La relación entre las infraestructuras lineales de transporte y la red de telecomunicaciones de altas prestaciones es algo que viene de lejos, pero en la era del 5G, está previsto que alcance límites imprevisibles.
La red de infraestructuras lineales desarrollada durante las últimas décadas en España no solo facilita el soporte para el transporte de personas y mercancías, sino también el de los datos. Debido a las exigencias del uso principal para el que han sido diseñadas, se consigue una continuidad espacial y un nivel de protección óptimos para vertebrar el tráfico de datos por fibra a través de conducciones que siguen el trazado de la infraestructura, algo que, además, minimiza los costes.
Esta primera sinergia entre los tráficos de personas/mercancías y de datos se desarrolló especialmente con la red ferroviaria de Alta Velocidad, por la sensible coincidencia temporal en la planificación de ambas redes durante las últimas décadas del siglo XX y primeras del XXI.
Actualmente, con el aumento de capacidad para gestionar masas ingentes de datos a velocidades desconocidas ligados a 5G y al IoT, se abren nuevas posibilidades, con el reto de convertir la relación entre infraestructuras lineales de transporte físico y de datos en una simbiosis bidireccional que proporcione la tecnología adecuada a la red de transporte ferroviario y por carretera para conseguir un nivel de automatización máximo.
La red de infraestructuras lineales desarrollada durante las últimas décadas en España no solo facilita el soporte para el transporte de personas y mercancías, sino también el de los datos
Así, centrándonos en las comunicaciones por carretera, podemos ver cómo las autovías y autopistas van a jugar un papel decisivo a la hora de materializar la revolución que está viviendo el sector del automóvil, ya que serán clave para permitir la interacción en tiempo real entre conductores, automóviles y su entorno. Debido a ello, la infraestructura para la digitalización de estas vías tendría que avanzar en paralelo, o incluso por delante, a la de los vehículos, dado el largo ciclo temporal que atraviesan estas vías desde su planificación hasta la puesta en servicio. En consecuencia, las infraestructuras que diseñemos hoy, deberían poder asumir el papel de vías de alta capacidad inteligentes que permiten la automatización del tráfico rodado.
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Vectores de digitalización de las vías de alta capacidad
Podemos considerar dos vectores distintos en la digitalización de las vías de alta capacidad para el tráfico por carretera, aunque entre ellos exista una clara dependencia.
El primer vector estaría relacionado con el carácter social y vertebrador del territorio de las grandes infraestructuras de transporte. La idea de que todos los usuarios dispongan de acceso a una red adecuada con el objetivo de asegurar la igualdad de oportunidades entre ellos, se ha convertido en una de las herramientas más potentes en manos del planificador, que hace que sea necesario buscar la optimización de dicho servicio con los recursos disponibles.
A este respecto, la inteligencia artificial y el Machine Learning serán claves a la hora de mejorar y definir nuevos modelos que permitan tener en cuenta algunos factores fundamentales para la optimización del servicio, tales como la congestión, la contaminación, el deterioro de la red y las frecuencias de uso.
El informe ‘Hacia un modelo social y sostenible de infraestructuras viarias en España’, elaborado por la consultora A.T. Kearney, dice que en Estados Unidos ya se han implementado con éxito modelos de regulación de la demanda para adaptarla a la capacidad de la red en cada momento. Entre ellos destaca el de la tarificación inteligente, que incluye precios de peajes que varían en tiempo real en función de factores como la intensidad de tráfico, y que permiten al usuario alcanzar ahorros de hasta el 40% en sus tiempos de viaje, o que los niveles de contaminación por vehículo se reduzcan hasta un 15%.
El segundo vector apunta a la consecución de experiencias de conducción totalmente automatizadas. Tecnologías de banda de red ultra ancha, como 5G Ultra Wideband, y otras que extienden las capacidades de computación en la nube, como 5G Mobile Edge Computing (MEC), pueden garantizar una comunicación rápida y fiable entre la infraestructura vial y los vehículos y, adicionalmente, reducir el volumen de inteligencia artificial incorporado a cada automóvil.
Es importante destacar que 5G no es un requisito previo para el despliegue de las funcionalidades de la conducción automatizada. La mayoría de los servicios que mejoran la eficiencia y la seguridad del tráfico pueden aplicarse en estos momentos utilizando las tecnologías de comunicación directa y de red que ya dan servicio en la actualidad. No obstante, no hay duda de que 5G desempeñará un papel fundamental en el apoyo a las más exigentes capacidades de comunicación consideradas como críticas, y que son necesarias para los casos de uso de niveles superiores de automatización en los vehículos, como, por ejemplo, la conducción tele operada.
Desde el punto de vista tecnológico, el sistema de comunicación C-V2X (Cellular Vehicle-to-Everything) proporciona una definición de los estándares de transmisión de información en tiempo real extremadamente fiable y vital, facilitando una red de transporte más segura y respetuosa con el medio ambiente. Este sistema es compatible con 4G LTE y 5G, y permite al vehículo comunicarse con cualquier cosa que se ponga a su alcance y que esté capacitada para ello, como otros vehículos, peatones a través de su móvil, y también elementos de la infraestructura, como los sistemas de la propia carretera, estaciones de servicio, señales, semáforos, peajes, etc. Hoy en día, se considera que 5G-V2X se utilizará para servicios de conducción avanzada y LTE-V2X para seguridad básica.
En cualquier caso, para el despliegue de la mayoría de los servicios C-V2X, V2I (Vehicle to Infrastructure) y V2N2I (Vehicle to Network to Infrastructure) será necesario mejorar las instalaciones auxiliares de la vía, tanto en lo concerniente a las redes como a las RSUs (Roadside Units). La infraestructura vial y/o las RSU tienen que estar conectadas a un sistema backend, que requerirá integración, sobre todo, por cuestiones de seguridad. Asimismo, en lo relativo a la introducción de nuevos equipos de radio 5G en la RAN (Radio Access Network) para el despliegue en carretera, será necesaria la instalación de más torres de celdas y centros de datos en el Edge, lo que supone importantes inversiones y, por consiguiente, CAPEX (inversiones en capital que crea un valor añadido al activo existente).
Coordinación y cooperación del ecosistema
Parece evidente que trabajar de manera rápida y eficiente en el despliegue de 4G/5G en las redes de carreteras va a ser algo de vital importancia en el futuro de la movilidad, tal como se recoge en la Agenda de Despliegue Estratégico de la 5G para la Movilidad Conectada y Automatizada en Europa.
El factor clave a resolver en el despliegue de la infraestructura requerida será cómo integrar modelos de cooperación entre todos los actores del ecosistema: fabricantes de vehículos; proveedores de servicios de comunicaciones (CSPs); operadores de redes móviles (MNOs); sociedades concesionarias de autopistas; proveedores de infraestructuras neutrales; agencias gubernamentales; consorcios; integradores y fabricantes de equipos de telecomunicación. La cooperación y coordinación entre todas esas figuras será necesaria para optimizar y hacer más eficiente la inversión, así como para evitar silos difíciles de operar y mantener.
Trabajar de manera rápida y eficiente en el despliegue de 4G/5G en las redes de carreteras va a ser algo de vital importancia en el futuro de la movilidad
Esa necesaria coordinación entre todas las partes supone un gran desafío. En España, por ejemplo, las concesionarias de autopistas están formadas por empresas especializadas, organismos públicos (diputaciones forales), bancos, etc., y los escenarios a considerar podrían ser muy heterogéneos. De la misma manera, la fibra, con carácter general, no pertenece a los operadores de carreteras, sino a la Administración, y a veces está reservada a servicios estatales estratégicos, como la defensa, la inteligencia nacional o la policía, por lo que serán necesarios cambios normativos para garantizar su uso por parte de los vehículos inteligentes.
Algunos paradigmas de cooperación ya han sido recogidos por 5GAA (5G Automotive Association). Por ejemplo, el despliegue de red 5G podría verse facilitado si las empresas concesionarias de carreteras facilitaran el acceso a la infraestructura, como puede ser la fibra y la electricidad. Evidentemente, esto puede ser complejo, teniendo en cuenta que la operación de la carretera tendrá como prioridades la seguridad y la continuidad del servicio.
Por otra parte, si la conectividad por fibra óptica a los nuevos emplazamientos va a ser uno de los principales factores de coste, la idea de permitir a los operadores de redes móviles hacer uso de las capacidades infrautilizadas de las carreteras en materia de fibra óptica para reducir los costes CAPEX de la cobertura 5G es, cuando menos, una cuestión a considerar.
Otro desafío importante es el derivado de las implicaciones éticas de proporcionar al sistema la capacidad de actuar de forma automática según el camino marcado por el algoritmo. Este debería tener definidos todos los casos de uso posibles, y muchos de ellos implicarían decisiones de marcado carácter ético, como otorgar preferencias a la hora de elegir entre distintas posibilidades de accidente cuando este ya sea inevitable.
Tampoco hay que descartar otros escenarios donde la compartición de infraestructura resulte beneficiosa para el operador de la carretera:
- Los pórticos de las autopistas podrían servir para albergar la parte de MEC (Mobile Edge Computing) que pueda requerir el operador de red móvil de turno.
- Los operadores de las autopistas, si el espectro de frecuencia lo permite, podrían hacer uso de redes privadas 5G con el fin de proporcionar soluciones end to end en escenarios de movilidad automatizada y conectada.
Algunos gobiernos Europeos ya están considerando adoptar un papel de intermediario entre las empresas concesionarias de autopistas y los operadores de telecomunicaciones
Algunos gobiernos Europeos ya están considerando adoptar un papel de intermediario entre las empresas concesionarias de autopistas y los operadores de telecomunicaciones, con el objetivo de que todos los operadores de redes móviles puedan tener acceso a la infraestructura de la carretera en igualdad de condiciones sin que ello suponga una carga extra para el operador de la vía. Igualmente, las entidades reguladoras deberían actuar de manera rápida y eficaz con el objetivo de dinamizar la implantación de soluciones y, con ello, las correspondientes inversiones.
Se estima que el plazo para alcanzar altos niveles de automatización con 5G es de entre cinco y diez años, por lo que es probable que lo que se considera ‘full automation’ coincida con la llegada de nuevas tecnologías, como 6G. Disponer de una infraestructura preparada y probada en ese momento facilitaría la implementación de todos los escenarios automatizados.
