“Espectro.” La palabra inmediatamente evoca imágenes de un prisma de vidrio que descompone la luz blanca en diferentes colores. Pero el espectro electromagnético (EM) afecta nuestras vidas mucho más allá de las aulas de física de la escuela secundaria. En una sociedad moderna posiblemente arraigada en la era de la información anunciada por las innovaciones tecnológicas introducidas hace más de un siglo por ingenieros como Marconi, dependemos del acceso confiable a la información para funcionar a diario.
“Espectro.” La palabra inmediatamente evoca imágenes de un prisma de vidrio que descompone la luz blanca en diferentes colores. Pero el espectro electromagnético (EM) afecta nuestras vidas mucho más allá de las aulas de física de la escuela secundaria. En una sociedad moderna posiblemente arraigada en la era de la información anunciada por las innovaciones tecnológicas introducidas hace más de un siglo por ingenieros como Marconi, dependemos del acceso confiable a la información para funcionar a diario. Las transacciones financieras, el entretenimiento, las actividades educativas, la defensa nacional y la seguridad pública son solo algunas de las muchas aplicaciones que la sociedad moderna da por sentado. Estas aplicaciones en realidad dependen en gran medida del acceso al espectro inalámbrico.
A pesar de los beneficios de tener un acceso inalámbrico ilimitado y ubicuo para respaldar las actividades diarias de la sociedad moderna, la dependencia del espectro inalámbrico tiene un precio. Puede que no sea obvio al principio, pero resulta que el espectro inalámbrico en realidad se considera una especie de recurso natural. Por lo tanto, dada esta definición y examinando los resultados de varias campañas de medición de espectro publicadas, la porción utilizable del espectro inalámbrico es una cantidad finita en un área geográfica dada. Como resultado, este recurso finito, combinado con la demanda cada vez mayor de acceso inalámbrico, eventualmente conducirá a algún tipo de escasez de espectro inalámbrico en la sociedad moderna, lo que limitará muchas de las comodidades modernas que damos por sentado. de vida.
Para combatir los efectos de la escasez de espectro, la comunidad de investigación inalámbrica ha buscado activamente soluciones que permitan que las aplicaciones de las que depende la sociedad moderna aumenten la eficiencia espectral. Con el apoyo de reguladores federales como la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) de EE. UU., los investigadores han permitido que los transceptores (secundarios) sin licencia “alquilen temporalmente” espectro inalámbrico no utilizado de entidades con licencia (primarias). más fácil. Este nuevo paradigma de acceso inalámbrico, llamado Dynamic Spectrum Access o DSA, tiene el potencial de aliviar el problema de escasez de espectro que enfrenta la sociedad moderna. Sin embargo, hay muchos desafíos técnicos que deben resolverse antes de que DSA se convierta en una realidad, y hay muchos obstáculos legales y de políticas que deben resolverse. Uno de los desafíos fundamentales clave en la búsqueda de esta solución DSA es evaluar con precisión qué transceptores están ocupando el espectro inalámbrico en un momento y lugar determinados. Esto se puede lograr de manera económica si se comprende la dinámica detrás de la ocupación del espectro y se desarrolla una red de dispositivos sensores que funcionen en conjunto para proporcionar un “panorama general” sobre quién accede al espectro inalámbrico.
En el Laboratorio de Innovación Inalámbrica (WI Lab) del Instituto de Tecnología de Worcester (WPI) en Worcester, Massachusetts, mi equipo de investigación, compuesto por estudiantes graduados, estudiantes universitarios y yo mismo, explora la ocupación del espectro inalámbrico en múltiples dimensiones, como el tiempo. están trabajando para mejorar nuestra comprensión de las tasas. , frecuencia y espacio. Mi equipo con 8 PhDs. Los estudiantes, 4 estudiantes de MS y alrededor de 6 estudiantes universitarios están explorando activamente cómo funciona el espectro inalámbrico para que puedan idear nuevos enfoques para realizar DSA. Nodos sensores espectrales distribuidos por toda la región. Un proyecto financiado por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. (NSF) en 2007-2009 buscó caracterizar la ocupación del espectro inalámbrico que abarca desde 88 MHz hasta 3 GHz en cuatro ciudades medianas de EE. UU. Los resultados mostraron una correlación entre las mediciones de ocupación espectral y la densidad de población, así como una correlación espacial de los espectros en dos ubicaciones separadas geográficamente. Los datos de medición para este proyecto patrocinado por NSF se pueden encontrar en: Spectrum.ece.wpi.eduCon base en este proyecto, desde 2009 hasta el presente, la colaboración continua con Toyota InfoTechnology Center USA se ha centrado en evaluar la viabilidad de implementar DSA de vehículo a vehículo, conocido como DSA de vehículo a vehículo o VDSA. Comenzando con la caracterización espectral de los canales de frecuencia de televisión a lo largo de la parte de Massachusetts de la Interestatal I-90, nuestra investigación se ha centrado en temas clave de VDSA. Entorno operativo del vehículo.
Algunos proyectos nuevos en los que mi equipo de investigación y yo estamos trabajando involucran el desarrollo de redes de detección de espectro distribuido. Esto puede ser utilizado por las agencias reguladoras para garantizar que tanto los usuarios primarios como los secundarios tengan un acceso justo al espectro y una interferencia mínima para sus vecinos. transceptor. También abordamos las correlaciones entre las mediciones de ocupación del espectro inalámbrico y los factores socioeconómicos para determinar el impacto del espectro inalámbrico y el acceso a él en la sociedad moderna.
En general, la demanda de acceso al espectro inalámbrico de la sociedad moderna continúa creciendo. Mi equipo de investigación aquí en WPI está a la vanguardia para garantizar que sigamos cosechando los beneficios de este recurso natural tan importante.