SATISFACER EL DESAFÍO DE LOS DATOS X 1000: LA NECESIDAD DE ESPECTRO, INNOVACIÓN TECNOLÓGICA Y DE POLÍTICAS RESUMEN EJECUTIVO El tráfico de datos móviles a nivel mundial se ha venido duplicando aproximadamente cada uno de los últimos años, y se proyecta que este crecimiento permanezca incólume. Así, la industria móvil debe prepararse para el desafío de satisfacer un incremento de la demanda de datos móviles de tanto como 1000 veces en los próximos años. Este trabajo analiza una serie de enfoques y tecnologías innovadores como bloques fundacionales para enfrentar el reto. Hay diversas oportunidades y caminos para optimizar la capacidad de las redes y la cobertura de los despliegues actuales de macro celdas, por ejemplo, al explotar receptoras avanzadas, transmisiones cooperativas multi-punto y soluciones de antenas avanzadas. Se prevé que las Redes Heterogéneas (Het Nets), otra innovación que se encuentra en estado comercial hoy, evolucionarán aún más para ofrecer un crecimiento de la capacidad optimizado a través de la densificación de las redes por el despliegue difundido de pequeñas celdas. La innovación tecnológica, sumada a inversiones masivas, es necesaria pero no suficiente para alcanzar el objetivo de multiplicar por 1000. La necesidad de espectro adicional es vital para dar soporte al crecimiento de la banda ancha móvil. La industria necesita un acceso expeditivo a tanto espectro premium como sea posible para uso por banda ancha móvil y, por ende, debe innovarse en materia de regulación del espectro. Si bien las herramientas tradicionales de liberación y subasta de espectro bajo licencia para uso exclusivo de la banda ancha móvil deben continuar siendo prioritarias, algunas bandas de espectro no pueden liberarse 24/7 a nivel nacional y en un lapso razonable. Los encargados de política deberán considerar cada uno de los segmentos de espectro subutilizado para uso bajo licencia recurriendo a nuevas herramientas de política disponibles en su arsenal. En este contexto, es importante adoptar lo que se conoce como Acceso Autorizado/Licenciado (ASA/LSA), un método complementario de licenciar espectro para habilitarlo de manera expeditiva y utilizar espectro armonizado para uso celular móvil. ASA/LSA permite que se emplee más eficientemente parte del espectro subutilizado de las incumbentes (ya sea en términos de tiempo, geografía y/o frecuencia). En los Estados Unidos, hay nuevas iniciativas para liberar 500 MHz de Espectro Federal y no Federal y la Comisión Federal de las Comunicaciones (FCC, según la sigla en inglés) está trabajando para redestinar espectro en 3.5 GHz, particularmente para despliegues de pequeñas celdas, y aprovechar el concepto regulatorio de ASA/LSA en un esfuerzo por explorar opciones de política espectral innovadoras. Hay otras dos bandas de espectro actualmente bajo estudio 4G Americas Satisfacer el desafío de los datos X 1000 Octubre de 2013 Page 1
que también aprovechan ASA/LSA las de 1755-1780 MHz y las de 1695-1710 MHz -- en vistas de que actualmente dichas bandas están ocupadas. Hay más ejemplos de este tipo de desarrollos regulatorios innovadores fuera de los Estados Unidos. Este trabajo explica los ejemplos a los fines de alcanzar la armonización mundial y economías de escala a lo largo y ancho de las Américas y más allá; por ejemplo, ASA/LSA actualmente está bajo estudio en Europa para 2.3 GHz dentro de los entes regulatorios Conferencia Europea de Administraciones Postales y de Telecomunicaciones (CEPT), el Grupo de Políticas Espectrales de Radiocomunicaciones (RSPG) y la organización de normalización Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI). Este trabajo demuestra que los méritos de una mayor disponibilidad de espectro son un medio importante para cubrir las brechas entre la demanda de datos multiplicada por 1000 y el desempeño de capacidad que provee la evolución tecnológica. Específicamente, a continuación se presentan una breve reseña y un resumen de las secciones en las que se divide el trabajo: Sección 1: Introducción La Sección 1 brinda una descripción del desafío de la multiplicación por 1000 e introduce la necesidad de innovaciones tecnológicas y modificaciones de políticas para hacer frente al desafío de datos x1000. Desde el punto de vista de la tecnología, hacer frente al desafío de los datos x1000 es una combinación de eficiencia creciente del sistema de extremo a extremo de las redes inalámbricas existentes y futuras y el despliegue de más recursos en la forma de pequeñas celdas y espectro. Alcanzar una ganancia de tráfico multiplicada por 1000 claramente exigirá la disponibilidad de más espectro. Dado que la mayor parte del espectro ya está asignada a múltiples servicios, colocar a disposición más espectro para servicios móviles exigirá políticas innovadoras para la asignación de licencias de espectro y las posibilidades de compartir entre usuarios. La innovación de las políticas tales como ASA/LSA es necesaria para emplear diversas bandas subutilizadas y hacer predecible la calidad de servicio que demandan los consumidores. Sección 2: Por qué capacidad x1000? La Sección 2 provee un cuadro detallado del crecimiento del tráfico en los últimos años y el crecimiento estimado para el futuro predecible. 4G Americas Satisfacer el desafío de los datos X 1000 Octubre de 2013 Page 2
La amplia adopción de la banda ancha inalámbrica y los teléfonos inteligentes (smartphones) dio lugar a un crecimiento impresionante de los volúmenes de tráfico de las redes móviles en los últimos años. Con la introducción de los teléfonos inteligentes y las tabletas, los dispositivos móviles evolucionaron para dejar de ser utilizados predominantemente para hablar y convertirse en un compañero versátil para las comunicaciones. La gente pasa cada vez más tiempo conectándose a internet por un dispositivo móvil. Más de 133 millones de personas en los Estados Unidos ya poseen un teléfono inteligente y esa cantidad está en aumento. El crecimiento del tráfico se verá aún más impulsado por dispositivos con pantallas más grandes y tabletas ricas en video, aplicaciones de máquina a máquina y, pronto, vehículos y hogares conectados. La investigación predice que el tráfico de datos móviles crecerá exponencialmente y el tráfico de video será el impulsor de dicho crecimiento. No solo que los contenidos de video consumen más recursos que muchas otras aplicaciones, sino que dispositivos más veloces y de mayor tamaño sumados a redes inalámbricas avanzadas han conducido a una adopción creciente de contenidos de video. Según el Índice de Networking Visual de Cisco (VNI, según la sigla en inglés), el tráfico de video móvil ya supera el 50 por ciento del tráfico de datos móviles, y se prevé que represente el 66 por ciento de la demanda de datos móviles del mundo en 2017. Según el VNI de Cisco, el tráfico de datos móviles creció el 70 por ciento a nivel mundial en 2012 y se espera que crezca de manera sostenida a un índice CAGR del 66 por ciento entre 2012 y 2017. Esto significa que se multiplicará por trece para el término de 2017. El Ericsson Mobility Report muestra que el tráfico de datos móviles ya en 2009 había superado al tráfico de voz móvil y que el tráfico de datos está creciendo a una tasa constante mientras que el crecimiento del tráfico de voz se mantiene a un nivel moderado. De hecho, este informe de Ericsson muestra que el tráfico de datos móviles se duplicó en 2012 y se espera que crezca con una tasa CAGR de alrededor del 50 por ciento entre 2012 y 2018. Esto implica que se multiplique en alrededor de 12 veces para fines de 2018. Tanto Qualcomm como Nokia Solutions and Networks hablaron de un aumento de 1000 veces en el tráfico de datos, impulsado por incrementos de la cantidad de usuarios de banda ancha móvil como así también un aumento del consumo promedio de datos de parte de los usuarios. Todas las predicciones sobre crecimiento del tráfico sugieren que la demanda de datos móviles podría abrumar los recursos de las redes inalámbricas debido a la disponibilidad finita y limitada del espectro, a pesar de que la evolución tecnológica está mejorando la eficiencia y la capacidad de las redes inalámbricas. Para estar preparada para absorber este crecimiento, la industria inalámbrica necesita espectro adicional y las innovaciones correspondientes en materia de políticas. 4G Americas Satisfacer el desafío de los datos X 1000 Octubre de 2013 Page 3
La necesidad de espectro adicional es reconocida internacionalmente. La Unión Internacional de las Telecomunicaciones (UIT), un organismo reconocido internacionalmente encargado de definir las tecnologías inalámbricas de la próxima generación, estableció una recomendación sobre la cantidad de espectro que será necesario para dar soporte al crecimiento de los datos móviles. El Informe ITU-R M.2078 estimó los requisitos de ancho de banda espectral para satisfacer las necesidades de los operadores móviles para permitir el desarrollo futuro apropiado de las Telecomunicaciones Móviles Internacionales IMT-2000 e IMT-Avanzada al tiempo que se toma en cuenta un mundo dominado por los datos móviles. El Informe ITU-R M. 2078 reseña la necesidad de contar con una cantidad de espectro mínima para los años 2010, 2015 y 2020 dependiendo del estado de desarrollo del mercado (refiriéndose a dos Grupos de Técnicas de Radio Acceso, el RATG1 y el RATG2). En aras de la simplicidad, los mercados están categorizados como menores y mayores. Tabla 1. Requisitos de espectro proyectados para las tecnologías IMT e IMT-Avanzada. 1 Market Setting Spectum Requirement for Spectum Requirement for Total Spectrum Requirement RATG 1 (MHz) RATG 2 (MHz) (MHz) Year 2010 2015 2020 2010 2015 2020 2010 2015 2020 Higher market setting 840 880 880 0 420 840 840 1300 1720 Lower market setting 760 800 800 0 500 480 760 1300 1280 Los requisitos de espectro a los que se apunta representan la cantidad total de espectro en un mercado-país determinado. Un ejemplo de un país que caería en la categoría de mercado mayor serían los Estados Unidos, y su necesidad de espectro adicional es evidente. Nuevos servicios y aplicaciones, nuevos dispositivos e incrementos continuos en el uso de smartphones (teléfonos inteligentes), tabletas y máquinas conectadas están amplificando la necesidad de espectro adicional. Sección 3: Optimizaciones tecnológicas para satisfacer el desafío de la multiplicación por mil (1000x) La Sección 3 presenta las diversas optimizaciones tecnológicas que ayudarán a hacer frente al desafío de los datos x1000. Esta sección brinda los detalles de las diversas innovaciones tecnológicas que se desarrollaron para impulsar las eficiencias de las celdas macro, aprovechar el potencial de las celdas pequeñas, y explorar caminos para brindar un elevado desempeño en materia de datos. 1 Fuente: Unión Internacional de las Telecomunicaciones (Informe ITU-R M. 2078) 4G Americas Satisfacer el desafío de los datos X 1000 Octubre de 2013 Page 4
Existen varias oportunidades no exploradas para optimizar la capacidad de las redes y la cobertura del despliegue actual de celdas macro. La primera medida que conducirá a hacer frente al desafío de la multiplicación por mil será obtener la mayor parte de las eficiencias de las celdas macro mediante innovaciones de manera que los operadores puedan aprovechar su infraestructura de redes de celdas macro existentes en forma costo-efectiva para incrementar la capacidad. Hay varios esfuerzos en marcha actualmente para optimizar aún más el desempeño de las tecnologías de 3G, 4G y Wi-Fi en la entrega de mejor capacidad, tasas de datos y experiencia al usuario. Como parte de la Evolución HSPA, la funcionalidad HSPA Múltiples Portadoras (MC-HSPA) introducida con los últimos releases del 3GPP (el 8, 9, 10, 11 y 12), le permite a los usuarios recibir simultáneamente datos tanto en el enlace descendente (DL, según la sigla en inglés) y en el enlace ascendente (UL, según la sigla en inglés) con una sumatoria de hasta 40 MHz en múltiples portadoras. MC-HSPA permite las funcionalidades MIMO 4x4 para el enlace descendente y de 2x2 para el enlace ascendente, mientras les provee a los operadores un medio para ofrecer mayores tasas de datos y, especialmente, mejorar el desempeño para los usuarios que se encuentran en el borde de la celda. MC-HSPA en configuración de ocho portadoras de 5 MHz en el Rel-11 brindará tasas de datos máximas de 336 Mbps en el enlace descendente y 69 Mbps en el enlace ascendente. MC-HSPA también brinda una velocidad de transmisión (throughput) significativamente incrementada en el sector y atiende a un mayor número de usuarios con mejores tasas de ráfagas comparadas con los sistemas de portadora única en un espectro equivalente. En cuanto a la 4G, la tecnología LTE que se encuentra en estado comercial en varias redes de operadores está desplegada en anchos de banda de hasta 2x10 MHz en FDD y hasta 20 MHz en TDD. La tecnología LTE-Avanzada permite el despliegue en anchos de banda mucho mayores con agregación de portadoras entre bandas para brindar mejores eficiencias espectrales, velocidad de transmisión en los sectores y experiencia del usuario. La tecnología LTE-Avanzada está diseñada para brindar tasas máximas de más de 1 Gbps en el enlace descendente en 100 MHz y más de 375 Mbps para el enlace ascendente utilizando sistemas de antenas de mayor orden en el enlace descendente y ascendente de tipo Múltiple Entrada Múltiple Salida (MIMO). El principal objetivo de LTE-Avanzada, sin embargo, es brindar mejor cobertura y experiencia al usuario para los usuarios ubicados en los bordes de celda. La evolución de LTE-Avanzada se centra en brindar las funcionalidades de gestión de interferencia y movilidad requeridas para las redes heterogéneas. Se prevé que los puntos de acceso y las redes Wi-Fi desempeñarán un papel fundamental para afrontar el desafío de la capacidad de datos aumentada mil veces. Para la evolución Wi-Fi, la 4G Americas Satisfacer el desafío de los datos X 1000 Octubre de 2013 Page 5
802.11ac es la tecnología Wi-Fi de próxima generación que provee optimizaciones significativas a la capacidad de datos. 802.11ac provee tres veces más capacidad que 802.11n. En la siguiente fase evolutiva, 802.11ac extiende la funcionalidad MIMO para incluir MIMO para múltiples usuarios y brinda 3 veces más capacidad que la primera fase. La evolución Wi-Fi cuenta con tecnología 802.11ad que emplea espectro en 60 GHz rico en ancho de banda. La 802.11ad provee tasas de datos de múltiples gigabits especialmente aptos para aplicaciones de corto rango. El próximo paso en la evolución de las tecnologías de 3G y 4G es incorporar técnicas de redes inteligentes para mejorar la eficiencia de las redes y la experiencia del usuario y, especialmente, abordar el desafío de mejorar las tasas de datos del borde de las celdas que continúan siendo inferiores al promedio. HSPA multipunto es una funcionalidad nueva bajo estudio actualmente en el 3GPP con el objetivo de abordar el desequilibrio de cargas entre sectores/celdas adyacentes y mejorar las tasas de datos en el borde de las celdas al tiempo que se aprovechan las capacidades existentes de los transceptores de la red y los equipos de usuarios (UE, según la sigla en inglés). Las técnicas de redes inteligentes esencialmente aprovechan las capacidades de los equipos de usuarios (UE) MC para entregar una experiencia más uniforme a lo largo de toda la red. Existen múltiples tipos de flujos según las portadoras de frecuencias que se empleen en el despliegue. La funcionalidad de flujo múltiple HSPA de Frecuencia Única y Portadora Dual (SFDC) esencialmente mejora los despliegues en 5 MHz. Los sistemas de Frecuencia Dual y Portadora Dual (DFDC) y de Frecuencia Dual y Cuatro Portadoras (DF4C) HSPA optimizan los sistemas en 10 MHz y 20 MHz. Otra fuente importante de mejoras de desempeño surge de las optimizaciones de antenas que en el futuro cercano desempeñarán un papel clave en el mejoramiento de la cobertura, la capacidad del sistema y las tasas de datos al usuario sin potencia ni ancho de banda adicionales. Un sistema MIMO, independientemente de la tecnología (3G o 4G), consiste en múltiples antenas de transmisión y recepción más procesamiento de señales tanto en la transmisora como en la receptora. Otra fuente de mejoras drásticas del desempeño de las redes es posible con redes y dispositivos 3G/4G/Wi-Fi en evolución para seleccionar de manera inteligente el mejor modo de acceso entre una cantidad de opciones disponibles 3G/4G, Wi-Fi, celdas pequeñas/macro, etc. en espectro licenciado y no licenciado. Por ejemplo, el conducto de datos necesita determinar si es más apta la 3G/4G o Wi-Fi o un servicio de Radiotransmisión LTE o una comunicación de dispositivo a dispositivo para la aplicación/datos que se están transfiriendo. 4G Americas Satisfacer el desafío de los datos X 1000 Octubre de 2013 Page 6
Frente a un desempeño del enlace de radiocomunicaciones acercándose rápidamente a los límites teóricos, el próximo salto de desempeño y capacidad se prevé que provendrá de una evolución de la topología de las redes al emplear una combinación de celdas macro y celdas pequeñas en un despliegue de co-canales. Es improbable que baste con las ganancias de capacidad de las celdas macro que emplean más espectro y optimización y eficiencia mejorada para mantenerse al corriente del aumento de la demanda de tráfico, de manera que también se requerirá la densificación extrema de las celdas. La introducción de técnicas de redes heterogéneas (HetNet) en LTE-Avanzada y HSPA, incluso métodos inteligentes de coordinación de interferencia en la red, ofrece un camino más prometedor y aun así escalable para alcanzar un crecimiento impresionante en la eficiencia espectral por unidad de superficie. Optimizaciones tales como Expansión de Rango de las celdas pequeñas introducidas en LTE Avanzada hoy también son posibles con HSPA+, ofreciendo la descarga de tráfico tan necesaria de las redes macro y mejorando la capacidad de general de las redes más que por el mero agregado de celdas pequeñas. Al tiempo que adoptan técnicas innovadoras de manejo de interferencia, las HetNets evolucionadas incluirán nuevos tipos de celdas tales como relés además de estaciones base miniatura de baja potencia, utilizando bandas de espectro más elevadas tales como la de 3.5 GHz. El enorme aumento del uso de datos en ambientes cerrados combinado con el tamaño y costo relativamente reducido de las celdas pequeñas abren puertas hacia nuevas maneras de complementar las redes macro tradicionales con celdas pequeñas de bajo costo para ambientes cerrados. Este trabajo explora los nuevos modelos de despliegues que pueden reducir los costos de las redes y habilitar despliegues hiperdensos. Actualmente se está proponiendo una innovación en tecnología de celdas pequeñas que permite el despliegue sencillo de tipo plugand-play en ubicaciones cerradas posibilitando un aumento de más de un orden de magnitud en la capacidad general de las redes. El nuevo concepto de despliegue conocido como Celdas Pequeñas Vecinas (NSC, según la sigla en inglés), emplea celdas pequeñas de acceso abierto densamente desplegadas y aprovecha las instalaciones existentes y el backhaul para reducir enormemente los gastos operativos y de capital del operador. Se prevé que este modelo brindará enormes ganancias de capacidad donde pueden lograrse un nivel de penetración del 10 por ciento de las NSC, una ganancia mediana de la velocidad de transmisión en el enlace descendente de ~25x a 55x con una portadora adicional NSC en 10 MHz. El despliegue de NSC puede lograr ganancias del orden de 10-100x cuando se dedica una única portadora en 10 MHz a las NSCs. Con mayor cantidad de 4G Americas Satisfacer el desafío de los datos X 1000 Octubre de 2013 Page 7
espectro, las NSC pueden resultar una alternativa de solución para satisfacer la demanda de 1000 veces más datos. La Agregación de Portadoras (CA, según la sigla en inglés) fue identificada como una tecnología clave que es crucial para LTE-Avanzada en lo que respecta a satisfacer los requisitos de IMT- Avanzada. La necesidad de CA en LTE-Avanzada surge del requisito de dar soporte a anchos de banda mayores que los actualmente respaldados en LTE (de hasta 20 MHz) mientras que al mismo tiempo se asegura compatibilidad reversa con LTE. Por consiguiente, para dar soporte a anchos de banda mayores que 20 MHz, en LTE-Avanzada se suman dos o más portadoras. Si bien LTE Rel-8 puede dar soporte a anchos de banda de hasta 20 MHz, la mayoría de los operadores inalámbricos estadounidenses carecen de esa cantidad de espectro contiguo. En el espectro por debajo de los 2 GHz, la mayoría de los operadores tiene de 5 a 15 MHz de espectro contiguo en una única banda de frecuencia. Además, muchos operadores son propietarios de los derechos de uso del espectro en muchas bandas diferentes. Es decir que desde el punto de vista práctico, la agregación de portadoras les ofrece a los operadores un camino para combinar activos de espectro dentro de las bandas que operan y para combinar activos entre múltiples bandas de frecuencia. En condiciones de carga liviana sobre las redes, los dispositivos de Agregación de Portadoras pueden utilizar mejor los recursos de las portadoras agregadas en lugar de restringirse al único bloque de espectro que posee cada portadora individualmente. Enlace Descendente Suplementario es una forma de CA que puede emplearse para mejorar el desempeño del enlace descendente al combinar espectro apareado del enlace descendente y ascendente con espectro asignado para transmisión en el enlace descendente exclusivamente. Esta es una tecnología atractiva para asignar más recursos de radio en el enlace descendente para mejorar el desempeño de manera de que la capacidad de los recursos de radio esté más acorde con las demandas de la carga útil de tráfico. Las nuevas optimizaciones tecnológicas incorporadas en los dispositivos móviles de los usuarios (es decir, el equipo del usuario o UE ) son una espada de doble filo. Las optimizaciones tecnológicas a los dispositivos mejoran la eficiencia espectral y contribuyen a hacer frente al desafío de la multiplicación por mil de los datos. Sin embargo, las mismas optimizaciones también actúan para fomentar el uso y así promover la demanda de comunicaciones adicionales y alimentar la expansión de la multiplicación por 1000 de los datos. Mejores tamaños de pantallas y resolución, por ejemplo, incrementan la demanda de comunicaciones de datos para lograr mayores calidades de imagen en los dispositivos. Los avances tecnológicos planificados para las redes móviles para optimizar el desempeño del sistema también se verán reflejados en los dispositivos móviles futuros. Entre ellos se encuentra el acceso a espectro 4G Americas Satisfacer el desafío de los datos X 1000 Octubre de 2013 Page 8
adicional, nuevos métodos de codificación, interfaces aéreas avanzadas, despliegues de pequeñas celdas, redes heterogéneas y técnicas de múltiples antenas. Para cada una de estas técnicas existe una implementación dentro de los dispositivos móviles orientada a mejorar la experiencia del usuario y la capacidad del sistema. La capacidad de los dispositivos móviles para adaptarse automáticamente a una multiplicidad de instalaciones de redes locales y brindarle al usuario una experiencia transparente (seamless) es la base fundamental para el crecimiento de las redes y su evolución a fin de cumplir con la capacidad de tráfico x1000. El dispositivo móvil es el punto focal del ambiente de datos x1000, puesto que debe comprender y adaptarse a las capacidades locales de la red, que pueden variar significativamente de servicios básicos de voz a datos multimedia o de celdas muy grandes a muy pequeñas, dependiendo de las instalaciones de las redes locales. Los dispositivos móviles enfrentan el desafío singular no solo de adoptar las nuevas funcionalidades tecnológicas sino también de continuar dando soporte a las generaciones anteriores. Esa diversidad de modos y flexibilidad para el funcionamiento entre diferentes bandas, tecnologías de radio acceso y redes en respaldo del desafío del tráfico x1000 será el principal factor en el desarrollo de los dispositivos móviles futuros y el correspondiente servicio al usuario. Sección 4: El espectro y la innovación en políticas Esta sección explora las consideraciones del espectro y algunas de las innovaciones de políticas que se requieren para responder al desafío de los datos x1000. Primeramente, la sección presenta el panorama actual de cambios y asignación de espectro nuevo, tanto licenciado como no licenciado, y luego explora las nuevas iniciativas de políticas de la región Américas. Contar con más espectro, en especial más espectro licenciado, es esencial para alcanzar los requisitos de capacidad de tráfico x1000. De hecho, contar con más espectro contiguo, incluso para el despliegue de celdas pequeñas en bandas superiores y mayores eficiencias en todo el sistema también resultan esenciales para alcanzar este objetivo tan difícil como crítico. Respecto de los requisitos de espectro, esta sección aborda en detalle iniciativas clave, tanto a largo plazo como a un plazo más corto. Si bien ambos tipos de espectro licenciado y no licenciado desempeñan un papel importante en satisfacer las necesidades de capacidad, no hay nada más adecuado que el espectro licenciado para entregar una calidad de servicio predecible. Sin embargo, es cada vez más difícil para los gobiernos liberar espectro adicional de manera de dejarlo disponible para banda ancha móvil licenciada. Por eso es importante la innovación en materia de política espectral. Más aún, tal como se señala en la Sección 4.4 (armonización del espectro), en la raíz del éxito fenomenal y la ubicuidad de los servicios de comunicaciones móviles globales se encuentran los 4G Americas Satisfacer el desafío de los datos X 1000 Octubre de 2013 Page 9
elementos básicos del espectro amplio armonizado, las reglamentaciones técnicas armonizadas y las normas internacionales armonizadas. Estos elementos fueron, y continuarán siendo, las claves para cosechar las economías de escala para los servicios móviles globales, la fabricación de equipos interoperables mundialmente y la garantía de que todos los usuarios puedan comunicarse entre sí. El crecimiento continuo de los servicios de comunicaciones móviles a precios que los usuarios puedan afrontar se basará en la disponibilidad mundial, o al menos la disponibilidad regional, en expansión de las asignaciones de espectro armonizado y normas técnicas comunes y protocolos de comunicación entre múltiples bandas de frecuencias. Si bien, por ejemplo, las tablas de atribuciones de espectro de la UIT identifican bandas de frecuencias internacionalmente para IMT, las diferencias en las reglamentaciones técnicas entre regiones condujeron a la existencia de más de cuarenta planes de bandas distintos definidos para las normas de radio acceso móvil. Como los usuarios de dispositivos móviles esperan realizar roaming entre distintos proveedores de servicio que poseen distintas bandas, y mundialmente entre distintas regiones, la cantidad de combinaciones de planes de bandas a partir de las más de cuarenta bandas normalizadas va en rápido aumento, lo que plantea desafíos para la implementación en los pequeños dispositivos portátiles personales. Si han de aprovechar las economías de escala mundiales, las nuevas asignaciones de espectro deberán descansar en todo lo posible en las reglamentaciones técnicas que están armonizadas. Hacer frente al desafío del tráfico de datos x1000 al tiempo que se continúa cosechando las economías de escala mundiales para nuevas asignaciones de espectro móvil solo será posible si existe un esfuerzo concertado de armonización en todos los niveles de asignación del espectro, las reglamentaciones técnicas y las normas de comunicaciones interoperables. La verdadera ventaja es que los consumidores puedan gozar de los mismos tipos de innovaciones y avances tecnológicos independientemente del desarrollo económico de un cierto país de residencia. Debido a que estos nuevos dispositivos no están centrados únicamente en la voz, los consumidores pueden gozar de estas innovaciones más rápidamente, creando nuevas oportunidades de crecimiento al tiempo que se impulsa la demanda de redes con mayores velocidades. A medida que la internet se torna móvil y múltiples mercados emplean crecientemente las mismas frecuencias armonizadas, los compradores de dispositivos de múltiples mercados pueden obtener importantes beneficios de las economías de escala y alcance. Como se mencionara más arriba y se explicara en mayor detalle en la Sección 4.3 (Nuevas iniciativas de políticas), será crucial que impere una política espectral innovadora para sostener el crecimiento exponencial del tráfico de datos móviles de manera económica y eficiente en un momento en el que los encargados de políticas están enfrentando desafíos para encontrar más 4G Americas Satisfacer el desafío de los datos X 1000 Octubre de 2013 Page 10
espectro liberado para banda ancha móvil. Los encargados de política deberán equilibrar los distintos enfoques descriptos arriba. La industria comprendió la necesidad de encontrar nuevos enfoques alternativos a la política del espectro además de espectro licenciado liberado (que a menudo lleva demasiado tiempo y es demasiado costoso) y espectro no licenciado (que es difícil de monetizar ya que se basa en el mejor esfuerzo ) pero también de lograr más espectro bueno armonizado internacionalmente. Acceso Autorizado/Licenciado Compartido (ASA/LSA, según la sigla en inglés) es un esquema de autorización nuevo diseñado para contribuir a hacer frente al desafío de los datos móviles x1000. Complementa los dos modelos tradicionales de autorización exclusivo/liberado licenciado y no licenciado mientras que optimiza la armonización del espectro a nivel regional y mundial. Es decir que ASA/LSA puede emplearse para destrabar una banda de espectro subutilizada que de otro modo no llegaría a estar disponible en una década o aún más, en caso de que se pusiera a disposición. ASA/LSA es un enfoque de política de espectro compartido innovadora en forma de marco binario que otorga derechos de uso del espectro individuales exclusivos para operaciones de banda ancha móvil con la así llamada incumbente vertical, definida como una tenedora actual de derechos de uso del espectro que no fue otorgado mediante un procedimiento de otorgamiento para uso comercial. No se trata de licenciamiento liviano, transacción secundaria espacios de TV en blanco o un modelo de enfoque de prioridades en 3 capas como propone el informe PCAST. ASA/LSA permite que se comparta espectro subutilizado sobre la base de la no interferencia con las incumbentes al tiempo que posibilita el ofrecimiento comercial de servicios de banda ancha móvil con calidad de servicio predecible. Como se señaló en particular en esta sección, el proceso de establecimiento de un sistema de ASA/LSA está mucho más avanzado en Europa, donde tanto los reguladores/gobiernos como la industria (ETSI, Digital Europe, GSMA) vienen trabajando juntos hacia el desarrollo de una definición clara y estable de ASA/LSA, ya que la previsibilidad es clave para las inversiones en tecnología e innovación. Otro ejemplo de innovación en políticas es Enlace Descendente Suplementario (SDL, según la sigla en inglés). Anteriormente, bloques de espectro no apareados relativamente pequeños no podían emplearse para banda ancha móvil debido al tamaño de la banda, la canalización y la compatibilidad con otros servicios, entre otros factores. Sin embargo, estas bandas pueden utilizarse de manera altamente eficiente para banda ancha móvil a través de SDL. Las bandas de 600 MHz, la inferior de 700 MHz, y la banda L son todos ejemplos de bandas que podrían ser aptas para SDL. Por último, la industria está comprometida a continuar invirtiendo en el desarrollo de tecnologías de banda ancha móvil para asegurar que la innovación dé soporte al uso de parte 4G Americas Satisfacer el desafío de los datos X 1000 Octubre de 2013 Page 11
de los consumidores de banda ancha móvil de la manera más costo-efectiva. En particular, a modo de ejemplo, aprovechar ASA/LSA en las frecuencias más altas y utilizar estas bandas de espectro con las innovaciones tecnológicas descriptas en la primera sección de este documento (especialmente las celdas pequeñas, las Redes Auto-organizadas (SON)/manejo de interferencia, junto con la tecnología TDD y/o SDL) satisfarán la creciente demanda del mercado por banda ancha móvil mientras que aseguran inversiones sustentables a largo plazo. Así, la innovación tecnológica, sumada a inversiones masivas, es necesaria pero no suficiente para alcanzar la meta de x1000. La necesidad de espectro adicional es vital para dar soporte al crecimiento de la banda ancha móvil. La industria necesita acceso por vía rápida a todo el espectro premium que resulte posible para uso de parte de la banda ancha móvil y, por ende, debe haber innovación en reglamentación del espectro. ASA será un instrumento regulatorio esencial para aliviar este desafío. Además, a medida que las redes continúan su evolución y expansión, será común ver despliegues de múltiples proveedores, y se requerirán celdas de múltiples proveedores para auto-configurar y auto-optimizar de manera conjunta para hacer frente al objetivo de los datos x1000. CONCLUSIONES La adopción difundida de la banda ancha móvil y los smartphones (teléfonos inteligentes) dio lugar a un crecimiento impresionante de los volúmenes de tráfico. Los dispositivos móviles evolucionaron para dejar de ser utilizados predominantemente para hablar y convertirse en un compañero versátil para las comunicaciones. La gente pasa cada vez más tiempo conectada a internet por un dispositivo móvil. Cada vez más personas poseen un smartphone y ese número va en aumento. El crecimiento del tráfico se verá impulsado aún más por dispositivos con pantallas de mayor tamaño y tabletas ricas en video, aplicaciones de máquina a máquina y, pronto, también el vehículo y el hogar conectados. El tráfico de datos móviles crecerá exponencialmente y el tráfico de video impulsará este crecimiento. Según el Índice de Networking Visual de Cisco (VNI, según la sigla en inglés), el tráfico de video móvil ya superó el 50 por ciento del tráfico de datos móviles, y Cisco predice que crecerá de manera sostenida a un índice CAGR del 66 por ciento entre 2012 y 2017. El Ericsson Mobility Report predice que el tráfico de datos móviles crecerá con una CAGR de alrededor del 50 por ciento entre 2012 y 2018. Otras compañías como Qualcomm y Nokia Solutions and Networks también hablaron de un incremento del tráfico de datos de alrededor de mil veces. Todas las predicciones de crecimiento del tráfico sugieren que la demanda de datos móviles podría abrumar los recursos de las redes inalámbricas debido a la disponibilidad finita y limitada del espectro a pesar de que la evolución tecnológica está mejorando la 4G Americas Satisfacer el desafío de los datos X 1000 Octubre de 2013 Page 12
eficiencia y la capacidad de las redes inalámbricas. Para poder absorber el crecimiento, la industria inalámbrica necesita espectro adicional y la correspondiente innovación en políticas. La evolución tecnológica y las normas del Proyecto de Asociación para la Tercera Generación (3GPP) incrementaron con éxito el desempeño, la eficiencia y las capacidades de las redes inalámbricas. Las continuas optimizaciones de Acceso a Paquetes a Alta Velocidad (HSPA/HSPA+) y Evolución para el Largo Plazo (LTE/LTE-Avanzada) son necesarias para habilitar servicios avanzados y dar soporte al crecimiento del tráfico de datos móviles. En los próximos años, a medida que continúe creciendo el tráfico, los servicios ricos como el video alcanzarán picos nunca imaginados y nuevas industrias verticales tales como la conectividad de máquina a máquina ingresarán a este panorama. La evolución tecnológica para brindar incrementos y eficiencias abarca celdas macro, celdas pequeñas, Redes Heterogéneas y técnicas de utilización del espectro, tales como Agregación de Portadoras y Enlace Descendente Suplementario. Los dispositivos también evolucionarán para ganar eficiencia. Receptores avanzados, optimización de la RF en el extremo frontal y la conectividad inteligente son ejemplos de avances realizados para mejorar la eficiencia de los dispositivos. A pesar de la larga lista de optimizaciones del lado de la tecnología, el aumento de la eficiencia por sí solo no es suficiente para cumplir las predicciones de crecimiento de tráfico y las necesidades del consumidor. Además de los avances tecnológicos, la industria inalámbrica necesita espectro adicional y la correspondiente innovación en materia de políticas. Contar con más espectro, en especial más espectro licenciado, es esencial para alcanzar los requisitos de capacidad de tráfico x1000. De hecho, contar con más espectro contiguo, incluso para el despliegue de celdas pequeñas en bandas superiores y mayores eficiencias en todo el sistema también resultan esenciales para alcanzar este objetivo tan difícil como crítico. Mientras que el espectro licenciado continuará siendo una prioridad clave para complementar el uso del espectro no licenciado (por ejemplo, para descargar la redes móviles), será crucial que impere una política innovadora en materia de espectro para sostener el crecimiento exponencial del tráfico de datos móviles de manera económica y eficiente. De hecho, en un momento en el que los encargados de políticas están enfrentando desafíos para encontrar más espectro liberado para banda ancha móvil, existe la necesidad de contar con herramientas innovadoras de manejo del espectro para hacer frente rápidamente al desafío del tráfico de datos multiplicado por mil. La industria comprendió la necesidad de encontrar nuevos enfoques alternativos a la política del espectro además de espectro licenciado liberado (que a menudo lleva demasiado tiempo y es demasiado costoso) y espectro no licenciado (que es difícil de 4G Americas Satisfacer el desafío de los datos X 1000 Octubre de 2013 Page 13
monetizar ya que se basa en el mejor esfuerzo ) pero también de lograr más espectro bueno armonizado internacionalmente. Acceso Autorizado/Licenciado Compartido (ASA/LSA, según la sigla en inglés) es un esquema de autorización nuevo diseñado para complementar los dos modelos tradicionales de autorización exclusivo/liberado licenciado y no licenciado. ASA/LSA puede emplearse para destrabar una banda de espectro subutilizada que de otro modo no llegaría a estar disponible en una década o aún más, en caso de que se pusiera a disposición. ASA/LSA es un enfoque de política de espectro compartido innovadora en forma de marco binario que otorga derechos de uso del espectro individuales exclusivos para operaciones de banda ancha móvil. La así llamada incumbente vertical se define como una tenedora actual de derechos de uso del espectro que no fue otorgado mediante un procedimiento de otorgamiento para uso comercial. Otro ejemplo de innovación en políticas es Enlace Descendente Suplementario (SDL, según la sigla en inglés). Anteriormente, bloques de espectro no apareados relativamente pequeños no podían emplearse para banda ancha móvil debido al tamaño de la banda, la canalización y la compatibilidad con otros servicios, entre otros factores. Sin embargo, estas bandas pueden utilizarse de manera altamente eficiente para banda ancha móvil a través de SDL. Las bandas de 600 MHz, la inferior de 700 MHz, y la banda L son todos ejemplos de bandas que podrían ser aptas para SDL. Por último, la industria está comprometida a continuar invirtiendo en el desarrollo de tecnologías de banda ancha móvil para asegurar que la innovación dé soporte al uso de parte de los consumidores de las banda ancha móvil de la manera más costo-efectiva. A modo de ejemplo, aprovechar ASA/LSA en las frecuencias más altas y utilizar estas bandas de espectro con las innovaciones tecnológicas (especialmente las celdas pequeñas, las Redes Autoorganizadas (SON)/manejo de interferencia, junto con la tecnología TDD y/o SDL) satisfarán la creciente demanda del mercado por banda ancha móvil mientras que aseguran inversiones sustentables a largo plazo. Se están identificando nuevas bandas de espectro en el contexto del proceso de Radiocomunicaciones de la UIT. En los Estados Unidos, se están trabajando y llevando al mercado atribuciones tales como algunas de las bandas identificadas en el informe Fast Track de la NTIA. En el resto de las Américas, la asignación de espectro y su armonización también continúan siendo una prioridad clave para asegurar la calidad de servicio y las economías de escala. Se prevé que el crecimiento del tráfico continuará en los próximos años y todas las previsiones sugieren que la demanda de datos móviles podría abrumar los recursos de las redes inalámbricas debido a la disponibilidad finita y limitada del espectro, a pesar de que la evolución tecnológica está mejorando la eficiencia y la capacidad de las redes inalámbricas. Esto significa que a pesar de que se está llevando espectro nuevo al mercado, es esencial 4G Americas Satisfacer el desafío de los datos X 1000 Octubre de 2013 Page 14
considerar en paralelo nuevas tendencias alternativas de manejo del espectro cuando las herramientas tradicionales no bastan y/o no resultan lo suficientemente oportunas para satisfacer la necesidad del mercado. 4G Americas Satisfacer el desafío de los datos X 1000 Octubre de 2013 Page 15