recomendaciones sobre el espectro para la 5g

4G Americas Recomendaciones sobre el espectro para 5G Agosto de 2015

TABLA DE CONTENIDOS

Resumen ejecutivo ..................................................................................................................................... 1

1 Introducción a la 5G ................................................................................................................................ 2

2 Aplicaciones que impulsan los requisitos de espectro para 5G ....................................................... 4

2.1 Resumen de los requisitos de las aplicaciones para 5G .............................................................. 4

2.2 Impacto sobre las necesidades de espectro ................................................................................. 6

3 La importancia del acceso a una variedad de recursos espectrales para la 5G .............................. 7

3.1 El rol de las bandas de frecuencias inferiores / superiores .......................................................... 7

3.1.1 Debajo de 6 GHz ....................................................................................................................... 8

3.1.2 Encima de 6 GHz ...................................................................................................................... 9

3.1.3 WRC -19 .................................................................................................................................. 10

3.2 Estado mundial actual del espectro considerado para 5G ......................................................... 10

4 Aspectos relativos a las licencias para el espectro 5G ................................................................... 12

4.1 Bandas bajo licencia ................................................................................................................... 12

4.2 Bandas bajo licencias compartidas ............................................................................................. 12

4.3 Bandas sin licencia ..................................................................................................................... 13

5 Armonización regional / mundial del espectro 5G ........................................................................... 13

5.1 El rol del ITU-R y los grupos regionales ..................................................................................... 13

5.2 El rol de la FCC ........................................................................................................................... 15

6 Soluciones potenciales para habilitar el acceso a nuevo espectro para 5G .................................. 16

6.1 Protección de los incumbentes ................................................................................................... 16

6.2 Tecnología de semiconductores y antenas ................................................................................ 18

6.3 Deficiencias vinculadas a la propagación ................................................................................... 19

7 Conclusión .............................................................................................................................................. 20

Apéndice A: Lista de acrónimos ............................................................................................................. 21

Apéndice B: Aplicaciones potenciales y casos de uso en 5G ............................................................. 22

B.1 La internet de las cosas (internet of things o IoT) ....................................................................... 22

B.1.1 Red eléctrica inteligente y monitoreo de infraestructura crítica .............................................. 22

4G Americas Recomendaciones sobre el espectro para 5G Agosto de 2015

B.1.2 Ciudades inteligentes .............................................................................................................. 23

B.1.3 Salud móvil y telemedicina ...................................................................................................... 23

B.1.4 Automotores ............................................................................................................................ 24

B.1.5 Deportes y estado físico .......................................................................................................... 25

B.2 Aplicaciones de video y juegos extremos – incluso realidad aumentada / virtual ...................... 25

B.3 Incremento explosivo de la densidad del uso de datos .............................................................. 25

B.4 Seguridad pública ....................................................................................................................... 26

B.5 El ocaso de las PSTN ................................................................................................................. 27

B.6 Servicios concientes del contexto ............................................................................................... 27

Agradecimientos ....................................................................................................................................... 27

4G Americas Recomendaciones sobre el espectro para 5G Agosto de 2015 1

RESUMEN EJECUTIVO

La evolución de las comunicaciones inalámbricas por banda ancha móvil a la quinta generación está

impulsada por las crecientes demandas de capacidad, las mejores velocidades de transmisión

(throughput) y casos de uso adicionales para el acceso inalámbrico donde todas las cosas que pueden

conectarse se conectarán de manera transparente a los ojos del usuario. El Sector de

Radiocomunicaciones de la Unión Internacional de las Telecomunicaciones (ITU-R), en estrecha

colaboración con diversas partes interesadas, entre ellas la industria móvil mundial, se ha abocado a

definir el proceso, los tiempos y entregables para la próxima generación de sistemas IMT, llamada IMT-

2020, con el fin de concretar esta visión futura de las comunicaciones por banda ancha móvil. Para llegar

a una sociedad conectada, los servicios de 5G requieren acceso al espectro en una serie de bandas que

den soporte a la multiplicidad de casos de uso, incluso la necesidad de mejorar la calidad de servicio

ofrecida y adaptarse a canales mucho más amplios que los utilizados hoy. Este trabajo describe las

fuerzas motoras que impulsan los requisitos de espectro y la necesidad de acceder a numerosos rangos

del espectro, los desafíos e implicancias con distintos rangos de frecuencias, diversos aspectos de los

procesos de otorgamiento de licencias y optimizaciones potenciales a la tecnología para habilitar el

acceso a espectro nuevo.

Los requisitos de espectro para la 5G surgen primordialmente de la combinación de aumentos previstos

en las demandas de capacidad de tráfico y el soporte para nuevos casos de uso que quedarán

habilitados por el ecosistema de 5G. Los requisitos técnicos de la 5G para dar soporte a los casos de

uso de 5G (por ejemplo, tasa de datos máxima mayor a los 10 Gbps, tasa de datos en el borde de la

celda de 100 Mbps y latencia de 1 milisegundo de extremo a extremo1) potencialmente podrían lograrse

en una variedad de frecuencias del operador. Estos casos de uso de 5G incluyen banda ancha móvil

optimizada para entregar aplicaciones tales como video de alta definición, soportadas tanto en muy altas

densidades (por ejemplo, estadios) como con cobertura ubicua. Otras categorías de casos de uso de 5G

incluyen comunicaciones ultra-confiables para automatización de la industria / transporte, aplicaciones de

comunicaciones de baja latencia, y servicio de alta / media tasa de datos para Comunicaciones tipo

Máquina (MTC) masiva para diversas aplicaciones como salud electrónica, vehículo a vehículo (V2V),

realidad aumentada e Internet táctil. Estos y otros casos de uso afectarán aún más el aumento previsto

en la demanda de espectro.

La aptitud para dar soporte a diversos casos de uso depende de las características físicas de las

distintas bandas de frecuencias, que oscilan entre las frecuencias bajas (~500MHz) hasta las frecuencias

altas (>60 GHz). Si bien las frecuencias más bajas tienen mejores características de propagación para

mayor cobertura y, por ende, pueden dar soporte a despliegues tanto de celdas macro como pequeñas,

las frecuencias más altas dan soporte a portadoras de ancho de banda más amplio debido a la potencial

gran disponibilidad de espectro en las bandas de ondas milimétricas.

Debido a que buena parte del espectro, en especial en los rangos más bajos, actualmente es utilizada

por otras aplicaciones y servicios, un aspecto crítico para asegurar espectro adicional es aprovechar los

nuevos marcos regulatorios que implican espectro compartido cuando no sea factible lograr espectro

1 Recomendación ITU-R M.[IMT.Vision], documento 5/199, “Framework and overall objectives of the future development of IMT for

2020 and beyond” (Marco y objetivos generales del desarrollo futuro de IMT para 2020 y años subsiguientes” [adoptado julio de 2015].


dedicado bajo licencia. Esto ayudará a atender la necesidad de más espectro y a habilitar la utilización

más eficiente del espectro al tiempo que se continúa protegiendo los servicios incumbentes.

Los avances tecnológicos que se encuentran en marcha en la industria y conducen a la 5G están

habilitados por el surgimiento de implementaciones de semiconductores y disposiciones de antenas

viables comercialmente en una variedad de rangos de espectro (por ejemplo, en los rangos de ondas

centimétricas y milimétricas). Estos avances están proveyendo acceso a grandes bandas contiguas de

espectro que de otro modo son inaccesibles para los sistemas móviles.

IMT-2000 e IMT-Advanced conforman la base para los sistemas de comunicaciones de banda ancha

móvil existentes desplegados en la actualidad. IMT-2020 (“5G”) es una extensión de la familia de normas

mundiales existentes de la UIT. Está previsto que el proceso de normalización de IMT-2020 quede

concluido en torno del año 2020. Para coincidir con la disponibilidad de la norma IMT-2020, se necesita

nuevo espectro con las características descriptas en este trabajo. Lograr la identificación del espectro en

el tiempo deseado dependerá de la cooperación y orientación de los reguladores en la Conferencia

Mundial de Radiocomunicaciones (WRC) en los años 2015 (WRC-15) y 2019 (WRC-19) para concretar la

visión de una sociedad conectada de manera transparente en la próxima década.

1 INTRODUCCIÓN A LA 5G

La 5G se asocia con el próximo paso de IMT (es decir, IMT-2020), para la cual se encuentra en marcha

la planificación inicial en la UIT. Además, una serie de modificaciones adicionales al sistema integral

también serán parte de la evolución a 5G, tanto en la Red de Acceso Radioeléctrico (RAN) como en la

red central. 5G es el término que se está aplicando en el mercado para denominar sistemas posteriores

a IMT-Advanced (es decir, más allá de LTE-Advanced y WMAN-Advanced). En sus diversos informes

sobre el tema, 4G Americas declaró que mientras que las generaciones pasadas fueron identificadas por

un adelanto importante en la tecnología, como la definición de una nueva interfaz de aire, la expectativa

ahora es que la 5G será enfocada desde un punto de vista integral e incluirá avances tecnológicos

relevantes tanto en las redes RAN como en las redes centrales.

Más aún, tal como declarara 4G Americas en 4G Americas’ Recommendations on 5G Requirements and

Solutions (Recomendaciones de 4G Americas sobre los requisitos y soluciones 5G):

Las tecnologías 3G y 4G se han centrado mayormente en el caso de uso de la banda ancha

móvil, brindando capacidad de sistemas optimizada y tasas de datos superiores. Este foco

claramente continuará en la futura era de la 5G, en que la capacidad y las tasas de datos serán

impulsadas por servicios como el video.

Pero el futuro traerá mucho más que optimizaciones al caso de uso de la banda ancha móvil

“convencional”. Las redes inalámbricas futuras deberán ofrecer acceso inalámbrico para

cualquier persona y a cualquier cosa. Así, en el futuro, el acceso inalámbrico llegará más lejos

que el ser humano para incluir servicios a cualquier entidad que pueda beneficiarse de una

conexión. Esta visión a menudo se conoce como “la Internet de las cosas (IoT)”, “la sociedad

interconectada”, “comunicaciones máquina a máquina (M2M)” o “comunicaciones centradas en

las máquinas.” Los mejores operadores de América del Norte ya no son humanos; se trata cada

http://www.4gamericas.org/files/2714/1471/2645/4G_Americas_Recommendations_on_5G_Requirements_and_Solutions_10_14_2014-FINALx.pdf



vez más de máquinas tales como medidores inteligentes de servicios, señalización digital y

sistemas de info-entretenimiento en vehículos.2

Aunque el proceso de definición de las tecnologías que constituirán la 5G aún no concluyó, los motores

para el desarrollo de la tecnología ya están bien comprendidos. El ITU-R identificó tres escenarios de

uso principales para la 5G: 3

Banda ancha móvil optimizada

Comunicaciones ultra confiables y de baja latencia

Comunicaciones tipo máquina masivas

La Figura 1.1 ilustra esos escenarios de uso y algunas aplicaciones asociadas que se explorarán en más

detalle en la Sección 2.

Figura 1.1. Escenarios de uso de IMT para 2020 y años posteriores.4

2 4G Americas’ Recommendations on 5G Requirements and Solutions (Recomendaciones de 4G Americas sobre requisitos y

soluciones para 5G), Octubre de 2014. 3 Ibid.

4Recomendación ITU-R M.[IMT.Vision], documento 5/199, “Framework and overall objectives of the future development of IMT for

2020 and beyond” (Marco y objetivos generales del desarrollo futuro de IMT para 2020 y años subsiguientes”) [adoptado julio de 2015].




2 APLICACIONES QUE IMPULSAN LOS REQUISITOS DE ESPECTRO PARA 5G

Muchos factores contribuyen a la necesidad de espectro adicional bajo licencia y, en ciertos sentidos,

reasignado para adaptarse a las capacidades nuevas o alternativas de los sistemas inalámbricos. Estos

factores incluyen los nuevos avances tecnológicos, el surgimiento de nuevas aplicaciones y el

crecimiento de la demanda de los usuarios por servicios inalámbricos.

En el pasado, los avances tecnológicos, como por ejemplo la viabilidad comercial de los operadores de

banda amplia, crearon la necesidad de contar con bloques de espectro más amplios. El surgimiento de

aplicaciones como el video también ha requerido constantes diseños de la interfaz de

radiocomunicaciones con mayores velocidades de conexión e incluso canales más amplios. El

crecimiento de la demanda de los usuarios también presionó a las redes, que debieron recurrir a

medidas que aliviaran la congestión por diversos medios, incluso el acceso a más cantidad de espectro.

Esta sección se centra en cómo las nuevas aplicaciones que surgen impulsan los requisitos de los

sistemas, lo que a su vez tiene implicancias sobre el espectro.

2.1 RESUMEN DE LOS REQUISITOS DE LAS APLICACIONES PARA 5G

Se contemplan muchas aplicaciones para la 5G. Algunas de ellas incluyen optimizaciones a casos de

uso existentes de la 4G y también las hay nuevas y en surgimiento. El video de alta resolución (4k, 8k),

la Realidad Virtual (VR) y la Realidad Aumentada (AR) para juegos u otros fines, la Internet de las cosas

(IoT), dispositivos de tipo wearable y aplicaciones críticas de misión para fines industriales y comerciales

se cuentan entre estas aplicaciones nuevas y en surgimiento. La Figura 1 brinda una descripción de esta

diversidad de aplicaciones según se vinculan con los tres principales escenarios de uso descriptos por la

UIT e incluidos en la Sección 1.

Para estar habilitadas, estas aplicaciones tienen requisitos técnicos específicos que deben abordarse

mediante el diseño adecuado de la interfaz o interfaces de radio de 5G y el acceso a rangos de

frecuencias apropiados. Mientras que algunas de estas aplicaciones, como video de alta resolución,

requerirían velocidades de conexión ultra rápidas, otras podrían necesitar un desempeño muy robusto y

un rango de amplio alcance.

La Tabla 2.1 resume las implicancias importantes de diversas aplicaciones en el diseño de la interfaz de

radio y el espectro.

Debemos señalar que algunas de las aplicaciones de la Tabla 2.1 serán soportadas por sistemas de 4G

evolucionados con el espectro existente. Sin embargo, los sistemas de 5G proveerán capacidades

adicionales y, como resultado de ello, las consideraciones sobre el espectro requerido para la 5G deben

incluir a todas las aplicaciones previstas para las redes futuras.

Tabla 2.1. Requisitos potenciales de las diversas aplicaciones de 5G que impactan sobre el

diseño del enlace de radiocomunicaciones (listado no exhaustivo).

Escenario de uso Aplicación Requisito de alto nivel

Banda ancha móvil optimizada

Video UHD (4k, 8k), video 3D (incluso servicios de radiodifusión)

Enlaces de radiocomunicaciones de alta velocidad Baja latencia (video en tiempo real)

Realidad virtual Enlaces de radiocomunicaciones de alta velocidad Ultra baja latencia


Realidad aumentada Enlaces de radiocomunicaciones de ultra alta velocidad Baja latencia

Internet táctil Ultra baja latencia

Juegos en la nube Enlaces de radiocomunicaciones de ultra alta velocidad Baja latencia

Quioscos de banda ancha Enlaces de radiocomunicaciones de ultra alta velocidad Corto alcance

Vehicular (autos, buses, trenes, estaciones aéreas, etc.)

Enlaces de radiocomunicaciones de ultra alta velocidad Rango corto a largo Soporte para entornos desde bajo hasta alto Doppler

Comunicaciones ultra confiables

Automatización industrial

Enlaces de radiocomunicaciones de alta confiabilidad Enlaces de radiocomunicaciones de alta velocidad Latencia baja a ultra baja Corto a largo alcance Operación en entornos congestionados

Aplicaciones críticas de misión, como salud electrónica, entornos peligrosos, misiones de rescate, etc.

Enlaces de radiocomunicaciones de alta confiabilidad Enlaces de radiocomunicaciones de alta velocidad Latencia baja a ultra baja Rango corto a largo Operación en entornos congestionados Penetración de suelos / obstáculos

Vehículos sin conductor

Enlaces de radiocomunicaciones de ultra alta confiabilidad Enlaces de radiocomunicaciones de alta velocidad Latencia baja a ultra baja Rango corto a largo Operación en entornos congestionados Operación cerca de obstáculos en rápido movimiento

Comunicaciones tipo máquina masivas

Hogar inteligente Operación en entorno congestionado Penetración de obstáculos

Oficina inteligente

Operación en entorno congestionado Penetración de obstáculos Enlaces de radiocomunicaciones de alta confiabilidad

Ciudad inteligente

Rango corto a largo Operación en entorno congestionado Operación cerca de obstáculos en rápido movimiento Enlaces de radiocomunicaciones de alta confiabilidad Penetración de suelos / obstáculos

Redes de sensores (industrial, comercial, etc.)

Rango corto a largo Operación en entorno congestionado Operación cerca de obstáculos en rápido movimiento Penetración de suelos / obstáculos Redes en malla


2.2 IMPACTO SOBRE LAS NECESIDADES DE ESPECTRO

Los requisitos enumerados en la Tabla 2.1 tienen implicancias potenciales no solo sobre el diseño de la

interfaz aérea sino también, y de modo más relevante, sobre el tipo y cantidad de espectro necesarios

para la operación óptima. Para ilustrar los factores que afectan la cantidad de espectro, por ejemplo,

potencialmente se podrían lograr conexiones de ultra alta velocidad en el rango de los múltiples gigabits

por segundo mediante el uso de anchos de banda de portadora ultra amplios en el orden de hasta varios

cientos de MHz o más. Un ejemplo de ello podrían ser las descargas rápidas de video 4k/8k que,

utilizando canales amplios y velocidades de múltiples gigabits, tomarían segundos. Otro ejemplo de

factores que afectan el tipo de espectro lo constituye el caso de las comunicaciones ultra confiables para

aplicaciones críticas de misión tales como la seguridad pública, donde la penetración de obstáculos y

suelos para lograr cobertura ubicua en momentos críticos requeriría el uso de frecuencias más bajas

tales como las que se ubican en la banda inferior de Ultra Alta Frecuencia (UHF).

Para mapear las aplicaciones y el espectro requerido, la Tabla 2.2 enumera potenciales implicancias

vinculadas al espectro de los diversos requisitos de alto nivel para futuros sistemas de 5G.

Tabla 2.2. Implicancias potenciales vinculadas al espectro de los diversos requisitos para la 5G.

Requisito de alto nivel Potenciales implicancias vinculadas al espectro

Enlaces de radiocomunicaciones de ultra alta velocidad

Anchos de banda de portadora ultra amplios. Por ejemplo, 500 MHz de fronthaul/backhaul de múltiples gigabits

Enlaces de radiocomunicaciones de alta velocidad

Anchos de banda de portadora amplios. Por ejemplo, 100 MHz de fronthaul/backhaul en gigabits

Soporte para entorno de bajo a alto Doppler

Depende del requisito de velocidad de transmisión

Latencia ultra baja Implicancias de corto rango

Baja latencia Implicancias de rango medio-corto

Enlaces de radiocomunicaciones de confiabilidad ultra alta

Severo impacto de la lluvia y otros efectos atmosféricos sobre la disponibilidad de enlaces en las frecuencias superiores. Por ejemplo, las ondas milimétricas para operaciones a la intemperie

Enlaces de radiocomunicaciones de alta confiabilidad

Impacto de lluvia y otros efectos atmosféricos sobre la disponibilidad de enlaces en las frecuencias superiores. Por ejemplo las ondas milimétricas para operaciones a la intemperie

Rango corto Frecuencias más altas. Por ejemplo, ondas milimétricas

Rango largo Frecuencias más bajas. Por ejemplo, sub-3 GHz

Penetración de suelos / obstáculos Frecuencias más bajas. Por ejemplo, sub-1 GHz

Operación en entorno congestionado Entorno dominado por difracción en frecuencias más bajas Entorno dominado por reflexión en frecuencias más altas

Operación cerca de obstáculos en rápido movimiento

Canales de desvanecimiento (fading) con selección de frecuencias

Redes en malla Backhaul inalámbrico distribuido de alta velocidad operando en o fuera de banda

Arribar a las necesidades de espectro a partir de la información contenida en las Tablas 2.1 y 2.2 exige la

consideración de una serie de puntos importantes, incluidos los siguientes:

Entornos de despliegue

Las redes celulares no operan aisladas. A menudo existen sistemas y servicios que operan en bandas

adyacentes y tienen un impacto sobre el desempeño de un sistema celular. Como resultado de ello, la

cantidad de espectro requerida para entregar un cierto nivel de desempeño garantizado también se

vincula a factores tales como la interferencia de sistemas adyacentes.


Además de los sistemas y servicios adyacentes, existen casos en muchas áreas geográficas en que

pueden existir múltiples operadores de red. La situación en que hay múltiples operadores tiene dos

consecuencias. La primera es que el proceso regulatorio nacional debe brindar la cantidad de espectro

suficiente para construir múltiples redes. La segunda es que, en ciertos casos, en especial en el de

operación TDD no sincronizada, la adyacencia de operadores puede dar lugar a interferencia inter-

sistémica que afecte el desempeño de cada red. La cantidad de espectro requerida para la adecuada

separación de las redes celulares adyacentes, incluso el escenario de TDD no sincronizado, también

debe tomarse en cuenta. Una manera de reducir estos riesgos es establecer bandas de guarda entre

diversos operadores y entre un operador y los servicios adyacentes no celulares. La estimación detallada

del espectro debe contemplar la necesidad de proveer aislamiento apropiado entre los sistemas

adyacentes mediante bandas de guarda.

Reutilización de frecuencias

Los sistemas celulares modernos tienen mayor eficiencia espectral debido a que, además de emplear

tecnología más espectralmente eficiente, operan con una reutilización de frecuencias de uno a lo largo

de toda un área de despliegue. Sin embargo, la interferencia intra e inter-sistémica en ocasiones obligan

al uso de portadoras adicionales, es decir, la reutilización de frecuencias mayor que uno, para brindar

cobertura, calidad y capacidad adecuadas a los suscriptores. La necesidad de contar con portadoras

adicionales como medio para optimizar el desempeño de la red también debe tomarse en cuenta a la

hora de estimar el espectro requerido para las redes de 5G.

Capacidades de interfaz de radiocomunicaciones

Los avances en el diseño de interfaces de radio, incluso la utilización de técnicas de antenas tales como

esquemas de modulación nuevos y más espectralmente eficientes, mecanismos novedosos de acceso

múltiple, etc., han empujado los límites hacia fronteras teóricas de capacidad de los canales según lo

expresa el Teorema de Shannon. Sin embargo, emplear técnicas de múltiples antenas tales como MIMO

masiva y formación de haz son algunos de los medios a través de los cuales se prevé que aumente aún

más la eficiencia espectral de los futuros sistemas de 5G. La eficiencia espectral prevista para las

interfaces de radiocomunicaciones de 5G también debe tomarse en cuenta al realizar las estimaciones

de espectro para la 5G.

3 LA IMPORTANCIA DEL ACCESO A UNA VARIEDAD DE RECURSOS

ESPECTRALES PARA LA 5G

Esta sección describe la importancia de la disponibilidad de una serie de bandas de espectro en el

soporte de la 5G para un conjunto diverso de aplicaciones, casos de uso y escenarios de despliegue con

distintos requisitos de desempeño y, por ende, de espectro. Mientras que ciertas aplicaciones requerirían

desempeño altamente robusto a lo largo de una distancia importante (una característica de las

frecuencias más bajas), otras aplicaciones necesitarían una velocidad de transmisión muy alta a lo largo

de distancias más cortas (una característica de las frecuencias más altas). Estos aspectos podrían ser

alcanzados de manera óptima por proveedores de servicio con acceso a una variedad de bandas para

entregar un servicio de 5G completo.

3.1 EL ROL DE LAS BANDAS DE FRECUENCIAS INFERIORES / SUPERIORES

5G comporta la próxima generación de tecnología móvil que permitirá una conectividad masivamente

incrementada para una sociedad integrada en red, banda ancha móvil optimizada y la introducción de


nuevos modos de comunicación para un muy alto nivel de confiabilidad y garantía de servicio. Se tratará

de un sistema muy flexible y heterogéneo dotado de numerosas optimizaciones tecnológicas

configurables para brindar conectividad simultánea a un amplio abanico de aplicaciones con diferentes

características y requisitos. Para dar soporte a estas necesidades, los sistemas de 5G requerirán acceso

a espectro de características apropiadas.

Algunos de los aspectos importantes a considerar por los reguladores al prepararse para la 5G son:

La 5G será interoperable con la evolución de LTE evolucionada y brindará nuevo acceso de

radiocomunicaciones para dar soporte a muchos casos de uso nuevos y en evolución.

Al tiempo que se reconoce que el espectro por debajo de los 6 GHz será crítico para la

construcción de un ecosistema de 5G saludable, debe notarse que las bandas de frecuencias

superiores ofrecen una promesa real para la prestación de tasas de datos muy elevadas y alta

capacidad del sistema en despliegues densos.

Es altamente deseable que exista armonización de los recursos espectrales y regulación técnica.

Las asignaciones de espectro más amplias habilitan señales de mayor ancho de banda que, a su

vez, posibilitan tasas de datos superiores e intervalos de transmisión más breves, lo que permite

nuevas aplicaciones capaces de brindar, por ejemplo, acceso con muy baja latencia.

Al incrementarse la frecuencia, la cobertura sin visibilidad directa (Non-Line-of-Sight o NLOS)

constituirá un reto cada vez mayor, en especial entre ubicaciones en interiores y exteriores y en

zonas rurales y suburbanas donde la línea de visión (LOS por su sigla en inglés) no está

aumentada por trayectos reflectantes. La cobertura de LOS será posible, pero las obstrucciones

y la vegetación plantearán dificultades en la recepción. La pérdida por difracción será mayor que

en las bandas celulares tradicionales y limitará la cobertura en terrenos montañosos.

3.1.1 DEBAJO DE 6 GHZ

A medida que se desarrollen los sistemas de 5G, las bandas del espectro para móvil inferiores a los 6

GHz serán valiosas para permitir la migración suave del uso de LTE a 5G. También aquí, con el

transcurso del tiempo, habrá una evolución continua de LTE para banda ancha móvil empleando

técnicas evolutivas como modulaciones de mayor orden y agregación de portadoras para extender las

capacidades de ancho de banda más allá de las limitaciones actuales. Ya se ha demostrado con éxito la

agregación de tres portadoras utilizando una especificación de Sistema Release 10 del 3GPP (LTE-

Advanced). Las especificaciones de los Releases 12 y 13 de LTE introducirán una nueva interfaz aérea

compatible con LTE para MTC, con capacidad para variantes de baja complejidad y energía en sistemas

de sensores tolerantes al retardo.

Estas nuevas funcionalidades de LTE pueden implementarse en las bandas móviles inferiores a los 6

GHz de manera oportuna y sin mayores modificaciones a las reglas de asignación del espectro. Así, la

industria de la banda ancha móvil podrá evolucionar los sistemas de 4G para ir ingresando en

tecnologías de 5G en bandas inferiores a los 6 GHz a medida que se asigne espectro y se otorguen las

licencias y, por ende, se aprovechen las tecnologías y funcionalidades existentes.


El constante incremento de tráfico de datos y video hace que sea fundamental aumentar la cantidad de

espectro dentro del cual pueden desplegarse estas tecnologías de una manera compatible con las

bandas asignadas actualmente para que las bandas actuales y las nuevas puedan emplearse en forma

complementaria y en los mismos dispositivos con tecnología comparable. Puede utilizarse nuevo

espectro de banda ancha móvil por debajo de los 6 GHz junto con espectro actual para banda ancha

móvil en una forma bien comprendida. En síntesis, puede darse uso al espectro por debajo de los 6 GHz

en el corto plazo para ampliar la capacidad y la disponibilidad de las redes de banda ancha móvil

existentes.

Debe señalarse que el punto 1.1 de la agenda de la WRC-15 aborda el espectro adicional para la banda

ancha móvil. El Informe ITU-R M.2290 provee los resultados de estudios que estiman que, para el año

2020, el espectro global total para IMT estaría en el rango de los 1340 (para entornos de menor densidad

de usuarios) a los 1960 MHz (para entornos de mayor densidad de usuarios). Para la Región 2 (las

Américas), el requisito de espectro adicional estimado (es decir, más allá del espectro ya identificado) es

de 389-1009 MHz. Resulta imperativo abordar las necesidades de banda ancha móvil a corto plazo a

través de la identificación del espectro para IMT en la WRC-15.

3.1.2 ENCIMA DE 6 GHZ

4G Americas considera que la industria móvil es capaz de ampliar los servicios móviles en bandas de

espectro ubicadas en el rango que se ubica por encima de los 6 GHz para ganar ancho de banda

adicional. Se anticipa que los sistemas de 5G se utilizarán mayormente en entornos que permitan

despliegues muy localizados y densos, haciendo potencialmente más viable el Dúplex por División de

Tiempo (TDD). En este entorno, el TDD habilita la asignación flexible de recursos, lo que es importante

en las condiciones de tráfico fluctuante observadas en redes de celdas pequeñas. El diseño de sistemas

TDD también debe considerar los requisitos de sincronización (en particular para despliegues en

interiores), donde la sincronización entre sistemas puede resultar un reto, como así también los

requisitos de latencia de la interfaz aérea. 4G Americas propone que se disponibilicen bloques de

licencias del espectro en el orden de varios cientos de MHz por operador, con la estipulación de alojar 3-

4 operadores por banda.

La pérdida de trayecto entre las antenas transmisoras y receptoras es proporcional al cuadrado de la

frecuencia debido a una reducción de la apertura a medida que la longitud de onda se achica. Más aún,

la pérdida de penetración, la pérdida por difracción, etc., también se incrementan a mayores frecuencias.

Es importante considerar las bandas entre 6 GHz y 30 GHz por motivos de propagación. Estas pérdidas

deben compensarse con ganancias de antena crecientes (en transmisor o receptor) a medida que se

aumenta la frecuencia. Como resultado de ello, las frecuencias más bajas brindan cobertura más

uniforme en situaciones de NLOS que las frecuencias más altas, lo que puede resultar importante para

ciertas aplicaciones como video en tiempo real. A frecuencias más altas, uno depende de las reflexiones

potenciales para cubrir los casos de NLOS. Hay importantes estudios en marcha tanto en la industria

como en el ámbito académico sobre la caracterización de frecuencias por debajo y por encima de los 30

GHz para aplicaciones de 5G. En la Sección 6 se ofrece una descripción más detallada de dichos

estudios.

Debido a la potencial disponibilidad de anchos de banda más amplios, las bandas de ondas milimétricas

por encima de los 30 GHz ofrecen la promesa de brindar altas tasas máximas de datos en áreas

específicas donde las demandas de tráfico son muy altas, tales como en las comunicaciones de video de

alta definición. Por ejemplo, dichas bandas podrían brindar transferencias de datos de alto ancho de

banda para servicios de video y grandes transferencias de datos dentro y entre centros de datos, y para


la comunicación virtual interactiva de alto ancho de banda entre personas. También debemos señalar

que, dadas las compensaciones de los sistemas, las técnicas como MIMO de mayor orden podrían

ayudar a lograr este objetivo también en bandas más bajas.

Debido a las distintas características de las frecuencias descriptas en esta sección, se debe considerar

que las bandas de frecuencias entre 6-100 GHz dan soporte a las diversas aplicaciones de 5G.

3.1.3 WRC-19

Los siguientes lineamientos rigen para 6 GHz y superiores:

Deben disponibilizarse suficientes anchos de banda de varios GHz para la 5G en la WRC-19

Se necesitarán estudios para determinar qué bandas pueden ser adecuadas

Los estudios deben centrarse principalmente en bandas de frecuencia con asignación a servicios

móviles en las tres regiones. Sin embargo, si no se cumplen todos los requisitos espectrales,

deberán considerarse otras alternativas de asignación

Los estudios deben contemplar la compartición y la convivencia con servicios existentes

4G Americas propone excluir las bandas que tienen una asignación primaria a servicios pasivos

3.2 ESTADO MUNDIAL ACTUAL DEL ESPECTRO CONSIDERADO PARA 5G

Diversas administraciones comenzaron a investigar y considerar potenciales bandas nuevas para la 5G.

Esta investigación es similar a los esfuerzos de la industria por caracterizar nuevos rangos de

frecuencias para la 5G y el desarrollo de soluciones técnicas hacia la próxima generación de sistemas

celulares de banda ancha móvil. Dada la necesidad de contar con más ancho de banda, estas

investigaciones en general se centraron en oportunidades en el rango de frecuencias de 6 GHz a 100

GHz.

Las investigaciones de las diversas administraciones alrededor del mundo en el área de nuevas bandas

de frecuencias para la 5G se encuentran en diversos estadíos. Algunos reguladores, incluso la FCC,

investigaron espectro para servicios de 5G solicitando comentarios públicos en procesos nacionales.

Otros, incluso Ofcom, del Reino Unido, prefirieron complementar los comentarios públicos con la

incursión en una propuesta en el proceso preparatorio de la WRC-15 en su región con miras a obtener

consensos para la consideración del espectro para 5G como parte del conjunto de puntos de la agenda

de la WRC-19.

La Tabla 3.1 resume el estado de diversas propuestas públicas a junio de 2015.

Tabla 3.1. Estado de las propuestas públicas para las bandas de espectro 5G en el mundo.

País Estado / Rangos de frecuencias

Notas

Australia

No se mencionan rangos específicos públicamente. Respalda el punto de la agenda WRC-19 para considerar bandas más altas entre las bandas móviles.

El APG de julio de 2015 concluirá las posturas regionales.

China Respalda el punto de la agenda WRC-19 – no se ha presentado una propuesta específica en

El APG de julio de 2015 concluirá las posturas regionales. Rangos actuales


esta etapa. expresados (mayo de 2015): 25-30, 40-50, 71-76, 81-86 GHz.

Finlandia

No se mencionan rangos específicos públicamente. Respalda el punto de la agenda WRC-19 que busca espectro IMT entre 6 GHz y 100 GHz.

Propuesta elevada al CPG. El CPG de septiembre de 2015 concluirá las posturas regionales.

Japón

No se mencionan rangos específicos públicamente. Respalda un nuevo punto de la agenda para considerar la identificación de bandas de frecuencia para IMT en rangos de frecuencia más altos para la WRC-19.

El APG de julio de 2015 concluirá las posturas regionales. Expresión inicial de rangos (2014): 14, 28, 40, 48, 70, 80 GHz

Corea

No se mencionan rangos específicos públicamente. Respalda una agenda futura que dé soporte a espectro amplio y contiguo en las bandas de frecuencia de [6] a [60]/[100] GHz.

El APG de julio de 2015 concluirá las posturas regionales. Propuesta inicial al ITU-R WP5D en 2013: 13.4-14 GHz, 18.1-18.6 GHz, 27-29.5 GHz, 38-39.5 GHz.

Suecia

No se mencionan rangos específicos públicamente. Respalda un nuevo punto de la agenda en el rango de 5925 MHz a 100 GHz entre las bandas móviles y fijas.

Propuesta elevada al CPG. El CPG de septiembre de 2015 concluirá las posturas regionales.

Reino Unido

Respalda un punto de la agenda futuro para ‘IMT por encima de 6 GHz’ centrado en bandas identificadas: 10.125-10.225 GHz / 10.475-10.575 GHz; 31.8-33.4 GHz; 40.5-43.5 GHz; 45.5-48.9 GHz; y 66-71 GHz.

Solicitando comentarios, Propuesta al CPG. El CPG de septiembre de 2015 concluirá las posturas regionales.

Estados Unidos

Los Estados Unidos han decidido proponer el estudio de los siguientes rangos de frecuencia para su consideración en la WRC-19. 27,5-29,5 GHz; 36-40,5 GHz; 47,2-50,2 GHz; 50,4-52,6 GHz y 59,3-71 GHz.

FCC NOI solicitando comentarios sobre 24.25-24.45 GHz y 25.05-25.25 GHz, 27.5-28.35 GHz, 29.1-29.25 GHz y 31-31.3 GHz, 37.0-38.6 GHz, 38.6-40 GHz, 42.0-42.5 GHz, 57-64 GHz, 64-71 GHz, 71-76 GHz y 81-86 GHz.


4 ASPECTOS RELATIVOS A LAS LICENCIAS PARA EL ESPECTRO 5G

Esta sección describe cómo podrían emplearse los diversos regímenes de licencias para implementar y

desplegar sistemas 5G.

4.1 BANDAS BAJO LICENCIA

Tradicionalmente, el espectro empleado para comunicaciones celulares ha estado ubicado en bandas

bajo licencia, donde los entes regulatorios otorgaron derechos exclusivos para que una entidad utilizara

el espectro para ofrecer servicios.

Las reglas que rigen los derechos de uso exclusivo del espectro difieren de país en país. Algunos países

/ regiones fijan reglas sobre el tipo de servicio que estará utilizando el espectro junto con reglas técnicas

relativas al manejo de interferencia, ya sea interna en la banda o interferencia fuera de banda. En ciertos

países /regiones, los derechos de exclusividad también rigen el uso de una tecnología específica, o

conjunto de tecnologías, que se utilizarán para ofrecer el servicio.

El proceso para la obtención de derechos de exclusividad también difiere según los países / regiones y

puede implicar:

Subastas públicas para el otorgamiento del derecho de uso del espectro para un servicio

Obligaciones de desarrollar los servicios especificados dentro de un lapso definido, y / o

Reserva de derechos otorgados para un servicio público (por ejemplo, Seguridad Pública,

Aviación, etc.)

En muchos casos, hay múltiples aspectos que intervienen en el proceso de otorgamiento de parte del

ente regulatorio de los derechos de uso de la banda de espectro, o parte de ella, en forma exclusiva. El

espectro bajo licencia de uso exclusivo será un elemento crítico de los sistemas y despliegues de 5G,

para brindar una manera previsible y estable de determinar la capacidad de las redes desplegadas.

4.2 BANDAS BAJO LICENCIAS COMPARTIDAS

Si bien el espectro bajo licencia brinda derechos de exclusividad de uso y, por ende, simplifica el manejo

de la interferencia, puede limitar la flexibilidad en la forma en que puede cambiar el uso del espectro a lo

largo del tiempo. Esto ha dado lugar a situaciones en las que espectro que fue asignado y al cual se le

concedieron derechos de exclusividad se subutiliza. La utilización puede estar concentrada

geográficamente o por lapsos limitados, mientras que en otras zonas geográficas y momentos, no se lo

utiliza en absoluto.

Para habilitar mayor flexibilidad y permitir la utilización incrementada, se introdujo el concepto de

espectro compartido. Como tal, se otorga derechos de uso del espectro a una cantidad de usuarios

definida. Esto, por ejemplo, permite que se conceda el uso del espectro a un usuario de segundo nivel

(es decir, “Nuevo licenciatario”) bajo reglas específicas para evitar o limitar la interferencia con un usuario

de un nivel superior (es decir, un “licenciatario incumbente”). El derecho de uso del espectro se limitaría

a zonas geográficas en las que el licenciatario incumbente del espectro no lo utiliza durante un tiempo

determinado.

Para habilitar los modelos de espectro compartido, se han desarrollado marcos regulatorios de Acceso

Compartido Autorizado (ASA) / Acceso Compartido bajo Licencia (LSA) y los aspectos técnicos

respaldatorios. Con una base de datos central que contiene la información sobre el uso del espectro, se


pueden conceder automáticamente los derechos de uso del espectro al usuario de segundo nivel en una

zona geográfica durante un período específico y limitado.

El modelo de licencia compartida les confiere a los sistemas y despliegues de 5G una flexibilidad

importante para utilizar espectro que está subutilizado en otros servicios para brindar capacidad adicional

sin interferir con el incumbente.

4.3 BANDAS SIN LICENCIA

Las bandas sin licencia / exentas de licencia constituyen espectro que se definió para su uso colectivo

por una cantidad indeterminada de usuarios independientes sin registro o permiso individual.

Para las bandas sin licencia, el regulador establece reglas sobre cómo deberán utilizar el espectro las

aplicaciones, tecnologías e industrias para permitir que aplicaciones y usuarios convivan bajo una

interferencia limitada entre sí. Las reglas se definen de manera abierta sin limitación de tecnologías y

aplicación excepto requisitos para evitar la interferencia nociva y reducir el riesgo de interferencia. En el

espectro sin licencia, no existe un proceso para establecer derechos de uso, y por consiguiente puede

ser empleado por cualquier dispositivo que cumpla con las reglas de uso, tales como niveles máximos de

potencia, limitaciones al ancho de banda y ciclos de trabajo.

El uso de espectro sin licencia es un complemento importante para todos los sistemas y despliegues de

5G, particularmente en despliegues de celdas pequeñas.

5 ARMONIZACIÓN REGIONAL / MUNDIAL DEL ESPECTRO 5G

Esta sección describe la importancia de la armonización del espectro 5G a nivel regional y,

preferentemente, mundial, para crear economías de escala, reducir el costo general al consumidor y,

como resultado, brindar una adopción y proliferación tecnológica más rápida. También se describen las

actividades emprendidas por diversas organizaciones regionales que están trabajando en la tecnología

5G, además del rol que podrían desempeñar distintos organismos internacionales y regionales como la

ITU-R y reguladores individuales, específicamente la FCC, en la creación de espectro armonizado

alrededor del mundo.

5.1 EL ROL DEL ITU-R Y LOS GRUPOS REGIONALES

Mientras que los avances tecnológicos allanaron el camino para el respaldo de muchas bandas de

espectro a lo largo del tiempo en los dispositivos móviles, la implementación oportuna de los saltos

técnicos importantes siempre se beneficia de economías de escala creadas mediante la armonización

regional y, preferentemente, global de las bandas de espectro y sus condiciones de uso. Tal

armonización reduce el gasto global en I&D y los costos de despliegue, lo que conduce a costos

menores para los consumidores y, como consecuencia de ello, da lugar a una adopción más rápida y la

proliferación de la tecnología. En general, los transceptores de radio son económicamente viables si se

los opera en anchos de banda dentro de unos pocos puntos porcentuales desde la frecuencia de la

portadora central. Como resultado, las bandas alejadas entre sí deben estar cubiertas con unidades de

radio independientes dentro del dispositivo, lo que incrementa el costo y la complejidad del dispositivo.

Los sistemas de 5G no son la excepción. Las actividades emprendidas por las diversas organizaciones

regionales y proyectos de investigación que trabajan en el desarrollo de la tecnología 5G se beneficiarán


de la armonización de las bandas de espectro consideradas por varias organizaciones internacionales

(como la ITU-R) y regionales (por ejemplo, CITEL).

A través de su proceso World Radio Conference 2015 (WRC-15), la ITU-R podría impulsar

significativamente el paso a la 5G al tomar decisiones oportunas sobre las siguientes cuestiones:

Acordar un punto de agenda para la WRC-19 sobre la consideración de espectro para IMT-2020

(5G)

Acordar la consideración de estudios de un rango de frecuencias propuesto por grupos

regionales desde el cual podrían identificarse para 5G un conjunto de bandas armonizadas

mundialmente

Considerar rangos / bandas que podrían alojar diversos casos de uso y aplicaciones

contemplados para los sistemas de 5G (ver la Sección 2 y el Apéndice B)

El ITU-R también podría desempeñar un papel vital al reunir la experiencia en 5G de alrededor del

mundo (organizaciones que desarrollan normas, órganos de investigación, reguladores y el ámbito

académico) y la experiencia al interior del ITU-R (Grupo de Trabajo 5D) para completar el desarrollo de

las normas de 5G (IMT-2020) según los tiempos acordados en el ITU-R. Los desarrollos de tales normas

deben venir acompañados de estudios sobre cuestiones del espectro. El Grupo de Trabajo 5D del ITU-R,

como punto focal de estos estudios, podría reunir los aspectos tecnológicos de la 5G con la identificación

de bandas mundialmente armonizadas para consideración en la WRC-19. La Figura 5.1 contiene los

plazos generales del ITU-R para el desarrollo de la 5G.

Figura 5.1. Cronograma del ITU-R 5G/IMT-2020.


5.2 EL ROL DE LA FCC

La Comisión Federal de las Comunicaciones de los Estados Unidos (FCC) publicó una Notificación de

Investigación (NOI) en octubre de 2014, en la que solicitaba comentarios sobre varias bandas como

bandas potenciales para 5G. La información requerida era sobre cuestiones técnicas y opciones de

licenciamiento para las siguientes bandas:

Bandas de 24 GHz: 24.25-24.45 GHz y 25.05-25.25 GHz

Banda LMDS: 27.5-28.35 GHz, 29.1-29.25 GHz, y 31-31.3 GHz

Banda de 39 GHz: 38.6-40 GHz

Bandas de 37/42 GHz: 37.0-38.6 GHz y 42.0-42.5 GHz

Bandas de 60 GHz: 57-64 GHz y 64-71 GHz (extensión)

Bandas de 70/80 GHz: 71-76 GHz, 81-86 GHz, 92-95 GHz

Estas bandas se muestran gráficamente en la Figura 5.2.

Figura 5.2. Bandas bajo Investigación para 5G en la NOI de la FCC.

La FCC fue el primer regulador del mundo en formular preguntas específicas sobre la consideración de

espectro apropiado para futuros sistemas de banda ancha móvil (es decir, sobre 5G). Desde entonces,

otros reguladores en distintas partes del mundo también abordaron el tema en el preludio a los debates

de la WRC-15 sobre un punto de agenda para la WRC-19 para espectro de 5G. El seguimiento oportuno

de la FCC a la NOI a través de la consideración de los siguientes puntos tendría un papel crucial en el

establecimiento de un escenario para el desarrollo de la 5G en América del Norte y la región en su

totalidad.

Participar con la industria a través de eventos y talleres para permanecer a la vanguardia del

desarrollo de la tecnología de 5G

La consideración de reglas de servicio potenciales para potenciales bandas 5G

La consideración de opciones de licenciamiento que facilitarían la implementación y el

despliegue de sistemas de 5G en forma oportuna, incrementando así las posibilidades de que la

región se constituya en líder en materia de 5G

Los Estados Unidos han decidido proponer el estudio de los siguientes rangos de frecuencia para su

consideración en la WRC-19 como rangos potenciales de espectro para la 5G.

27,5-29,5 GHz

37-40,5 GHz


47,2-50,2 GHz

50,4-52,6 GHz

59,3-71 GHz

La FCC junto con otros reguladores de las Américas podrían jugar un rol significativo en las discusiones

y negociaciones internacionales antes y durante la WRC-15 para llegar a acuerdos sobre un conjunto de

bandas armonizadas a nivel global para la 5G.

6 SOLUCIONES POTENCIALES PARA HABILITAR EL ACCESO A NUEVO

ESPECTRO PARA 5G

Esta sección describe algunas de las soluciones que potencialmente podrían emplearse para facilitar y

habilitar el acceso a nuevo espectro para 5G. Estos aspectos se vinculan directamente con los avances

tecnológicos que conducen a la 5G. Por ejemplo, implementaciones comercialmente viables de

semiconductores y disposiciones de antenas en bandas más altas (por ejemplo, en microondas) podrían

disponibilizar muchas oportunidades para espectro que de otro modo sería inaccesible para los sistemas

móviles. Además, el desarrollo de mecanismos de bloqueo y / o protección de la interferencia facilitarían

la mejor compartición de algunas de estas bandas con los incumbentes.

6.1 PROTECCIÓN DE LOS INCUMBENTES

El mercado móvil comercial floreció bajo un marco de acceso al espectro regido por licencias exclusivas.

Este paradigma está impulsando el despliegue de redes de banda ancha 4G robustas en todo el país y

podría continuar del mismo modo para la 5G. Así, identificar espectro adicional para licenciamiento

exclusivo debe continuar siendo el objetivo principal de los reguladores, incluso para la 5G.

Si bien 4G Americas insta a los reguladores a implementar un régimen de licenciamiento exclusivo en

todas las bandas 5G en la mayor medida posible, también debe considerarse la compartición del

espectro en bandas que no puedan liberarse en un tiempo apropiado. Por ejemplo, compartir con

incumbentes como Servicios Fijos de Satélite (FSS), radar, etc., puede ser posible al tiempo que se

asegura flexibilidad de la tecnología y el uso además de la protección de las operaciones incumbentes.

Así, 4G Americas alienta a los reguladores a conducir estudios de compatibilidad de

radiocomunicaciones para extraer requisitos de emisión y coordinación y habilitar así la convivencia entre

la 5G y los incumbentes en las mismas bandas o en bandas adyacentes.

Además, la 5G puede explotar el hecho de que, en algunos casos, una cantidad de espectro significativa

se utiliza solo regional o intermitentemente por usuarios incumbentes. Esto puede permitir que se

comparta espectro por territorio o por tiempo. De este modo, los reguladores podrían asegurar que los

usuarios de 5G accedan a mayores recursos del espectro sin causar interferencia nociva al usuario

incumbente.

Para proteger a los incumbentes, se necesita un mecanismo para asegurar que los usuarios comerciales

no interfieran con los incumbentes de manera nociva. La protección de los incumbentes puede incluir:

Equipos sensores para confirmar que el espectro actualmente no esté siendo utilizado por el

usuario primario y / o una base de datos para rastrear el espectro incumbente y sus necesidades

de uso


Una señal de faro transmitida por el usuario incumbente que pueda ser detectada por usuarios

comerciales en la región, que luego puedan ajustar sus transmisiones de manera acorde

Consideración apropiada de la razonabilidad (respecto del acceso al espectro y la interferencia)

cuando se emplean múltiples tecnologías en el mismo espectro o en espectro adyacente

La solución de base de datos funciona mejor para compartición regional donde el incumbente utiliza el

espectro solamente en ubicaciones fijas (como canales de TV, estaciones de FSS, o radar basado en

tierra). Los sensores pueden utilizarse para compartición basada en el tiempo en los sitios y momentos

en que el incumbente puede no estar utilizando el espectro o si el usuario incumbente es móvil (como en

el caso de un radar marítimo, por ejemplo). La industria desarrolló un sistema de pruebas que utiliza un

repositorio de base de datos para compartición del espectro para LTE TD en 2300 MHz5.

Recientemente, la FCC emitió un Informe y Pedido (R&O) de compartir 150 MHz de espectro en 3.55

GHz. Este espectro es actualmente utilizado por los cuerpos militares, FSS y el Servicio de Banda Ancha

Inalámbrica.6 La FCC definió tres niveles de usuarios de este espectro: el Nivel 1 es el incumbente

(usuario primario), el Nivel 2 sería el Licenciatario de Acceso Prioritario y el Nivel 3 sería para Acceso

General Autorizado (la prioridad menor).

La FCC tiene dos fases en las reglas para 3550-3650 MHz (espectro militar de los EUA). En la primera

fase, no se necesita ninguna Capacidad de Sensores Ambientales (ESC); sin embargo, la FCC delimita

una zona de exclusión de proporciones considerables, especialmente a lo largo de la costa donde el

acceso al espectro es mínimo. En la segunda fase, el espectro puede utilizarse dentro de estas zonas de

exclusión una vez que la FCC certifica la capacidad de sensar, siempre y cuando el espectro no esté

siendo utilizado por el incumbente (los cuerpos militares de los Estados Unidos) en esa zona en ese

momento. Incluso si los militares no están empleando el espectro, puede estar utilizando solamente una

parte pequeña del espectro y no la totalidad de la banda, posibilitando así el acceso.

En los años siguientes, el gobierno de los Estados Unidos identificó 1.000 MHz de espectro federal que

podría ponerse a disposición para uso comercial en forma compartida.7 El 14 de junio de 2013, el

Presidente Obama emitió un memorándum a través del cual la administración pretende disponibilizar

más espectro para uso comercial al permitir y alentar el acceso compartido por parte de proveedores

comerciales al espectro actualmente asignado a uso federal8. En respuesta, la Administración Nacional

de Telecomunicaciones e Información (NTIA), a cargo de administrar el uso del espectro del gobierno

federal, publicó un plan que identifica 960 MHz de espectro federal para su consideración en estudios de

factibilidad detallados sobre la posibilidad de compartición.9

Algunos de los grupos que han estudiado soluciones para compartición de espectro incluyen los

siguientes:

5 http://networks.nokia.com/news-events/insight-newsletter/articles/5G-under-development-first-live-demo-of-authorized-shared-

access. 6 Informe de la FCC y Orden y segunda notificación de regla propuesta, en el tema de la enmienda de las reglas de la Comisión

respecto de operaciones comerciales en la banda de 3550-3650 MHz Band. FCC 15-47, 21 de abril de 2015. 7 Consejo de Asesores del Presidente sobre Ciencia y Tecnología (PCAST). Informe “Realizing the Full Potential of Government-

Held Spectrum to Spur Economic Growth” (Alcanzar el potencial pleno del espectro en manos del gobierno para impulsar el crecimiento económico), julio de 2012. 8 Memorándum a los titulares de los departamentos ejecutivos y agencias, Expanding America’s Leadership in

Wireless Innovation (Expandiendo el liderazgo de Estados Unidos en la innovación inalámbrica) (14 de junio de 2013), publicado en 78 Fed. Reg. 37431, 20 de junio de 2013. 9 http://www.ntia.doc.gov/files/ntia/publications/ntia_5th_interim_progress_report_on_ten-year_timetable_april_2015.pdf.

http://networks.nokia.com/news-events/insight-newsletter/articles/5g-under-development-first-live-demo-of-authorized-shared-access

http://networks.nokia.com/news-events/insight-newsletter/articles/5g-under-development-first-live-demo-of-authorized-shared-access

http://www.ntia.doc.gov/files/ntia/publications/ntia_5th_interim_progress_report_on_ten-year_timetable_april_2015.pdf


Protocolo IETF para el Acceso a Bases de Datos de Espacios Blancos (PAWS)

Comité de Normas para Redes de Acceso Dinámico al Espectro del IEEE (DySPAN-SC)

IEEE 802.11af y 802.22

ETSI: Sistemas de Radio Reconfigurables (RRS)

Foro WINN: Comité de Compartición de Espectro (SSC)

3GPP SA5: Estudio sobre el soporte OAM para Acceso Compartido por Licencia (LSA)

Estos son tan solo algunos de los grupos que trabajan para abordar las necesidades de la industria

respecto del espectro compartido.

6.2 TECNOLOGÍA DE SEMICONDUCTORES Y ANTENAS

Hay una gran cantidad de espectro disponible en las bandas entre 6 y 100 GHz, junto con nuevas

bandas por debajo de los 6 GHz que resultan recursos atractivos para las comunicaciones móviles

inalámbricas de 5G. Más aún, para satisfacer los requisitos de 5G de tasas máximas superiores a los 10

Gbps y las tasas de 100 Mbps en el borde de las celdas, será fundamental que cualquier diseño de

sistema 5G cuente con eficiencia espectral mejorada respecto del sistema actual LTE-Advanced además

de Múltiple Entrada Múltiple Salida (MIMO) masivo con tecnología avanzada de semiconductores y

antenas.

Las dos técnicas principales para mejorar la capacidad del sistema y la cobertura son formación de haz y

multiplexación espacial. La formación de haz incrementa la Relación Señal-Ruido del enlace (SNR) a

través de la sumatoria coherente de la señal transmitida desde la disposición de antenas, lo que

incrementa la capacidad y la cobertura. La multiplexación espacial aumenta la capacidad del sistema al

formar múltiples canales paralelos espaciales entre los Puntos de Acceso (AP) y uno o más equipos de

usuario por vez. Las disposiciones en fase de gran escala en los sistemas de 5G utilizan ambas técnicas

descriptas más arriba para mejorar la cobertura, la capacidad y la eficiencia espectral en bandas de

espectro de hasta 100 GHz. El uso del multiplexado espacial también depende del ancho de banda del

sistema de 5G. A modo de ejemplo, en bandas de ondas centimétricas en que la disponibilidad mayor de

ancho de banda es menor que 500 MHz, se requerirá MIMO de Único Usuario (SU)-MIMO de 4 a 8 flujos

para satisfacer los requisitos de tasa máxima de 5G, mientras que en bandas milimétricas se podrá

utilizar un ancho de banda mayor (por ejemplo, 2 GHz) con SU-MIMO de 2 flujos.

La diferencia en la longitud de onda entre las bandas celulares actuales (por ejemplo, 2 GHz) y las

bandas de ondas centimétricas (3-30 GHz) / onda milimétrica (30-100 GHz) da lugar a una pérdida de

trayecto adicional de 20-30 dB que se compensa con el uso de disposiciones en fase de gran escala. Las

disposiciones en fase de gran escala son factibles en bandas de frecuencia más altas, ya que al

incrementarse la frecuencia de la portadora, el tamaño de la disposición de antenas disminuye en forma

acorde. Como tal, desde un punto de vista de formato será factible tener disposiciones de antenas con

cientos de elementos para las bandas de frecuencias más altas.

Dependiendo de la banda de operación, la arquitectura de hardware para la implementación de un

sistema MIMO masivo será distinta. Existen tres clases de arquitecturas de hardware para las

disposiciones de antenas, a saber: i) arquitecturas orientadas a la banda base; ii) arquitecturas

orientadas a la RF; y iii) arquitecturas híbridas. En la arquitectura de banda base, la formación de haz

tiene lugar en la banda base y hay una única cadena de transmisión para alimentar cada antena. Este

tipo de arquitectura es muy apto para las bandas por debajo de 6 GHz y permite alta flexibilidad y alto

desempeño pero con alto costo y alto consumo de potencia. La arquitectura de Radio Frecuencia (RF),

donde cada flujo de datos alimenta una única cadena de transmisión, es apta para bandas de


microondas (> 30 GHz) y los pesos de formación de haz se implementan como cambiadores de fase con

poca o nula habilidad para controlar la ganancia en cada rama de transmisión. Por último, en la solución

híbrida, la solución de formación de haz de transmisión se realiza tanto en la banda base como en RF y

se utilizará en bandas de ondas centimétricas (6 GHz - 30 GHz). En las bandas de microondas, las

soluciones de Circuito Integrado de Radio Frecuencia (RFIC) altamente integradas con cadenas

completas de transmisor y receptor son claramente deseables para satisfacer las necesidades de

tamaño, costo y consumo de potencia de las futuras generaciones de productos de radio por

microondas. Si bien existen desafíos para que los semiconductores brinden el desempeño necesario en

las bandas de ondas milimétricas, los semiconductores avanzados ya pueden operar en estas bandas y

están en constante evolución hacia futuras mejoras de desempeño.

6.3 DEFICIENCIAS VINCULADAS A LA PROPAGACIÓN

Los principios de propagación de la onda electromagnética son similares en las bandas centimétricas y

las microondas. Sin embargo, la diferencia de longitud de onda entre ambas bandas hará que los

mecanismos de propagación presenten características diferentes. Las principales diferencias entre los

mecanismos de propagación e interacción de las ondas centimétricas y las microondas son los

siguientes:

Pérdidas de trayecto en espacio libre: La ley de transmisión de Friis afirma que la pérdida de trayecto

en espacio libre crece con el cuadrado de la frecuencia. La razón es que la ley de Friis supone que el

tamaño de las antenas de transmisión y recepción es fijo respecto de una longitud de onda y, por ende,

el tamaño de la apertura de la antena física disminuye con la frecuencia. La longitud de onda menor de

las señales de ondas milimétricas significa que pueden colocarse más antenas en la misma superficie

física, lo que luego posibilita mayor ganancia de antena para la misma superficie física. Así, la

propagación de las ondas milimétricas no está sujeta a mayor pérdida de espacio libre cuando se utiliza

la misma superficie física para múltiples antenas.

Difracción: La pérdida por difracción aumenta en forma proporcional a la frecuencia y no será un

mecanismo de propagación dominante para las frecuencias de ondas milimétricas. El rango de ondas

centimétricas por debajo de la difracción de 10 GHz es el principal mecanismo de propagación en las

superficies NLOS. Para las frecuencias de ondas centimétricas por sobre 10GHz, la difracción está

presente, pero no está dominando la propagación NLOS, mientras que en frecuencias de ondas

milimétricas no hay difracción.

Reflexión y dispersión: Los mecanismos de reflexión se caracterizan por la reflexión especular (por

ejemplo, reflexiones de objetos como muros, vehículos, suelos e incluso personas) y la reflexión difusa

(la dispersión de la energía de la señal al encontrar un objeto). El mecanismo de transmisión por

reflexión especular es relativamente consistente para todas las frecuencias de las bandas de ondas

centimétricas y milimétricas y, por ende, es el medio más confiable de obtención de señales en

condiciones de ausencia de visibilidad directa. En la dispersión, es importante la rugosidad de los

materiales respecto de la longitud de onda. Así, en bandas de ondas milimétricas, la reflexión difusa se

incrementa respecto del rango de ondas centimétricas. El mecanismo de reflexión difusa podría ayudar a

ampliar el rango de cobertura de los sistemas de ondas milimétricas debido a la dispersión de la onda de

radiocomunicaciones en un amplio rango de ángulos, y así alcanzar las zonas NLOS. Este tema está en

estudio en las comunidades que investigan sobre ondas milimétricas en estudios de propagación.

La penetración de materiales es la cantidad de energía capaz de ser transmitida a través de un objeto.

Típicamente, la pérdida se incrementará a medida que aumenta la frecuencia y, por ello, puede ser

posible algún grado de penetración en construcciones en la parte inferior de la banda de ondas


centimétricas pero será difícil, sino imposible, en el extremo superior de la banda de ondas centimétricas

y en la banda de ondas milimétricas. Mientras que la propagación de exteriores a interiores será difícil en

este rango de frecuencias, la mayor aislación entre los sistemas de interiores y exteriores reduce

significativamente la interferencia.

Oxígeno y absorción de agua, pérdida por lluvia: El rango máximo soportable previsto de 100-150

metros convierte a estas pérdidas en marginales incluso en las bandas de ondas milimétricas (no más de

6.0 dB en las peores condiciones de lluvia).

Pérdida por follaje: Esto aumenta con la frecuencia y ocasionará un perjuicio en las comunicaciones de

las bandas de ondas milimétricas y parcialmente también en las de ondas centimétricas superiores. Sin

embargo, esto puede superarse con reflexiones y / o rápido re-enrutamiento a un punto de acceso

distinto. Además, la integración ajustada de distintas capas con potencial conectividad multi-capa puede

garantizar una experiencia transparente (seamless) al usuario.

Los principios descriptos se están verificando en campañas de medición en distintas ciudades y en

bandas de frecuencias entre 6-100 GHz. La evaluación de los sistemas de 5G en estas bandas de

frecuencias, e incluso por debajo de 6 GHz, requerirá un modelo de canales de alta confianza que estará

disponible aproximadamente a mediados de 2016. Los modelos de canales deben modelar

apropiadamente la dependencia de las frecuencias de la difracción, la dispersión difusa, la polarización,

las dispersiones de retardo/ángulos, la obstrucción y la pérdida de penetración.

7 CONCLUSIÓN

Según la UIT, se prevé que habrá 9,2 mil millones de suscripciones móviles alrededor del mundo en el

año 2020. Esto toma en cuenta el crecimiento poblacional y un aumento drástico de las suscripciones

atribuible a M2M e IoT. Muchos otros factores también contribuyen a la necesidad de contar con

espectro nuevo, adicional o reasignado para adaptarse a las capacidades nuevas o alternativas de los

sistemas inalámbricos de banda ancha móvil. Estos factores incluyen nuevos avances tecnológicos, el

surgimiento de nuevas aplicaciones, y el crecimiento de la demanda de los usuarios por servicios

inalámbricos. Por ejemplo, las conexiones de ultra alta velocidad en el rango de los múltiples gigabits por

segundo podrían potencialmente alcanzarse a través de anchos de banda de portadora ultra amplios en

el orden de los varios cientos de MHz o más.

Este trabajo analiza los diversos aspectos de los requisitos y características del espectro para la 5G.

Específicamente, se trataron los siguientes puntos:

Con la evolución de los sistemas de 4G y el desarrollo de los sistemas de 5G a lo largo del

tiempo, las bandas del espectro móvil por debajo de 6 GHz serán valiosas al permitir la

migración suave del uso de LTE de 4G a 5G.

A pesar de los desafíos, la industria móvil tiene la capacidad de extender los servicios móviles

hacia las bandas de espectro del rango por encima de 6 GHz.

Se necesita una variedad de bandas para abordar tanto las necesidades de cobertura como de

capacidad de los sistemas de 4G evolucionados y los de 5G. Es importante considerar las

frecuencias más allá de las utilizadas tradicionalmente para sistemas celulares, en especial

aquéllas por encima de los 6 GHz. Si bien las frecuencias más bajas tienen mejores

características de propagación para mayor cobertura y, por ende, pueden dar soporte a

despliegues tanto de celdas macro como pequeñas, las frecuencias más altas pueden dar

soporte a portadoras de ancho de banda más amplio debido a la potencial gran disponibilidad de


espectro en las bandas de ondas milimétricas para brindar muy alta tasas máximas de datos en

zonas específicas donde las demandas de tráfico son muy altas.

Se requiere que los reguladores actúen para asegurar el abordaje de las nuevas necesidades de

espectro para la evolución de la 4G (WRC-15, punto de agenda 1.1) y para atender las

necesidades de la sociedad, además de la introducción oportuna de la 5G, para identificar

nuevos rangos de espectro a ser estudiados en el ITU-R (WRC-15, punto de agenda 10 y WRC-

19).

APÉNDICE A: LISTA DE ACRÓNIMOS

3GPP Proyecto de Asociación para la Tercera Generación

5G 5ta Generación

AP Punto de Acceso

AR Realidad Aumentada

CITEL Comisión Interamericana de Telecomunicaciones

cm-wave Ondas centimétricas

ESC Capacidad Sensora Ambiental

FCC Comisión Federal de Comunicaciones

FDD Dúplex por División de Frecuencias

FSS Servicio de Satélite Fijo

IMT Telecomunicaciones Móviles Internacionales

IoT Internet de las Cosas

ITU Unión Internacional de las Telecomunicaciones

ITU-R Sector de Radiocomunicaciones de la UIT

LOS Línea de visibilidad

LMDS Servicios de Distribución Multi-Punto Locales

LTE Evolución para el Largo Plazo

M2M Máquina a Máquina

MIMO Múltiple Entrada Múltiple Salida

mm-wave Ondas milimétricas

MTC Comunicaciones Tipo Máquina

NLOS Fuera de la Línea de Visibilidad

NOI Notificación de Investigación

NTIA Administración Nacional de Telecomunicaciones e Información

PSTN Red Pública Conmutada de Telefonía

RAN Red de Acceso Radioeléctrico

SNR Relación Señal a Ruido

SU-MIMO MIMO de Único Usuario

TDD Dúplex por División de Tiempo

UE Equipo de Usuario

UHD Ultra Alta Definición

UHF Ultra Alta Frecuencia

VR Realidad Virtual


WRC Conferencia Mundial de Radiocomunicaciones

APÉNDICE B: APLICACIONES POTENCIALES Y CASOS DE USO EN 5G

El material que sigue fue extraído del libro blanco 4G Americas’ Recommendations on 5G Requirements

and Solutions (Recomendaciones de 4G Americas sobre requisitos y soluciones para 5G), publicado en

octubre de 2014.

B.1 LA INTERNET DE LAS COSAS (INTERNET OF THINGS O IoT)

Se puede avizorar que una variedad de aplicaciones de IoT que aprovechan la infraestructura celular

podrían ser prevalentes en 2020. Existen oportunidades que van desde medidores de potencia

empleados en la Red Eléctrica Inteligente hasta Sistemas Públicos de Alertas que utilizan sensores de

detección de terremotos / tsunamis conectados de manera inalámbrica. Todos estos tipos de

aplicaciones pueden y están comenzando a desplegarse incluso en las redes celulares de hoy. Sin

embargo, se predice que las aplicaciones de la Internet de las Cosas crecerán a un ritmo mucho más

veloz que el que quizá puedan manejar de forma óptima las redes y tecnologías celulares existentes.

Para dar soporte a los posibles miles de millones de dispositivos IoT, se necesita una infraestructura

inalámbrica que no solo sea escalable en términos de su capacidad sino que además pueda manejar de

manera óptima las diferentes necesidades de servicio de diversas verticales de IoT. Ejemplos de

distintas necesidades de servicios incluyen distintos requisitos de movilidad, latencia, confiabilidad y

resiliencia de las redes. Estos conjuntos diversos de requisitos pueden exigir una rearquitectura de los

componentes clave de la red celular, por ejemplo para dar soporte a la movilidad a demanda en que la

movilidad solamente se suministre a aquéllos dispositivos y servicios que la necesitan. El siguiente

ejemplo de casos de uso con Comunicaciones Tipo Máquina (MTC)10

se convertirá en la norma

societaria en torno del año 2020.

B.1.1 RED ELÉCTRICA INTELIGENTE Y MONITOREO DE INFRAESTRUCTURA

CRÍTICA

Las sociedades de hoy dependen de una amplia gama de infraestructura crítica para funcionar

adecuadamente. El mal funcionamiento o daños a esta infraestructura pueden acarrear un enorme

impacto financiero, la degradación de la calidad de vida, e incluso la pérdida de vidas. El apagón

eléctrico del Noreste de los Estados Unidos en 2003 fue un ejemplo de cómo una falla en la

infraestructura puede detener toda una región y su economía. Otros ejemplos de disrupciones

semejantes incluyen las fallas estructurales en puentes y edificios que desencadenan su colapso, el mal

funcionamiento de sistemas de agua y alcantarillado, etc. Por lo tanto, es importante monitorear el

estado de “salud” de la infraestructura crítica de manera confiable y costo-eficiente.

El monitoreo de infraestructura crítica es una empresa onerosa, que a menudo requiere niveles de

servicio solo alcanzables por la conectividad dedicada de línea fija. Por ejemplo, para detectar una falla

en una línea de transmisión de alto voltaje y tomar medidas correctivas que impidan fallas en cascada, la

latencia requerida en la comunicación está más allá de lo que pueden lograr las redes inalámbricas

10 En la industria se usan diferentes términos para describir las comunicaciones máquina a máquina. Entre ellos: IoT, M2M, MTC,

etc. En el presente trabajo, los empleamos de manera indistinta.




actuales. De manera similar, el monitoreo estructural requiere el aprovisionamiento de una gran cantidad

de sensores inalámbricos de baja tasa de datos y alimentación a batería y las redes inalámbricas

actuales no están optimizadas para dar soporte a este modelo de despliegue, ni en términos de vida útil

de las baterías ni en costo-eficiencia. La 5G se diseñará de manera de dar soporte a comunicaciones

confiables de baja latencia entre dispositivos densamente desplegados sujetos a restricciones de

potencia y amplios requisitos de tasas de datos.

B.1.2 CIUDADES INTELIGENTES

La urbanización masiva es una tendencia presente en todo el mundo, y está ejerciendo severas

presiones sobre los servicios de las ciudades, recursos e infraestructura. Según la Organización Mundial

de la Salud, para 2030, seis de cada diez personas vivirán en una ciudad. Las iniciativas de las Ciudades

Inteligentes apuntan a mejorar el costo, los recursos y la eficiencia de procesos de las ciudades, al

tiempo que se mantiene una alta calidad de vida para sus crecientes poblaciones. Los siguientes son dos

ejemplos de casos de uso potenciales de Ciudades Inteligentes habilitados por la 5G:

Transporte inteligente: La congestión de tráfico está convirtiéndose en un problema importante en

muchas áreas urbanas, y acarrea pérdidas de productividad, contaminación ambiental, y degradación de

la calidad de vida. La 5G habilitará la captura masiva de datos en tiempo real de vehículos, conductores,

peatones, sensores viales y cámaras para ayudar a racionalizar el flujo de tráfico. Por ejemplo, puede

ayudar a optimizar semáforos y uso de calles, dirigir el transporte público hacia donde más se lo

necesita, navegar vehículos para evitar la congestión, elevar las barreras de peaje para limitar el ingreso

de tráfico a una zona congestionada, etc.

Edificio inteligente: Los edificios urbanos son consumidores importantes de energía y recursos.

Racionalizar las operaciones en edificios aumentará la productividad y la eficiencia energética. Por

ejemplo, sensores / actuadores 5G conectados pueden ayudar a optimizar la temperatura, humedad e

iluminación en edificios según las actividades en curso. También permitirán que los edificios detecten

cuándo se necesita reparar caños y cables ocultos, accesos no autorizados, niveles bajos de stock de

provisiones de oficina, y hasta cuándo están llenos los contenedores de residuos. Esto permitirá que la

administración del edificio tome las medidas apropiadas de manera costo-efectiva y oportuna.

Hogar inteligente: Las aplicaciones de seguridad y automatización del hogar constituyen otra área de

servicios M2M que se espera crecerá significativamente en el futuro. Ejemplos incluyen la transmisión de

alarmas de seguridad críticas en el hogar y datos de video de vigilancia enviados del hogar a estaciones

comerciales de monitoreo.

B.1.3 SALUD MÓVIL Y TELEMEDICINA

La telemedicina es una herramienta primordial para el mejor acceso a la atención de la salud ya sea en

zonas rurales remotas como en áreas urbanas. Puede contribuir a reducir el costo de la salud al tiempo

que mejora los resultados de la salud pública. Un gran habilitador en este campo es el uso abarcativo de

Historias Clínicas Electrónicas basadas en la nube que harían las veces de repositorios de información

médica sobre pacientes individuales. Con la 5G, estas historias clínicas, que contienen imágenes y

videos clínicos de alta resolución, pueden ponerse a disposición de los médicos y profesionales de la

salud en cualquier momento y lugar. Las consultas remotas en tiempo real a médicos generalistas y

especialistas también contribuirían a reducir costos, aumentar la practicidad y lograr resultados mejores y

más oportunos.


Una barrera importante para lograr este escenario es la falta de una infraestructura inalámbrica que

tendría que manejar la naturaleza voluminosa de las imágenes y videos médicos con tamaños que

oscilan entre cientos de Megabytes a Gigabytes por instancia. El uso creciente de herramientas

diagnósticas como los ultrasonidos en 3D y 4D11

, las tomografías computadas y las resonancias

magnéticas y la miniaturización de este equipo a un formato portátil / manual conducirán a demandas

aún mayores sobre las redes inalámbricas. Además, las mejoras masivas de la calidad de las pantallas

móviles de bajo costo y el software de aplicaciones disponibles hoy para los profesionales de la medicina

hacen que este campo esté maduro para la adopción masiva. La bio-conectividad, la toma de telemetría

médica continua y automática (temperatura, presión arterial, ritmo cardíaco, glucosa en sangre, etc.) a

través de sensores tipo wearable es otra tendencia emergente que se sumará a estos requisitos de

comunicaciones inalámbricas. La 5G habilitará estas y otras aplicaciones médicas futuras mediante

mejoras significativas a la velocidad de transmisión de datos inalámbricos y a la capacidad de las redes.

B.1.4 AUTOMOTORES

Los Sistemas Avanzados de Asistencia de Conducción (ADAS) y los Vehículos Autónomos son

tendencias en evolución en el área de los automotores. Juntos, aportan una serie de beneficios incluidos

la mayor seguridad, menos choques, menos congestión, mejor economía de combustible, y hasta mayor

productividad del conductor. Las tecnologías inalámbricas de 5G que dan soporte a comunicaciones de

alta velocidad y baja latencia de vehículo a vehículo y de vehículo a infraestructura son habilitadores

clave de los ADAS y los Vehículos Autónomos. Además, los conductores y pasajeros de hoy están

demandando opciones de información y entretenimiento más ricas, que se están sumando a la presión

sobre las redes inalámbricas. La siguiente sección describe varios casos de uso potenciales en

automotores para la 5G.

Internet / Info-entretenimiento vehicular: el consumo creciente de contenidos de parte de los

ocupantes de vehículos contribuirá enormemente a la necesidad de banda ancha inalámbrica y la

capacidad de la red móvil. Opciones típicas de info-entretenimiento incluyen videos, audio, acceso a

Internet, y aplicaciones próximas como realidad aumentada y displays de información anticipada. Para

estas aplicaciones, los ocupantes de los vehículos esperarán una experiencia al usuario comparable a

los niveles ofrecidos por sus redes hogareñas y de oficina. Los vehículos en sí mismos conforman otro

grupo de usuarios de Internet para mapas, tráfico de datos, descargas de fotos en alta resolución, y

subida de datos e imágenes de sensores.

Detección y mitigación pre-colisión: Las colisiones no solo llevan a heridas y / o daños a la propiedad,

sino que también ocasionan pérdidas de tiempo y productividad debido a la congestión de tráfico. La

detección pre-colisión permite a los vehículos sensar colisiones inminentes e intercambiar datos

pertinentes entre los vehículos en cuestión; a su vez, esto permite que vehículos y conductores tomen

medidas para contrarrestar o mitigar el impacto de la colisión. La detección pre-colisión requiere

comunicaciones vehículo a vehículo altamente confiables y de latencia extremadamente baja.

11 El ultrasonido de 4D constituye videos con imágenes 3D en que la cuarta dimensión es el tiempo. La mayoría de los videos de

ultrasonido 4D hoy tienen menos de 5 marcos por segundo. Para mayor utilidad diagnóstica, deberían tener mucho más elevada resolución y alrededor de 30 marcos por segundo. Para aplicaciones cardiológicas, sería deseable contar con más de 100 marcos por segundo.


Vehículos cooperativos: La capacidad limitada en las autopistas de muchas ciudades a menudo

genera severa congestión de tráfico. Los vehículos cooperativos utilizan comunicaciones vehículo a

vehículo y vehículo a infraestructura para operar los vehículos de manera segura como tren de autos de

conducción automática en una autopista para mejorar la capacidad de la autopista, reducir los errores del

conductor y lograr mayor economía de combustible. Para garantizar seguridad y confiabilidad al operar

como tren de autos de conducción automática, se necesitan comunicaciones confiables y de muy baja

latencia entre vehículos y con la infraestructura.

Intercambio de información inter-vehicular: La comunicación inter-vehicular entre pares utilizando

tecnología celular D2D bajo la guía de las políticas del operador puede permitir que los vehículos

comuniquen información relativa a la seguridad vial y la congestión de tráfico directamente en forma de

malla, derivando así datos de la infraestructura RAN tradicional. Se trata tan solo de un ejemplo posible

del tipo de información que puede intercambiarse.

B.1.5 DEPORTES Y ESTADO FÍSICO

Las aplicaciones vinculadas al estado físico, como las aplicaciones de actividad y monitoreo del cuerpo

que rastrean la actividad de caminata, trote y ciclismo, ritmo metabólico, estado cardiovascular, calidad

del sueño, etc. constituirán un mercado vertical significativo en los servicios M2M. Algunas de estas

aplicaciones utilizarán el cuerpo o redes de área personal para recopilar información biométrica y luego

utilizar redes celulares para retransmitirla a sitios centralizados de adquisición de datos.

B.2 APLICACIONES DE VIDEO Y JUEGOS EXTREMOS – INCLUSO REALIDAD

AUMENTADA / VIRTUAL

Los sistemas futuros de comunicaciones inalámbricas darán soporte a aplicaciones de video y juegos

extremos que utilizan prestaciones como realidad aumentada o realidad virtual. Tales servicios

multimedia inmersivos requerirían el uso de tecnologías como audio 3D, video 3D y formatos y codec(s)

de ultra alta definición. Ejemplos de tales servicios incluyen:

La tele-presencia móvil con capacidades de rendering en 3D que se extenderá mucho más allá

del entorno de oficina tradicional de líneas fijas.

Juegos por Internet, incluso control de juegos entregado en forma inalámbrica con gráficos de

alta resolución y manejo dinámico de mecanismos de feedback vía smartphone para asegurar un

entorno de juegos optimizado de realidad aumentada.

Se prevé que la adopción de dispositivos de mayor resolución, displays tipo casco o vincha y

wearables en campos tales como servicios de emergencias, seguridad pública, telemedicina,

ciudades inteligentes, servicios profesionales, comercio minorista, etc. aumentarán las

demandas sobre las redes móviles.

Este tipo de experiencia interactiva requerirá que la red dé soporte a latencias mucho menores y anchos

de banda mucho mayores que lo que resulta posible hoy.

B.3 INCREMENTO EXPLOSIVO DE LA DENSIDAD DEL USO DE DATOS

Los casos de uso reseñados hasta ahora en esta sección identifican algunas tendencias generales de la

industria:


Se prevé que la cantidad de dispositivos que utilizan redes celulares se incrementará

significativamente en los próximos años. En otras palabras, la densidad de los dispositivos

celulares (es decir, dispositivos / superficie) se incrementará. Una gran parte de este aumento

provendrá de servicios M2M.

Algunos de los servicios futuros requerirán tasas de datos mucho mayores comparadas con las

que típicamente se alcanzan hoy. Se han brindado ejemplos de tales servicios en el caso de uso

anterior sobre video extremo y juegos por Internet.

La concentración de dispositivos que emplean aplicaciones de video de Ultra Alta Definición (4k y 8k) y

de compartición de fotos y video de alta resolución se da en sedes de eventos, estadios,etc. Además, las

variaciones significativas en el tráfico UL:DL implican una necesidad de diseño de interfaz de aire que

pueda asignar capacidad de tráfico de modo más flexible a las diferentes direcciones de transmisión. El

efecto de estos dos factores sobre el tráfico de las redes será multiplicador y dará lugar a un aumento

explosivo de la demanda de tráfico de datos por milla cuadrada en el área de cobertura, especialmente

en entornos urbanos. Parte de esto se valida al observar las tendencias de tráfico existentes, donde la

densidad del tráfico de datos en entornos urbanos como las sedes de estadios deportivos, las empresas

financieras, los hospitales, las universidades y corredores principales de transporte se ha incrementado

drásticamente. Para manejar este auge de la demanda del tráfico de datos para 2020, la capacidad de

las redes debería aumentarse en órdenes de magnitud.

B.4 SEGURIDAD PÚBLICA

Estados Unidos planea desplegar una red de banda ancha LTE para Seguridad Pública en 700 MHz

para aprovechar los precios de los equipos comerciales estándar. Canadá actualmente evalúa el uso de

una red de banda ancha LTE para Seguridad Pública en 700 MHz. Parece natural que las redes futuras

de banda ancha inalámbrica también contemplen la seguridad pública en su diseño fundamental.

Algunas de las necesidades “especiales” de la seguridad pública incluyen:

Voz para misión crítica: Permitir que un respondedor de seguridad pública pulse un botón

(push-to-talk) para comunicarse con otros respondedores de seguridad pública. Esta operación

debe ser sumamente confiable, funcionando tanto en la red como fuera de ella sin el retardo

implícito al discar números telefónicos. La prestación debe permitir la comunicación con uno o

más grupos (por ejemplo, la policía local, regional, seguridad pública local- bomberos,

ambulancia, etc.) en tiempo real. Los usuarios de la seguridad pública deben poder monitorear

múltiples grupos simultáneamente (escaneando comunicación en distintos grupos) y permitirle al

usuario sumarse a una discusión en curso en el grupo.

Datos en banda ancha: Buena parte de este concepto será el tráfico IP de un dispositivo de

seguridad pública a un servidor (posiblemente en la nube). Si bien esta capacidad puede ser

manejada por equipos LTE existentes, es importante que la 5G considere los siguientes casos

de uso de seguridad pública.

o Cámaras de seguridad de alta resolución que monitoreen espacios públicos y propiedades

con las imágenes / video capturados analizados para alertar a las autoridades cuando

ocurren incidentes o se detectan personas de interés.

o Sistemas de vigilancia por drones o robots para monitorear áreas remotas.


o Sensores inalámbricos y dispositivos de rastreo utilizados para detector intrusos, riesgos

biológicos y químicos, y para rastreo de personal de emergencias.

Los datos generados por estas y muchas otras modalidades sobrecargarán significativamente al

enlace de radiocomunicaciones y las redes de 4G.

Además de estas necesidades específicamente para funcionarios de la seguridad pública, los sistemas

de 5G deberán dar soporte a las prestaciones de seguridad pública existentes tales como: Sistema de

Alertas Públicas (PWS), Llamadas de Emergencia, Servicios de Emergencia Multimedia (MMES), e

Intercepción Legal.

Para dar soporte a todos estos casos de uso, las redes inalámbricas futuras deberán brindar una

infraestructura de comunicaciones robusta, altamente confiable, resiliente y de baja latencia.

B.5 EL OCASO DE LAS PSTN

El ocaso de la Red Pública Conmutada de Telefonía (PSTN) en Norteamérica está programado para

antes de 2020 y con la tendencia general de la industria de migrar hacia la comunicación inalámbrica, se

prevé que alrededor de 2020 y posteriormente, las redes de banda ancha móvil serán utilizadas

comúnmente en el dominio actual de las PSTN. Así, el ecosistema de la 5G también deberá atender las

necesidades de las líneas terrenas de la actualidad. Para que las redes de 5G se consideren un

reemplazo viable de las PSTN, deben exhibir los mismos niveles de confiabilidad y robustez. Además,

los servicios PSTN atienden primordialmente a clientes estacionarios que no requieren soporte para

movilidad. El concepto de movilidad a demanda que puede simplificar el núcleo de paquetes y hacerlo

escalable debe ser explorado.

B.6 SERVICIOS CONCIENTES DEL CONTEXTO

La última década ha visto una enorme alza del uso de dispositivos conectados a Internet siempre

activos. Los usuarios de tales dispositivos se ven bombardeados constantemente con información, la

mayoría de la cual puede no ser relevante o accionable para ellos. En general, los modelos de servicios

existentes requieren que los usuarios de tales dispositivos lleguen a la Internet para obtener la

información de utilidad y / o el servicio que deseen. En un modelo de servicio semejante, entre otras

cosas, el usuario primero debe descifrar lo que mejor se ajusta a su solicitud y luego averiguar cómo

obtenerlo. Con la cantidad siempre creciente de información disponible, es bastante evidente que este

modelo de servicio no es escalable. Un enfoque deseado es que un servicio tenga conocimiento del

contexto y pueda brindar una entrega seamless del conjunto de información correcto en el momento

correcto utilizando los medios correctos. Este enfoque también podría describirse de esta manera: en

lugar de que el usuario vaya a la Internet y descifre la manera de satisfacer sus necesidades, que la

Internet se acerque al usuario con la información correcta.

AGRADECIMIENTOS

La misión de 4G Americas es promover y fomentar el avance y las capacidades plenas de la tecnología

de banda ancha móvil LTE y su evolución hacia 5G, a lo largo de las redes, servicios, aplicaciones y

dispositivos inalámbricos de este ecosistema en las Américas. 4G Americas, la voz de 5G para las

Américas, está comprometida en liderar el desarrollo de 5G para la región y mantener el liderazgo actual

de innovación global en Norteamérica con tecnología LTE.


Los miembros de la Junta Directiva de 4G Americas incluyen a Alcatel-Lucent, América Móvil, AT&T,

Cable & Wireless, Cisco, CommScope, Entel, Ericsson, HP, Intel, Mitel, Nokia, Qualcomm, Sprint, T-

Mobile US, Inc. y Telefónica.

4G Americas quisiera reconocer el liderazgo de proyecto significativo y los importantes aportes de

Anders Svensson de Ericsson y Reza Arefi de Intel, como así también a los representantes de las

compañías miembro de la Junta Directiva de 4G Americas que participaron en el desarrollo de este white

paper.

Los contenidos del presente documento reflejan los resultados de la investigación, análisis y conclusiones de 4G Americas y

pueden no necesariamente representar las opiniones generales y puntos de vista individuales de cada compañía miembro de 4G

Americas.

4G Americas le acerca el presente documento y la información en él contenida para fines informativos exclusivamente, para su uso

a riesgo exclusivamente del lector. 4G Americas no asume ninguna responsabilidad por errores u omisiones del presente

documento. El documento está sujeto a revisión o remoción en cualquier momento dado sin previo aviso.

4G Americas no realiza ninguna declaración o garantía (expresa o implícita) y 4G Americas no será responsable y, por ende,

deslinda cualquier daño directo, indirecto, punitorio, especial, incidental, consecuencial o ejemplar que surja del uso del presente

documento o en conexión con el mismo y cualquier información en él contenida.

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recomendaciones sobre el espectro para la 5g

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