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Danilo Corral De Witt Departamento de Eléctrica y Electrónica EL ESTÁNDAR 802.22 WALC 2011 Guayaquil – Ecuador.

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1 Danilo Corral De Witt Departamento de Eléctrica y Electrónica EL ESTÁNDAR WALC 2011 Guayaquil – Ecuador

2 AGENDA Introducción IEEE La capa Física (PHY) La capa de Control de Acceso al Medio (MAC) Medidas de Gestión del Espectro Antenas en otros Países Propuesta de Prueba Piloto Conclusiones

3 INTRODUCCIÓN Actualmente existe gran demanda de las comunicaciones inalámbricas. Bandas ICM son ampliamente utilizadas. Esto produce el uso, ocupación y saturación del espectro radioeléctrico en esas bandas. Es necesario: –Buscar alternativas que optimicen el uso del espectro radioeléctrico –Identificar nuevas bandas para estos servicios

4 IEEE Primeros trabajos de WRAN datan de Noviembre de 2004 –Basado en las radios cognitivas –Operación de usuarios sin licencia en las bandas libres de TV (54 MHz a 862 MHz). –Aplicadas en zonas rurales El 16 de junio de 2011, la IEEE aprueba el estándar Hace referencia a las WRAN, MAC, PHY, radio cognitiva y administración. Se busca una coexistencia entre ambos servicios sin causar interferencias a los usuarios licenciados o titulares.

5 BANDAS DE TV EN ECUADOR

6 PaísNº de canal F menor MHz F intermedia MHz F mayor MHz Canal MHz AB en MHz Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador Ecuador OrdBanda MHzAsignación ICM ICM – 5250INI – 5350INI – 5725INI ICM, INI Rango de Bandas ICM

7 RADIO COGNITIVA Equipos que poseen la capacidad de analizar un amplio rango de frecuencias del espectro radioeléctrico. Identifican los canales libres en las bandas de TV de UHF y VHF. Pueden cambiar los parámetros de Tx y/o Rx, para comunicarse de manera eficiente y evitar interferencias con usuarios licenciados. Supervisión activa de varios factores: –Espectro radioeléctrico –La información de posición –Comportamiento de usuario –Estado de red

8 TOPOLOGÍA especifica una interfaz inalámbrica Punto a multi punto BS gestiona su celda y todos los CPE asociados. BS administra la percepción del espectro de los CPE. Según lo que la BS reciba de los CPE, modifica sus parámetros y los de los CPE de forma dinámica.

9 ORDPARÁMETROESPECIFICACIÓN 1Rango de frecuencias54 MHz a 862 MHz 2AB del canal6, 7, 8 MHz 3Tasa de datos4,54 a 22,69 Mbps 4Eficiencia Espectral0,76 a 3,78 bits/(s*Hz) 5ModulaciónQPSK, 16-QAM, 64-QAM 6PIRE (Tx) 4 W máximo para CPE 4W máximo para BS Depende de la regulación local 7Acceso MúltipleOFDMA 8Modos de prefijo cíclico1/4, 1/8, 1/16, 1/32 9DúplexTDD (Time division duplex) 10CPE soportada por BS512 CAPACIDAD DEL SERVICIO Con 12 usuarios simultáneos la velocidad de datos mínima por CPE en total es 1,5 Mbps en downlink y 384 Kbps en uplink

10 COBERTURA BS puede alcanzar a CPE localizados hasta a 100 Km con una velocidad de 22 Mbps. Rango de 33 Km cuando CPE transmite con 4 W de PIRE (Potencia Isotrópica radiada Equivalente) Bandas de frecuencia de TV de 54 a 862 MHz Uso ideal para zonas rurales Modulación: 64 QAM, 16 QAM, QPSK, según la distancia

11 CAPA FÍSICA (PHY) Modulación OFDMA con canales vinculados WRAN presenta largos tiempos de propagación de 25 μs (50 μs en grandes áreas de terreno) Uso de prefijo cíclico de 40 μs Flexibilidad de modulación y codificación (QPSK, 16QAM y 64QAM) 48 subcanales

12 ESTRUCTURA DE VÍNCULO DE CANALES El espacio libre mínimo entre canales de TV para que la WRAN pueda operar debe de ser de tres canales Se pueden vincular canales sucesivos o canales separados

13 CAPA DE CONTROL DE ACCESO AL MEDIO (MAC) Radios cognitivos dinámicos que responden rápidamente a los cambios del sistema. Definido por una estructura de supertrama y trama. Supertrama contiene SCH (Superframe control header): –TV Canales vinculados –Convivencia e información de la supertrama –El numero y tamaño de la trama La información de los períodos de silencio ID de potencia del transmisor –Ubicación de la información de configuración

14 SUPERTRAMA

15 SUPERTRAMA

16 TRAMA

17 MEDIDAS PARA GESTIÓN DEL ESPECTRO Las medidas se dividen en: –In-Band: las medidas que se realizan al canal utilizado por la BS base para comunicarse con el CPE –Out-of-Band: las medidas que se refieren a los otros canales. La BS designa cuál CPE debe sensar los canales, por cuánto tiempo, y con qué probabilidad de detección. Cada CPE realiza distintas medidas. Los valores medidos se utilizan para obtener un mapa de espectro para toda la celda. BS realiza el análisis de todos los valores medidos por los CPE en la celda.

18 ADMINISTRACIÓN DEL ESPECTRO

19 BASE DE DATOS DEL SERVICIO

20 ADMINISTRACIÓN DE CANALES Tipos de canal –Rechazado –En operación –Respaldo –Candidato –Protegido –No clasificado

21 FUNCIONES DE GESTIÓN DEL ESPECTRO Mantener información de disponibilidad del espectro Clasificación y selección de Canales Control de asociación Administración de configuración de canal Acceso la base de datos de servicio Programar períodos de silencio para sondear el espectro Cumplir IEEE y política reguladora Decisión de cambio de Canal de CPE en la celda Coexistencia con otros usuarios WRAN.

22 SONDEO DEL CANAL Detección rápida: Durante esta fase se emplea un algoritmo de sensor bastante rápido y eficiente. Los resultados de las medidas de los CPE y de los BS se consolidan en las BS, las cuales deciden si la fase de sensor preciso es necesaria. Detección precisa: Los algoritmos utilizados aquí pueden durar varios milisegundos por cada canal. No siempre es necesaria esta fase; se decide en la fase de detección rápida.

23 TABLA DE USO DEL ESPECTRO Otra funcionalidad del estándar es la capacidad de crear y mantener una tabla con la clasificación de la disponibilidad de los canales, como los que están ocupados, los que están disponibles y los prohibidos. Esta tabla puede ser actualizada por un operador o por el mismo mecanismo de detección del estándar

24 ANTENAS Cada CPE necesita dos antenas: una direccional y otra omnidireccional La antena direccional es la antena principal usada por el CPE para comunicarse con la BS. La antena omnidireccional se usa para propósitos de observar el espectro y para realizar medidas.

25 EN OTROS PAÍSES Estados Unidos En noviembre de 2008, el FCC norteamericano hizo un llamado para crear la base de datos geolocalizada de los espacios en banco, a fin de permitir el uso de dispositivos proveyendo una lista de canales de TV en desuso –FCC in ET Docket , 11/4/2008 –47CFR15.711: Interference Avoidance Mechanisms

26 El resultado: una base de datos elaborada por una empresa consultora donde se puede observar la información necesaria para el uso de dispositivos WRAN en el territorio norteamericano EN OTROS PAÍSES

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28 UNITED KINGDOM UPD OFCOM Officially Proposes UK Launch of White Space Wireless Broadband Tech. The Communications Regulator, Ofcom UK, has today announced that it is officially moving forward with plans for the introduction of licence exempt White Space wireless broadband technology in the UK. This uses the radio spectrum that exists between digital terrestrial TV channels to deliver internet access over a Wireless Regional Area Network (WRAN). In principal such a technology would have many advantages. Related services typically exist between the lower 470MHz and 790MHz frequencies, which travel further and more easily through walls. Each TV channel is given a slice of this spectrum and a small gap (the white space) is then left between the channels to limit the potential for interference EN OTROS PAÍSES

29 A number of trials are currently underway in the UK and are already showing some promising results. However the technology, which appears to work like Wi-Fi, is still very complicated to get right. The primary problem is that White Space routers (connectivity hardware) would first need to consult a frequency database hosted online. Digital TV channels often swap frequencies and failing to use the correct ones could result in interference, thus it's necessary to keep an up-to-date and locally aware database. Ofcom has decided to allow multiple third-party providers to develop databases, which it believes will create a competitive marketplace and incentivise operators to provide the best database service to consumers EN OTROS PAÍSES

30 Download speeds of up to 22Mbps per channel could be possible by using this technology, although that would be shared (contended) with other users. Never the less it could prove to be a lifesaver for isolate towns and villages. The regulator now expects to consult on a Draft Statutory Instrument for making white space devices licence exempt. The technology itself could be launched in the UK during EN OTROS PAÍSES

31 SOUTH AFRICA TV white spaces can open up low-cost high-speed internet across Africa: All we need is the regulatory go-ahead. We have the skills, the entrepreneurs, a spectrum model we can replicate, the standards, the technology and clearly we have the demand, said South African Henk Kleynhans in the wake of a TV white spaces workshop in Johannesburg last week. All we need is a regulatory go-ahead. Unused TV white spaces could be the way to get highspeed wireless internet to millions in Africa including who have been enforcedly offline till now because they live outside major cities. APC and partners gathered EN OTROS PAÍSES

32 PROPUESTA DE PRUEBA PILOTO CON Ha surgido la idea de realizar una prueba piloto en Ecuador a fin de comprobar la operación de y observar el comportamiento del estándar en las diferentes regiones de nuestro país. Existen organizaciones internacionales interesadas en esta iniciativa que nace en la organización y desarrollo de este evento. El Profesor Ermanno Pietrosemoli la impulsa y ha conseguido ya el apoyo de varias personas que se han comprometido a trabajar para involucrar a las principales instituciones del País.

33 PASOS A SEGUIR Identificar instituciones participantes locales o externas. Crear una estructura organizacional jerárquica. Conseguir permisos del ente regulador. Realizar una prueba piloto en las diferentes regiones para observar el comportamiento de en nuestro medio Elaborar documento que recopilen los datos obtenidos Socializar los resultados PROPUESTA DE PRUEBA PILOTO CON

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35 Proyecto Relacionado: RED ALTERNATIVA DE TELECOMUNICACIONES RURALES EN ECUADOR En el Proyecto Red Alternativa de Telecomunicaciones Rurales en Ecuador (URJC – COMPAD 2010), se han identificado al menos 92 puntos de repetición de entidades públicas donde se podría ubicar BS de WRAN para dar cobertura al 38% del territorio del país, suponiendo una superposición del 80% entre áreas de cobertura y un alcance de 40 Km.

36 El estándar IEEE WRAN es el primer estándar que emplea radio cognitiva para explotar los espacios en blanco localizados en las bandas de TV. Es una Tecnología que promete a futuro gran avance en la provisión de soluciones de conectividad en las zonas rurales. En varios países se está trabajando en este sentido por el enorme potencial que promete el estándar CONCLUSIONES I

37 Es necesario conformar grupos de trabajo e investigación orientados a realizar proyectos pilotos con el estándar en nuestro país, a fin de aportar al desarrollo de soluciones en este sentido. Existe la propuesta de hacer una prueba piloto con en Ecuador, se está buscando a las personas y entidades que decidan participar en este evento de gran trascendencia. CONCLUSIONES II

38 CONCLUSIONES III Cada vez son mas las voces que piden a los entes reguladores de los respectivos países que se apueste por un cambio de modelo que incorpore un análisis detallado sobre el uso y la ocupación real de cada banda de frecuencias así como de los mecanismos de asignación y uso de las mismas. Un requerimiento por parte de usuarios fabricantes y operadores es la asignación de bandas de frecuencia abiertas a nuevas tecnologías sin la necesidad de tener un servicio asignado.

39 GRACIAS

40 Agradecimiento a:


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