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El proyecto 4Green ha sido financiado parcialmente por el CDTI (Centro para el
Desarrollo Tecnológico e Industrial), organismo dependiente del Ministerio de Economía y
Competitividad, a través del Programa FEDER-INNTERCONECTA (Nº: ITC-20111046)
cuyos fondos provienen en parte del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER)
Para más información puede consultar http://4green.at4wireless.com
EXENCIÓN DE RESPONSABILIDAD
El Consorcio del Proyecto 4Green (AT4 wireless, Keysight, Ayesa, Ingenia e Isoin) proporciona
este informe final a modo de servicio para todas aquellas partes interesadas. Si bien se ha
realizado el mayor esfuerzo posible para asegurar que la información contenida en esta
publicación sea correcta, fidedigna y técnicamente precisa, el Consorcio del Proyecto 4Green no
garantiza, de manera expresa o implícita, que esta publicación sea correcta, que no requiera
modificaciones a medida que la experiencia y los avances tecnológicos así lo demanden o que sea
adecuada para satisfacer cualquier propósito o necesidad. Así mismo, el Consorcio del Proyecto
4Green no asume responsabilidad alguna por los daños y perjuicios de cualquier naturaleza que
se deriven del uso de esta publicación.
Todas las marcas son propiedad de sus respectivos propietarios.
MOTIVACIÓN
Las
comunicaciones
móviles
representan a día de hoy el modo de
comunicación
dominante
en
el
planeta, habiendo transformado en los
últimos años de forma radical el modo
en que las personas y los dispositivos
se comunican y acceden a Internet.
Para hacer posible esta realidad, las
tecnologías
de
comunicaciones
móviles han ido evolucionando para
poder soportar cada vez mayores
velocidades en las transmisiones de
datos. En esta evolución, LTE (Long
Term Evolution) ha sido la tecnología
que
ha
revolucionado
las
transmisiones de datos móviles al
mejorar
significativamente
la
experiencia del usuario, tanto en
transmisiones de audio como video,
juegos on-line, aplicaciones, voz sobre
IP (VoIP), etc.
Además, su evolución LTE-A (LTEAdvanced) será una realidad en breve,
proporcionando un mayor ancho de
banda y mayor eficiencia espectral.
A esto hay que añadir las tecnologías
emergentes que, embebidas, facilitan
la conectividad de cualquier tipo de
dispositivo sin intervención humana, lo
que se denomina de forma genérica
como comunicaciones máquina a
máquina (M2M) y que conforman la
base de la denominada “Internet of
Things (IoT)” y últimamente “Internet
of Everything (IoE)”.
En este escenario, el crecimiento
exponencial del tráfico y el requisito de
acceso ubicuo han disparado la
expansión de las infraestructuras de
red y una escalada de la demanda
energética en las comunicaciones
móviles. Este aumento del consumo
energético de las redes móviles choca
frontalmente
con
el
objetivo
perseguido por la UE en cuanto a la
reducción de la huella de carbono, a la
vez que tiene un impacto negativo
importante en los costes operativos de
todos
los
operadores
de
comunicaciones.
Puesto que en las comunicaciones
móviles el 80% de la energía se
consume en las estaciones base ya
existían iniciativas y proyectos que
abordaban
cómo
reducir
este
consumo en el lado de la red, pero en
cambio había muy pocos estudios
acerca de cómo reducir el consumo
energético en el terminal.
AT4 wireless y los socios del proyecto
identificaron
esta
necesidad
y
plantearon el proyecto 4Green con el
objetivo de abordar la problemática de
la eficiencia energética desde el
terminal, contemplando el análisis de
los factores que influyen en el
consumo energético, el desarrollo de
herramientas de medida y la obtención
de metodologías de diseño de
aplicaciones móviles más eficientes.
OBJETIVOS
De forma resumida, los objetivos de
desarrollo planteados al inicio del
proyecto se enmarcaban en cuatro
ámbitos de actuación:
Soluciones de medida de RF,
protocolos
y
eficiencia
energética de los terminales.
En este ámbito se plantean los
siguientes objetivos específicos:
• Diseño y desarrollo de emuladores
de redes de cuarta generación
(LTE-A) y el desarrollo de técnicas
de medida que evalúen no solo el
grado de cumplimiento con los
requisitos radioeléctricos de los
dispositivos
terminales
sino
también su rendimiento energético
en diferentes condiciones del
enlace radio.
• Desarrollo de soluciones de
determinación de la eficiencia
energética para dispositivos y
sistemas conectados a redes de
comunicaciones
móviles.
Se
plantea determinar cómo los
distintos
parámetros
de
configuración
(modulación,
diversidad, etc.), así como los
protocolos móviles, afectan al
consumo dependiendo de varios
factores del entorno (ruido, tráfico
número de usuarios, etc.).
Técnicas y soluciones para la
determinación de la eficiencia
energética de los elementos de
acceso radio de la red.
En este ámbito se engloba la
identificación de las distintas métricas
y métodos para ponderar y evaluar el
consumo, gasto y eficiencia energética
de las redes de comunicaciones
móviles, principalmente LTE, y los
equipos de telecomunicación en
general, desarrollando herramientas
de simulación que permitan estimar el
consumo energético en distintos
escenarios.
Técnicas
de
diseño
de
aplicaciones software de los
terminales
móviles
para
optimizar
el
rendimiento
energético.
Se plantea abordar el estudio del
estado del arte en el ámbito del
desarrollo de aplicaciones desde el
punto
de
vista
del
consumo
energético, para determinar las
mejores prácticas tanto en el diseño
como en la codificación de las
aplicaciones que se ejecutan en los
terminales. A partir de estas mejores
prácticas se pretende desarrollar un
framework para el desarrollo de
aplicaciones
eficientes
energéticamente,
que
permitan
emplear
las
capacidades
más
avanzadas de los dispositivos de una
forma óptima.
Técnicas
de
aplicaciones
específicas del
comunicaciones
optimizar
el
energético.
diseño
de
software
entorno de
M2M
para
rendimiento
Se plantea abordar el estudio de los
protocolos de comunicaciones y los
mecanismos de seguridad de forma
que se optimice el consumo
energético de los dispositivos M2M.
Se desarrollará un prototipo de
sistema de cartelería digital como
caso concreto para validar las
conclusiones y las técnicas de diseño
en este ámbito.
RESULTADOS
A continuación se describen los principales resultados obtenidos por cada una de las
empresas participantes.
A partir de los resultados obtenidos en
el proyecto en el ámbito de
adquisición de medidas en el terminal
móvil, AT4 wireless tiene previsto el
desarrollo de un Sistema de Medidas
de Performance, que permita al
usuario monitorizar tanto parámetros
de la red como del propio dispositivo
mientras
se
realizan
distintas
operaciones.
Sistema de Medidas de Performance
El sistema proporcionará tres grandes
tipos de medidas:
• Parámetros de sistema de la
plataforma donde se ejecuta el
Agente:
- Nivel de batería, utilización de
la CPU y utilización de los
interfaces de red, GPS.
- Tipo de acceso radio en uso
(Celular o WLAN).
- Estado
conexión
móvil
(registrado o no registrado).
- Indicadores de rendimiento de
calidad de servicio: Throughput
(tasa
de
transferencia),
Latencia, Jitter (variación de
latencia)
y
Pérdida
de
paquetes.
• Parámetros de la red a los que está
conectado el terminal, dependiendo
del sistema operativo de la
plataforma en la que se ejecuta el
agente (pues no todos ellos tienen
disponible la misma información):
Wi-Fi, GSM, LTE o CDMA.
En los últimos tres años la línea de
negocio que ha experimentado un
mayor desarrollo en AT4 wireless ha
sido la de Servicios a Operadores,
siendo
actualmente
un
pilar
fundamental de su facturación. Dentro
de los servicios incluidos en esta línea
de negocio destaca el servicio de
validación de terminales, que consiste
en verificar el funcionamiento de un
terminal en la red del operador,
comprobando
que
supera
los
requisitos mínimos establecidos por el
operador en cuanto a calidad de
servicio, experiencia de usuario,
seguridad, etc.
En este entorno, un sistema de
medidas de performance como el que
se propone desarrollar a partir de los
resultados del proyecto, permitiría
automatizar en gran medida un buen
número de pruebas solicitadas
habitualmente por los operadores, lo
que redundaría en una mayor
eficiencia y trazabilidad.
Como principal resultado del proyecto,
Keysight
ha
desarrollado
un
Emulador de red de LTE-A que será
capaz de albergar otras tecnologías
de acceso radio, como por ejemplo
3G/HSPA, y que está preparado para
poder adaptarse a la evolución de la
norma LTE dentro del ámbito del
3GPP.
Estas
características
lo
convierten en una plataforma potente
y versátil, capaz de proporcionar con
rapidez soluciones de pruebas para
equipos terminales de comunicaciones
móviles.
Emulador de red LTE-A
Algunas de las funcionalidades
principales que se contemplan para
ser desplegadas en el emulador
podrían ser:
• Agregación de múltiples portadoras
en los canales ascendente y
descendente.
• Capacidad de intercambio IP
extremo a extremo a altas
velocidades (600, 800 Mbps, etc.)
• Soporte de
modulación.
altos
niveles
de
• Soporte de altos órdenes
multiplexación espacial.
de
El emulador de LTE-A y las
extensiones de funcionalidad que se
vayan incorporando en el futuro
permitirán a Keysight Technologies
posicionarse a nivel mundial como
líder de sistemas de medidas de 4G
para la próxima generación de
dispositivos y terminales móviles,
compitiendo con otros fabricantes de
sistemas de pruebas que cuentan con
una posición muy consolidada en el
mercado.
Sobre el emulador de red, Keysight ha
desarrollado además las siguientes
herramientas de medida:
•
Soluciones para entornos de
I+D: sistema de medida de radio
frecuencia para entornos de I+D,
tanto para la tecnología LTE-A
como para tecnologías 3G/HSPA,
que permiten la realización de un
gran número de pruebas a los
dispositivos durante las fases de
desarrollo,
con
una
gran
flexibilidad
y capacidad de
parametrización.
•
Sistemas de conformidad LTEA RF y RRM: integración de un
amplio conjunto de casos de
prueba de conformidad de RF
(Radiofrecuencia) y RRM (Gestión
de recursos radio), beneficiándose
de la capacidad de agregación de
dos portadoras del emulador y de
otras
capacidades
más
avanzadas.
Los casos de prueba de LTE/LTEA para cubrir necesidades de los
operadores de telefonía móvil a
nivel mundial también cubren un
mercado en gran auge.
La capacidad de soporte de la
tecnologías 3G/HSPA por parte
del emulador, permitirán al
sistema de RRM dotarse de casos
de prueba de inter-funcionamiento
LTE – 3G/HSPA.
A partir de los resultados obtenidos
durante la realización del proyecto
4Green, ISOIN tiene previsto el
desarrollo de una herramienta de
simulación enfocada al asesoramiento
personalizado
sobre
eficiencia
energética de terminales móviles en
redes de cuarta generación. Basada
en una plataforma en la nube,
mediante
técnicas
de
Cloud
Computing, esta herramienta permite
definir de forma gráfica un escenario
físico (ubicación de edificios de
diferentes
características,
posicionamiento y características de
las estaciones base, ubicación y
características del dispositivo móvil,
etc.) para seguidamente realizar una
simulación y obtener como salida
multitud de resultados tanto en
formato
gráfico
como
texto,
destacando:
• Consumo de potencia instantánea,
• Energía consumida,
• Estadísticas de QoS (delay, jitter,
throughput efectivo, tasa de
errores),
• Estadísticas de distintas capas:
física, MAC, RLC, PDCP e IP.
• Estimación de la duración de la
batería.
En algunos casos se permitiría
además descargar y visualizar trazas
de las trayectorias seguidas por los
equipos,
mapa
de
cobertura,
establecer comparaciones gráficas
entre dos configuraciones, etc.
La
herramienta
de
simulación
dispondría de gran variedad de
posibilidades de configuración: Ancho
de banda, Protocolo de la capa de
transporte, Tipo de tráfico, Tasa de
transmisión,
Modo
de
DRX,
Configuración de antenas (SISO o
MIMO), Mecanismo de control de
potencia de transmisión en enlace
ascendente, Algoritmo de scheduler
en enlace descendente, Modo de
Carrier Aggregation, Potencia de
transmisión, etc.
Herramienta de simulación de eficiencia
energética de terminales móviles en redes
4G
Esta herramienta podría suponer un
importante apoyo en la fase de diseño
de nuevos dispositivos móviles, previa
a las pruebas hardware, normalmente
necesarias pero mucho más costosas,
por lo que la disposición de una
herramienta eminentemente software
permitiría un importante ahorro de
costes.
Los resultados del proyecto 4Green
suponen un impacto directo en la línea
de negocio del sector Telco de ISOIN,
en el cual se aumentarían las
capacidades tecnológicas.
Con los conocimientos adquiridos
pueden ampliarse las capacidades
existentes en la herramienta en
distintas formas: introduciendo nuevas
técnicas a estudiar (por ejemplo crosscarrier scheduling, Relay Nodes, modo
RRC Idle, etc), extendiendo y
generando nuevos modelos de
consumo de otros terminales, etc. Con
ello puede ofrecerse un servicio de
desarrollo especializado a medida o
bien
abordar
proyectos
de
investigación relacionados con la
eficiencia
energética
en
comunicaciones móviles.
Como producto principal de las
actividades en el Proyecto se ha
obtenido un marco de trabajo,
denominado 4Green Framework,
orientado al desarrollo de aplicaciones
para dispositivos móviles eficientes
desde el punto de vista energético
Este framework se compone de:
• Un IDE de desarrollo con librerías
específicas para la gestión de la
eficiencia energética desarrolladas
en el ámbito del proyecto.
• Un plugin de análisis estático de
código.
• Una aplicación de monitorización
de consumo energético,
denominada 4Green Profiler.
• Componente de gestión de
comunicaciones en cloud
denominado 4Green Managed data
Hub.
• Documentación de referencia en
formato Wiki.
La inclusión del 4Green Framework
dentro
de
los
procedimientos
estandarizados de desarrollo de
Software permitirá contar con una
garantía adicional en cuanto a la
calidad del código respecto al uso
energético eficiente.
Por otro lado, la herramienta 4Green
Profiler constituye una excelente
herramienta de medida de consumo
energético
de
aplicaciones
en
smartphones, por lo que se podrá
utilizar como parte de las validaciones
de aplicaciones móviles que se
desarrollan, ya sean basadas en el
Framework o desarrolladas en otros
marcos externos.
El componente Managed Data Hub
Proporciona una interface para la
exposición en Internet, o aplicaciones
de terceros, de forma segura y
controlada de los servicios ofrecidos
por el conjunto de servicios de la
intranet empresarial.
A partir del conocimiento adquirido y el
Framework desarrollado se han
obtenido un marco completo de
desarrollo de aplicaciones móviles,
orientado a asegurar la eficiencia
energética
de
las
aplicaciones
basándose en la eficiencia de
ejecución de código y de los
componentes reutilizables.
Estructura del 4Green Framework
A partir de los resultados del proyecto
4Green,
Ingenia
acometerá
el
desarrollo de un avanzado Sistema
de Cartelería Digital modular para
ofrecer información publicitaria y otros
tipos de contenido de forma dinámica
e interactiva. El sistema integrará
reconocimiento gestual y de voz para
una interacción con el público más
natural,
comunicación
con
smartphones vía códigos QR y
tecnologías inalámbricas como NFC,
Wi-Fi o Bluetooth.
activar, pulsar, desplazar, etc.) para
la navegación, lo que permite al
usuario utilizar gestos como medio
de interacción con el sistema.
• Implementación de mecanismos de
comunicación con smartphones.
para que el usuario pueda
descargar a su dispositivo la
información que está viendo en el
sistema
u
otra
relacionada
(detalles, descuentos, etc.). Para
ello se han evaluado la tecnología
NFC (que desgraciadamente no
está lo suficientemente extendida
entre un número elevado de
fabricantes de dispositivos) y los
códigos QR.
Mediante su integración en el entorno
urbano, un sistema de cartelería digital
avanzado como el descrito permite la
exposición
de
publicidad
con
capacidad de llegar a un gran número
de personas, convirtiéndose en un
reclamo visual de gran impacto. Estos
sistemas permiten:
Arquitectura del Sistema de Cartelería
Digital
Entre los aspectos más novedosos del
sistema para dotar al usuario que
visualiza la información de la
capacidad de controlar y gestionar el
funcionamiento de los diferentes
terminales reproductores, destacan:
• Interacción
gestual
hombremáquina, de cara a la detección de
presencia y actuación automática
sobre el encendido y apagado de
equipos del sensor Kinect para
ahorro
energético.
Se
ha
desarrollado una aplicación/plantilla
web que incorpora un catálogo de
interacciones
gestuales
(como
.
• Inmediatez y flexibilidad:
cambiar la creatividad en
24h
y
exhibir
creatividades
en
momentos del día.
Se puede
menos de
diferentes
diferentes
• Más calidad de imagen: Alta
luminosidad, alto contraste, bajo
consumo y 24h de funcionamiento.
• Dinamización
el
medio:
el
movimiento en la cartelería digital
capta más la atención y ofrece
mayores posibilidades creativas.
• Reducción de costes y tiempos: Se
eliminan los costes de producción,
se minimizan los de fijación y se
reducen los tiempos de ejecución.
CONCLUSIONES
Se han obtenido resultados relevantes
en los ámbitos de las medidas de
eficiencia energética en terminales
móviles y de los desarrollos de
aplicaciones y sistemas eficientes.
Estos resultados servirán de base
para el desarrollo de productos y
servicios novedosos y de primer nivel
tecnológico, destinados en su mayoría
a mercados internacionales en los que
se competirá con empresas líderes a
nivel mundial y de una dimensión
mucho mayor que la de los
participantes en el proyecto, a
excepción de Keysight.
Estos nuevos productos y servicios
servirán en algunos casos para
fortalecer
líneas
de
negocio
estratégicas para la empresa (como el
caso de Keysight o Ingenia), para
mejorar en la calidad, eficiencia y
productividad de sus procesos de
desarrollo (como el caso de Ayesa) o
para consolidar líneas de negocio
incipientes (como el caso de AT4
wireless e Isoin). En cualquier caso,
serán
productos
y
servicios
estratégicos cuyo impacto en cada
empresa a medio plazo será
relevante, tanto en términos de
resultados económicos como en
términos de consolidación y creación
de empleo de alto nivel tecnológico.
Puede concluirse también que la
colaboración entre empresas de
diferentes tamaños y trayectorias ha
sido muy enriquecedora para todos los
participantes. Si bien algunas de ellas
ya se conocían y contaban con una
historia de colaboraciones anteriores
(como es el caso de AT4 wireless,
Keysight, Ayesa e Ingenia), la
inclusión de Isoin, una empresa
también con una amplia trayectoria de
proyectos de investigación, tanto
nacionales
como
internacionales,
puede considerarse como muy
positiva. Entre todos los participantes
se ha establecido una estrecha
relación que a buen seguro permitirá
acometer en el futuro nuevas
oportunidades de colaboración que
permitan
potenciar
el
tejido
tecnológico e industrial de nuestro
entorno.
Es de destacar la participación de los
organismos subcontratados que han
participado en el proyecto, puesto que
han tenido un papel relevante en
algunas de las principales actividades
en las que se había descompuesto en
proyecto
(sobre
todo
en
las
actividades de Investigación), gracias
a su alto nivel tecnológico y
organizativo.
Consorcio
El proyecto 4Green ha sido liderado por AT4 wireless, en consorcio con las
empresas Keysight, Ayesa, Ingenia e Isoin.
COORDINADOR:
SOCIOS:
Se ha contado además con la colaboración de tres organismos de investigación
subcontratados: Universidad de Málaga (UMA), Fundación para la Investigación y
Desarrollo de las Tecnologías de la Información en Andalucía (Fidetia) y el grupo de
investigación de Ingeniería Web y Testing Temprano (IWT2.).
Organismos de investigación subcontratados
El proyecto 4Green ha sido financiado parcialmente por el CDTI (Centro para el
Desarrollo Tecnológico e Industrial), organismo dependiente del Ministerio de Economía y
Competitividad, a través del Programa FEDER-INNTERCONECTA (Nº: ITC-20111046)
cuyos fondos provienen en parte del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER)
Para más información puede consultar http://4green.at4wireless.com