Gestión del espectro

Gestión del espectro es el proceso de regular el uso de radiofrecuencias para promover un uso eficiente y obtener un beneficio social neto. El término espectro de radio normalmente se refiere al rango de frecuencia completo de 1 Hz a 3000 GHz (3 THz) que puede usarse para comunicaciones inalámbricas. La creciente demanda de servicios como la telefonía móvil y muchos otros ha requerido cambios en la filosofía de gestión del espectro. La demanda de banda ancha inalámbrica se ha disparado debido a la innovación tecnológica, como los servicios móviles 3G y 4G, y la rápida expansión de los servicios de Internet inalámbrico.

Desde la década de 1930, el espectro se asignaba mediante licencias administrativas. Limitada por la tecnología, la interferencia de la señal alguna vez se consideró un problema importante en el uso del espectro. Por lo tanto, se establecieron licencias exclusivas para proteger los derechos de los licenciatarios. señales. Esta antigua práctica de bandas discretas con licencia a grupos de servicios similares está dando paso, en muchos países, a una "subasta de espectro" modelo que pretende acelerar la innovación tecnológica y mejorar la eficiencia en el uso del espectro. Durante el proceso experimental de asignación de espectro también se han llevado a cabo otros enfoques, a saber, loterías, acceso sin licencia y privatización del espectro.

Más recientemente, Estados Unidos ha estado avanzando hacia una política de espectro compartido, mientras que Europa ha estado siguiendo un modelo de licencia de acceso compartido autorizado (ASA). El presidente Obama convirtió el espectro compartido en política de los Estados Unidos el 14 de junio de 2013, siguiendo las recomendaciones del Consejo Presidencial de Asesores para la Ciencia y la Tecnología (PCAST), que abogaba por compartir el espectro de radio federal (no autorizado) cuando no se utiliza en un lugar y tiempo siempre que no suponga riesgos indebidos. De acuerdo con esta guía, a partir de diciembre de 2014, la FCC estaba ampliando el éxito limitado del uso compartido del espectro de la banda de televisión (espacio en blanco de TV) a otras bandas, significativamente a la banda de radar de la Marina de EE. UU. de 3550-3700 MHz a través de un modelo de licencia de tres niveles (actualmente , prioridad y acceso general).

La mayoría de los países consideran el espectro de RF como propiedad exclusiva del estado. El espectro de RF es un recurso nacional, al igual que el agua, la tierra, el gas y los minerales. Sin embargo, a diferencia de estos, la RF es reutilizable. El objetivo de la gestión del espectro es mitigar la contaminación del espectro radioeléctrico y maximizar el beneficio del espectro radioeléctrico utilizable.

La primera frase de la constitución de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) reconoce plenamente "el derecho soberano de cada Estado a regular sus telecomunicaciones". La gestión eficaz del espectro requiere regulación a nivel nacional, regional y global.

Los objetivos de la gestión del espectro incluyen: racionalizar y optimizar el uso del espectro de RF; evitar y solucionar interferencias; diseñar asignaciones de frecuencias de corto y largo alcance; avanzar en la introducción de nuevas tecnologías inalámbricas; Coordinar las comunicaciones inalámbricas con vecinos y otras administraciones. Elementos del espectro radioeléctrico que deben ser regulados a nivel nacional: asignación de frecuencias para diversos servicios de radio, asignación de licencias y RF a estaciones transmisoras, homologación de equipos (para países fuera de la Unión Europea), cobro de tasas, notificación a la UIT para la Frecuencia Internacional Maestra. Registro (MIFR), coordinación con los países vecinos (ya que no hay fronteras para las ondas de radio), relaciones externas con las comisiones regionales (como la CEPT en Europa, la CITEL en América) y con la UIT.

La gestión del espectro es un problema creciente debido al creciente número de usos del espectro. Los usos incluyen: transmisión por aire (que comenzó en 1920); usos gubernamentales y de investigación (que incluyen defensa, seguridad pública (marítima, aérea, policial), gestión de recursos, transporte y radioastronomía); servicios comerciales al público (incluidos voz, datos y redes domésticas); y servicios industriales, científicos y médicos (que incluyen Telemedicina y control remoto).

En la década de 1980, la única preocupación era la radiodifusión y la televisión; pero hoy en día los teléfonos móviles y las redes informáticas inalámbricas son cada vez más importantes, ya que menos del 15% de los hogares estadounidenses dependen de la transmisión por aire para recibir sus señales de televisión.

El espectro de EE. UU. es administrado por la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) para aplicaciones no gubernamentales o por la Administración Nacional de Información y Telecomunicaciones (NTIA) para aplicaciones gubernamentales. Para la aplicación compartida, ambas entidades deberán estar de acuerdo.

El espectro se divide en diferentes bandas de frecuencia, cada una de las cuales tiene una aplicación específica. Por ejemplo, la banda de frecuencia que cubre de 300 kHz a 535 kHz está reservada para comunicaciones aeronáuticas y marítimas y el espectro de 520 kHz a 1700 kHz para radio AM. Este proceso se llama "asignación".

El siguiente paso es asignar frecuencias a usuarios o clases de usuarios específicos. Cada banda de frecuencia tiene una asignación específica que depende de la naturaleza de la aplicación y del número de usuarios. De hecho, algunas aplicaciones requieren una banda más amplia que otras (la radio AM utiliza bloques de 10 kHz mientras que la radio FM utiliza bloques de 200 kHz). Además, las "bandas de guardia" son necesarios para mantener la interferencia entre aplicaciones al mínimo.

El enfoque de gestión de Comando y Control es el que emplean actualmente la mayoría de los reguladores en todo el mundo. Este enfoque aboga por que los reguladores sean las autoridades centralizadas para la asignación y las decisiones de uso del espectro. En el ejemplo de Estados Unidos, el regulador (FCC) determina los casos de uso para porciones específicas del espectro, así como las partes que tendrán acceso a ellas. La Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) también regula las tecnologías de capa física que se emplearán.

Las decisiones de asignación suelen ser estáticas en las dimensiones temporal y espacial, lo que significa que son válidas durante largos períodos de tiempo (generalmente décadas) y para grandes regiones geográficas (en todo el país). El uso suele ser exclusivo; cada banda está dedicada a un único proveedor, manteniendo así una comunicación libre de interferencias. El modelo de gestión de comando y control se remonta a los inicios de las comunicaciones inalámbricas, cuando las tecnologías empleadas requerían medios libres de interferencias para lograr una calidad aceptable. Por lo tanto, a menudo se argumenta que la naturaleza exclusiva del enfoque de comando y control es un artefacto de tecnologías obsoletas.

Las ventajas aparentes de este modelo es que los servicios relacionados con el interés público podrían mantenerse. En términos de rentabilidad, los programas de interés público, por ejemplo la televisión por aire, pueden no ser tan atractivos como los comerciales desde la perspectiva del proveedor, pero de todos modos son beneficiosos para la sociedad. Por lo tanto, el regulador suele exigir implícitamente el cumplimiento de estos servicios a través de acuerdos de licencia. Otra ventaja es la estandarización que resulta de un enfoque tan centralizado. Esta estandarización es fundamental en las industrias conectadas en red, para las cuales la industria de las telecomunicaciones es un ejemplo de libro de texto. Un académico ha publicado un artículo que muestra cómo el desarrollo de nuevas tecnologías promete traer mucho más espectro al público, pero requeriría que la sociedad adopte un nuevo paradigma de uso del espectro.

Extracto:

La estructura actual y la gestión del uso del espectro en los Estados Unidos no fomenta el desarrollo y el uso de algunas tecnologías eficientes de espectro. Debido a que el marco de asignación del espectro compartía en gran medida el espectro por tipos de servicios (como la navegación radiofónica aeronáutica) y usuarios (federal, no federal y compartido), la capacidad de las tecnologías emergentes diseñadas para utilizar el espectro de diferentes maneras se disminuye a menudo. Por ejemplo, las radios cognitivas definidas por software — radios que adaptan su uso del espectro a las condiciones en tiempo real de sus entornos operativos— podrían utilizarse para percibir frecuencias no utilizadas, o "espacios blancos", y utilizar automáticamente esas frecuencias. También puede ser posible utilizar radios cognitivas definidas por software para explotar "espacios grises" en el espectro, áreas en las que existen emisiones todavía podrían acomodar a usuarios adicionales sin crear un nivel de interferencia inaceptable para los usuarios titulares, para aumentar la eficiencia del espectro. Actualmente, sin embargo, el sistema de asignación de espectro puede no proporcionar la libertad necesaria para que estas tecnologías funcionen a través de las designaciones existentes del espectro, y definir nuevas reglas requiere conocimiento sobre el espectro que los líderes del espectro no tienen. Al mismo tiempo, hay pocos requisitos regulatorios e incentivos federales para utilizar el espectro de manera más eficiente. Si bien la Administración Nacional de Telecomunicaciones e Información (NTIA) es responsable de gestionar el uso del espectro del gobierno federal y garantizar la eficiencia del espectro, la NTIA se basa principalmente en organismos individuales para asegurar que los sistemas que desarrollan sean lo más eficientes posible. Sin embargo, la orientación y las políticas de las agencias no requieren una consideración sistemática de la eficiencia del espectro en sus adquisiciones. La falta de consecuencias económicas relacionadas con la forma en que se utiliza el espectro también ha proporcionado pocos incentivos a los organismos para que puedan desarrollar y utilizar proactivamente tecnologías que mejoren la eficiencia del espectro en todo el Gobierno.

Con la transición digital, la gestión del espectro entró en una nueva era. La conversión total a la televisión digital antes del 17 de febrero de 2009 (Ley de Transición Digital y Seguridad Pública de 2005) permite a los organismos de radiodifusión utilizar el espectro de manera más eficiente y ahorrar espacio para la posibilidad de compartir espectro.

El intercambio de espectro es objeto de acalorados debates. Crecimiento exponencial de llamadas inalámbricas comerciales para espectro adicional para dar cabida a más tráfico. Como regulador, la FCC respondió a estas necesidades poniendo más espectro a disposición. Se ha permitido que surja un mercado secundario y se anima a los licenciatarios a arrendar temporalmente el uso del espectro a terceros. Hacer que las licencias sean transferibles es un intento importante de la FCC de crear incentivos para que las emisoras compartan el espectro no utilizado. Otra solución propuesta al problema de la escasez de espectro es permitir que los sistemas de comunicaciones ocupen espectro que anteriormente estaba asignado para uso de radar y compartir espectro de manera cooperativa. Este enfoque ha recibido una mayor atención recientemente con varios programas de investigación, incluidos proyectos DARPA, que investigan varios métodos de intercambio cooperativo del espectro de comunicaciones por radar. Están en marcha más alternativas, como compartir espectro en redes celulares.

La escasez de espectro se ha convertido en el principal problema encontrado al intentar lanzar nuevos servicios inalámbricos. Los efectos de esta escasez son más notables en las subastas de espectro, donde los operadores a menudo necesitan invertir miles de millones de dólares para asegurar el acceso a bandas específicas del espectro disponible. A pesar de esta escasez, mediciones recientes de la utilización del espectro han demostrado que las oportunidades de espectro disponibles están gravemente subutilizadas, es decir, no utilizadas. A menudo se considera que esta escasez artificial basada en la “limitación de acceso” es el resultado de la naturaleza estática y rígida del régimen de gobernanza de comando y control. Las partes interesadas han comenzado a considerar posibles mejoras en el régimen de gobernanza relajando las restricciones al acceso al espectro. Dos modelos predominantes son el "espectro común" y los "derechos de propiedad del espectro" enfoques.

Según la legislación estadounidense, el espectro no se considera propiedad del sector privado ni del gobierno, excepto en la medida en que el término "gobierno" solía ser sinónimo de "el pueblo".

El uso original del término "los bienes comunes" era la práctica por la cual el público en general tenía derechos limitados para utilizar los bienes comunes; Cada persona tenía entonces un interés en sus propios derechos de uso, pero los bienes comunes en sí mismos no eran propiedad, ni los derechos de "propiedad" ya que no se podían comercializar. El término "tragedia de los comunes" fue popularizado por Garrett Hardin en un artículo de 1968 que apareció en Science. La tragedia de los bienes comunes ilustra la filosofía de que el uso destructivo de las reservas públicas ("los comunes") por parte de intereses privados puede resultar cuando la mejor estrategia para los individuos entra en conflicto con el "bien común". En tal escenario, afirma que aunque la contribución de cada "mal actor" puede ser minúsculo, cuando se combinan los resultados de estas acciones el recurso podría degradarse hasta el punto de ser inútil. Esta preocupación ha llevado a la regulación del espectro.

El modelo de derechos de propiedad del espectro defiende que los recursos del espectro deben tratarse como tierra, es decir, se debe permitir la propiedad privada de porciones del espectro. La asignación de estas porciones debería realizarse mediante las fuerzas del mercado. Los propietarios del espectro deberían poder comercializar estas porciones en los mercados secundarios. Alternativamente, los propietarios del espectro podrían utilizar sus bandas de la forma que quieran a través de cualquier tecnología que prefieran (neutralidad tecnológica y de servicio). Aunque el modelo de derechos de propiedad del espectro aboga por la asignación exclusiva de derechos de transmisión, no es lo mismo que un régimen de licencias. La principal diferencia es la neutralidad de servicios y tecnología defendida en el enfoque de derechos de propiedad del espectro, en contraposición a los estrictos requisitos sobre servicios y tecnologías de comunicaciones inherentes a los regímenes de gobernanza con licencia.

La idea básica de los derechos de propiedad del espectro fue propuesta por primera vez por Leo Herzel en 1951, que en ese momento era estudiante de derecho, mientras preparaba una crítica de las políticas de la FCC de EE. UU. en la gestión del espectro. Ronald Coase, economista ganador del Premio Nobel, defendió la idea de subastar los derechos del espectro como una alternativa superior al status quo en 1959. Coase argumentó que, aunque las distribuciones iniciales pueden afectar las cosas, los derechos de propiedad en una frecuencia conducirán a la mayor parte de las veces. uso eficiente de los mismos. Cuando presentó por primera vez su visión a la FCC, le preguntaron si estaba haciendo una broma.

Los partidarios del modelo de derechos de propiedad del espectro argumentan que tal esquema de gestión potencialmente promovería la innovación y el uso más eficiente de los recursos del espectro, ya que los propietarios del espectro potencialmente querrían economizar sus recursos.

El modelo de derechos de propiedad del espectro es a menudo criticado por conducir potencialmente a una escasez artificial y al problema de atraco. El problema del atraco se refiere a la dificultad de agregar los recursos de espectro (que serían necesarios para aplicaciones de gran ancho de banda), ya que los propietarios individuales del espectro podrían pedir una compensación muy alta a cambio de su contribución. Dado que el espectro es un bien finito y escaso, existe un incentivo perverso para no utilizarlo en absoluto. Los participantes y propietarios existentes del espectro en el mercado del espectro pueden comprar espectro de manera preventiva y luego almacenarlo para evitar que los competidores existentes o recién llegados lo utilicen. Los planes oficiales del actual propietario del espectro para este espectro almacenado serían guardarlo para un uso futuro desconocido y, por lo tanto, no utilizarlo en absoluto en el futuro previsible.

En un "espectro como propiedad" parcial o incompleto; En el marco del régimen regulatorio, los propietarios titulares y con derechos adquiridos que obtuvieron espectro bajo la antigua política de causa y mérito, pueden obtener ganancias inesperadas al vender el espectro que obtuvieron sin costo alguno bajo el régimen regulatorio anterior. Cuando un régimen regulatorio cambia al modelo de propiedad, a menudo se eliminan las pautas originales de mérito y causa para los usuarios titulares y exentos. No existe ningún mecanismo de revisión regulatoria para verificar si todavía se siguen las pautas de mérito y, en caso contrario, revocar la licencia de espectro del propietario actual del espectro y volver a emitir el espectro a un nuevo usuario según las antiguas pautas de mérito, o vender el espectro en línea con el nuevo "espectro como propiedad" política.

La Ley de Comunicaciones de 1934 otorga autoridad para la gestión del espectro al Presidente para todo uso federal (47 USC 305). La Administración Nacional de Información y Telecomunicaciones (NTIA) gestiona el espectro para el Gobierno Federal. Sus reglas se encuentran en el Manual de regulaciones y procedimientos para la gestión federal de radiofrecuencias de la NTIA".

La Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) gestiona y regula todo el uso del espectro nacional no federal (47 USC 301).

Antecedentes:

• Ley de radio de 1927
• Comunicaciones Ley de 1934
• Procedimientos administrativos Ley de 1947
• Communications Satellite Act of 1962
• National Telecommunications and Information Administration
• Reglas negociadas Ley de 1990
• Competencia de protección del consumidor de TV por cable Ley de 1992
• Omnibus Reconciliación presupuestaria Ley de 1993
• Telecomunicaciones Ley de 1996

La Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) es la parte de las Naciones Unidas (ONU) que gestiona el uso tanto del espectro de RF como de los satélites espaciales entre los estados nacionales. La Conferencia de Plenipotenciarios es el máximo órgano normativo de la UIT y se reúne cada cuatro años para establecer las políticas generales de la Unión. La UIT se divide en tres Sectores: el Sector de Radiocomunicaciones (UIT-R) determina las características técnicas y los procedimientos operativos de los servicios inalámbricos y desempeña un papel vital en la gestión del espectro de radiofrecuencia; La Comisión de Estudio 1 del UIT-R es la Comisión de Estudio de Gestión del Espectro; el Sector de Normalización de las Telecomunicaciones (UIT-T) elabora normas técnicas y operativas acordadas internacionalmente; y el Sector de Desarrollo de las Telecomunicaciones (UIT-D) fomenta la expansión de la infraestructura de telecomunicaciones en los países en desarrollo de todo el mundo, que constituyen dos tercios de los 191 Estados Miembros de la UIT. El Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT establece un tratado internacional vinculante que rige el uso del espectro radioeléctrico por unos 40 servicios diferentes.

En telecomunicaciones, autoridad de asignación de frecuencias es la facultad que se otorga para la administración, designación o delegación a una agencia o administrador vía tratado o ley, para especificar frecuencias, canales de frecuencia o bandas de frecuencia, en el sector electromagnético. espectro para su uso en servicios de radiocomunicaciones, estaciones de radio o aplicaciones ISM.

La administración de frecuencias se define, según el Artículo 1.2 del Reglamento de Radiocomunicaciones (RR) de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), como «Cualquier departamento o servicio gubernamental responsable del cumplimiento de las obligaciones contraídas en la Constitución de la Unión Internacional de Telecomunicaciones, en el Convenio de la Unión Internacional de Telecomunicaciones y en el Reglamento Administrativo (CS 1002).» Las definiciones idénticas a las contenidas en el Anexo de la Constitución o en el Anexo del Convenio de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (Ginebra, 1992) están marcadas como "(CS)" o "(CV)" respectivamente.

La autoridad internacional de asignación de frecuencias recae en la Oficina de Radiocomunicaciones de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT).

• En Europa cada país tiene una contribución reglamentaria al progreso de las políticas, normas y leyes europeas e internacionales que rigen estos sectores por conducto de sus respectivos sectores Administración de frecuencias.
• Europeo administraciones de frecuencias podría recibir asesoramiento militar por el National Radio Frequency Agency (NRFA). Perteneciendo a la OTAN-Europa, esta experiencia está dentro de Comando de Consulta Espectrum y Control & Infraestructura Subdivisión (SC3IB). Sin embargo, el órgano de toma de decisiones, relativo al acceso militar al espectro radiofónico, es la OTAN Civ/Mil Spectrum Capability Panel 3 (CaP3), en nombre de la Junta de Consulta, Mando y Control de la OTAN (C3B), con la participación de representantes competentes, autorizados y autorizados de los países administraciones de frecuencias.
• La gestión de frecuencias civiles para Europa es impulsada por varias organizaciones. Estos incluyen:
  • Unión Europea (UE)
  • Grupo Regulador Independiente (IRG)
  • European Conference of Postal and Telecommunications Administrations (CEPT)
  • European Radiocommunications Office (ERO)

En julio de 2002, la Comisión Europea también creó el Grupo de Reguladores Europeos para Redes y Servicios de Comunicaciones Electrónicas; creando, por primera vez, una estructura formal para la interacción y coordinación entre la Comisión Europea y los reguladores de todos los Estados miembros de la UE para garantizar la aplicación coherente de la legislación europea.

En Estados Unidos, la autoridad primaria de asignación de frecuencia la ejerce la Administración Nacional de Información y Telecomunicaciones (NTIA) para el gobierno federal y la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) para organizaciones no gubernamentales.

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• Desafíos y estrategias para una gestión eficaz del espectro