Acceso Óptimo al Espectro Electromagnético

November 11, 2009 - 3:35 pm No Comments

electromagn
Por: Esteban Galeano Gómez

El crecimiento y la proliferación de tecnologías y servicios de comunicaciones inalámbricos en las últimas décadas, ha fomentado la creencia de que se está dando un agotamiento del conjunto de frecuencias para la utilización comercial del espectro electromagnético por parte de innumerables compañías.

Por otro lado, la saturación en la asignación de frecuencias de radio (sea AM o FM) en la mayoría de territorios a nivel mundial, y los precios millonarios de las licencias representan ideas que fortalecen dicha sensación de escasez del recurso espectral. Sin embargo, estudios realizados por la Comisión Federal de Comunicaciones de Estados Unidos muestran un comportamiento diferente: una amplia porción del espectro radioeléctrico-electromagnético permanece subutilizado y presenta actividad esporádica significativa en tiempo y espacio.

También señalan concentraciones de uso en porciones específicas del espectro, mientras una cantidad significativa permanece inutilizada. Según estas mediciones, las variaciones temporales o geográficas de uso licenciado de espectro, hacia a el año 2002, evidenciaban una utilización promedio entre el 15% y el 85% dependiendo de la banda. Lo cual demuestra que queda bastante espacio para ser utilizado.

Desafortunadamente, el problema del espacio en el espectro dinámico aumenta con la necesidad  de una mayor cantidad de antenas transmisoras en todo el mundo, lo que lleva a la preocupación sobre la amplitud de los campos electromagnéticos próximos a los transmisores.  Y he ahí la clave para entender el asunto: no se trata de aumentar los transmisores o torres. Se infiere más bien que el espectro debe ser ampliado en gran medida, hasta diez mil veces. Es decir, un aumento significativo para cualquier tipo de dispositivos electrónicos.

Regularlo de esa manera es clave para el establecimiento de nuevos paradigmas en las comunicaciones que busquen favorecer la utilización óptima de los recursos. El Acceso Dinámico al Espectro (DSA, Dynamic Spectum Access) surge en los últimos años como una alternativa que intenta mitigar los problemas de escasez e ineficiencia del espectro radioeléctrico, dadas las actuales políticas de administración y asignación de este recurso.

Tiene por objetivo analizar las alternativas para la implementación práctica de la asignación dinámica de espectro. Asimismo, incentiva la elección dinámica de frecuencia en sistemas inalámbricos de próxima generación. Todo ello se logra al comparar las alternativas tecnológicas para la implementación de Esquemas de Asignación Dinámica de Espectro y Selección Dinámica de Frecuencia en redes inalámbricas modernas.

Los expertos han llegado a una conclusión irrefutable: se necesitan análisis comparativos serios basados en simulación y evaluar, al mismo tiempo, el desempeño de las técnicas y  algoritmos aplicados en ambientes específicos del espectro.

La asignación de recursos juega un papel crítico en las redes inalámbricas modernas: una solución al problema son los esquemas de asignación fija, aplicadas con baja eficiencia, lo que lleva en gran parte a que el recurso sea subutilizado.

La mejor manera de lograr que dos redes compartan los recursos accediendo a ellos de manera dinámica y en el mismo momento, de acuerdo a las demandas de tráfico y a los requerimientos de usuario, es orientar dicho problema con el famoso DSA (Dynamic Spectrum Allocation)  o el DFS (Dynamic Frequency Selection).

Como consecuencia, la banda de frecuencia que se necesita es dividida en canales, y los sistemas no licenciados pueden operar en algunos de ellos, en los cuales no interfiere ningún sistema inalámbrico licenciado. Las redes inalámbricas no licenciadas podrían dinámicamente seleccionar el canal de operación para evitar interferir al sistema inalámbrico licenciado. Esto es lo que se conoce como DFS.

Estos algoritmos no requieren cálculos u observaciones complejas. El radio simplemente tiene que medir la potencia recibida en mensajes y luego ser enviado por otros nodos de acceso en la red y elegir un canal y la interferencia será reducida por el mismo radio. Este algoritmo simple trabaja porque satisface el ambiente de operación, debido a que la asignación de espectro actual es fija y hay una parte  que no está siendo utilizada de forma eficiente.

Finalmente, la simulación interactiva de cada escenario puede hacerse más justa y eficiente, siempre y cuando se apliquen políticas justas para dicha asignación, basadas por ejemplo en prioridades y que consideren una “banda de guarda” entre las porciones de espectro asignadas para uso por parte de ambos operadores cuando las necesiten.

En conclusión, para brindar un acceso apropiado al espectro en ambientes GSM, WIMAX y DVB-T, se necesita la aplicación de algoritmos que permitan implementar redes inalámbricas de próxima generación, optimizando los procesos de asignación de recursos en redes de radios cognitivos, de manera aleatoria en una red de telecomunicaciones.

¡La escasez de espectro exige encontrar mecanismos que permitan la utilización de los recursos disponibles de la forma más eficiente posible!

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