Gestão do Espectro: No cenário da mudança Palestras da ComSoc/POSTIT Jaime Afonso Instituto Superior Técnico, 3 de Maio de 2011
GESTÃO DO ESPECTRO: No cenário da mudança 1. ENQUADRAMENTO 2. GESTÃO DO ESPECTRO: Fundamentos 3. VISAO PROSPECTIVA: Partilha do espectro 4. CONCLUSÕES
1. ENQUADRAMENTO
No cenário da mudança Novo quadro regulamentar (Revisão 2006) Facilitar o acesso ao espectro Promover maior flexibilidade no uso espectro neutralidade tecnológica e de serviços Promoção de politicas sectoriais (e-safety, smart grid, internet das coisas) Procura de espectro Necessidade de enquadrar novas tecnologias e serviços Requer técnicas inteligentes de partilha de espectro Valor económico do espectro
Espectro Radioléctrico Ondas Eléctricas Ondas Radio Infra vermelho Luz Visível Ultra Violeta Raio-X Raios Gama Raios Cósmicos Espectro Radioeléctrico Onda Longa Onda Média Sweetspot 3G BWA DECT WiFi TETRA Bluetooth GSM Rádio FM Feixes TV Hertzianos VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF 3 30 300 3 30 300 3 30 300 khz MHz GHz 3000 Maior Cobertura Menor Cobertura
QNAF Atribuições de espectro Atribuições 9 khz- 30 GHz Amador por Satélite 0.1% Amador 0.1% Operações Espaciais 0.2% Investigação Espacial 5.7% Radiodeterminação 9.1% Radioastronomia 1.2% Radiodifusão por Satélite Radiodifusão 2.0% 1.7% Exploração da Terra por Satélite 6.5% Fixo 25.1% Amador Amador por Satélite Radiodifusão Radiodifusão por Satélite Exploração da Terra por Satélite Fixo Fixo por Satélite Movél por Satélite 3.2% Inter Satélites Auxiliares de Meteorologia Movél Movél por Satélite Radioastronomia Movél 23.3% Auxiliares de Meteorologia 0.3% Inter Satélites 4.6% Fixo por Satélite 16.8% Radiodeterminação Operações Espaciais Investigação Espacial Frequência Standard e Sinal Horário
2. GESTÃO DO ESPECTRO Fundamentos
Gestão do Espectro Combinação de procedimentos administrativos e técnicos necessários para garantir a operação das estações dos diferentes serviços de radiocomunicações, livres de interferências Atribuição Planeamento Consignação Licenciamento Normas e Avaliação de Conformidade Cooperação Internacional Gestão do Espectro Ligação Externa Controlo de Espectro Fonte: Handbook ITU, National Spectrum Management.
Cooperação internacional INTERNACIONAL UNIÃO INTERNACIONAL DE TELECOMUNICAÇÕES REGIONAL NACIONAL uso do espectro uso dos equipamentos
Dimensão Internacional Regulamento de Radiocomunicações REGION 1 REGION 2 REGION 3 890-942 FIXED MOBILE except aeronautical mobile BROADCASTING S5.322 Radiolocation Footnote Artigo 5º 890-902 FIXED MOBILE except aeronautical mobile BROADCASTING S5.322 Radiolocation S5.318 S5.325 902-928 FIXED MOBILE except aeronautical mobile BROADCASTING S5.322 Radiolocation S5.150 S5.325 S5.327 928-942 FIXED MOBILE except aeronautical mobile BROADCASTING S5.322 Radiolocation S5.325 890-942 FIXED MOBILE BROADCASTING Radiolocation Serviço Secundário Qualificação da atribuição S5.322 In Region 1, in the band 862-960 MHz, stations of the Broadcasting Service shall be operated only in the African Broadcasting Area excluding Algeria, Egypt, Spain, Libya and Morocco, subject to agreement under No. S9.21 Faixa Serviço Primário
Dimensão Regional CEPT ETSI EC R&TTE Directive Spectrum Decision TCAM RSC 98/34 Spectrum Decision Process Industry HS Harmonised Standards EC Commission Decisions EU members EC Decisions Standards CEPT Reports Industry M A N D A T E S M A N D A T E S CEPT members Standards SRDoc Liaison Statement ECC Decisions ECC Recs ECC Reports CEPT Reports Fonte: EU RSPG Opinion - Streamline
Dimensão Nacional Pilares da Gestão do Espectro
Utilização do espectro Alguns números Serviço Móvel Terrestre Redes Celulares cerca 20000 Estações 3 operadores com GSM900/1800 e UMTS Redes de Trunking cerca 400 Estações TETRA, MPT1327, CDMA-PAMR Redes Privativas (PMR) - 40MHz, 80MHz, 160MHz, 400MHz Cerca de 2600 redes Radiodifusão Televisão, Radiodifusão Sonora - cerca de 1700 Estações Fixo Ligações Ponto-Ponto - cerca de 11000 Estações
3. VISÃO PROSPECTIVA Partilha do espectro
Novas abordagens Comando e Controlo: As Administrações decidem o modo de atribuição e consignação de espectro Commons: Os utilizadores decidem as aplicações que pretendem no espectro atribuído Mercado: Comércio Secundário Liberalização
Utilização Flexível do espectro Neutralidade tecnológica: minimizar constrangimentos para a utilização do espectro, assegurada que esteja a operação dos sistemas livres de interferências Neutralidade de serviços: não deve ser imposta nenhuma utilização exclusiva do espectro para um serviço particular de comunicações electrónicas WAPECS PMR 2G PAMR Mobile 3G 3G Next generation systems RLAN MP-MP FWA Broadcasting DAB DTT Analogue TV/Audio Mobile Portable P-P P-MP Fixed Fixed MS MSS FS FSS BS BSS Frequency allocations Fonte: Comissão Europeia
Potencia relativa - db Engenharia do Espectro Princípios Espaço 20 16 Modelo Propagação 12 8 Limite Cobertura Serv. W 4 0-4 Zona Serviço Limiar Interferência Serv. Z -8 Serv. Z -12 0 3 6 9 12 15 18 Zona "Esterilizada" distância (km) Serviço X, Y.. Serv. X Frequência Fonte: Regulamento Radio.
Novos paradigmas tecnológicos Novos sistemas Radio Novas tecnologias Fonte: Sportviews. Sistemas Underlay (e.g. UWB) Sistemas Overlay (e.g. 5 GHz Radio LAN) Utilização mais eficiente do espectro: novos desafios!
Redes Locais via Radio (RLAN) Espectro adicional 5 GHz Protecção do serviços existentes Compatibilidade envolvendo diversos serviços de radiocomunicações ITS MRNS AS FS MS ARNS MS RL MS FSS EESS FSS ARNS INVES INVES BBDR RNSS BBDR RL BFWA 5000 5030 5150 5250 5350 5470 5570 5650 5725 5855 5875 5905 5925 ARNS: Aeronautical Radio Navigation Service AS: Amateur Service BBDR: Broadband Disater Relief BFWA: Broadband Fixed Wireless Access EESS: Earth Exploration Satellite Service FS: Fixed Service FSS: Fixed Satellite Service INVES: Spatial Investigation Service ITS: Intelligent Transport Systems (Mets): Meteorology Service MS: Mobile Service MRNS: Maritime Radio Navigation Service RA: Radioastronomy RL: Radiolocation RNSS: Radio Navigation Satellite Service
Redes Locais via Radio (RLAN) Espectro adicional 5 GHz Requisito de Transmit Power Control (TPC) CEPT cria o conceito de Dynamic Frequency Selection (DFS) Baseado no DECT (DCS/DCA) Utiliza o princípio LBT/AFA Interferência das RLANs nos Radares
Redes Locais via Radio (RLAN) Espectro adicional 5 GHz A operação de RLAN está na origem de interferências em Radares Meteorológicos devido a: Sistemas programáveis (TPC, DFS) PRF variáveis, larguras de pulso, medidas de calibração do ruído Especificações do receptor / Radar Normas harmonizadas ETSI tentam resolvem definitivamente o problema: 1 de Janeiro 2013 Acordo com a comunidade meteorológica (parâmetros dos receptores, definição de sinais de teste)
Sistemas Ultra Wideband (UWB) Wireless and/or Fixed Wired Wired Infrastructure (Internet) Audio Gateway Monitor Camcorder DVD Printer Desktop Computer Display Laptop Computer PDA TV Digital Camera Fonte: Pulsers Audio UWB: ocupação de espectro
Sistemas Ultra Wideband (UWB) Compatibilidade com vários serviços de radiocomunicações Vários pressupostos técnicos em causa
Sistemas Ultra Wideband (UWB) Solução de longo prazo: 6-8.5 GHz Técnicas adicionais de mitigação Detect and Avoid (DAA) e Low Duty Cycle (LDC)
Short Range Radar (SRR) - UWB Programa e-safety Demasiada Proximidade 9% Acidentes Automóvel Alcool 9% Outras 3% Desatenção Condutor 68% Desatenção/pr oximidade 11% Fonte: Comissão Europeia Fonte: ETSI Faixa dos 24 GHz: Serviço Fixo, Radioastronomia e Exploração da Terra por Satélite Footnote 5.340: todas as emissões são proibidas num conjunto de faixas, p.ex. 23.6 GHz - 24 GHz
Sistemas Short Range Radar (SRR) UWB/SRR não foram aceites como solução nos 24 GHz Interferências 100 vezes superiores ao admissível Solução definitiva nos 79 GHz Desenvolveu-se de uma solução temporária (2013) Complexidade legal na sua implementação (Decisão 2005/50/EC) Em discussão uma solução intermédia 26 GHz
Sistema IMT IMT-2000 e IMT-Advanced Systems beyond IMT-2000 will encompass the capabilities of previous systems Mobility New capabilities of systems beyond IMT-2000 High IMT-2000 Enhanced IMT-2000 New Mobile Access Dashed line indicates that the exact data rates associated with systems beyond IMT-2000 are not yet determined Enhancement Low New Nomadic / Local Area Wireless Access 1 10 100 1000 Peak Useful Data Rate (Mb/s) KEY: denotes interconnection between systems via networks, which allows flexible use in any environment without making users aware of constituent systems. Nomadic / Local Area Access Systems Digital Broadcast Systems Fonte: Rec. ITU-R M.1645
Sistema IMT IMT-2000 e IMT-Advanced WRC-07: espectro adicional no mínimo da ordem dos 600 MHz Faixas de espectro identificadas para o IMT (RR) Faixa (MHz) Footnotes do Regulamento de Radiocomunicações IMT 450-470 5.286AA 790-960 5.317A 1 710-2 025 5.384A, 5.388 2 110-2 200 5.388 2 300-2 400 5.384A 2 500-2 690 5.384A 3 400-3 600 5.430A, 5.432A, 5.432B, 5.433A Soluções inteligentes de partilha de espectro (cognitive radios?)
Sistema IMT IMT-2000 e IMT-Advanced Definição de condições genéricas de compatibilidade através da BEM (Block Edge Mask) Visa a implementação do conceito de neutralidade tecnológica Será implementada nos 3,5 GHz, 2.6 GHz e 800 MHz
4. CONCLUSÕES
CONCLUSÕES Garantir a protecção dos sistemas existentes e planeados É necessária uma maior experiência a utilização de modelos flexíveis da Gestão do Espectro, there is no free lunch Flexibilidade do uso do espectro: implementado passo a passo, the devil is in the details O futuro? We always overestimate the change that will occur in the next two years and underestimate the change that will occur in the next ten
FIM Gestão do Espectro: No cenário da mudança Jaime Afonso Instituto Superior Técnico, 3 de Maio de 2011