Presentamos en este artículo las principales características del sistema de cable celular inalámbrico LMDS (Local Multipoint Distribution System), que se está configurando como una auténtica alternativa o un inmejorable complemento a los sistemas de cableado con fibra óptica y coaxial, y que está llamado a ser la sustitución futura de las actuales "autopistas de la información". Como se expone en este artículo, el LMDS podría constituir la espina dorsal de una parte esencial (el acceso) en las ya tópicas autopistas de la información. Por ello, dado el medio de transmisión utilizado por el LMDS (el aire), nos hemos permitido la licencia de acuñar un neologismo ad-hoc para designar el beneficio que puede reportar esta tecnología: las aeropistas de la información.

La necesidad de una regulación adecuada que garantice la disponibilidad de servicios interactivos, la canalización de las bandas de frecuencias para estos fines, evitando acciones incontroladas con el único objetivo de la TV, y las grandes posibilidades de I+D en sistemas de gestión de red, interactividad, telefonía y servicios de banda ancha, son suficientes razones para intentar aclarar, desde estas páginas, en próximos números, toda esta tecnología.

En qué consiste el LMDS

El LMDS (Local Multipoint Distribution System) es un sistema de comunicación de punto a multipunto que utiliza ondas radioeléctricas a altas frecuencias, en torno a 28 ó 40 GHz1, en las que existen bandas de frecuencia de unos 2 GHz con atenuación mínima (conocidas como "ventanas espectrales") ante los agentes atmosféricos. Dada la anchura de banda disponible, el LMDS puede ser el soporte de una gran variedad de servicios simultáneos: televisión multicanal (difusión, PPV, video on demand), telefonía, datos, servicios interactivos multimedia (tele educación, telemedicina, acceso a Internet en banda ancha, etc.).

El territorio a cubrir se divide en células de varios kilómetros de radio (3-9 Km en la banda de 28 GHz, 1-3 Km en la banda de 40 GHz). El abonado al sistema recibe la señal mediante una de tres vías: desde el emisor principal de la célula, si existe visibilidad directa entre éste y el receptor; desde un repetidor, en zonas de sombra; mediante un rayo reflejado en alguna superficie plana (paredes de edificios, reflectores / repetidores pasivos, etc.). La antena receptora puede ser de dimensiones muy reducidas -antenas planas de 16 x 16 cm- con capacidad de emisión en banda ancha -señal de TV o datos a alta velocidad- o estrecha -telefonía o datos de baja velocidad-.

Factores clave de viabilidad técnica del sistema LMDS

Hasta hace pocos años, se creía que las frecuencias tan altas utilizadas en LMDS no permitirían ofrecer de forma viable un servicio masivo. La razón principal que se alegaba al respecto era la atenuación debida a la lluvia, y las altas potencias de emisión necesarias en consecuencia para lograr un cierto alcance de la señal, lo que haría inviable económicamente utilizar estas frecuencias como soporte de un servicio a la población en general, dada la dificultad/costo de emitir y recibir con la calidad adecuada la potencia de señal necesaria. Sin embargo, el LMDS ha conseguido superar estas dificultades, fundamentalmente en la banda de 28 GHz, como demuestran desde hace varios años los sistemas en operación comercial existentes, entre los que destacan los de CellularVision en la ciudad de Nueva York y en 40 GHz, Philips (en pilotos experimentales). Las principales claves técnicas del sistema son tres: el teorema de Shannon de equivalencia entre ancho de banda y potencia, la recepción de haces muy estrechos y con polarización estable, y la reutilización de frecuencias.

Por su mayor madurez tecnológica, y sus superiores prestaciones técnicas, nos referiremos en general en este artículo al LMDS a la frecuencia de 28 GHz.

Por el teorema de Shannon de equivalencia exponencial entre potencia y ancho de banda, si se duplica el ancho de banda utilizado, sólo es necesario emitir la raíz cuadrada de la potencia para lograr la misma relación señal a ruido en recepción. En bajas frecuencias, el espectro es un recurso particularmente escaso que se ha ido saturando a medida que han surgido nuevos servicios de telecomunicación, por lo que se debía recurrir a emisiones de alta potencia para compensar la limitación de ancho de banda. Es algo parecido a lo que sucede en una habitación con mucho ruido de fondo: hablamos más alto para aumentar la relación señal a ruido y hacernos entender. Lo malo es cuando la habitación está "saturada" y todo el mundo debe hablar alto a la vez, hasta que llega un momento en que ni así logramos entender a nuestros interlocutores. En LMDS se utiliza la táctica contraria: como el ancho de banda espectral es un recurso menos escaso (se dispone de 1 , 2 o 3 GHz), se utilizan sistemas de modulación en banda ancha para transmitir la señal (por ejemplo, modulación FM). Esto permite utilizar potencias mucho más bajas que en sistemas como la TV herciana convencional o el MMDS (multipoint multichannel distribution system, que dispone de "sólo" 200 MHz de ancho de banda), que emplean modulación AM.

Así por ejemplo, en Nueva York se transmite 49 canales analógicos de TV, a los que se han añadido recientemente para demostración 175 canales digitales utilizando polarización opuesta, transmitidos todos ellos de forma simultánea. Para ello, se utilizan potencias de emisión tan bajas como 20-30 watios en el emisor principal y de unos 100 mw en los repetidores. Por su parte, los canales telefónicos necesitan menos de 1 mw, frente a los cientos de miliwatios o los varios watios que radia un teléfono móvil convencional. Además, la calidad de señal recibida es excelente, muy superior a la de la TV convencional durante al menos el 99,9% del tiempo de emisión (los sistemas se diseñan para que menos del 0,1% del tiempo la calidad de imagen sea de "convencional" a "inferior"), frente al 99,7% de tiempo garantizado por los sistemas de TV satélite en DBS, que ya ofrecen mejor calidad que la TV herciana.

Este ahorro de potencia en emisión y recepción permite utilizar equipos más pequeños y baratos, y además convierte al LMDS en un sistema "verde", ya que su contribución a la creciente polución electromagnética es mínima, y asimismo se minimiza el posible efecto pernicioso para la salud de las personas en las cercanías de los emisores: operadores del sistema en el centro emisor, vecinos de edificios con repetidores, y personas en los hogares o empresas que utilicen servicios bidireccionales con LMDS. Las otras dos claves del sistema son la recepción de haces muy estrechos y con polarización estable, y la reutilización de frecuencias. Emitiendo un haz con polarización muy estable, y captando solamente el haz de mayor potencia recibido en la antena (detección de haces muy estrechos, con discriminación de polarización), se desechan las contribuciones secundarias de señal procedentes de múltiples reflexiones, lo que suprime interferencias e imágenes "fantasma". Además, esto proporciona robustez adicional frente a la lluvia. Por último, utilizando simultáneamente polarización opuesta y desplazamientos de las frecuencias centrales por canal, tanto para difusión en células adyacentes como para canales de retorno de banda ancha en la propia célula, se consigue duplicar el ancho de banda efectivo del sistema, por lo que en LMDS a 28 GHz no es necesario alternar frecuencias entre células adyacentes, algo imprescindible en otros sistemas celulares, con el consiguiente ahorro de este recurso natural escaso y de creciente valor.

Principales ventajas del sistema LMDS respecto al cable y al MMDS

El sistema LMDS permite ofrecer, con gran fiabilidad y calidad de señal, prácticamente los mismos servicios que las redes de fibra óptica y cable coaxial. Es por ello que se puede denominar a esta tecnología como "las aeropistas de la información".

Como con LMDS no es necesario cablear, las grandes ventajas potenciales del sistema saltan a la vista:

* Se puede ofrecer el servicio y generar ingresos mucho antes en todo el área de cobertura (de 6 a 18 meses, frente a 5-7 años para completar una red de cable).

* Se puede ofrecer el servicio de forma económicamente viable, si no al 100% de la población, si a grandes franjas de población dispersa a las que en ningún caso se puede dar servicio con cable de forma rentable (es decir, que o no les llegarían nunca las "autopistas de la información", o el sobrecoste necesario lo pagarían los poderes públicos, o lo pagarían el resto de los abonados al cable).

* Por último, pero no menos importante, el operador con LMDS tendría mucho menores costes de reparaciones en planta exterior y mantenimiento, al no haber prácticamente red que mantener (sólo unos pocos repetidores por célula).

Otra posibilidad menos radical que la de sustituir el cable por LMDS, y posiblemente la más adecuada para España, consistiría en utilizar esta tecnología desde el principio, mientras se va cableando, de forma que se daría servicio mucho antes a la población y se generarían ingresos que permitirían autofinanciar construcción de la red de cable. A medida que se fuese completando ésta, se podría ir sustituyendo la conexión a LMDS por la de cable.

Por último, comparando el LMDS con el MMDS, si bien con este último se logra un mayor alcance e inmunidad a la lluvia, el mucho menor ancho de banda disponible en MMDS (sólo 200 MHz frente a 1 GHz en LMDS), la necesidad de visibilidad directa entre emisor y receptores con MMDS (lo que en LMDS no es en muchos casos necesario por los rebotes del haz de microondas en obstáculos naturales), y la dificultad en MMDS para reutilizar frecuencias entre células adyacentes -que sí es posible con LMDS-, configuran al LMDS como una tecnología mucho más atractiva para la provisión de servicios de telecomunicación interactivos y en banda ancha.

Cuestiones en abierto en España y posibles soluciones

En España, la Ley de Telecomunicaciones por Cable contempla la posibilidad de utilización de sistemas radioeléctricos (o "cable inalámbrico"), de forma transitoria o permanente, en aquellas zonas donde no es rentable cablear debido al "grado dispersión de la población, la topografía del terreno, etc.". Sin embargo, los borradores de Reglamento Técnico conocidos son sumamente restrictivos en relación a esta tecnología: "se podrán utilizar sistemas de distribución multicanal de punto a multipunto por microondas en las siguientes circunstancias: transitoriamente, durante un plazo máximo de siete años desde la adjudicación de la concesión, en entidades de población que no superen los 3.000 habitantes; permanentemente, en entidades de población que no superen los mil habitantes".

Además, queda por determinar la asignación de frecuencias para cable inalámbrico. El MMDS, típicamente en la banda de 2,5 a 2,7 GHz ya ha tenido dificultades por estar esa frecuencia asignada a varios usuarios.

En algunos países europeos se ha optado en exclusiva por la banda de 40 GHz, lo que pensamos que es un error, ya que es una banda claramente inferior a la de 28 GHz (a 40 GHz existe una mayor dificultad a vencer en emisión y propagación de señal, y la tecnología disponible está mucho menos desarrollada), cuestión que está siendo revisada por dichos países.

Lo que probablemente tiene más sentido en España es asignar ambas bandas al LMDS, y que el mercado elija la más adecuada de ellas, primero para utilizarla de forma inmediata, y luego para desarrollar tecnologías y servicios de futuro. De hecho, la postura de optar en exclusiva para LMDS por una banda intrínsicamente peor (40 GHz), recuerda viejos empecinamientos en alternativas inferiores, como ya sucedió con la apuesta europea y japonesa por la TV de Alta Definición analógica, cuando la tecnología ya estaba en plena era digital, por lo que no sería de extrañar que la postura actual de la mayoría de los países europeos concluyese en una rectificación similar a la efectuada en TVAD. Esperemos que esta vez el error no entrañe, como en la TVAD, un despilfarro previo de recursos invertidos en la alternativa "mala", y en todo caso, si otros países europeos quieren equivocarse, esperemos que en España seamos los suficientemente inteligentes como para desmarcarnos y tomarles la delantera en este campo, ya que su error nos ofrece una oportunidad de liderazgo como país a nivel europeo de las que gozamos en pocas ocasiones en campos clave de telecomunicaciones.

De hecho, en el resto del mundo se está apostando por la banda la de 28 GHz para LMDS. En Estados Unidos, tras una fuerte pugna entre los poderosos lobbies de los operadores de satélite por la banda de 28 GHz (27,5 GHz a 30 GHz), y los mucho menos acaudalados partidarios del LMDS a 28 GHz, se optó por una solución casi "salomónica": otorgar 1 GHz al LMDS y el resto de la banda a los servicios por satélite. En Canadá, se ha optado por conceder 3 GHz de ancho de banda (de 25,35 a 28,35 GHz) a LMDS, dejando el resto de la banda a aplicaciones de satélite y otros usos.

Para ambas cuestiones, la del permiso de utilización de cable celular, y la de asignación de bandas de frecuencias, y considerando todos los intereses legítimos en juego (es decir, los favorables al cable y al satélite), el legislador en España tiene una oportunidad de demostrar amplitud de miras permitiendo el uso de LMDS desde el principio en todo el territorio nacional, pero obligando a cablear en zonas urbanas y asignando las dos bandas (28 y 40 al LMDS). Así, las aeropistas y las autopistas de la información coexistirían en beneficio de todos.   

 

Posibles soluciones regulatorias

Posibles soluciones:

Autorización sin restricciones al LMDS, que decidirían con criterios de mercado qué tecnologías utilizar.

- Ahorraría a los operadores mucho dinero en cableado de zonas poco pobladas y en mantenimiento de redes (inexistentes en las zonas con servicio exclusivo LMDS), y les permitiría generar ingresos desde casi el "primer día", autofinanciándose así parcialmente la red de cable con los ingresos procedentes del LMDS.

- Permitiría ofrecer servicio de forma rentable al 80% de la población española en 2-3 años, acelerando la llegada de las "autopistas de la información".

- Permitiría dar servicio universal de banda ancha a un coste mínimo, mientras que sólo con cable, o no habrá nunca "autopistas de la información" en zonas poco pobladas, o llegarán a costa de enormes pérdidas para el operador o de cuantiosas subvenciones de los poderes públicos.

- Obligación de ofrecer servicios interactivos.

Solución para el espectro:

- Asignar las bandas de 28 + 40 GHz.