En telecomunicaciones , los espacios en blanco se refieren a frecuencias de radio asignadas a un servicio de radiodifusión pero que no se utilizan localmente. [1] Los organismos nacionales e internacionales asignan frecuencias para usos específicos y, en la mayoría de los casos, otorgan licencias para transmitir sobre estas frecuencias. Este proceso de asignación de frecuencias crea un plan de bandas que, por razones técnicas, asigna espacios en blanco entre las bandas o canales de radio utilizados para evitar interferencias . En este caso, si bien las frecuencias no se utilizan, se han asignado específicamente para un propósito, como una banda de guarda . Sin embargo, lo más común es que estos espacios en blanco existan de forma natural entre los canales utilizados, ya que la asignación de transmisiones cercanas a canales inmediatamente adyacentes causará interferencias destructivas a ambos.
Además de los espacios en blanco asignados por razones técnicas, también existe espectro radioeléctrico no utilizado , que o bien nunca se ha utilizado o bien está quedando libre como resultado de cambios técnicos. En particular, la transición a la televisión digital libera grandes áreas entre aproximadamente 50 MHz y 700 MHz . Esto se debe a que las transmisiones digitales se pueden comprimir en canales adyacentes, mientras que las analógicas no. Esto significa que la banda se puede comprimir en menos canales, pero aún así permite más transmisiones.
En Estados Unidos, las frecuencias de televisión abandonadas se encuentran principalmente en la banda superior de UHF de 700 megahercios, que abarca los canales de televisión 52 a 69 (698 a 806 MHz). La televisión estadounidense y sus espacios en blanco seguirán existiendo en frecuencias UHF, así como en frecuencias VHF para las que los usuarios móviles y los dispositivos con espacios en blanco requieren antenas más grandes. En el resto del mundo, los canales de televisión abandonados son VHF, y los grandes espacios en blanco VHF resultantes se están reasignando para el estándar de radio digital mundial (excepto en Estados Unidos) DAB y DAB+ , y DMB . [ cita requerida ]
Varias propuestas, incluidas IEEE 802.11af , IEEE 802.22 [2] [3] y las de la White Spaces Coalition, han abogado por el uso de los espacios en blanco que quedan tras la terminación de la televisión analógica para proporcionar acceso inalámbrico a Internet de banda ancha . Un dispositivo destinado a utilizar estos canales disponibles es un dispositivo de espacios en blanco (WSD). Estos dispositivos están diseñados para detectar la presencia de áreas de ondas de radio existentes pero no utilizadas, como las reservadas para la televisión analógica , y utilizarlas para señales de Internet de espacios en blanco . Se prevé que esta tecnología mejore la disponibilidad de Internet de banda ancha y Wi-Fi en zonas rurales. [4] [5]
Las primeras ideas propuestas incluían receptores GNSS y la programación de cada WSD con una base de datos de todas las estaciones de TV en un área, sin embargo, esto no habría evitado otros usuarios no estacionarios o sin licencia en el área, o cualquier estación autorizada o alterada después de que se fabricó el dispositivo. Además, estos esfuerzos pueden afectar los micrófonos inalámbricos , la telemetría médica y otras tecnologías que históricamente han dependido de estas frecuencias abiertas. [ cita requerida ]
Los micrófonos inalámbricos profesionales han utilizado espacios en blanco durante décadas antes de que aparecieran los llamados dispositivos de espacio en blanco. [1]
Al igual que Wi-Fi , TV whitespace es una conexión inalámbrica, pero utiliza diferentes bandas de frecuencia. TV whitespace opera en 470 MHz a 698 MHz, mientras que Wi-Fi opera en bandas de 2,4 y 5 GHz. La velocidad de transferencia de datos depende del modelo de la radio, el proveedor, la longitud de la antena y otros factores. Las radios nuevas pueden soportar más de 50 Mbit/s. La velocidad de Wi-Fi también depende de varios factores, como el alcance, la línea de visión, etc., pero puede ser de hasta 1000 Mbit/s utilizando el estándar IEEE 802.11ac . El alcance es una diferencia crucial entre Wi-Fi y TV whitespace. En promedio, el alcance de TV whitespace es de 6 millas, pero puede ser menor o mayor dependiendo de factores como el ruido, la línea de visión, etc. Uno de los tres principales fabricantes de TV whitespace, Carlson Wireless, anuncia que sus radios pueden alcanzar hasta 24,8 millas. Ambos tienen un bajo consumo de energía (entre 20 y 100 vatios, según el dispositivo, la longitud de la antena, el proveedor, etc.). Ambas tecnologías cumplen con los estándares de seguridad gubernamentales, como la norma FIPS 197 (Advanced Encryption Standards). Si bien el Wi-Fi funciona bien en las ciudades, el espacio en blanco de la televisión funciona bien en las zonas rurales. [6]
Microsoft, en asociación con la autoridad de comunicaciones de Argentina, Ente Nacional de Comunicaciones (ENACOM), planeó brindar acceso inalámbrico a las escuelas de la provincia de Mendoza en agosto de 2017 o alrededor de esa fecha. Microsoft prestará el hardware de White Spaces a los técnicos de ENACOM y el operador satelital nacional ARSAT actuará como proveedor de servicios de Internet. Aún no se han entregado más detalles de la prueba. [7]
En agosto de 2011, el Ministerio de Industria de Canadá (Industry Canada) lanzó una consulta sobre la "Consulta sobre un marco técnico y de políticas para el uso de aplicaciones no relacionadas con la radiodifusión en las bandas de radiodifusión televisiva por debajo de los 698 MHz" [8] (pdf). La consulta se cerró el 4 de noviembre de 2011. Se recibieron propuestas de una amplia gama de organizaciones de las industrias de telecomunicaciones y radiodifusión.
Según se informa, un proyecto piloto de Indigo Telecom/Microsoft y el gobierno de Kenia está entregando velocidades de ancho de banda de hasta 16 Mbit/s a tres comunidades rurales que carecen de electricidad (Male, Gakawa y Laikipia) utilizando una red alimentada por energía solar. [9]
A partir del 3 de julio de 2014 [actualizar], un proyecto piloto llamado Citizen Connect, una colaboración entre la Iniciativa Microsoft 4Afrika, la Fundación MyDigitalBridge y la MCA-N (Cuenta del Desafío del Milenio de Namibia), está programado para entregar Internet de banda ancha a "veintisiete escuelas y siete oficinas de circuito del Ministerio de Educación en Omusati , Oshana y Ohangwena ", utilizando "tecnología TV White Space". [10] [11]
En 2014, Microsoft colaboró con el gobierno filipino para poner a prueba un programa de digitalización de la gestión de pescadores remotos. [12]
Después de la FCC, la Autoridad de Desarrollo de Medios de Información y Comunicaciones de Singapur es el segundo regulador del mundo que regula los espacios en blanco de televisión, por delante del Reino Unido y Canadá. Los esfuerzos de Singapur fueron impulsados principalmente por el Grupo Piloto de Espacios en Blanco de Singapur (SWSPG) [13] fundado por el Instituto de Investigación de Infocomunicaciones, Microsoft y StarHub. El Instituto de Investigación de Infocomunicaciones posteriormente escindió Whizpace [14] para comercializar la radio de espacios en blanco de televisión utilizando IPs fuertes que se desarrollaron en el instituto desde 2006.
Google, en asociación con la Autoridad Independiente de Comunicaciones de Sudáfrica (ICASA), CSIR, Meraka Institute, la Asociación de Proveedores de Acceso Inalámbrico (WAPA) y Carlson Wireless, ofrece acceso inalámbrico a 10 escuelas a través de 3 estaciones base en el campus de la Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud de la Universidad de Stellenbosch en Tygerberg, Ciudad del Cabo. Se llevó a cabo una prueba inicial en 10 escuelas con el fin de ofrecer Internet asequible a las escuelas seleccionadas en Sudáfrica sin interferencias de televisión y para difundir la información sobre las futuras tecnologías de TVWS en Sudáfrica. La prueba se llevó a cabo durante 10 meses, desde el 25 de marzo de 2013 hasta el 25 de septiembre de 2013. [15]
Un segundo ensayo consistió en proporcionar conectividad a Internet punto a punto a cinco escuelas secundarias rurales de la provincia de Limpopo, con resultados igualmente buenos. [16]
Posteriormente, en 2018, la ICASA emitió regulaciones sobre el uso de espacios blancos de televisión. [17] En abril de 2020, la ICASA emitió tres licencias temporales de espectro de espacios blancos de televisión, en respuesta a la pandemia de Covid-19, en la banda de 470 a 694 MHz, a Mthinthe Communications, Levin Global y Morai Solutions. [18]
Ofcom, el organismo que otorga licencias de espectro en el Reino Unido, ha hecho que el espacio en blanco sea de uso gratuito. [19] [20]
El 29 de junio de 2011, se llevó a cabo en Cambridge, Inglaterra, una de las mayores pruebas comerciales de Wi-Fi de espacio blanco. La prueba fue realizada por Microsoft utilizando tecnología desarrollada por Adaptrum y respaldada por un consorcio de ISP y empresas tecnológicas, entre las que se incluyen Nokia , BSkyB , la BBC y BT , y Neul proporcionó el hardware de red real. En la demostración, el sistema de espacio blanco de Adaptrum proporcionó la conectividad IP de banda ancha que permite que una Xbox de Microsoft del lado del cliente transmita videos HD en vivo desde Internet. También como parte de la demostración, se estableció un chat de video Xbox/Kinect en vivo entre dos unidades Xbox/Kinect conectadas a través de la misma conexión de espacio blanco de TV. Estas aplicaciones se demostraron en un entorno de propagación de radio altamente desafiante con una pérdida de enlace de más de 120 dB a través de edificios, follaje, paredes, muebles, personas, etc. y con graves efectos de trayecto múltiple. [21]
En 2017, Microsoft amplió aún más su investigación para demostrar que los eNodeB LTE de células pequeñas que operan en espacios blancos de TV podrían usarse para proporcionar banda ancha rentable a residentes de viviendas asequibles. [22]
Las transmisiones de televisión analógica de máxima potencia , que operaban entre las frecuencias de televisión de 54 MHz y 806 MHz (54–72, 76–88, 174–216, 470–608 y 614–806) [23] (canales 2 a 69), dejaron de operar el 12 de junio de 2009, de conformidad con un mandato de conversión digital de los Estados Unidos . En ese momento, las estaciones de televisión de máxima potencia debían cambiar a la transmisión digital y operar únicamente entre 54 MHz y 698 MHz. Este es también el cronograma que la White Spaces Coalition ha establecido para comenzar a ofrecer servicios de banda ancha inalámbrica a los consumidores. El retraso le da tiempo a la Comisión Federal de Comunicaciones de los Estados Unidos (FCC) para probar la tecnología y asegurarse de que no interfiera con las transmisiones de televisión existentes. Se podrían utilizar tecnologías similares en todo el mundo, ya que gran parte de la tecnología básica ya está en funcionamiento. [24]
Los productores teatrales y las franquicias deportivas esperaban descarrilar o retrasar la decisión, argumentando que sus propias transmisiones, ya sean de señales de televisión o de micrófonos inalámbricos utilizados en presentaciones musicales en vivo, podrían enfrentar interferencias de nuevos dispositivos que utilizan los espacios en blanco. Sin embargo, la FCC rechazó sus argumentos, diciendo que se han realizado suficientes pruebas y que, a través de nuevas regulaciones, se minimizarán las posibles interferencias.
Se necesitaba más espectro de transmisión para el acceso a Internet de banda ancha inalámbrica y, en marzo de 2009, el senador de Massachusetts John Kerry presentó un proyecto de ley que exigía un estudio sobre el uso eficiente del espectro. [25] Los académicos han estudiado el asunto y han promovido la idea de utilizar la tecnología informática para capturar los beneficios del espacio en blanco. [26]
La Coalición de Espacios Blancos fue formada en 2007 por ocho grandes empresas de tecnología que planeaban ofrecer acceso a Internet de alta velocidad a partir de febrero de 2009 a los consumidores de los Estados Unidos a través de los espacios en blanco existentes en frecuencias de televisión no utilizadas entre 54 MHz y 698 MHz (canales de televisión 2-51). La coalición esperaba velocidades de 80 Mbit/s y más, y de 400 a 800 Mbit/s para redes de corto alcance de espacios en blanco. El grupo incluía a Microsoft , Google , Dell , HP , Intel , Philips , Earthlink y Samsung Electro-Mechanics . [27]
Muchas de las empresas que participaron en la White Spaces Coalition también participaron en la Wireless Innovation Alliance. [28] Otro grupo que se autodenomina White Space Alliance se formó en 2011. [29]
Google patrocinó una campaña llamada Free the Airwaves con el propósito de cambiar los espacios en blanco que fueron despejados en 2009 por el proceso de conversión DTV por parte de la FCC y convertidos en un espectro sin licencia que puede ser utilizado por dispositivos tipo Wi-Fi . [30] [31] La Asociación Nacional de Radiodifusores desaprobó el proyecto porque afirmó que reduciría la calidad de transmisión de sus señales de TV. [32]
La Oficina de Ingeniería y Tecnología de la Comisión Federal de Comunicaciones publicó un informe con fecha del 31 de julio de 2007 con los resultados de su investigación de dos dispositivos preliminares presentados. El informe concluyó que los dispositivos no detectaban de manera confiable la presencia de transmisiones de televisión u otros usuarios actuales, por lo que no eran aceptables para su uso en su estado actual y no se consideró necesario realizar más pruebas. [33]
Sin embargo, el 13 de agosto de 2007, Microsoft presentó un documento a la FCC en el que describía una reunión que sus ingenieros tuvieron con ingenieros de la FCC de la Oficina de Ingeniería y Tecnología los días 9 y 10 de agosto. En esta reunión, los ingenieros de Microsoft mostraron los resultados de sus pruebas realizadas con dispositivos prototipo idénticos y utilizando métodos de prueba idénticos que "detectaron señales de DTV en un umbral de -114 dBm en pruebas de laboratorio con una precisión del 100 por ciento, funcionando exactamente como se esperaba". En presencia de los ingenieros de la FCC, los ingenieros de Microsoft desmontaron el dispositivo que la FCC había probado para encontrar la causa del bajo rendimiento. Encontraron que "el escáner del dispositivo había sido dañado y funcionaba a un nivel gravemente degradado", lo que explicaba la incapacidad de la unidad de la FCC para detectar cuándo los canales estaban ocupados. También se señaló que la FCC estaba en posesión de un prototipo de respaldo idéntico que estaba en perfectas condiciones de funcionamiento y que no habían probado. [34]
Las emisoras de televisión y otros usuarios actuales de este espectro (tanto con licencia como sin ella, incluidos los fabricantes de sistemas de audio inalámbricos) temían que sus sistemas dejaran de funcionar correctamente si los dispositivos sin licencia operaban en el mismo espectro. Sin embargo, la Oficina de Ingeniería y Tecnología de la FCC publicó un informe con fecha del 15 de octubre de 2008, en el que se evaluaban los prototipos de dispositivos de espacios en blanco en la banda de televisión presentados por Adaptrum, el Instituto de Investigación de Infocomunicaciones, Motorola y Philips. El informe concluía que estos dispositivos habían cumplido con la carga de la prueba de concepto en su capacidad para detectar y evitar transmisiones antiguas, [35] aunque ninguno de los dispositivos probados detectó adecuadamente las señales de micrófonos inalámbricos en presencia de un transmisor de televisión digital en un canal adyacente.
El 4 de noviembre de 2008, la FCC votó 5-0 para aprobar el uso sin licencia de espacios en blanco, [36] silenciando así la oposición de las emisoras. El Segundo Informe y Orden real se publicó diez días después y contiene algunos obstáculos graves para el desarrollo y uso de dispositivos de banda de televisión, como los llama la FCC. Los dispositivos deben consultar una base de datos exigida por la FCC para determinar qué canales están disponibles para su uso en una ubicación determinada, y también deben monitorear el espectro localmente una vez por minuto para confirmar que no haya micrófonos inalámbricos heredados , dispositivos de asistencia de video u otros emisores presentes. Si se detecta una sola transmisión, el dispositivo puede no transmitir en ningún lugar dentro del canal completo de 6 MHz en el que se recibió la transmisión. [37] Se esperaba que, dentro de un año, este nuevo acceso conduzca a un acceso a Internet y otras tecnologías más confiables.
El 23 de septiembre de 2010, la FCC publicó un Memorándum de Opinión y Orden que determinaba las reglas finales para el uso de espacios en blanco para dispositivos inalámbricos sin licencia. [38] Las nuevas reglas eliminaron los requisitos obligatorios de detección, lo que facilita enormemente el uso del espectro con asignación de canales basada en la geolocalización. Las reglas finales [39] adoptan una propuesta de la Coalición de Espacios en Blanco para reglas de emisión muy estrictas que impiden el uso directo de IEEE 802.11 (Wi-Fi) en un solo canal, lo que hace que el nuevo espectro sea inutilizable para las tecnologías Wi-Fi. [ cita requerida ]
El 27 de febrero de 2009, la Asociación Nacional de Radiodifusores (NAB) y la Asociación para el Servicio Máximo de Televisión pidieron a un tribunal federal que anulara la autorización de la FCC para los dispositivos inalámbricos de espacio en blanco. Los demandantes alegan que se ha demostrado que los dispositivos personales portátiles sin licencia que funcionan en la misma banda que las transmisiones de televisión causan interferencias a pesar de que las pruebas de la FCC indican lo contrario. La demanda se presentó en un Tribunal de Apelaciones de los Estados Unidos para el Circuito del Distrito de Columbia. La petición de revisión afirma que la decisión de la FCC de permitir dispositivos personales de espacio en blanco "tendrá un impacto adverso directo" en MSTV y los miembros de la NAB, y que la decisión de la Comisión es "arbitraria, caprichosa y, por lo demás, no conforme a la ley". [40] Se debía considerar una Moción para Gobernar el caso el 7 de febrero de 2011. [41] En mayo de 2012, la NAB anunció que abandonaba su impugnación judicial de las normas que permiten el uso sin licencia de ondas de radio vacías entre canales de transmisión existentes. [42]
El 16 de octubre de 2009, investigadores de Microsoft Research Redmond, Washington, construyeron e implementaron una red de espacio en blanco llamada WhiteFi . [43] [44] En esta red, varios clientes se conectaban a un único punto de acceso a través de frecuencias UHF. La implementación incluyó experimentos para probar cuántos datos se podían enviar antes de que la interferencia se volviera audible para los micrófonos inalámbricos cercanos.
El 24 de febrero de 2010, funcionarios de Wilmington, Carolina del Norte , que fue el mercado de prueba para la transición a la televisión digital , dieron a conocer una nueva red inalámbrica municipal, después de un mes de pruebas. La red utilizó los espacios en blanco que quedaron disponibles al final de la televisión analógica. Spectrum Bridge debía trabajar para asegurarse de que las estaciones de televisión en el mercado no reciban interferencias (no se han reportado "problemas de interferencia"). La red de ciudad inteligente no competirá con las compañías de telefonía celular, sino que se utilizará para "propósitos nacionales", incluido el monitoreo gubernamental y energético. TV Band Service, formada por inversores privados, ha colocado cámaras en parques y a lo largo de las carreteras para mostrar el tráfico. Otros usos incluyen el nivel y la calidad del agua, apagar las luces en los estadios de béisbol y Wi-Fi público en ciertas áreas. TV Band tenía una licencia experimental de 18 meses. [45]
En 2011, la tribu Yurok del condado de Humboldt , California, comenzó a realizar pruebas de espacios en blanco con el proveedor de equipos de telecomunicaciones Carlson Wireless de Arcata , California. [46]
En julio de 2013, la Universidad de Virginia Occidental se convirtió en la primera universidad de los Estados Unidos en utilizar canales de transmisión de televisión vacantes para proporcionar al campus y las áreas cercanas un servicio de Internet de banda ancha inalámbrico. [47]
También en julio de 2013, el Puerto de Pittsburgh evaluó el espectro de White Space para mejorar la seguridad y los servicios públicos de las vías navegables interiores con el proveedor de equipos de telecomunicaciones Metric Systems Corporation de Vista, California . [48]