Realidad extendida (XR, por eXtended Reality) es un término genérico que abarca diversas tecnologías, como realidad aumentada (AR), realidad virtual (VR) y realidad mixta (MR), las cuales se han expandido desde el mundo de los juegos hasta aplicaciones industriales y empresariales. En la industria y las empresas, la XR se puede aplicar a la formación, el aprendizaje, la simulación, la monitorización remota, el mantenimiento y la reparación, entre otras aplicaciones.
Se prevé que la XR experimente un crecimiento anual del 20% al 30% hasta 2028. Por ejemplo, en su Extended Reality Global Market Report 2023, la firma Global Information, Inc. Estima que el mercado de la XR registrará un crecimiento anual del 29,1% y alcanzará un valor de 123.770 millones de dólares en 2027.
La AR superpone vídeo del mundo real e imágenes y vídeos generadas por ordenador. La AR suele utilizar gafas inteligentes o smartphones y no permite manipular el contenido, que es estático en la mayoría de los casos. Una aplicación típica de la AR es el mantenimiento de instalaciones y equipos. En este contexto, la AR permite al usuario ver un manual a través de unas gafas inteligentes y al mismo tiempo trabajar con ambas manos sin desviar su mirada del equipo. La pantalla de tipo HUD (heads-up display) utilizada en los automóviles también se considera un tipo de dispositivo AR.
La VR sumerge al usuario en un espacio virtual generado por ordenador y requiere unas gafas de VR que a menudo bloquean el mundo real. Los usuarios pueden interaccionar con personajes y objetos en este espacio virtual. Un ejemplo de uso de esta tecnología es el Modelado de Información de Construcción o BIM (Building Information Modelling), que utiliza modelos 3D en todas las fases de la construcción para planificación, topografía, diseño, construcción, gestión y mantenimiento.
La MR combina el mundo real y objetos virtuales como menús y personajes. Es una tecnología interactiva para el usuario que exige usar unas gafas especiales de MR que permiten el reconocimiento de gestos, como el tacto virtual, sobre un menú mostrado en el aire. Los gráficos 3D generados por MR son ideales para proporcionar instrucciones a los operarios en una línea de producción o facilitar la colaboración entre los miembros de un proyecto que necesiten compartir información sobre la forma y el diseño de un producto. El impulso a la formación y la eficiencia en el trabajo está creando una tendencia hacia la aplicación de MR en proceso de fabricación, mantenimiento y reparación, ya que puede proporcionar representación en 3D de componentes y procedimientos de trabajo. También se puede aprovechar para añadir los conocimientos de trabajadores experimentados en un sistema. La Figura 1 resume los principales aspectos de estas tecnologías.
Figura 1: Principales características de AR, VR y MR.
Desafíos técnicos de la XR
Los dispositivos XR deben responder a las acciones y la información introducida del usuario en tiempo real, incluyendo contenido de vídeo 3D, por lo que sus requisitos en cuanto a latencia son muy exigentes. Un método para suprimir el retardo consiste en enviar datos de vídeo no comprimido desde el sistema principal y visualizar ese vídeo tal como es en el dispositivo XR. No obstante, esto hace que mejorar la velocidad de los datos en la capa física de comunicación inalámbrica sea fundamental para que los dispositivos XR puedan transmitir y recibir enormes cantidades de datos no comprimidos como vídeo y gráficos 3D.
Por ejemplo, el estándar Wi-Fi 5 o IEEE 802.11ac especifica una velocidad máxima de los datos de 6,9 Gbps, que está un poco por encima de los 6 Gbps necesarios para la XR estereoscópica utilizando datos no comprimidos. Sin embargo, los estándares más recientes como Wi-Fi 6/6E (11ax) especifican una velocidad máxima de los datos de 9,6 Gbps. Además, Wi-Fi 7 (11be) ofrece en teoría una máxima velocidad de 46 Gbps, pero la velocidad de transmisión de los datos en el mundo real suele ser mucho más baja.
Otra dificultad es la coexistencia de tecnologías de comunicación inalámbrica y la integración de alta densidad en dispositivos XR.
Los dispositivos XR tienen diversas interfaces de comunicación inalámbrica, como WLAN y Bluetooth®, para transferir gráficos 3D y datos de sensores de movimiento. También se está evaluando la aplicación de tecnologías 5G NR con eMBB, mMTC y URLLC para XR. Se dice que la tecnología 5G NR será imprescindible en los futuros dispositivos XR. Ahora bien, para que estas múltiples tecnologías de comunicación inalámbrica coexistan en un solo dispositivo, los desarrolladores de dispositivos XR afrontan el reto de eliminar las interferencias de ruido y radio que generan estas tecnologías.
Los dispositivos XR exigen la integración de alta densidad de varios módulos de comunicación inalámbrica en un espacio limitado. Además, fuentes de ruido como fuentes de alimentación, procesamiento de señal, ventiladores y motores están en una pequeña carcasa cerca del módulo de comunicación. El ruido resultante puede incrementar la tasa de errores de comunicación, la cual reduce las velocidades de comunicación y provoca la pérdida de datos.
También es necesario contemplar el cumplimiento de las normativas nacionales o regionales sobre el uso de radio, así como el cumplimiento de los estándares correspondientes como 3GPP e IEEE.
Cómo garantizar el rendimiento de la comunicación inalámbrica
La comprobación del rendimiento inalámbrico en los aspectos indicados a continuación será vital para los desarrolladores que afronten los desafíos técnicos señalados anteriormente:
Intensidad de la señal inalámbrica
Calidad de la señal, como la sensibilidad de recepción y la exactitud de modulación
Estabilidad
Por ejemplo, el Wireless Connectivity Test Set de Anritsu puede evaluar características de TRx RF como potencia de Tx, sensibilidad de recepción (PER) y exactitud de modulación (EVM) para dispositivos IEEE 802.11a/b/g/n/ac/ax/be (bandas de 2,4, 5 y 6 GHz). El MT8862A admite los modos de Red y Directo.
El modo de Red, una función distintiva del MT8862A, se puede utilizar para comprobar los índices de rendimiento inalámbrico mediante la simulación directa de una conexión a la red del mundo real y completar la conexión inalámbrica entre los dispositivos bajo prueba (DUT) y el MT8862A como punto de acceso (AP) o estación (STA). El modo de Red proporciona un entorno de prueba fácil de usar que no exige controlar el DUT y es ideal para desarrollar productos, validar diseños y verificar productos finales. Por su parte, el modo Directo es ideal para desarrollar prototipos y productos, y el MT8862A permite realizar medidas con rapidez ya que el DUT está controlado directamente desde un PC externo y está optimizado para producción masiva.
La tecnología Bluetooth es muy utilizada para la comunicación entre dispositivos y controladores XR, y debe cumplir los requisitos de Bluetooth SIG RF. El Bluetooth Test Set MT8852B de Anritsu es una solución de prueba de estándares de RF certificada por el Bluetooth SIG. Este equipo de prueba ofrece pruebas de producción para una gran variedad de productos que integran tecnología Bluetooth. Permite efectuar medidas de Basic Rate (BR), Enhanced Data Rate (EDR) y Bluetooth low energy (BLE) para transmisión de potencia, frecuencia, modulación y sensibilidad del receptor de acuerdo con las especificaciones de prueba de RF de Bluetooth.
El rendimiento de RF en 5G NR se puede evaluar mediante la Radio Communication Test Station MT8000A. La plataforma de prueba MT8000A permite efectuar todas las medidas de RF, así como pruebas de protocolos y aplicaciones en las bandas FR1 (hasta 7,125 GHz) y FR2 (ondas milimétricas). La MT8000A permite tomar medidas de RF en la banda de ondas milimétricas y comprobar la generación del haz a través de las conexiones de llamada especificadas por 3GPP.
La marca de la palabra y los logos de Bluetooth® son marcas registradas de Bluetooth SIG, Inc. Cualquier uso de estas marcas por Anritsu es bajo licencia.
Conclusión
La tecnología XR está evolucionando con rapidez al igual que las tecnologías inalámbricas en las que se basan. Las gafas XR de próxima generación exigirán una baja latencia del orden de unos pocos ms. Para lograrlo en redes 5G y posteriores se está contemplando el uso de una estructura MEC (multi-access edge computing), en la cual los datos se procesan en servidores distribuidos que se hallan cerca del dispositivo XR sin recurrir a la nube. La comprobación del rendimiento inalámbrico es importante para facilitar el desarrollo de XR y comercializar la siguiente generación de dispositivos. Con este fin, Anritsu ofrece una completa gama de soluciones de prueba que lideran el mercado y proporcionan a los ingenieros las capacidades avanzadas de prueba que necesitan para las tecnologías inalámbricas actuales y de próxima generación. Para XR es especialmente relevante el despliegue de Wi-Fi 6/6E y la introducción de Wi-Fi 7. También se espera que los avances a largo plazo de las redes 5G y posteriores también añadan grandes mejoras a la comunicación.
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