Las estrellas de la seguridad 6G
Siempre damos por sentado que los sistemas de comunicaciones son relativamente seguros. También que la consecuencia más grave de una brecha de seguridad puede ser una divulgación no autorizada de datos sensibles o una pérdida financiera. Sin embargo, estas vulnerabilidades toman un carácter crítico con la evolución e implantación cada vez más común de sistemas autónomos que dependen de sistemas de IA y comunicación con la nube para tomar decisiones. Puede, incluso comprometer la seguridad física de las personas.
En la próxima década, se espera que las redes móviles, puedan alcanzar altas velocidades y volúmenes de datos. No solo eso, también se avanza hacia el aumento del número de conexiones simultáneas y el intercambio de datos críticos. Por eso, es fundamental el desarrollo de nuevos sistemas de comunicaciones que permitan la detección y clasificación de interferencias y amenazas para aumentar la seguridad de las comunicaciones.
Por un lado, para ser capaces de funcionar a gran velocidad y de permitir intercambio de datos muy pesados, dichos sistemas planean poder recibir y transmitir datos simultáneamente. Así, podrán aprovechar al máximo los recursos. Por otro lado, deberán poder identificar cualquier tipo de señal no autorizada que pueda presentar un riesgo para las comunicaciones. Para lograrlo tendrán que ser capaces de “escuchar” en todo momento las señales que circulan por los canales de comunicación e identificar las posibles amenazas.
Sistemas STAR
En los sistemas de comunicaciones tradicionales, para poder enviar y recibir datos al mismo tiempo, las señales deben separarse en el tiempo o en la frecuencia. Esto significa que, o bien se alterna entre recibir y enviar (primero se recibe un poco, luego se envía un poco, y así sucesivamente), o bien se usan diferentes frecuencias para enviar y recibir. Pero esto presenta un doble reto. Por una parte, separar en el tiempo reduce la velocidad de transmisión y recepción, ya que cada acción solo se realiza la mitad del tiempo. Y, por otra parte, lado, separar en frecuencia utiliza más recursos. Esto limita la cantidad de información que se puede transmitir.
Para superar estas limitaciones y alcanzar los requisitos de las redes móviles futuras, se ha desarrollado una tecnología avanzada llamada STAR (Simultaneous Transmission And Reception, por sus siglas en inglés). Esta tecnología permite enviar y recibir señales al mismo tiempo y en la misma frecuencia. Es especialmente útil para las comunicaciones inalámbricas de próxima generación, donde se busca maximizar la velocidad de transmisión de datos y la eficiencia en el uso de las frecuencias.
Sin embargo, los sistemas STAR también presentan un desafío: la autointerferencia. Esto ocurre cuando un dispositivo que está transmitiendo recibe su propia señal junto con las señales de otros dispositivos. Esta interferencia puede ser mucho más fuerte que las señales que se desean recibir, ya que la señal propia se transmite con mucha más potencia. Esto implica que, para la correcta recepción de las señales de interés, necesitamos quitar/cancelar de la señal recibida nuestra propia transmisión. Aunque parece una tarea sencilla (puesto que conocemos lo que estamos transmitiendo), en realidad es un problema complejo, ya que los componentes electrónicos que conforman el sistema transmisión (filtros, amplificadores, antenas, etc) añaden lo que se conoce como efectos no lineales a la señal transmitida. Es decir, añaden interferencias a otras frecuencias distintas a la original.
STAR electrónico
En 6GDIFERENTE estamos desarrollando un sistema STAR electrónico que permite justamente eso: cancelar tanto la señal que estamos transmitiendo como todas las componentes no lineales que se generan al transmitirla. Eso nos permite alcanzar dos objetivos importantes. Por una parte, podemos recibir señales de menor intensidad ya que no tenemos señales de más potencia que las enmascaren (aumentamos así la distancia máxima de recepción). Por otra parte, nos permite monitorizar el canal por el que estamos transmitiendo para poder detectar señales, incluso no-autorizadas, que puedan estar emitiéndose en esas frecuencias. Puesto que dichas interferencias cambian dependiendo del canal por el que se está transmitiendo y de los obstáculos que nos rodean, nuestro sistema utiliza filtros que son capaces de adaptarse en tiempo real a los movimientos que se producen en torno a la antena.
STAR fotónico
Además del desarrollo del sistema STAR electrónico, en 6GDIFERENTE estamos trabajando en una solución STAR fotónica. Las tecnologías fotónicas, que utilizan luz en lugar de electrones, ofrecen una alternativa más rápida, eficiente y sostenible que la electrónica tradicional. Estas tecnologías permiten una transmisión de información más rápida, generan menos calor (menor necesidad de refrigeración) y abren la posibilidad de crear dispositivos de un tamaño mucho menor que con las tecnologías electrónicas. Por ese motivo, la creación de un sistema STAR fotónico nos permite cancelar la señal que estas transmitiendo de manera análoga al STAR electrónico, pero con numerosos beneficios, como trabajar en rangos de frecuencias mayores que la electrónica convencional, aumentar la capacidad para transmitir de datos y reducir el impacto ambiental con un menor consumo energético. Estos beneficios del uso de las tecnologías fotónicas son fundamentales de cara al desarrollo de las futuras redes de 6G.
Caso de Uso: Caracterización de entornos radiantes para configuración de Redes Privadas
6GDIFERENTE investiga la incorporación de este tipo de tecnologías disruptivas y emergentes en entornos en los que la conectividad y la seguridad de las comunicaciones, así como la propia seguridad de las personas se puedan ver comprometidas. Por ejemplo, en coches no tripulados donde el comando y control del automóvil se realiza a través de enlaces
de comunicaciones. En el proyecto, exploramos cómo detectar, monitorizar y alertar de posibles interferencias, ya sean intencionadas o no, que puedan degradar o incluso interferir con el control del coche o de sus sensores, con el riesgo que ello conlleva. Para ello, además de la tecnología STAR (tanto electrónica como fotónica) se incorporan sensores cuánticos para poder monitorizar todo tipo de señales y algoritmos de IA para poder procesar toda la información.
Este caso de uso sienta las bases del futuro de las redes privadas, donde las operadoras puedan contar con la información necesaria del entorno. De esta forma, podrán establecer protocolos de acción en los casos donde las comunicaciones se vean comprometidas debido a interferencias.
Centro de Excelencia Cervera
