La saturación del espectro de Estados Unidos que no fue

 Pequeños transmisores, espectro compartido y tecnologías de codificación de datos prometen mantener en crecimiento la capacidad de los datos inalámbricos.

08 de Julio 2013
La saturación del espectro de Estados Unidos que no fue




La próxima vez que vaya a un partido o a un concierto mire a su alrededor. Verás miles de fanáticos tomando fotos y videos y enviándolos por email a sus amigos. Esos ejércitos de dueños de smartphones —y sus colegas, propietarios de tabletas— son responsables del constante incremento en el uso de datos móviles: Cisco Systems estima que el tráfico crecerá a un factor de 18 para el año 2016 y Bell Labs predice que se incrementará 25 veces. Intuitivamente, allí hay un problema: todas esas fotos y videos viajan a través de las ondas en el aire. Sin embargo, sólo unas pocas secciones, o bandas, en el espectro de frecuencias de radio están disponibles para los operadores inalámbricos, que pagan miles de millones de dólares por ellas. Muchas más están reservadas para otros usos como la televisión, la aviación y aplicaciones militares. El tráfico de datos está creciendo tan rápido que las compañías tuvieron que imponer límites en la utilización e incrementar sus costos. Y claro, estas dos realidades —la explosión en el uso de las redes, por un lado, y las limitadas bandas y espectro, por el otro— sólo pueden significar que pronto nos quedaremos sin espacio para nuestros dispositivos, ¿correcto?

antena

Eso fue lo que sugirió hace sólo dos años el presidente de la U.S. Federal Communications Commission, Julius Genachowski. Él dijo que la industria inalámbrica del país necesitaba desesperadamente comenzar a utilizar partes del espectro que están controladas por agencias gubernamentales o las emisoras de televisión. De otra forma, las empresas se encontrarían con que la demanda por sus servicios sobrepasaría a su capacidad por proveerlos. “Si no hacemos nada frente a esta limitación del espectro, muchos consumidores enfrentarían mayores precios, mientras el mercado se verá forzado a responder a la demanda”, declaró. De la misma forma, un ejecutivo de AT&T, Jim Cicconi, señaló que “la necesidad de un mayor espectro es un problema que afecta a toda la industria”.

Pero estas preocupaciones fueron prematuras. Por un lado, la saturación del espectro —una utilización de teléfonos móviles que sobrepase la capacidad de las frecuencias inalámbricas— sólo ocurriría en determinadas locaciones y momentos. Algunas veces, las estrategias alternativas pueden resolver completamente estos problemas localizados. Mire alrededor del estadio, por ejemplo, y probablemente encontrará cajas del tamaño de un cartón de leche escondidas en las vigas. Estos son receptores de corto alcance de Wi-Fi, operando en porciones sin licenciar del espectro de radio. Su teléfono puede enviar datos a través de ellos en lugar de las frecuencias celulares de largo alcance. Las cajas de Wi-Fi limpian todos los datos que uno manda y los sacan del estadio a través de una conexión a Internet cableada. Así que los datos enviados por ustedes y casi todos en el estadio no tocan el precioso espectro que los carriers wireless aseguran se está acabando. Ese truco inteligente es sólo un ejemplo de las nuevas estrategias y tecnologías que se pueden usar para resistir.

Todo el sistema de espectro está manejado de forma ineficiente. Un reciente informe consultivo a la Casa Blanca lo dejó suficientemente claro, y enfatiza que el hecho de compartir frecuencias wireless de manera más amplia —en lugar de armar una parcela de cada banda a una cantidad limitada de usuarios— podría aumentar la capacidad inalámbrica por un factor de miles. Por ejemplo, muchas secciones de las ondas aéreas que están reservadas para canales de TV y agencias federales no se utilizan. Eso es en parte porque algunas regiones sólo tienen tres canales de TV locales y nadie necesita el espectro restante separado para emisiones de TV. O un sistema de armamento militar que utiliza espectro en la ciudad de San Diego usa poco o nada en Nueva York. “No tenemos una saturación en el espectro, sino una política de saturación de espectro”, revela David Tennenhouse, vicepresidente de Políticas de Tecnología de Microsoft y ex profesor del MIT. “El llamado ‘crunch del espectro’ realmente refleja la escasez artificial del espectro”, dice.

Para documentar esta escasez artificial de forma más precisa, su compañía lanzó un proyecto, llamado el Observatorio de Espectro de Microsoft, para medir dónde y cuánto las bandas de frecuencia de radio realmente se están usando, comenzando en las ciudades Washington DC, Seattle y Redmond. Tennenhouse espera que este sea el primer paso en un esfuerzo de recopilación de datos más amplio que lleve a regulaciones del espectro más inteligentes. Apuntando al éxito desmedido del Wi-Fi, que cubre únicamente rangos cortos y funciona en frecuencias abiertas y sin licenciar, añade, “el desafío ahora es extender esos éxitos probados para permitir acceso de banda ancha a áreas más amplias, usando otras porciones sub-utilizadas del espectro”.

Espacio común

Ya comenzaron algunos esfuerzos tempranos de compartir frecuencia. Por ejemplo, algunos canales de televisión que no la usan completamente en un área geográfica, denominados “espacios blancos”, ahora pueden ser usados por otros aparatos. Y en diciembre, la FCC recomendó que se les permita el acceso a investigadores y compañías a frecuencias que habían estado reservadas a sistemas de radares.

Se podrían compartir muchas más ondas aéreas con la ayuda de radios cognitivas, que detectan las frecuencias disponibles y cambian a ellas en milisegundos para evitar interferencias con otros aparatos. Algunas de las primeras pruebas en el exterior se están llevando a cabo en la Universidad de Colorado. Los grupos en otros sitios, incluyendo Virginia Tech, la Universidad de California, Berkeley y Rutgers, también están trabajando en la tecnología. Sin embargo, por lo menos por ahora, las rígidas regulaciones no permiten el uso masivo de las tecnologías flexibles como radios cognitivas.

No es que el tema de la saturación del espectro sea una maniobra de distracción. Las frecuencias de radio son un recurso limitado y algunas bandas no son adecuadas para comunicaciones de larga distancia. Los carriers no pueden instalar nuevas estaciones base indefinidamente —esas torres sobre edificios de oficinas o colinas (a veces camufladas como árboles)—, porque en algún momento las señales harán interferencia con las de otras estaciones. Pero los transmisores y receptores de corto alcance que usan frecuencias celulares dedicadas —llamadas pequeñas celdas— ya pueden llenar los huecos en la cobertura. Las más pequeñas (femtoceldas) pueden valer hasta U$S 200 y dar un servicio claro en casas y oficinas mientras mantienen la carga lejos de las estaciones base, como los aparatos de Wi-Fi en las vigas del estadio. “Las celdas pequeñas actualmente son lo más caliente en la industria inalámbrica”, afirma Jeff Reed, director del laboratorio de investigación wireless en Virginia Tech.

John Donovan, vicepresidente Ejecutivo de AT&T, dijo este otoño (boreal) que mientras la compañía compró derechos de espectro adicionales y todavía quiere más, la crisis inmediata había pasado, y la mitad de la nueva demanda hasta 2015 sería manejada por celdas pequeñas. Ese tipo de tecnologías emergieron con mucha más fuerza que la anticipada. “Si uno miraba hace unos pocos años atrás, diría que para esta altura ya no tendríamos espectro”, reconoce Vanu Bose, fundador de Vanu, una compañía de comunicaciones inalámbricas en Cambridge, Massachusetts. Bose, junto con Reed, fue consejero técnico del informe de la Casa Blanca. “Hay muchas maneras de satisfacer la demanda —prosigue—. Agregar espectro (para servicios comerciales) es una manera, y también lo son las pequeñas celdas, las tecnologías de descarga alternativas e innovaciones que ni siquiera concebimos todavía”, agrega.

Con el tiempo, las nuevas tecnologías podrían liberar ondas aéreas al hacer que las transferencias de datos inalámbricas se den mucho más rápidamente. Por ejemplo, los investigadores del MIT mostraron que es posible reducir la cantidad de comunicación de ida y vuelta requerida para manejar paquetes caídos de datos. Aunque la técnica puede estar a unos años de distancia de ser implementada en forma masiva, las demostraciones de laboratorio estiman que podría aumentar la capacidad 10 veces. Eso significa que uno podría descargar un video 10 veces más rápido que ahora, liberando la red mucho antes para otra persona.

Entonces, ¿la nueva tecnología puede salvar la escasez de espectro para siempre? Quizá no, pero Tennenhouse, de Microsoft, dice que hay décadas de avances de investigación que están esperando ser aplicadas al problema: “Ahora, tenemos entre 15 y 20 años de trabajos pendientes de nuevas tecnologías y arquitecturas... lo que nos lleva a un largo camino en el futuro”.

La edición original de este artículo se publicó por primera vez en la revista Information Technology N°188 (mayo de 2013).



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