Bandas de frecuencia

Uno de los principales obstáculos para permitir acelerar el despliegue de sistemas de acceso inalámbricos para entornos extensos, es el coste del despliegue de la solución. Aunque en el coste total de las instalaciones incluyen varios factores (licencias, espacio para torretas, backhaul, etc.) es el coste de los equipos el componente principal. Por ello, los proveedores de servicio y fabricantes involucrados en el WiMAX Forum es donde prestan un mayor interés.

 

La armonización global o la disponibilidad uniforme de espectro en todo el mundo es crucial para reducir el coste del equipamiento, ya que las radios son un componente importante en el coste total de los sistemas. Para maximizar el rendimiento del sistema radio y minimizar sus costes, las radios deben ser optimizadas para las bandas de frecuencia identificadas como interesantes para su utilización con WiMAX. A un número menor de radiofrecuencias necesarias para cubrir todo el planeta, es posible conseguir una mejor economía de escala, resultando un menor coste del equipamiento y total del proyecto.

 

En este capítulo veremos cuáles son las bandas de frecuencia utilizables por el estándar WiMAX en sus diferentes modalidades, tanto las actuales como las tendencias de uso futuras. Además, se prestará un especial interés a las diferencias existentes entre el uso del espectro de uso libre y la utilización de bandas de frecuencia licenciadas.

 

Actualmente, el enfoque se realiza en las frecuencias dentro del rango que existe entre 2-6 GHz del espectro. Aquí, el ancho de banda reservado es más estrecho que el disponible en el rango de 10 a 66 GHz, al que nos referiremos como ondas milimétricas, respecto a las centimétricas del primer caso. Las ondas milimétricas se adecuan más a backhauls con anchos de banda elevados y visión directa, a diferencias de las centimétricas.

Distribución mundial de bandas de frecuencia
Distribución mundial de bandas de frecuencia

El WiMAX Forum mantiene que las bandas de frecuencia deben ser colocadas de manera que los operadores con licencia puedan prestar los servicios y utilizar las tecnologías más adecuadas para su entorno. En los próximos años, el WiMAX Forum cree que se puede lograr un nivel razonable de armonización en las bandas de frecuencias que veremos a continuación.

 

Banda libre de 5 GHz

 

El rango de frecuencias de interés incluye las bandas entre 5,25 GHz y 5,85 GHz. La banda entre 5,15 GHz y 5,25 GHz es la más utilizada para aplicaciones interiores de baja potencia, por lo que queda fuera del interés de las aplicaciones WiMAX. Este es el caso de la banda de frecuencia usada en 802.11a (que llega hasta los 5,35GHz). Además, se caracteriza por disponer de poca potencia en las frecuencias bajas. Para el caso de las bandas inferiores a 5,47 GHz la potencia máxima es de 250 mW EIRP.

 

Ya que en la mayoría de los países se trata de una banda libre, a excepción de algunos países donde hay licencias de uso, para tener constancia de las operaciones, esta banda es estratégica para permitir cubrir mercados remotos o rurales con una baja tasa de población, que pueden quedar fuera del interés de los operadores tradicionales.

 

En la banda superior (5725-5850 MHz) muchos países permiten una mayor potencia de salida (4 W en lugar de 1 W EIRP) lo que hace que la banda sea más atractiva para aplicaciones WiMAX en larga distancia. Además de que no está tan ocupada, al estar libre de tecnologías WiFi o de la banda WRC. El WiMAX Forum promueve acciones, especialmente en Europa, para que se libere esta banda de manera armónica, que por ahora sólo se ha realizado en el Reino Unido e Irlanda. Esta banda usará TDD y canales de 10 MHz de ancho.

 

Banda con licencia de 3,5 GHz

 

Se trata de la primera banda utilizada para operadores de banda ancha con licencia, que generalmente se localiza entre los 3,4 y 3,6 GHz, aunque hay nuevas posibilidades en el rango 3,3 y 3,4 GHz (en la actualidad en China, en fase de consultas, y la India, donde ya se ha liberado parte del espectro) y en el 3,6-3,8 GHz (donde Francia ha sido la primera, seguida por el Reino Unido, y el resto de Europa y Estados Unidos, donde está en fase de consultas). Bandas superiores a ésta, puede que sean ocupadas por el Reino unido, hasta los 4200 MHz.

 

Las bandas entre 3,4 y 3,6 GHz han sido reservadas por la mayoría de los países para servicios fijos, móviles y/o por satélite, con la excepción de los Estados Unidos. En estas bandas el enfoque del foro WiMAX será el de minimizar los requisitos técnicos y reglamentarios no necesarios que puedan inhibir el desarrollo de WiMAX para esta clase de operadores. En ellas se opera tanto con TDD como con FDD, existiendo por lo general canales de 3,5 y 7 MHz.

 

Las características de la banda la orientan hacia aplicaciones fijas, quedando fuera del objetivo para aplicaciones móviles del 802.16e.

 

Banda mixta de 2,5 GHz

 

Las bandas entre 2,5 y 2,69 GHz (Multichannel Multipoint Distribution Service) han sido reservadas por Estados Unidos, México, Brasil y algunos países de Asia (principalmente Singapur), donde han sido poco utilizadas para su utilidad original, relacionada con la transmisión de televisión. El WiMAX Forum realiza esfuerzos globales con el objetivo de aumentar la disponibilidad de estas bandas para aplicaciones de banda ancha tanto fijas como móviles. Esta banda usa tanto FDD como TDD, con ancho de banda de los canales de 5 MHz, con 6 MHz en el caso de los Estados Unidos (que cuenta con 31 canales).

 

También en Asia, en los países Australia, Corea del Sur y Nueva Zelanda, se utiliza la banda de 2,3 GHz, que se espera que se cubra con los sistemas de 2,5 GHz Esta banda de 2,3 (llamada WCS) está formada por dos slots de 15 MHz, (2305-2320MHz y 2345-2360 MHz), con una separación en medio de 25 MHz, debido a que está reservado para servicios de radio digital (DARS). Se considera que esta banda intermedia puede suponer una fuente de interferencias.

 

Esta banda del espectro está orientada al desempeño de servicios móviles, dentro del estándar 802.16e, ya que es la que presenta un mejor comportamiento para este tipo de servicios.

 

Banda de 2,5 GHz en España

 

El WiMAX Forum apoya la decisión de la Comisión Europea acerca de la armonización de la banda de frecuencia de 2,5 GHz para su uso por parte de comunicaciones con esquemas flexibles de FDD y TDD, con neutralidad a la tecnología utilizada, en numerosos países como es el caso de España.

 

Esta banda del espectro resulta conveniente para despliegues móviles de WiMAX, posibilitando a los operadores que sean otorgados de licencias en esa banda que implanten servicios de red para negocio y consumo de usuario final.

 

Actualmente, el proceso de normalización de la banda de 2.5Ghz en España está siendo estudiado por la SETSI tras una consulta pública a los entes interesados en el mismo. El contenido de la consulta se refería básicamente a tres cuestiones: destino y condiciones de otorgamiento de concesiones de frecuencias en la banda de 2,6 GHz (2500 a 2690 Mhz), condiciones a imponer para autorizar a los operadores la reutilización de las bandas de frecuencias de 900 y 1800 Mhz (actualmente destinadas al sistema de telefonía móvil de segunda generación GSM, para el sistema de telefonía móvil de tercera generación UMTS), y nuevas modalidades de explotación de la banda de frecuencias de 3,5 GHz, en especial la posible autorización de movilidad en las actuales concesiones de acceso radio fijo (LMDS).

 

La consulta pública recibió más de treinta contribuciones entre las que se encuentra operadores de telefonía móvil, operadores de redes fijas (cable y LMDS), fabricantes, asociaciones de operadores y otros organimos internacionales como el WiMAX Forum. Las principales conclusiones de la consulta pública, según el resumen aportado por el organismo regulador, considera que sería muy complicado conseguir una cobertura global del territorio mediante el uso únicamente de esta banda de frecuencias y que a la vez el despliegue fuese viable comercialmente, dadas sus limitaciones en materia de propagación. No obstante, sí se considera que podría ser utilizada como refuerzo de cobertura o ampliación de capacidad en zonas puntuales. Asimismo, se menciona que el sector considera mayoritariamente que, como mínimo, hasta el año 2010 no existirá en el mercado parque de equipos suficiente. No obstante, se menciona que ya hay disponibilidad de equipos WiMax que permiten ofrecer banda ancha en movilidad en esta banda. Asimismo, los operadores de cable regionales reclaman que las licencias que se otorguen en dicha banda tengan carácter regional y no nacional.

 

Se espera que durante el año 2009 se complete el proceso de regulación de dicha banda.

 

Otras bandas de frecuencia

 

Como es conocido, no todo el espectro de radiofrecuencia presenta el mismo comportamiento, ya que las señales se propagan más lejos cuanto menor sea la banda de frecuencia utilizada, creando una relación directa entre el número de estaciones base utilizadas para cubrir un área de servicio dada. De manera más específica, a menor frecuencia, menor número de estaciones base. Ya que el coste de las instalaciones es determinante a la hora de acelerar el despliegue de operadores, el acceso a bandas de frecuencias menores es fundamental.

 

Hay ejemplos de países en vías de desarrollo en los que el uso de bandas de frecuencia menores es fundamental para permitir un despliegue. El WiMAX Forum trabaja con organismos reguladores para la reserva de espectro, tanto con licencia como libre, en bandas por debajo de 1 GHz, especialmente en bandas que queden libres en migraciones de televisión analógica a televisión digital. Por ejemplo, en el caso de Estados Unidos, se considera que van a quedar bandas libres en el rango de los 700MHz.