanzable para cualquier número de nodos que se concentren en un mismo espacio físico y compartan los mismo recursos de transmisión. En el símil de la carretera, sería como el policía perfecto que consigue que nunca se atasque una carretera, independientemente del número de coches. A partir de la retirada profesional del Dr. Campbell, todo el trabajo relativo a DQ se ha centrado hasta la fecha en la actividad dirigida por la UPC y el CTTC, bajo la coordinación del Dr. Luis Alonso. Varias tesis doctorales se han desarrollado en los últimos años explorando todos los detalles de funcionamiento de la idea. Hasta finales del 2012, se habían explorado los límites teóricos del potencial de DQ. Sin embargo, resultaba necesario comprobar que todo ese potencial tenía una viabilidad real una vez implementado en sistemas reales de comunicaciones.
Prototipos
En la colaboración UOC-UPC-CTTC, el equipo ha trabajado en el desarrollo de dos prototipos de DQ basados en dos plataformas de dispositivos de comunicaciones sin cables reprogramables. El primero de ellos se presentó públicamente por primera vez en el evento Spin UOC el pasado 13 de junio. El resultado de este prototipo es muy satisfactorio y, aunque todavía quedan detalles técnicos por optimizar, ya pone de manifiesto que todos los estudios que avalaban la viabilidad de las técnicas DQ pueden hacerse realidad. Muy pronto DQ estará listo para dar el salto al mercado y abrir la puerta a numerosas aplicaciones que permitan hacer realidad el internet de las cosas, mejorando la eficiencia de muchos negocios, mejorando la calidad de vida de las personas, y generando nuevas formas de crear riqueza.
Xavier Vilajosana, UOC
Pere Tuset-Peiró, UOC
Luis Alonso, UPC
Oriol Bardina, UPC
Jesus Alonso-Zarate, CTTC
Francisco Vázquez-Gallego, CTTC