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El espectro compartido y las bandas agregadas permitirán mayor cobertura y capacidad 5G

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Los operadores confían en el espectro compartido (DSS) y en la agregación de las ondas portadoras (CA) para ampliar dos necesidades en principio contrapuestas, como son tener gran cobertura y elevada capacidad de transmisión de datos en telefonía móvil 5G, dentro de la banda de espectro disponible. La escasez de espectro en las bandas de frecuencia medias y bajas y la reducida cobertura y penetración de las ondas milimétricas obligará a los operadores a compartir y agregar las bandas de frecuencias que tengan licenciadas. Y así facilitar el despliegue de 5G y ofrecer mejor servicio, sin que la inversión requerida no se dispare.

En su más de siglo y medio de existencia, la industria de telecomunicaciones ha demostrado gran capacidad para resolver los retos planteados para la difusión de las ondas radioeléctricas; sobre todo con la aparición de la tecnología digital y la telefonía móvil desde hace casi medio siglo. La industria de telecomunicaciones ha ido utilizando y ocupando a lo largo de su historia múltiples bandas de frecuencia, con el resultado de que es un bien público cada vez más escaso.

En la Conferencia Mundial de Radiocomunicaciones (CMR-19) del pasado noviembre en Egipto, se identificó un total de 17,25 GHz de espectro para el despliegue de redes 5G y el 85% armonizado globalmente, en comparación con los 1,9 GHz de ancho de banda disponible en la Conferencia anterior. Sin embargo, la gran mayoría de estas bandas de frecuencia son muy elevadas, entre 24 y 71 GHz, que ofrecen muy alta capacidad de transmisión pero escaso alcance y, además, la señal debe estar libre de obstáculos para que funcione.

La gran mayoría de operadores de Eurasia han iniciado el despliegue de redes 5G con la banda intermedia, en torno a 3,5 GHz, porque es la que ofrece un mayor equilibrio entre alcance y penetración de la señal y la velocidad y capacidad de transmisión de datos. El espectro es un recurso muy escaso en todo el mundo; por ello se están adjudicando las licencias mediante subasta y con compromisos de inversión y cobertura, alcanzando en algunos países precios muy elevados, especialmente en Europa.

La velocidad que se consigue con CA y DSS está mucho más cerca de 4G que de 5G, pero supone una mejora y optimizará más la calidad de señal y del servicio

En Estados Unidos, la muy escasa disponibilidad de bandas de frecuencias medias libres a corto plazo hizo que se optara por iniciar la subasta de redes 5G con ondas milimétricas, que permiten gran velocidad pero un alcance de la señal muy reducido. Para extender la cobertura y no tener que poner una antena cada pocos metros, que solo sería relativamente viable en los núcleos de las ciudades con gran demanda, los operadores, como ATT, T-Mobile US y ahora Verizon, están utilizando las frecuencias bajas que cuentan con licencia 4G para ofrecer también 5G, con las lógicas limitaciones de velocidad.

Los operadores de todo el mundo tienen ahora a su alcance dos tecnologías que les permiten extender la cobertura de sus redes 5G en las zonas con capacidad sobrante 4G y con una inversión adicional reducida. Se trata del Dynamic Spectrum Sharing (DSS) o espectro dinámico compartido y del Carrier Aggregation (CA) o agregación de ondas portadoras dentro de una misma banda. Esta última tecnología ya se utiliza habitualmente sobre las redes 4G avanzadas para tener una señal más estable y con mayor ancho de banda y también se puede extender para ofrecer 5G sobre bandas que son en todo o en parte 4G.

El espectro dinámico compartido es una tecnología desarrollada inicialmente por Ericsson y que se puede integrar en las redes de acceso recientes con el simple añadido de un software. También se puede adaptar en otros equipos, como los de Nokia y Huawei, con la debida licencia. Se trata, en esencia, de utilizar una parte de los recursos sobrantes de bandas 4G y asignarlas de forma dinámica a las redes 5G en función de las necesidades de cada momento. Es una forma elegante de optimizar los recursos de ancho de banda que tiene disponibles cada operador en un momento y localización dada para ofrecer una cobertura y velocidad extra a una conexión 5G.

La optimización de los recursos es fundamental en estos momentos de introducción y despegue de las redes 5G en más puntos de un territorio determinado y, especialmente, en los lugares donde puede haber demanda 5G pero reducida. La utilización de las bandas de frecuencia medias y bajas para 5G facilita la ampliación de la cobertura sin necesidad de extender masivamente las redes de acceso. Evidentemente, la velocidad que se consigue está mucho más cerca de 4G que de 5G, pero supone una mejora y, con el tiempo, la extensión de estas dos tecnologías, unida a la ampliación de las redes 5G, permitirá optimizar más la calidad de señal y del servicio, tanto en 4G como en 5G.

La tecnología DSS es muy reciente: Swisscom y Tesltra la demostraron en diciembre con una llamada real 5G entre Australia y Suiza y Ericsson la había probado en Canadá en agosto

En Estados Unidos, lo que están haciendo los tres operadores principales, T-Mobile US, ATT y Verizon, es ampliar la cobertura de 5G, que en principio se hace con redes de muy alta frecuencia o microondas, superiores a 6 GHz, con la utilización de la capacidad sobrante 4G con la redes de baja frecuencia, inferiores a 1 GHz. De esta forma, pueden decir que ofrecen 5G en zonas muy amplias, aunque la velocidad que se consigue es muy marginalmente superior a la 4G y además se requiere tener un smartphone con capacidad 5G.

La tecnología DSS es muy reciente. Fue el pasado diciembre cuando el operador Swisscom, en colaboración con Telstra en Australia, demostró su viabilidad de hacer una llamada 5G en condiciones reales; se utilizó la tecnología DSS de Ericsson entre Berna, la capital de Suiza, y la Golden Coast de Australia. El pasado agosto, Ericsson lo había demostrado con una prueba en su laboratorio de Otawa, la capital canadiense. A lo largo de este 2020 se espera que DSS se vaya implantando con regularidad y lo mismo sucederá con la agregación de portadoras.

El espectro compartido se puede hacer por ahora solo con 4G porque las redes 3G y 2G están aún activas en todo el mundo, especialmente estas últimas con los dispositivos 2G. Sin embargo, muchos operadores tienen previsto dejar de ofrecer 2G a finales de este año, con lo que se podría liberar para el uso compartido banda 2G que tienen licencia. La utilización de dos o tres bandas de frecuencia en paralelo en un solo bloque también permitirá optimizar más los recursos que tengan a mano cada operador.

En estos momentos, todos los operadores están estudiando la forma de ofrecer un mayor y mejor servicio 5G con el mínimo de inversión necesaria y con las bandas de frecuencia que tengan en cada zona. El espectro compartido tendrá sus mayores beneficios con la introducción del Release 16 y las redes 5G SA, porque se podrán ofrecer entonces los servicios a la carta, lo que se conoce como “network slicing”.

Dentro de unos años, cuando las redes 5G se utilicen masivamente, no habrá suficiente con las bandas medias y bajas que ahora se utilizan principalmente en Eurasia, sino que habrá que ampliar los recursos con las bandas milimétricas. El uso de bandas compartidas de forma dinámica será entonces lo más habitual, porque la capacidad de transmisión requerida aumentará de forma exponencial y los recursos del espectro radioeléctrico seguirán siendo limitados.