Gestión n Eficiente del Espectro: Luces y Sombras de los Whitespaces

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1 Gestión n Eficiente del Espectro: Luces y Sombras de los Whitespaces

2 Problemática (I) El crecimiento en número y capacidad experimentados por los dispositivos inalámbricos de nueva generación plantea nuevas problemáticas a muy corto plazo: Creciente demanda de servicios de Banda Ancha en movilidad: Los usuarios demandan cada vez más calidad en sus servicios y aplicaciones, y por ende una mayor tasa de transmisión en las comunicaciones inalámbricas. Hasta cuándo se podrá satisfacer la demanda de ancho de banda?

3 Problemática (II) Axioma: El espectro radioeléctrico es un recurso escaso pero, Es esto cierto? Uso ineficiente del espectro: Siendo el espectro un bien escaso, la mayoría de las bandas licenciadas están infrautilizadas tanto en tiempo de uso como en ancho de banda. Conclusión: El espectro radioeléctrico no es un recurso escaso, sino limitado es necesario un replanteamiento de su uso.

4 Iniciativas Regulatorias Existen distintas iniciativas internacionales en marcha: Comisión europea: primer programa de política del espectro radioeléctrico Insta a trabajar por los siguientes principios: Fomentar un uso eficiente del espectro: Aplicar el sistema de autorización más apropiado, no discriminatorio y menos oneroso posible: se impulsarán el uso colectivo y el uso compartido y sin licencia del espectro Garantizar el desarrollo del mercado interior y de los servicios digitales. Se resaltan los siguientes campos de aplicación como de especial interés: Desarrollo de los medios audiovisuales innovadores Redes de distribución: abastecimiento de agua, smart grids y los sistemas de medición inteligentes La protección y la seguridad públicas y de la protección civil y socorro en caso de catástrofe Transporte E-salud Promover la neutralidad tecnológica y de los servicios en el uso del espectro: Se impulsarán las tecnologías existentes y nuevas, como las bases de datos de geolocalización y la radio cognitiva, para su desarrollo, por ejemplo, en whitespaces Reino Unido Ofcom: Desde 2005 lleva estudiando la reutilización de bandas infrautilizadas, sobre todo en las bandas de TV para nuevos servicios. Se trabaja ya en la definición de métodos de acceso no licenciados a esas bandas. Estados Unidos FCC: Se autoriza el uso no licenciado de bandas de TV siempre que éstas no estén en uso.

5 Cómo conseguir un uso eficiente del espectro? Distintas alternativas: Técnicas de capa física para uso eficiente de los recursos disponibles: Multiplexacción espacial, beamforming Técnicas MIMO Procesado avanzado para minimización de interferencias Nuevas modulaciones de mayor rendimiento Optimización en la asignación dinámica de recursos radio Asignación dinámica de ancho de banda en función de QoS y recursos disponibles Nuevas codificaciones Uso de femtoceldas cognitivas Acceso Oportunista a bandas espectrales infrautilizadas Mecanismos de acceso dinámico al medio (Sensado espectral, BBDD georeferenciadas, ) Agregación espectral Dónde nos queda margen de actuación?

6 Whitespaces: Concepto Whitespace se define como aquel rango de frecuencias que no está en uso por un usuario licenciado todo el tiempo en un lugar determinado Ejemplo: frecuencias liberadas como consecuencia del dividendo digital (TV Whitespaces). Permitir un acceso oportunista por parte de usuarios no licenciados (secundarios) ofrece claras oportunidades. Reutilizar el espectro está bien, pero no a cualquier precio: Garantizando la protección de los usuarios primarios frente a interferencias!!!

7 Radio Cognitiva: Concepto Radio Cognitiva: Dispositivo de radio inteligente consciente del entorno en el que está funcionando y capaz adaptarse de la forma más adecuada a él. Capacidad de analizar el entorno Autonomía y capacidad de decisión propia Adaptación y reconfiguración de su funcionamiento Aprendizaje con el uso Interacción y negociación con otros dispositivos Aprender comparar el beneficio obtenido con el esperado y aprender desde la experencia Observar recoger estímulos generados por el entorno Actuar ejecutar la acción Analizar interpretar los estímulos y deducir las condiciones del estado del entorno Decidir elegir la acción que maximiza la utilidad esperada

8 White Spaces Métodos de Acceso: Beacon Signals Consiste en emplear señales de control que indican si un canal de TV está libre u ocupado. 2 opciones: Señales de Enable/Disable: Una por cada canal Indican si el canal en cuestión está ocupado o libre Uso de canal piloto: Un único canal de control Transmite la lista de canales libres Ventajas e Inconvenientes: Requiere una infraestructura compleja La señal de control ocupa ancho de banda No se considera una alternativa viables en ninguna de las iniciativas existentes.

9 White Spaces Métodos de Acceso: Spectrum Sensing Rastrear el espectro en busca de bandas libres que sean susceptibles de ser utilizadas. 2 opciones: Sensado individual: Cada dispositivo cognitivo realiza su propio sensado y toma sus propias decisiones. Más simple, pero presenta muchos problemas. Sensado cooperativo: Varios dispositivos miden de forma individual el espectro, se comunican sus medidas y en base a ellas toman una decisión conjunta. La decisión puede ser distribuida o centralizada, y existen múltiples alternativas para el algoritmo de toma de decisión. Más complejo pero mucho más preciso Ventajas e Inconvenientes: No necesariamente requiere de infraestructura Se necesitan dispositivos más complejos

10 White Spaces Métodos de Acceso: Bases de Datos Georeferenciadas Bases de datos que recogen el estado del espectro en una ubicación física: Funcionamiento: Existen una serie de bases de datos georeferenciadas que proporcionan información sobre cómo debe emitir cada dispositivo (frecuencia, potencia de transmisión, etc). El regulador hace accesible a través de una web el listado de bases de datos. El dispositivo accede a la base de datos correspondiente de acuerdo a su ubicación geográfica.

11 White Spaces, Métodos de Acceso: Bases de Datos Georeferenciadas Ventajas e inconvenientes: Los dispositivos son más sencillos. Se garantiza el control de las emisiones de los dispositivos secundarios Se requiere una infraestructura de soporte. CONCLUSIONES El método de sensado espectral y el de BBDD son los únicos viables. A medio-largo plazo, probablemente el método óptimo sea una combinación de ambos. A corto plazo, sólo se contempla el acceso controlado mediante BBDD. Hay que definir: Qué información deben contener estas BBDD? En qué formato? Cómo se van a rellenar las BBDD? Quién las administra? Cómo se gestiona el acceso a ellas?

12 Estandarización Estándar IEEE para redes WRAN (Wireless Regional Area) haciendo uso de los TV whitespaces h Mecanismo mejorado de coexistencia para uso de Wimax sin licencia af Adaptación de Wifi para funcionar sobre los TVWSs DYSPAN P1900 Familia de estándares relacionadas con el acceso dinámico al espectro Para facilitar la interoperabilidad entre distintos sistemas de WSs CEPT-ECC SE 43 Define las características técnicas y operacionales para los sistemas cognitivos operando en TVWSs Estándares Industriales Cognea,

13 Nuevas Oportunidades de Negocio Los desarrollos tecnológicos permiten la aparición de nuevos modelos de negocio y actores en la gestión del espectro: Reformulación del mercado secundario: Dar servicio de transmisión de datos a usuarios haciendo uso de los huecos libres en el espectro Creación, Mantenimiento y Operación de las bases de datos geolocalizadas: Entidades encargadas de gestionar las bases de datos de white spaces y actuar como brokers asignando recursos del espectro a los usuarios secundarios solicitantes. Nuevas posibilidades para operadores no tradicionales: Nuevos operadores podrían alquilar temporalmente ranuras espectrales y dar servicio a sus usuarios sin necesidad de comprar una licencia permanente.

14 Nuevas Aplicaciones: Infraestructuras de bajo coste Super Wifi: Permite que los dispositivos Wifi puedan funcionar en la banda de UHF Descongestiona las bandas ISM Mayor Alcance y penetración en interiores que en frecuencias elevadas WLAN WRAN Backhaul inalámbrico: Enlaces inalámbricos punto a punto para sustituir la infraestructura cableada

15 Nuevas Aplicaciones: Banda Ancha rural Posibilidad de proporcionar conectividad de banda ancha haciendo uso de los TV white spaces Alcance de decenas de kilómetros Método efectivo en coste En un entorno rural hay abundancia de espacios en blanco

16 Nuevas Aplicaciones: M2M Conexión de múltiples dispositivos en las bandas UHF Método más efectivo en coste que el acceso celular Cobertura de varios kilómetros Buena penetración en interiores Muy indicado para aplicaciones de telemetría, smart utilities, etc. Requisitos de baja potencia y poco ancho de banda, perfectos incluso para entornos urbanos

17 Nuevas Aplicaciones: Femtoceldas en interiores Uso de los whitespaces para crear una red indoor en el edificio Adaptado para distribuir contenidos de gran ancho de banda en interiores Cobertura robusta y fiable en el hogar con poca potencia

18 Pilotos experimentales: Hasta cuando habrá que esperar? Reino Unido El regulador (Ofcom) coordina la construcción de dos pilotos experimentales: Banda Ancha rural en Escocia Banda Ancha urbana en Cambridge Estados Unidos FCC impulsa el los desarrollos en el uso de los whitespaces Se ha encargado a Spectrum Bridge la construcción del primer demostrador de acceso oportunista a WSs haciendo uso de BBDD Microsoft ha sido designado como entidad certificada para gestionar las futuras BBDD Otros Singapur: experimentación práctica con la medición y gestión de White Spaces. Airspan ha probado el uso de LTE en WSs en EEUU, UK y Finlandia Huawei ha realizado un demostrador de LTE-TD

19 Hasta aquí las luces pero Es oro todo lo que reluce?

20 Incógnitas pendientes Realmente se va a permitir un verdadero acceso oportunístico similar a Wifi? No queda claro con los acercamientos actuales basados en BBDD Hay que garantizar la protección a los usuarios con licencia Quién va a pagar la factura? La administración? Los spectrum brokers? Está claro el modelo de negocio? Serán compatibles los sistemas a nivel internacional? La normativa de uso del espectro es competencia de los estados Existe diversidad de estándares pero pocos criterios comunes sobre implementaciones reales. Avance a velocidades distintas USA y UK, otros países p.e. España indecisos

21 Incógnitas pendientes: Los espacios blancos son realmente blancos? Realmente son grises. Depende de la aplicación Aplicación M2M Aplicación Super Wifi

22 Incógnitas pendientes: A quién se puede dar servicio? Paradoja de la población: Zonas rurales: mucha oferta poca demanda Zonas urbanas: mucha demanda poca oferta

23 Mesa Redonda: Javier Marcos Abertis Telecom Carlos Mosquera Gradiant Alberto Bravo Gowex Mikel Sánchez S Tecnalia

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