AEITMadrid

: Tribuna del Asociado; 06 Octubre 2022

Siempre Conectados. Clave de la transformación digital de la Sociedad

José Eloy Fustero Blasco

Ingeniero de Telecomunicación, Ex-director Qualcomm España

“Always ON, Always Connected” ha sido la expresión que más he repetido en mis últimos 20 años como profesional. Al principio se trataba de un titular difícil de asimilar, toda una apuesta de futuro que algunos veían con escepticismo. Hoy en día se trata de un atributo innato a nuestra sociedad.

Las nuevas generaciones, en particular la Generación Z (nacidos aproximadamente entre 1995 y 2015) no sólo son nativos digitales. Para ellos el estar “siempre conectados” es una necesidad básica, casi de supervivencia. Se comunican con el resto del mundo a través de varias pantallas, prefieren las imágenes al texto y, por si fuese poco, son creativos, generando contenidos que les gusta compartir desde cualquier lugar de forma inmediata.

El ser humano se caracteriza por la necesidad de estar en contacto con sus semejantes, compartiendo conocimientos y emociones de cuánto les rodea. Desde la antigüedad, esta información ha mostrado la realidad en dos dimensiones, representada en dibujos, pergaminos, libros, o en pantallas electrónicas (ordenador, TV, etc.). Mediante diferentes mecanismos (tecnologías), las personas nos hemos comunicado a través de señales, símbolos, voz, texto, imagen o video. Pero la experiencia percibida no siempre representa fidedignamente la multidimensionalidad de nuestro entorno.

Las tecnologías de la información y (tele)comunicación se enfrentan al reto de enriquecer la experiencia humana de estar “siempre conectados”. Ya no basta con ver y oír, queremos sentir, percibir la realidad a la que estamos conectados. Ello conllevará la recreación de un mundo digital que represente nuestro contorno, abriendo el camino a la imaginación humana, capaz de influir en nuestros sentidos. Y es ahí donde nuevas tecnologías inmersivas pueden (deben) ayudar, complementando las capacidades sensoriales para obtener una interpretación extendida del entorno, ampliando los canales de información que llegan al cerebro a través de los sentidos. La tecnología, en un futuro muy próximo, nos permitirá reproducir una nueva realidad extendida.

Dispositivos móviles inteligentes: la puerta a una realidad extendida

Estar siempre conectados implica poder interactuar con un terminal inteligente que llevamos con nosotros en todo momento, como si de un sexto sentido se tratase, y de unas redes de telecomunicación que garantizan cobertura y capacidad en cualquier lugar, como una prolongación de nuestro entorno hacia el más allá. Ambos, terminal y redes, han evolucionado conjuntamente satisfaciendo las expectativas del usuario. Pero al mismo tiempo, dichas expectativas aumentan conforme la tecnología se consolida y masifica: la ley de la oferta y la demanda en un contexto de crecimiento exponencial donde el potencial de dispositivos conectados supera con creces a la población humana.

Hoy en día el “smartphone” (teléfono inteligente) materializa ese nexo entre realidades, física y virtual, que nos permite estar siempre conectados. En él convergen computación, entretenimiento y comunicación. Sin duda se trata de un asombroso logro tecnológico con capacidad de procesado mayor que la de muchos superordenadores de los años 90, capaz de reproducir música de alta fidelidad, generar sonidos envolventes, grabar y reproducir video de elevada calidad, realizar fotografías a la máxima resolución, ayudarnos en el guiado a un destino, etc., al tiempo que estamos conectados a internet en cualquier lugar y a velocidades ultrarrápidas. Todo en un dispositivo que cabe en la palma de nuestra mano.

La masificación del smartphone es la consecuencia de una evolución tecnológica tanto de procesadores (“chips”) como de redes móviles de telecomunicación, con una clara influencia en el desarrollo paralelo de segmentos de mercado adyacentes (“Internet de las Cosas – IoT”) y marcando tendencia de cómo se espera evolucionen las siguientes arquitecturas de red y dispositivos móviles inteligentes (“realidad extendida”, “metaverso”).

Mirando la evolución reciente de terminales y redes entenderemos cómo hemos llegado hasta al presente, donde la 5G y AI (Inteligencia Artificial) constituyen los dos ingredientes esenciales, y sinérgicos, en los que se sustentan las futuras innovaciones de comunicación.

Tecnología e Integración de funcionalidades: el maridaje perfecto

La percepción de estar siempre conectado ha evolucionado con el tiempo. Cuando se creía que con las líneas fijas de voz en los hogares ya estábamos suficientemente conectados, Motorola (Motorola DynaTAC, Martin Cooper, 1983) lanza al mercado el primer teléfono “móvil” sostenible con una mano que permite realizar llamadas “sin cables”. Desde este primer momento se integran en el terminal funcionalidades adicionales que complementan el servicio de voz: posee una capacidad de almacenamiento de 30 números telefónicos. Con ello se inicia un ciclo recurrente de incorporar atributos de comunicación y computación.

En la década de los 80-90, las redes fijas digitales y los ordenadores personales (PC), esencialmente para uso empresarial, habían encontrado un nicho de mercado de crecimiento asombroso. Tal es su influencia que IBM lanza al mercado el terminal Simon Personal Communicator (1993), para muchos considerado el primer teléfono móvil inteligente: integra un procesador de 16 bits, a 16 MHz, con 1MB de RAM que, además de enviar y recibir e-mails, integra calendario y agenda, permite tomar notas y conectarse a ordenadores (¡todo ello a 2.400 bps!).

Las redes móviles dan el salto a la 2G, permitiendo atender la demanda de voz y datos, y extender el uso del servicio al gran público. Se inicia la batalla comercial por integrar funcionalidades complementarias, muchas de los cuales tendrán gran aceptación: tonos de llamada, envío y recepción de mensajes SMS (Nokia 2110, 1994), diseños agresivos, como el primer teléfono “plegable” (clamshell) de Motorola (StarTAC, 1996), y por supuesto navegadores web y programas empresariales (Nokia 9000 Communicator, 1996), o juegos como el popular “snake” con el que empezaron a jugar los primeros niños de la generación Z (terminal Nokia 6110, 1997)

Entrando ya en el siglo XXI nos encontramos servicios innovadores que se aprovechan de los nuevos servicios asociados a la explosión de Internet, todavía “fija”: Wikipedia (2001), Facebook (2004), Google Maps (2005), videojuegos en consolas PS2 (2000) ó XBOX (2001), etc. Sin olvidarnos del éxito de llevar encima nuestra música preferida en pequeños dispositivos, todavía no conectados a red, como el iPod (Apple, 2001), o las cámaras digitales compactas.

La percepción de estar conectados está cambiando, obligando al tratamiento e intercambio de información digital. Las redes móviles dan un primer paso para soportar datos en movilidad (3G), ante la expectativa de poder comercializar nuevos, y lucrativos, servicios móviles digitales. Pero realmente se desconoce qué demandará el usuario cuando esté fuera su de oficina o de su hogar. Este desconocimiento de qué tiene que integrar un dispositivo móvil fuerza al mercado a centrar esfuerzos en las tecnologías del terminal: ¿qué más tiene que hacer un teléfono móvil? ¿cómo conseguir que se pueda portar encima, operar con una mano, que esté conectado permanentemente, y cuyo consumo de energía se ajuste a una pequeña batería? Y la solución estaría en la industria de los semiconductores, con un role que no ha cesado hasta nuestros días.

Ninguna industria tiene una dinámica tan innovadora como la de los semiconductores, donde la ley de Moore ha permitido mitigar la complejidad tecnológica de los componentes (chips): el número de transistores por área en un circuito integrado se duplica aproximadamente cada dos años. En otras palabras, se iban a poder multiplicar las prestaciones sin penalizar el tamaño ni la eficiencia energética.

El protagonismo recae ahora en los fabricantes de chips para telefonía celular, absolutos desconocidos en las etapas anteriores (notar que, en el mundo “fijo”, los fabricantes de procesadores como INTEL o AMD ya eran los líderes del mercado PC). Iban a ser los artífices de diseñar componentes que implementen nuevas y mejores prestaciones, en un espacio físico reducido, de bajo consumo, garantizando la interoperabilidad con la diversidad de redes móviles, y a un coste competitivo. Los fabricantes del teléfono en sí asumirán un role más funcional, responsabilizándose de los diseños y usos al gusto del consumidor, y batallando por un reconocimiento de marca que les permitiera mayor diferenciación. El fabricante de chips atiende un mercado global, en pro de conseguir sinergias, volumen y por ende reducción de costes.

Teniendo en cuenta que, en el mundo de los dispositivos móviles, el tamaño (portable), el consumo (batería), la conectividad (red), y el precio (globalización) son tan o más importantes que la potencia de procesado, los nuevos indicadores de éxito de los procesadores (chips) se trasladarán gradualmente a consideraciones como “potencia de procesado por watio disponible”, “nanómetros (una reducción en nanómetros da lugar a chips más potentes y eficientes)”, “redes y bandas de frecuencia soportadas”, “gamas de terminales (para ajustar los precios a la demanda)”, etc.

Con este dilema, los procesadores no podrían ser de propósito general, habría que diseñarlos para ejecutar eficientemente ciertas funciones, pero no cualesquiera. Para ello la arquitectura adecuada pasaba por la integración en un mismo chip de módulos funcionales optimizados. De ahí que realmente se hable de “chipsets”, ó “System On a Chip” (SOC), Sistema en un Chip. Tendremos módulos especializados en el tratamiento del video, de la imagen, de juegos, o del modem de comunicación. Estos módulos evolucionarán paralelamente, según la demanda y segmentación del mercado.

Si atendemos al progreso temporal de estos módulos, entenderemos cómo hemos llegado al actual smartphone. Téngase en cuenta que en ocasiones el chipset anticipaba funcionalidades exitosas que incentivan la demanda, pero en otras ocasiones ciertas funcionalidades no serán masivamente aceptadas y habrá que prescindir de ellas para liberar espacio físico y ajustar consumos.

El modem siempre ha sido el módulo clave para el éxito de un buen chipset. Debe estar permanentemente conectado a la red, atendiendo a la tecnología (2G, 3G, 4G, 5G) disponible en cada lugar, y en función de la banda de frecuencia operativa. Y aunque es el menos conocido por el usuario final, es el gran responsable de que el resto del sistema funcione eficientemente (máxime si queremos estar “siempre” conectados).
La integración del audio MP3 en un teléfono móvil fue de las primeras aceptaciones de mercado. Permitiría escuchar música digital en cualquier lugar. Ya se tenía la experiencia del servicio de música de Apple con su iPod, y otros similares. Y si además el equipo está siempre conectado a la red, qué mejor solución para ofrecer servicios de música on-line.
Aunque pueda parecer sorprendente, GPS fue de las primeras tecnologías incorporadas, pero por imperativo legal: en USA se estableció la obligatoriedad de que los teléfonos móviles informaran de su posición al llamar al E911 (112 europeo). Aunque en aquellas fechas estábamos ante el boom de los navegadores GPS para coche (con actualización de mapas off-line), pocos imaginaban que el teléfono iba a desbancar a aquellos dispositivos en las tareas de guiado durante la conducción de vehículos.
El video se auguraba como el diferenciador de los nuevos servicios digitales, tras la voz. Inicialmente se apostó por la “videollamada”, pero tuvo que ser, muchos años después, una pandemia (COVID) la que realmente extendiese su uso. Por otro lado, era difícil competir en calidad con las cámaras de video digitales. Sin embargo, la integración en chips (gracias de nuevo a la Ley de Moore) de los sensores y procesadores de imagen, y sus correspondientes códecs, permitió una rápida evolución de las prestaciones multimedia. El móvil estaba con nosotros siempre, la cámara digital no, y por tanto se extendió el hábito de hacer fotos y videos en cualquier momento y lugar… y de paso compartirlas con nuestros familiares y amigos. Fue tal la explosión de datos que ello originó que las redes móviles tuvieron que buscar solución al cuello de botella que, sorprendentemente, era el 3G: bienvenidas las redes 4G y su versión mejorada 4G+. Obviamente todo ello precisaba de mejores pantallas, más grandes y mejor definición. En menos de 10 años se multiplicó x80 la resolución ofrecida por un teléfono móvil. Nuevamente gracias a la Ley de Moore.
Uno de los módulos que más tiempo llevó integrar óptimamente en el chipset fue la “unidad de procesamiento gráfico” (GPU). Desde un inicio se podían ejecutar juegos con gráficos simples, pero ello se realizaba mediante un uso intensivo, e ineficiente, del procesador de aplicaciones (mediante emulación software). Tuvieron que pasar varios años, y cuando ya las pantallas de los móviles eran de alta definición, para que los procesadores gráficos triunfaran. Tal ha sido el éxito y uso masivo de las GPU en smartphones, que su evolución ha habilitado el desarrollo de nuevas funcionalidades de Realidad Aumentada (AR) y Realidad Virtual (VR) “con movilidad” (sin cables).
Por último, y no por ello menos relevante, la integración del módulo CPU (Unidad Central de Procesamiento), lo más parecido al tradicional procesador de propósito general de los PCs. La CPU es la responsable de la ejecución del sistema operativo, y toma su importancia con la adopción extendida de sistemas operativos móviles (véase iOS o Android, entre otros). En la actualidad la CPU adquiere gran relevancia por tener mayor visibilidad hacia el usuario, y en su desarrollo se han resaltado aspectos tecnológicos de la microelectrónica anteriormente desapercibidos, tales como cantidad de núcleos (“quad-core”, “octa-core”, etc), nano tecnología (“5nm”, “3nm”, etc) o velocidad del procesador (2.5GHz, etc).

Convergencia de computación y comunicación

La industria de los semiconductores se ha visto fuertemente impulsada por la explosión de los dispositivos y aplicaciones móviles. Hoy en día no hablaríamos de un mundo conectado si no se garantizase movilidad en las comunicaciones. Y viceversa, para disfrutar de movilidad se precisan dispositivos potentes y eficientes capaces de ejecutar “en nuestra mano” las expectativas del usuario.

Este “ir de la mano” entre computación (véanse chips/SOC) y comunicaciones (véanse redes de telecomunicación) está impulsando nuevos desarrollos, que a su vez abren nuevas oportunidades:

5G (y próximo 6G): la necesidad de que los datos fluyan a alta velocidad (algo que 4G consiguió en parte) empuja a nuevos servicios que, como aspecto diferenciador, requieren menores latencias en las comunicaciones, en ocasiones ni siquiera a gran velocidad. La conexión “sólo” entre personas adolece de información del entorno, de las cosas que nos rodean, por lo que 5G afronta el reto de integrar la comunicación de una cantidad masiva de cosas, “máquinas” (IOT – Internet de todas las cosas). Las máquinas son más sensibles a los retardos que las personas, impulsando una evolución del 5G a futuras versiones (5G+, 6G). Pero si conseguimos redes móviles “super rápidas”, “super low-latency”… ¿por qué no distribuir la computación entre el dispositivo terminal y la nube próxima? Con ello conseguiremos una computación más potente y eficiente, sin impactar (significativamente) tamaño, batería… ¡ni coste!, de los dispositivos móviles. Abrimos paso a la era del “Mobile Edge Computing”, o “Edge Networking”, en contraposición (o complementación) al tradicional “Cloud Computing”, donde el procesamiento se realiza en la nube (lejana) y se los datos se captan y/o muestran en el terminal.
Mobile SoC: las redes 5G abren la puerta a nuevas posibles arquitecturas de chipsets que tienen en cuenta el potencial de la computación distribuida, y la posibilidad de incorporar diferentes grados de computación en multitud de dispositivos (véanse vehículos/automoción, robots, máquinas industriales o dispositivos sanitarios).
IA (inteligencia artificial): hoy en día es el socio inseparable del 5G. la IA lleva tiempo en el panorama computacional, pero la posibilidad de ser aplicada en cualquier lugar, en cualquier objeto, y en cualquier momento, está impulsando exponencialmente su desarrollo. Pero es que ésta misma IA abre infinidad de oportunidades a las propias redes 5G y 6G, ya que la propia arquitectura de red, los servicios ofrecidos, y equipamiento utilizado, puede aprovechar las bondades de la IA.

Y con todo este panorama… ¿cómo serán los próximos dispositivos que nos permitirán estar siempre conectados? La primera aproximación que el mercado está anticipando serían “gafas con prestaciones de smartphone”, de tal forma que añadiesen, a las actuales funcionalidades nuevas capacidades de realidad virtual y realidad aumentada (realidad extendida), permitiendo mejorar la experiencia de comunicación con el mundo real extendido 3D. Pero ¿cómo deberían ser estos dispositivos (“gafas”) para que tuviesen la aceptación del usuario final? No tengo la respuesta. La evolución de las tecnologías de la información y telecomunicación (entre otras) ayudarán a encontrar la solución. Sólo dejo para la reflexión que hace 20-30 años, pocos visionarios imaginaban cómo sería el actual teléfono móvil, y aquellos que tuvieron buen ojo, son los líderes actuales de la industria móvil (5G) y semiconductores (SoC).