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Tecnología y Sociedad Autoridades de Certificación I Elementos esenciales en las comunicaciones seguras -------------------------------------------------------------------------------- Es un hecho innegable que el fenómeno Internet está invadiendo velozmente todas nuestras actividades. Internet supone un medio económico, de gran cobertura y fácil accesibilidad para todo aquel que necesite comunicarse con el exterior Las actividades que van adoptando el formato electrónico son cada vez más numerosas y la naturaleza de las mismas cada vez se diversifica más. Por ello, y para no frenar esta trepidante carrera se hace necesaria la utilización de medidas de seguridad en las comunicaciones, que faciliten la integración de determinadas tareas. Tal es el caso, por ejemplo, del comercio electrónico. Uno de los elementos esenciales en las comunicaciones seguras es la Autoridad de Certificación. ¿Qué son y por qué son necesarias las Autoridades de Certificación? La seguridad en las comunicaciones se consigue a través de las técnicas criptográficas. Estas técnicas utilizan distintos tipos de sistemas, que se pueden clasificar en dos grandes grupos: sistemas de clave simétrica y sistemas de clave asimétrica. Los primeros, también conocidos como sistemas de clave secreta, responden al esquema más tradicional en el que los dos extremos de la comunicación comparten una clave secreta, sin la cual es imposible cifrar o descifrar los mensajes. Por tanto, la clave que se utiliza para cifrar es la misma que para descifrar. Por esto el nombre de simétrico. Hay que tener en cuenta, entonces, que antes de que dos usuarios se puedan comunicar, es necesario que sepan cual es la clave, lo que exige que utilicen un canal seguro para establecerla. Además, es necesario disponer de una clave distinta por cada usuario con quien se establezca una comunicación. Este pequeño obstáculo se resuelve gracias a los sistemas de clave asimétrica. En cualquier caso, estos sistemas de clave secreta (como DES, TripleDES, IDEA, RC2, RC5,...) son imprescindibles a la hora de cifrar grandes flujos de información debido a la rapidez de ejecución. Los sistemas de clave asimétrica, también conocidos como sistemas de clave pública (como RSA, ElGamal,...) se caracterizan porque cada usuario dispone de un par de claves, una privada y otra pública. La clave privada debe permanecer siempre en secreto, mientras que la clave pública debe ser difundida entre aquellos usuarios con quienes se pretende mantener una comunicación. Con este esquema, se resuelve el problema de los sistemas anteriores, puesto que cada usuario sólo necesita una clave, que le sirve para que todos los demás usuarios se comuniquen con él, y además no hay que utilizar ningún canal seguro adicional para intercambiar claves. De esta manera, cuando un usuario A quiere enviar un mensaje cifrado a otro usuario B, debe obtener la clave pública de B y utilizarla para cifrar el mensaje. Para descifrar el mensaje, es necesario utilizar la correspondiente clave privada, esto es, la clave privada de B, con lo que el único que puede descifrarlo es B. Es más, ni siquiera el usuario que ha cifrado el mensaje puede descifrarlo. Además de cifrar, los sistemas de clave pública se caracterizan por la facilidad con que pueden firmar digitalmente un mensaje, proporcionando así servicios de autenticación (asegurar que el mensaje es de quien dice ser), integridad (asegurar que no ha sido modificado por el camino), y no repudio (conseguir que el emisor del mensaje no pueda negar posteriormente que lo envió). Para firmar un mensaje m, un usuario A debe calcular el resumen (hash) H(m) del mensaje. Este resumen es el resultado de aplicar una función unidireccional a m, obteniéndose otro mensaje de corta longitud (128 bits es un valor típico). La firma consiste en cifrar el resumen H(m) con la clave privada KsA, obteniendo EKsA[H(m)]. Para enviar un mensaje firmado, A envía el mensaje m junto con la firma EKsA[H(m)]. Cuando otro usuario recibe el mensaje firmado, toma el mensaje m y calcula de nuevo el resumen H(m), puesto que la función resumen es pública. A continuación, descifra la firma con la clave pública de A. Si el resultado coincide con el resumen H(m), entonces queda claro que A envió el mensaje y lo firmó, ya que es el único que conoce la clave privada con la que se cifró el resumen. Estos sistemas no son los más adecuados para cifrar grandes flujos de información, debido al considerable tiempo de ejecución, motivado por las funciones matemáticas utilizadas. En su lugar se utilizan los sistemas de clave secreta. Para no perder las ventajas que proporciona ambos sistemas, lo usual es implementar un esquema híbrido. Se trata de utilizar el sistema de clave asimétrica para cifrar una clave de sesión que es la que se introduce al sistema de clave simétrica para cifrar todo el contenido de la comunicación. De esta manera, el receptor debe descifrar primero con su clave privada (sistema de clave asimétrica) el mensaje que contiene la clave de sesión, y posteriormente, con esa clave de sesión descifrar (sistema de clave simétrica) el contenido de la comunicación. Para que todo esto funcione es necesario que los usuarios del sistema puedan obtener las claves públicas de los demás. Para ello se puede utilizar una base de datos que contenga las claves de los usuarios, o simplemente se puede solicitar la clave al usuario correspondiente antes de realizar la comunicación. Cualquiera de los dos casos es perfectamente válido pues la clave es pública. El problema que surge entonces es la suplantación de la identidad, es decir, que un usuario utilice su propia clave pero se haga pasar por otro. Un ejemplo sencillo es el caso de un usuario A que quiere comunicarse con B, y le pide su clave pública. Si un usuario C intercepta la comunicación en la que se pide y se devuelve la clave solicitada, y sustituye la clave de B por la suya (la de C), entonces cuando A cifre el mensaje con la clave pública obtenida, en realidad lo está haciendo con la clave de C, con lo que únicamente C podrá descifrar el mensaje y no B como se pretendía. Es necesario, por tanto, algún mecanismo para asegurar la identidad del propietario de una clave. Uno de estos mecanismos es lo que se conoce como Sistema de Certificación Centralizada, cuyo principal elemento es la Autoridad de Certificación (AC). La AC se comporta como un usuario más, pues dispone igualmente de un par de claves (pública y privada), pero con la ventaja de que el resto de usuarios confían plenamente en ella. Por tanto, cuando un usuario genera su par de claves, mantiene en secreto su clave privada, y envía la clave pública a la AC para que ésta certifique que pertenece a ese usuario y no a otro. Cuando un usuario quiera comunicarse con otro, obtendrá el certificado de la clave pública de ese otro usuario. Este certificado es un documento electrónico firmado digitalmente por la AC (para que no pueda ser alterado) que contiene la clave pública y los datos del propietario. Obtenido el certificado, se debe comprobar la firma realizada por la AC. Para ello, todos los usuarios deben conocer la clave pública de la AC. Por último, sólo hay que extraer la clave del certificado y utilizarla normalmente. El formato de certificados más utilizado es el que se especifica en la Recomendación X.509, definida originalmente como el marco de autenticación en el entorno del Directorio X.500, pero que está siendo adoptada por numerosos estándares, como SSL para aplicaciones TCP/IP, o S/MIME para correo electrónico. Tendencia Actualmente, se están desarrollando en España numerosas iniciativas encabezadas por particulares, empresas, instituciones e incluso estatales que están incorporando la utilización de Autoridades de Certificación en sus sistemas. Todas estas ACs funcionan de forma aislada. Es posible que a muy corto plazo exista en España una infraestructura seria de ACs, debidamente reguladas por la normativa correspondiente. Esta regulación aparecerá sin duda en el momento en que sean reconocidas legalmente las firmas digitales. Una de las iniciativas mencionadas es el proyecto CERES de la Fábrica Nacional de Moneda y Timbre, () que pretende poner en marcha una AC que certifique a los ciudadanos frente a la Administración. De esta manera, los usuarios podrán conectarse de forma segura con las Instituciones Oficiales para realizar muchas de las tareas que hasta el momento requieren personarse ante una ventanilla y hacer cola. En el seno de la comunidad académico-científica, y controlado por el grupo de trabajo IRIS-PCA, se está implementando una estructura jerárquica de ACs haciendo uso de las ACs que ya existen de forma aislada, como la de la UPM, RedIris, o el Instituto de Física Aplicada del CSIC ( ). Con un carácter más comercial ya está funcionando la Agencia de Certificación Electrónica (ACE, ), financiada por Telefónica, SERMEPA, CECA y 4B, con el objetivo de que sus certificados sean utilizados en las transacciones electrónicas. La Asociación Española de Criptología y Seguridad de la Información (AECSI, ), integrada por investigadores y profesionales del sector, y uno de cuyos objetivos es la difusión de la Criptología y los Sistemas de Seguridad de la Información en España, dispone, igualmente, de una AC propia, que controlará el acceso a determinados servicios mediante los certificados emitidos a sus asociados. Por otro lado, y con una cobertura internacional, podemos citar la AC de Versign ( ), que quizás sea la más conocida, aunque no la única. Esta AC emite distintos tipos de certificados. Uno de ellos es emitido automáticamente, sin ningún tipo de comprobación de la identidad del usuario, y de forma gratuita, con una duración muy limitada, que nos puede servir para "jugar" con los certificados y familiarizarnos con ellos. En general, todas las ACs emiten este tipo de certificados. Afortunadamente, parece que los fabricantes de software están implementando los estándares que especifican la utilización de ACs. Así pues, es posible disponer de correo electrónico seguro y conexiones WWW seguras de una forma sencilla y rápida. Tanto Netscape como Microsoft ofrecen en sus paquetes esta posibilidad, utilizando un navegador de Internet junto con un cliente de correo. Esto es, Netscape Navigator y Messenger en un caso, y Microsoft Internet Explorer y Outlook Express en otro. Alberto Peinado Domínguez Ingeniero de Telecomunicación --Profesor del Departamento de Comunicaciones ETS Ingenieros de Telecomunicación de la Universidad de Málaga y vocal de la Asociación Española de Criptología y Seguridad Informática

Autoridades de Certificación II Aplicación al correo electrónico [Nuevo sistema de protección...][Acceso local inalámbrico...] -------------------------------------------------------------------------------- Dos de las aplicaciones más utilizadas, y que más están impulsando la utilización de Internet e Intranets, son el correo electrónico y las conexiones WWW Para proporcionar seguridad a estas aplicaciones se han definido multitud de estándares, que han ido evolucionando hasta contemplar la utilización de las Autoridades de Certificación (AC). Tal es el caso del estándar S/MIME para correo electrónico y SSL para las aplicaciones TCP/IP, entre las que se encuentra el protocolo HTTP que permite establecer las conexiones WWW. A continuación se describen de forma general los protocolos para comunicarse con una Autoridad de Certificación, y un modo sencillo y rápido de disponer de correo electrónico y conexiones WWW seguras, utilizando los servicios de una Autoridad de Certificación. Protocolos Teniendo en cuenta el proceso de certificación, es necesario disponer de determinados métodos o protocolos que permitan al usuario comunicarse adecuadamente con la AC. En primer lugar es necesario que el usuario solicite un certificado. En este sentido, la AC es responsable de definir el modo en que el usuario realiza la petición, mientras que la generación de las claves depende exclusivamente del propio usuario, debido a la distinta naturaleza que puede presentar el mismo. Esto es, el usuario puede ser un servidor WWW o alguien que quiere utilizar el correo electrónico. En cualquier caso, la AC definirá los diferentes formatos de petición que acepta y el modo de enviarlos (el formato más extendido, aunque no el único, es el que define el estándar PKCS#10). Por ejemplo, en el caso de un servidor WWW, lo habitual es enviar la petición mediante correo electrónico a la dirección indicada por la AC. En el caso de un cliente WWW, el propio navegador generará las claves y la petición, utilizando la conexión HTTP para enviar los datos y recibir posteriormente el certificado. Una vez recibida la petición de certificado, la AC debe comprobar la identidad del usuario propietario de esa clave pública. Si se desea disponer de un buen nivel de seguridad será necesario que el usuario se identifique de algún modo ante el administrador de la AC. Las ACs que emiten certificados de forma automática no ofrecen seguridad sobre la identidad de la clave. Otro aspecto importante es la obtención por parte de los usuarios de la clave pública de la AC, indispensable para poder comprobar los certificados de las claves públicas de los demás usuarios. Para ello es necesario obtener un certificado autofirmado por la AC conteniendo su clave pública. Con todo esto, una vez el usuario dispone de su certificado, el sistema puede funcionar con la garantía de que las claves públicas que se utilizan son las verdaderas. Surge entonces un nuevo problema, controlar la validez de los certificados. Es decir, ¿que ocurre si alguien consigue robar la clave privada de un usuario ? En este caso, la clave pública no se debería utilizar, puesto que no solo el usuario propietario de la clave puede descifrar el mensaje sino también el que la robó. En cambio, el sistema sólo comprueba que la clave pública está certificada por una AC y es válida. Para evitar estas y otras situaciones se definen las listas de certificados revocados, que incluyen todos los certificados que dejan de ser válidos aunque no haya transcurrido su período de validez (especificado por la AC a la hora de emitirlo). Se hace necesario, por tanto, no sólo comprobar el período de validez, sino consultar las listas de certificados revocados para garantizar una correcta utilización de las claves. Utilización de las ACs para implementar correo electrónico y conexiones WWW seguros Actualmente, ya están disponibles los correspondientes paquetes software que implementan los estándares S/MIME y SSL. El modo más cómodo para disponer de correo y web seguro es utilizar Netscape Communicator 4.04 o Microsoft Internet Explorer 4.0. Estos dos paquetes permiten trabajar de forma complementaria con un navegador (Navigator o Internet Explorer), que implementa SSL, y un cliente de correo (Netscape Messenger oMicrosoft Outlook Express) que implementa S/MIME. Para trabajar con correo y web seguros utilizando alguno de estos softwares se necesita además utilizar los servicios de cualquier AC. Afortunadamente, podemos elegir entre un gran número de ellas. Elegida la AC, y conectados a la dirección http correspondiente, los pasos a seguir son los siguientes. 1. Obtener la clave pública de la AC. Esta operación sólo hay que realizarla una vez, con anterioridad a la primera comunicación segura que vayamos a efectuar. La clave pública de la AC es necesaria para comprobar la validez de los certificados emitidos por ella. Dependiendo de la AC elegida, esta instalación se puede realizar al principio o al final de todo el proceso. En cualquier caso, es completamente automática. Solo hay que seleccionar un enlace en la página web y el navegador lo almacena internamente. Para comprobar si el navegador lo ha instalado: Netscape Navigator. Seleccionar Menu Seguridad –Certificados – Firmantes Microsoft Internet Explorer. Seleccionar Menu Ver –Opciones de Internet –Contenidos –Sitios En ambos casos aparece una lista con las ACs de las cuales tenemos la clave pública. 2. Solicitar el certificado personal. El usuario debe conectarse a la página de la AC diseñada al efecto. En ella encontrará un formulario que debe rellenar con sus datos personales. A continuación, cuando pulse el botón "enviar formulario" el navegador (Navigator o Internet Explorer), se encargará de generar las claves automáticamente y enviar la petición de certificado. Cuando la AC recibe dicha petición envía un acuse de recibo, incluyendo algunas instrucciones sobre el proceso a seguir. 3. Instalar el certificado personal. Tras comprobar la identidad del propietario de la clave, la AC emite el certificado notificándolo al usuario (normalmente, por correo electrónico). En esta notificación se suele incluir la dirección web donde conectarse para obtener el certificado solicitado, de modo que el navegador lo instale automáticamente. Como se puede ver, el proceso es prácticamente transparente al usuario, que únicamente ha de rellenar un pequeño formulario con sus datos personales, y todo ello utilizando las facilidades que ofrece el entorno WWW. Con el certificado instalado en el navegador, ya podemos usar el cliente de correo asociado (Netscape Messenger o Microsoft Outlook Express) para enviar y recibir correo cifrado y/o firmado, y conectarnos a un servidor web seguro, puesto que los certificados obtenidos son compartidos por el navegador y el cliente de correo. Si solamente disponemos del certificado de nuestra clave pública, lo único que podemos hacer, en principio, es firmar con nuestra clave privada los mensajes que vamos a enviar. Cuando se envía un mensaje firmado usando S/MIME, también se envía el certificado de nuestra clave pública, para que el receptor pueda comprobar la firma. Para poder cifrar mensajes es necesario disponer de la clave pública del usuario destinatario. A medida que vayamos recibiendo mensajes firmados de otros usuarios, iremos obteniendo sus claves públicas. En cualquier caso, siempre se puede establecer una comunicación no segura con un futuro destinatario y solicitar su clave pública certificada, o utilizar la base de datos que pueda ofrecer la AC con los certificados de sus usuarios. En cuanto a las conexiones WWW seguras, una vez disponemos de la clave pública de la AC, ya podemos conectarnos con los servidores WWW certificados por dicha AC. El servidor debe realizar un proceso similar al descrito anteriormente (punto 2 y 3) para obtener el certificado de sitio, antes de que cualquier usuario pueda conectarse a él. Una vez certificado el servidor, un usuario puede autenticarlo y enviar y recibir información de forma confidencial, asegurando además la integridad de los datos. Alberto Peinado Domínguez Ingeniero de Telecomunicación Profesor del Departamento de Ingeniería de Comunicaciones ETS Ingenieros de la Universidad de Málaga y vocal de la Asociación Española de Criptología y Seguridad Informática

Nuevo sistema de protección de las tarjetas de móviles GSM [Autoridades de Certificación II][Acceso local inalámbrico...] -------------------------------------------------------------------------------- ¿Sabía que existe la posibilidad de piratear las llamadas realizadas desde los teléfonos móviles GSM? Recientemente, la SDA (Smartcard Developer Association) junto con dos investigadores de la Universidad de Berkley (California), han demostrado la existencia de un fallo en la seguridad de las tarjetas SIM (Subscriber Identify Module/Módulo de Identificación del Abonado) de los teléfonos móviles GSM. Este fallo permite copiar la información contenida en las tarjetas y realizar así llamadas fraudulentas con cargo al usuario legítimo desde otro teléfono móvil. Las tarjetas SIM mantienen la identidad del abonado mediante algoritmos criptográficos, siendo utilizado el estándar alemán COMP128 por la mayoría de operadores GSM de todo el mundo. Tras el descubrimiento de este algoritmo, la SDA se puso en contacto con David Wagner e Ian Goldberg, los investigadores de la Universidad mencionada y miembros de la ISAAC (Internet Security, Applications, Authentication and Cryptography), que confirmaron un grave error criptográfico en el algoritmo COMP128. Con el sistema desarrollado, la identidad secreta del abonado queda al descubierto en cuestión de horas, siendo posible utilizarla en otra tarjeta SIM. Hasta el momento únicamente se ha demostrado que los teléfonos móviles pueden ser clonados si se tiene acceso físico a la tarjeta SIM del abonado, aunque la SDA no descarta la posibilidad de realizar ataques "en el aire" sin que el propietario del móvil sea consciente. En España un grupo de hackers, vinculados a la revista Saqueadores Edición Técnica, han conseguido recientemente clonar una tarjeta MoviStar, demostrando así la vulnerabilidad del sistema. El año pasado se demostró esta vulnerabilidad con Airtel. El sistema global de comunicaciones móviles (GSM) es el estándar de telefonía celular digital en unos 100 países en todo el mundo, incluido España. Entre las mas de 6000 páginas que componen el estándar GSM se pueden encontrar las especificaciones de seguridad (GSM 02.09 y GSM 03.02). GSM utiliza tres servicios de seguridad diferentes, el A3 empleado en el proceso de autenticación del abonado en la red, el A5 para proteger las conversaciones de los abonados y el A8 para generar las claves de cifrado/descifrado de las conversaciones. En la práctica se suelen integrar las funciones A3 y A8 en un único algoritmo denominado A3A8. GSM sólo dicta las normas que deben cumplir estos algoritmos (longitud de clave de abonado, tiempo de ejecución del algoritmo A3 dentro de la tarjeta SIM, etc.) pero no obliga a emplear un algoritmo en particular. De hecho, en la actualidad, la gran mayoría de los proveedores utilizan el COMP128 alemán. Ante el temor a un posible fraude, numerosos proveedores GSM en Europa están comenzando a tomar medidas. La solución adoptada por estos proveedores es cambiar el algoritmo COMP128 por otro mucho más seguro, el , en todas las tarjetas SIM de los abonados y en los centros de autenticación de las redes GSM. (International Data Encription Algorithm) está considerado como uno de los algoritmos de cifrado en bloque más seguros que existen en la actualidad. Fue desarrollado a comienzos de los 90 por Xuejia Lai y James Massey en un proyecto conjunto con la multinacional suiza Ascom. El objetivo de este proyecto fue establecer un algoritmo criptográfico que pudiera sustituir al DES (Digital Encryption Standard) empleado en la mayoría de transacciones bancarias. emplea una clave de cifrado de 128 bits (frente a los 56 bits empleados por DES) lo que hace impensable un ataque por "fuerza bruta". Este tipo de ataque consiste en probar todas las combinaciones de claves posibles (unas 2128). Se estima que, con la tecnología actual, un billón de computadoras, probando un billón de combinaciones por segundo tardarían 10.000 billones de años en romper un código cifrado con (mucho más tiempo que la edad estimada del universo, unos 20 billones de años). Actualmente, está siendo utilizado en numerosas aplicaciones por todo el mundo, incluida la conocida internacionalmente PGP (Pretty Good Privacy) para la protección de correo electrónico. Bruce Scheiner, uno de los más prestigiosos criptográfos mundiales, presidente de Counterpane Systems y creador de varios algoritmos criptográficos, hace referencia en su libro "Applied Cryptography" (segunda edición, 1996) a como el mejor y más seguro algoritmo de cifrado en bloque que existe en nuestros días. La seguridad del algoritmode éste no radica en mantenerlo en secreto, como ha ocurrido con el COMP128. En el mundo criptográfico se ha comentado en numerosas ocasiones que los algoritmos de cifrado deben ser sometidos al escrutinio público pues el conocimiento de unos pocos no puede ser comparable al de toda una comunidad. ha sido sometido al más intenso escrutinio desde 1992, superando todo tipo de ataques conocidos. La patente de uso del algoritmo pertenece a la empresa Ascom y la distribución de las licencias en España se realiza desde Ascom Spain, S.A., donde se ha creado, dentro de su División Telecom, un departamento de seguridad para el desarrollo de aplicaciones utilizándolo como base. Cesar Martínez Ingeniero de Telecomunicación Trabaja en ASCOM Spain, S. A.

Acceso local inalámbrico. Actividades del Sector de Radiocumunicaciones de la UIT [Nuevo sistema de protección...][Autoridades de Certificación II] -------------------------------------------------------------------------------- Descripción de la reglamentación existente en la Unión Internacional de Telecomunicaciones UIT (UIT-R) desde 1990 en materia de normas relativas al acceso local inalámbrico 1. Introducción Actualmente los operadores de telecomunicaciones se enfrentan a varias alternativas a la hora de satisfacer las necesidades de sus clientes; figuran entre otras el tipo de servicio exigido por sus abonados (telefonía y datos en banda vocal o servicios de banda ancha del tipo multimedia), la manera de diferenciarse de otros operadores en un mercado cada vez más competitivo y sobretodo cómo obtener la máxima rentabilidad con el menor riesgo. La elección de la tecnología adecuada es de primordial importancia, tanto para los nuevo operadores que no disponen de red, como para los operadores tradicionales con una red alámbrica y radioeléctrica bien establecida, si bien la solución óptima puede diferir según las circunstancias y facilidades existentes. La tecnología de radiocomunicaciones o inalámbrica para uso en la red de acceso local, en comparación con la red de cables y fibra óptica, presenta acreditadas ventajas por su rapidez de instalación ( "meses" frente a "años" en el caso de cables), costes iniciales de puesta en servicio inferiores (no es necesario abrir zanjas, ni solicitar autorizaciones por servidumbre de paso), un mantenimiento de la instalación probablemente más económico (debido al riesgo de rotura del cable) y posibilidad de satisfacer rutas de poco tráfico con una inversión todavía rentable. Estas ventajas se aplican especialmente a los países en desarrollo, en particular aquellos que no disponen de una red por cable muy desarrollada y con una utilización del espectro radioeléctrico generalmente menos congestionado. Por contra, cabe señalar como inconvenientes la necesaria concesión de licencias de utilización del espectro por parte de las autoridades nacionales, con los correspondientes gastos y tiempo invertido antes de esa concesión, y las exigencias por parte de los futuros abonados de servicios de banda ancha para transmisión de datos de alta velocidad, que no es factible por debajo de unos 3 GHz. Se analizan a continuación la reglamentación y normas acordadas en la UIT relativas al acceso inalámbrico. 2. Espectro radioeléctrico 2.1. Aspectos generales El Reglamento de Radiocomunicaciones (RR) de la UIT incluye el cuadro de atribución de bandas de frecuencias a los distintos servicios radioeléctricos, cuya definición y significado concreto figura en el propio Reglamento. El RR obliga a las administraciones miembros de la UIT, que se comprometen a cumplir esta reglamentación a escala internacional y, dado que las ondas electromagnéticas no tienen fronteras, también en el interior de los países, en particular cuando el radioenlace se utiliza para comunicaciones internacionales o corre el riesgo de interferir a servicios de otros países. El RR es un anexo al Convenio de la UIT que ratifican lo diferentes parlamentos nacionales y por ello tiene carácter de ley. Entre los servicios definidos en el RR, son de particular relevancia para el acceso local inalámbrico lo dos siguientes: a) Servicio fijo (SF): servicio de radiocomunicaciones entre puntos fijos determinados, y b) Servicio móvil (SM): Servicio de radiocomunicaciones entre estaciones móviles terrestres o entre estaciones móviles. La nueva Recomendación sobre terminología del acceso inalámbrico 1 define el acceso inalámbrico como "conexión(es) radioeléctrica(s) entre el usuario final y una red básica", entendiendo por red básica la primera estación con conexión a la red pública con conmutación (por ejemplo, la "red telefónica pública conmutada" (RTPC), la "red digital de servicios integrados" (RDSI), Internet etc…). A su vez, el acceso inalámbrico se puede considerar desde distintas perspectivas, tales como la siguientes: - Movilidad del terminal: fijo sin ninguna movilidad, nómada (el terminal se puede utilizar en diferentes lugares, pero debe estar estacionario mientras se utiliza), móvil con movilidad restringida (por ejemplo, dentro de una sola célula); - Capacidades de transporte de datos: de banda estrecha, banda ancha, multimedia; - Tipo de servicio de telecomunicación: telefonía, transmisión de datos, recuperación de información; Conectividad: dependiendo de la red conmutada a la que accede el terminal (RTPC, RDSI, etc.); - Tecnología de transmisión: técnica de acceso (por división de frecuencia - FDMA, tiempo -TDMA, o código -CDMA); técnica de modulación (analógica o digital); técnica dúplex ( FDD o TDD 2), etc. La Figura 1 muestra tres ejemplos distintos de acceso telefónico inalámbrico basado en tecnología móvil, según su conectividad, es decir: (a) un teléfono de tipo móvil celular se utiliza como enlace telefónico fijo, manteniendo la conexión tanto a la red móvil celular como fija del tipo RTPC; (b) el teléfono de tipo móvil celular, extensión sin hilos incluida, se usa como enlace telefónico fijo, pero sin la conexión a la red móvil celular; (c) un teléfono fijo con conexión solamente a la red fija que utiliza tecnología de tipo móvil celular. La tecnología utilizada en este tipo de aplicaciones proviene de los sistemas móviles celulares y a su vez, en algunos casos, se permite cierta movilidad en los terminales. Es por ello que las aplicaciones para el acceso inalámbrico son difíciles de identificar como SF o SM definidos en el RR y desde el punto vista reglamentario pueden utilizarse bandas de frecuencias atribuidas a uno u otro de estos servicios 3. No obstante, puesto que la red de acceso local en una mayoría de casos está restringida a los confines nacionales, cada administración es soberana para otorgar licencias de uso de determinadas bandas de frecuencias para tales aplicaciones. 2.2. Conferencias Mundiales de Radiocomunicaciones (CMR) de la UIT La UIT ha prestado siempre un interés muy especial a la utilización del espectro de frecuencias y consecuentemente organiza periódicamente Conferencias Mundiales de Radiocomunicaciones que tratan de la atribución de las bandas de frecuencias a los diferentes servicios a escala mundial, así como de la legislación internacional que gobierna ese uso de las bandas de frecuencias. En relación con la posibilidad de utilizar determinadas bandas de frecuencias para el acceso local inalámbrico, dos Conferencias en particular adoptaron decisiones que afectan al SF. Son estas la CMR-92 y CMR-97, de las que presento a continuación un extracto por su interés. La CMR-92 (Málaga-Torremolinos, 1992) atribuyó espectro adicional entre 1 y 3 GHz a servicios móviles (IMT-2000 4) y de radiodifusión por satélite (SRS) (distribución directa de sonido digital desde satélites geoestacionarios). Estas atribuciones adicionales se recogen en el siguiente cuadro. (Banda MHz) Atribución Observaciones 1"980-2"010 SMS (enlace ascendente) IMT-2000 (satélite) 2"170-2"200 SMS (enlace descendente) 1"885-2"025 SM IMT-2000 (terrenal) 2"110-2"200 SM 1"450-1"492 SRS (audio digital) Mundial(excepto USA) Atribuciones de frecuencias a otros servicios distintos del SF en la CMR-92 Las nuevas bandas de frecuencias mencionadas estaban ya atribuidas al SF, es decir que desde entonces están compartidas a título primario (igualdad de derechos) con dicho SF. Los inconvenientes debidos a posible interferencia mutua inaceptable entre ambos servicios y la importancia creciente del servicio móvil universal IMT-2000 aconsejan que el SF utilizado como conexión troncal punto a punto libere esas bandas a largo plazo en favor del IMT-2000 (aplicaciones de acceso inalámbrico incluidas) y del SRS, como se ha acordado ya en varios países. La CMR-97 (Ginebra, 1997) adoptó nuevas atribuciones al SF por encima de 30 GHz, en particular para aplicaciones de gran densidad de terminales en el acceso local inalámbrico, como figura resumidamente en el siguiente cuadro. Banda entre 30 y 40 GHz Bandas superiores a 40 GHz 31,8 a33,4 GHz (SF de gran densidad) (1.01.2001) 51,4 a52,6 GHz (SF de gran densidad) 47,2a 47,5 y 47,9a48,2 GHz (HAPS5) 55,78a a 59 GHz (banda alternativa a la de 54,25 a 58,2 GHz) 40,5 GHz (cambio de categoría de secundaria aprimaria) 64a66 GHz (SF de gran densidad) Nuevas bandas de frecuencias atribuídas al SF en la CMR-97 3. Estudios realizados en el sector UIt-r 3.1.Periodo inicial entre 1990 y 1997 La necesidad de establecer normas para las comunicaciones de acceso local inalámbrico se reconoció en la Asamblea Plenaria del antiguo CCIR celebrada en 1990, con la aprobación de dos Cuestiones asignadas a la Comisión de Estudio (CE) 9 (servio fijo). Son estas las Cuestiones UIT-R 125/9 (Comunicaciones punto a multipunto - P-MP), 140/9 (Utilización de tecnologías derivadas de los móviles en las aplicaciones de acceso inalámbrico fijo) y 142/9 (Redes radioeléctricas de alcance local - RLAN 6). Respondiendo a dichas Cuestiones la CE 9 estableció un Grupo especial de trabajo que preparó numerosas recomendacio- nes con posterior aprobación y publicación, en particular: a) Sistemas P-MP utilizados como redes de acceso inalámbrico (Recomendaciones UIT-R F.755 relativa a sistemas P-MP en general, F.756 sobre sistemas que utilizan TDMA, y F.1104 que contiene los requisitos para los sistemas que se utilizan en la parte de "grado local"). b) Sistemas para comunicaciones telefónicas en zonas rurales (Recomendaciones UIT-R F.754 relativa a conexiones interurbanas y F.1103 sobre conexiones de abonado). c) sistemas que utilizan tecnologías móviles celulares (Rec. UIT-R F.757 que contiene los requisitos básicos y objetivos de calidad necesarios para estos sistemas). d) Equipo transportable para operaciones de socorro en zonas devastadas (Rec. UIT-R F.1105 que proporciona diferentes tipos de equipo, bandas de frecuencias preferidas, principios técnicos y normas de calidad de transmisión). e) Redes radioeléctricas de alcance local (RLAN) ( Rec. UIT-R F.1244 en que figura cuantiosa información sobre bandas de frecuencias preferidas, topologías de red, características de modulación, tipos de acceso radioeléctrico, zona de servicio y velocidad de transmisión de datos del sistema, exigencias de calidad, aspectos sobre la propagación y posible interferencia, así como otros diversos temas ligados al diseño de estas redes). 3.2. Grupo Mixto de las Comisiones 8 (servicios móviles) y 9 (servicio fijo) Tras los esfuerzos iniciales de la CE 9, pronto se reconoció que la indefinición entre móvil y fijo exigían un tratamiento especial con el fin de evitar duplicidad de estudios y aunar esfuerzos entre las Comisiones 8 y 9 involucradas. En enero de 1997, por iniciativa del Grupo de Trabajo 9B (características de los sistemas del SF), se estableció el Grupo Mixto de Expertos de los Grupos 9B y 8A (móvil terrestre), denominado JRG 8A-9B. Los temas iniciales asignados a este JRG 8A-9B son los contenidos en la Cuestión 215/8 de la CE 8 (Bandas de frecuencias, características técnicas y aspectos operacionales de los sistemas de acceso inalámbrico), además de las Cuestiones 125/9 y 140/9 de la CE 9 ya mencionadas. Inicialmente se fijaron las tres tareas siguientes: a) necesidades de espectro y bandas de frecuencias adecuadas; b) objetivos en materia de calidad y disponibilidad; c) criterios relativos a la compartición de frecuencias y efectos de la interferencia. Dos Cuestiones relativas a las redes radioeléctricas de alcance local (RLAN) fueron asignadas al Grupo ulteriormente, agregando otras dos tareas adicionales relativas a d) características de las RLAN de banda ancha y e) su comparición con otros servicios en la banda de 5 GHz. Analizo a continuación las conclusiones alcanzadas y estudios efectuados sobre cada uno de estos temas. Bandas de frecuencias adecuadas La variedad existente en diferentes regiones y países dificulta la normalización a escala mundial, a pesar del gran interés expresado por los fabricantes de equipo y operadores o proveedores de servicio. No obstante, el JRG 8A-9B ha confrontado esa normalización que permitirá reducir el costo del equipo mediante la fabricación en gran escala, y facilitar la interconexión entre diferentes sistemas; en definitiva, para lograr una mayor competitividad del acceso inalámbrico frente a los cables. En el acuerdo alcanzado en Octubre de 1998 figura en una Recomendación sobre el tema 7. Se identifican márgenes de bandas en función del tipo de servicio y localización del usuario. Para los tres tipos de servicio concretos: Tipo 1: Señales analógicas, como voz y datos en banda vocal, a velocidades de transmisión de datos de hasta 64 kbit/s (mínimo telefonía a 3,1 kHz como se identifica en la Recomendación UIT-T G.174). Clase de servicio Usuarios de los servicios Rurales Suburbanos Urbanos Tipo1 =3 GHz =5 GHz =5 GHz Tipo2 =5G Hz 1 a 11 GHz 1 a 11 GHz Tipo3 3a 70 GHz 3a 70 GHz 3a 70 GHz Bandas de frecuencias categorizadas de forma generalizada por servicio y usuario Tipo 2: Servicio portador de acceso desde 64 kbit/s hasta velocidades binarias inferiores a la velocidad primaria (E1=2’048 kbit/s en Europa o DS1=1’544 kbit/s en Estados Unidos de América). Tipo 3: Servicios digitales que funcionan a la velocidad primaria o superior (por ej., STM-1=155,52 Mbit/s). se recomienda como sigue: Compartición de frecuencias y efectos de la interferencia Señalaré que en el RR no existen en la actualidad bandas de frecuencia con atribución exclusiva al SF o SM y por tanto es preciso tener en cuenta las limitaciones debidas tanto a la necesidad de compartición con sistemas de otros servicios (existen numerosas recomendaciones del UIT-R que tratan de temas de compartición de frecuencias) y la reglamentación que figura en el propio RR de la UIT. La tecnología de los sistemas móviles terrestres se utiliza cada vez más para sistemas de acceso inalámbrico fijo (FWA - fixed wireless access). En efecto, la amplia demanda de comunicaciones móviles propicia la producción de equipos económicos también utilizables para sistemas FWA que se están instalando con gran rapidez. Además, los sistemas FWA forman parte integrante del IMT-2000 de la UIT y pueden por tanto utilizar las mismas bandas de frecuencias. Las tecnologías móviles celulares más conocidas, clasificadas según las bandas de frecuencias de operación, y que actualmente utilizan los sistemas FWA en compartición con los móviles celulares figuran a continuación. El JRG 8A-9B ha estudiado los criterios de compartición entre un sistema FWA y un sistema inalámbrico móvil terrestre (MWA - Mobile wireless access), suponiendo que ambos sistemas utilizan la misma banda de frecuencias y el mismo tipo de equipo. Los resultados de estos estudios concluidos recientemente, se recogen en la nueva Recomendación UIT-R F.1402. Las separaciones entre ambos sistemas se han evaluado para dos tipos de dúplex TDD (por división en el tiempo) o FDD (por división de frecuencia) con el resultado siguiente: • TDD, unos 30 km para la banda en 1,9 GHz • FDD, unos 70 km para la banda en 800 MHz Por ejemplo, cuando MWA opera en zonas urbanas, el sistema FWA puede instalarse en zonas rurales para lograr la necesaria compatibilidad en las condiciones mínimas de separación indicadas. Actualmente se están efectuando estudios sobre la coexistencia de sistemas digitales FWA y MWA (tipo AMDT/TDD) en zonas próximas, en condiciones de compartir una misma banda de frecuencias, pero sin posibilidad de reutilizar el mismo radiocanal simultáneamente. Ambos sistemas deberán estar localizados en áreas separadas (por ejemplo, FWA en zonas residenciales de grandes ciudades con poco tráfico) y equipados con canceladores de interferencia para disminuir los efectos de la interferencia de canal adyacente. La asignación por demanda para evitar reutilizar un mismo radiocanal se realiza respectivamente en las estaciones de base (MWA) y celular (FWA). Objetivos en materia de calidad y disponibilidad Los sistemas FWA son una alternativa a los sistemas por cable y fibra óptica para el acceso local a la red telefónica pública con conmutación (RTPC) y consecuentemente sus prestaciones deberán ser similares. Con este condicionamiento se preparó la reciente Recomendación UIT-R F.1400 relativa objetivos y requisitos de sistemas FWA en materia de calidad y disponibilidad. Banda de frecuencias Tecnología Comentarios 400 MHz TACS/NMT,D-AMPS/AMDT TACS: sistema analógico (Reino Unido) NMT: sistema analógico (países nórdicos) D-AMPS/AMDT: sistema AMPS digital (USA) 800 MHz AMPS/D-AMPS/CT2 AMPS: sistema analógico (USA) CT2: norma adoptada Europa América y Asia 900 MHz GMS/CT2Plus/TACS/NMT GSM: sistema digital normalizado en Europa por ETSI y utilizado mundialmente 1,4 GHz P-MP P-MP. sistemas punto a multipunto 1,8 GHz DCS/DECT Sistemas europeso: DCS: Sistema digital celular DECT: comunicaciones sin cordón digitales mejoradas 1,9 GHz PCS/PHS PCS: Comunicaciones personales PHS: sistema japonés 2,0 GHz IMT-2000 Móviles de 3ª generación que normaliza la UIT 2,4-2,6 GHz MDS y P-MP MDS: sistemas de distribución (por ejemplo de TV) 3,5 GHz MDS y P-P P-P: sistemas punto a punto 10,5 P-MP 28/40 GHz LMCS/LMDS Sistemas de acceso local para comunicaciones(LMCS) 4. conclusiones Los sistemas de acceso inalámbrico fijo pueden utilizar las bandas de frecuencias de los sistemas móviles celulares, bandas IMT-2000 incluidas, cuando se cumplan las distancias mínimas de separación citadas, siempre y cuando su instalación sea autorizada por la correspondiente administración y el operador de móviles. Las restricciones de anchura de banda en las bandas por debajo de 3 GHz limitan su utilización a servicios del tipo 1 (telefonía y datos en banda vocal). Para velocidades de transmisión de datos del tipo 2 (servicio portador desde 64 kbit/s hasta la velocidad primaria) e incluso superiores, el margen entre 3,4 y 3,8 GHz parece adecuado para una armonización internacional. En Europa, la CEPT ha normalizado canalizaciones en las bandas 3,41 - 3.6 GHz para tales aplicaciones y asimismo el margen 3.4 - 3.7 GHz ha sido objeto de concesiones en varios países de América. Para velocidades de datos del tipo 3 (velocidad primaria o superior), la necesidad de anchuras de banda grandes aconseja seleccionar bandas más altas (10 GHz o superiores). Ejemplos de utilización a gran escala de sistemas FWA de banda ancha han sido presentados en documentos sometidos como contribuciones al JRG 8A-9B, en particular la banda 38,6 - 40 GHz se está utilizando profusamente en Estados Unidos de América para enlaces digitales de grado local de hasta 155 Mbit/s. En Europa, cabe citar la bandas en 10,5 GHz (es decir, los pares de bandas 10,15 - 10,3 GHz y 10,5 - 10,65 GHz) y el margen 24 - 29 GHz como candidatas para armonización regional de este tipo de aplicaciones. Los estudios de compartición con otros servicios se están realizando actualmente, tanto para esas bandas como las nuevas bandas atribuidas por la CMR-97 mencionadas anteriormente. -------------------------------------------------------------------------------- 1 Recomendación UIT-R F.1399 (Documento 9/BL/12 del 28 de enero de 1999) 2 FDD/TDD: Frequency/Time Division Duplex 3 En el cuadro de atribución de frecuencias del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT figuran atribuciones conjuntas para el SF y el SM en la mayoría de las bandas. 4 International Mobile Telecommunication: sistemas móviles de tercera generación que proporcionarán comunicaciones en todo momento a escala mundial, cuya entrada en servicio está prevista hacia el año 2000, teniendo en cuenta la situación del mercado. Por medio de uno o varios radioenlaces, IMT-2000 facilitarán el acceso a una amplia gama de servicios de telecomunicación soportados por las redes de telecomunicación fijas (por ejemplo, la RTPC/RDSI) y a otros servicios específicos de los usuarios móviles. 5 HAPS (High Altitud Platform Station): "estación en plataforma a gran altitud" o estación repetidora situada en un globo a una altitud de 20 a 50 km y en un punto nominal, fijo y específico con respecto a Tierra (RR, S1.66a). 6 Radio Local Area Networks (RLAN): Son redes explotadas por una organización única dentro de una sola instalación o extendida sobre una pequeña zona. Los usuarios de estas redes no están trabados entre sí, y en principio son libres de desplazarse dentro la red, conectarse y desconectarse; son las denominadas comunicaciones "nómadas". 7 Recomendación UIT-R F.1401 (Documento 9/BL/14 del 28 de enero de 1999) sobre metodología de identificación de bandas de frecuencias para sistemas de acceso local inalámbrico fijo. -------------------------------------------------------------------------------- Lorenzo Casado Tarancón Ingeniero Superior de Telecomunicación en 1969 Ingeniero de Telecomunicación En la actualidad es Consejero de la CE9(sistemas y redes del SF) incluidas las actividades conjuntas 8A-9B relativas al acceso local inalámbrico

Tecnología y Sociedad Sobre la "eficacia" y la "eficiencia en la utilización del espectro radioeléctrico -------------------------------------------------------------------------------- 1.- La Ley General de Telecomunicaciones y algunas disposiciones de desarrollo de la misma aprobadas en España el pasado año, se refieren en algunos apartados al uso "eficaz" del espectro radioeléctrico, en otros al uso "eficiente" del mismo, no faltando alguno en que ambos términos aparecen unidos Tal es el caso de la O.M. 22-09-98 en la que se dice que, para determinadas condiciones especificas a imponer a los titulares de licencias individuales, se valorará "e/ uso eficaz y eficiente del espectro radioeléctrico". Además de la citada, existen otras referencias en estas disposiciones en las que seria muy deseable la precisión del término utilizado para calificar el uso del espectro, ya que afectan a elementos muy concretos del interés del público. Por ejemplo, a la valoración de uno de los parámetros (C4) que se utilizan para fijar el importe de la tasa anual por reserva del dominio público radioeléctrico (O.M. citada, Anexo 11). Allí se dice que se favorecerán "las tecnologías o sistemas que hacen un uso más eficaz del espectro respecto a otras tecnologías", añadiendo después aclaraciones relativas a diferentes métodos de modulación y acceso (aclaraciones que, en nuestra opinión, como después se verá, corresponden más al concepto "eficiencia" que al de "eficacia"). En las versiones en idioma español de los textos de la U.l.T., comenzando por su propia Constitución (n 196) y continuando por el Reglamento de Radiocomunicaciones y las Recomendaciones del Sector UIT-R (antes CCIR), se utiliza el término "eficaz" ("effcient’, en idioma inglés), tanto cuando se hace referencia a la utilización del espectro como cuando se trata de calificar una buena gestión del mismo. En cambio, la versión española del "Libro verde sobre politice en materia de espectro radioeléctrico", publicado recientemente por la Comisión de las Comunidades Europeas, se refiere frecuentemente a la "utilización eficiente de las radiofrecuencias", a "las tecnologías más eficientes", etc. No utiliza el término "eficaz" y reconoce que el concepto "uso eficiente" admite diversas interpretaciones. 2.- De lo expuesto en el punto anterior parece deducirse que los términos "eficacia" y "eficiencia", o sus correspondientes adjetivos "eficaz" y "eficiente", son considerados como equivalentes en el idioma español, cuando se utilizan en este campo de las comunicaciones radioeléctricas. En nuestra opinión, sin embargo, el concepto de "eficacia" de una acción, de un proceso, de una actividad, de un sistema, etc., se refiere al grado en que se consiguen los objetivos perseguidos, mientras que el concepto y término "eficiencia" se refiere al grado en que los medios utilizados en tal proceso son aprovechados para obtener de ellos el mayor rendimiento posible. Aplicado al campo de las radiocomunicaciones, el término "eficaz" se acomoda bien para aplicarlo a los casos en los que el enlace cumple con lo deseado. No pueden ser "eficaces", por ejemplo: la aplicación de HF para transmisiones de TV o para el servicio móvil terrestre en ambiente urbano ruidoso, el uso de ondas milimétricas para radioenlaces entre puntos fijos situados a cientos de kilómetros, la utilización de frecuencias compartidas con servicios móviles para servicios de radioastronomía, etc. Las características técnicas de las diferentes bandas determinan el grado de adecuación para los servicios y sistemas de radio. Será eficaz - aunque puede no ser eficiente - la utilización de una sola frecuencia, en un sistema radiotelefónico operando en simplex, que permita a todos los vehículos de una flota de un servicio de seguridad, escuchar todos los mensajes que se cursen1. El término "eficaz" también es aplicable correctamente para calificar las actividades de gestión del espectro de manera que la expresión "gestión eficaz" del espectro se utilizará para alabar los buenos resultados de tal gestión. En el idioma español, el término "eficiencia" como sinónimo de "rendimiento", deberla haberse utilizado ya en los primeros textos de la UIT, cuando se manifestó por primera vez la escasez de espectro, es decir, cuando el número posible de comunicaciones en una banda de frecuencias atribuida al correspondiente servicio, resultó menor que el deseado por la demanda social. Un ejemplo ilustrativo se dio en el servicio móvil marítimo radiotelefónico. La duplicación del número de canales que se obtenla simplemente al reducir a la mitad la anchura de cada uno de ellos (pasando de DBL a BLU), se consiguió al cabo de un periodo de varios años, periodo necesario para la adaptación de los equipos instalados en los miles de barcos afectados. Un proceso parecido tuvo lugar más tarde en los enlaces radioeléctricos del servicio móvil terrestre en FM. La anchura de canal - separación entre portadoras de canales adyacentes - pasó de 50 kHz., a 25 kHz., a 12’5 kHz...obteniéndose así un número de canales superior dentro de la banda atribuida al servicio. La eficiencia en el uso del espectro aumentó, mejoró. También se iniciaron procesos semejantes en otros servicios - por ejemplo, probando los efectos sobre la recepción de las emisiones de radiodifusión sonora con modulación de amplitud en BLU en onda media -, aunque el desarrollo de la tecnología, en este caso las emisiones en FM en VHF, más eficaces para transmitir música de calidad, frenaron y paralizaron tal iniciativa, que conllevaba un alto coste económico-social. Pero estaba así consolidándose ya mundialmente, la importancia de la "eficiencia" en la administración, gestión y uso del espectro y el valor económico de este recurso natural escaso. 3.- Cuando ahora, al finalizar el siglo XX, las radiocomunicaciones han mostrado su enorme valor para desarrollar nuevas modalidades de servicios y para ayudar en la implantación de escenarios de competitividad entre operadores de servicios de Telecomunicación, la eficiencia de nuevas tecnologías, de nuevos productos, sistemas, redes radioeléctricas, etc. es objeto de propaganda comercial directa o de análisis, a veces no imparciales, en revistas técnicas. Es frecuente ver el interés en destacar la gran eficiencia de un producto, a veces referenciada como superior capacidad de circuitos o de abonados. Menos clara suele aparecer la descripción del escenario en que tal eficiencia o capacidad aparece, sobre todo si se trata de comparar entre si diferentes tecnologías, tipos de modulación o de acceso, características geográficas o demográficas de la zona, distribución de los usuarios o abonados, etc. El defensor de un producto, naturalmente, suele elegir el escenario más favorable a sus intereses. Según antes se ha dicho, se entiende aquí por eficiencia en el uso del espectro, de una manera general, el rendimiento o grado de aprovechamiento que se obtiene al utilizar dicho recurso. Es decir, la relación entre la cantidad de información transferida y la porción de espectro utilizada. En las aproximaciones técnicas a la cuestión, que se van a exponer a continuación, se deja fuera del análisis la valoración económico-social del contenido de la información. Eso forma parte, quizás, del proceso de "atribución" de bandas a los servicios. Sin duda, y así lo reconoce el Libro Verde de la U.E., la "eficiencia" en el uso del espectro en su acepción más amplia, deberla tener en cuenta el valor del contenido de la información, de forma que a cada servicio, a cada utilización, le sea atribuida la porción de espectro justa y apropiada a su valor económico, social o incluso politice, variable con la época y circunstancias, intentando que la oferta y la demanda de espectro resulten equilibradas. Así ha sido y sigue siendo en el proceso de actualización del cuadro internacional de atribución de frecuencias. En dicho proceso, valorar la "eficiencia" en la utilización del espectro equivale a tratar de "aprovechar" este recurso de una manera racional para satisfacer necesidades de la sociedad humana: La cesión de bandas, por parte de otros servicios, a favor del desarrollo de los servicios móviles, las atribuciones para el futuro sistema universal (IMT-2000) la previsible ampliación de la banda DECT en Europa, la redistribución y reubicación de usuarios, incluidos los ajenos a los operadores públicos - Defensa, seguridad, investigación, etc. -, son ejemplos de esta actualización de los cuadros de atribución de frecuencias, cuyo objetivo es la mejora de la "eficiencia social" del espectro. 4.- Limitando pues aquí la cuestión a sus aspectos técnicos, se intenta precisar el concepto de eficiencia y la manera objetiva de medirlo, cuando ello sea posible. 4.1.- Eficiencia espectral en la modulación. Se llamará así al rendimiento obtenido en el proceso de modificar alguna de las características técnicas de una portadora, de acuerdo a las características de la señal que representa la información. En el caso de modulaciones analógicas, tal rendimiento se medirá por la relación entre la anchura de banda de la señal moduladora (DBm) y la anchura de banda de la señal modulada (DBr), es decir, relación entre información transmitida y espectro radioeléctrico utilizado: h = DBm / DBr. Es obvio que esta expresión tiene como valor máximo la unidad, que corresponde al caso de modulación BLU. En las modulaciones digitales la eficiencia del proceso habrá de medirse en unidades diferentes tal como la relación (bit/seg.) / (DBr). En este tipo de modulación el valor de h depende, entre otros factores, del número de estados significativos que se utilicen en la señal modulada (n) ya que el factor log2n aparece como determinante, de modo que la eficiencia así definida puede llegar a valores de varias unidades, cuando n sea un número grande, por ejemplo, 256. Naturalmente, cuando la información base es analógica, tal como en el caso de señales de TV, esta información ha de ser previamente digitalizada y la conversión analógico/digital, además de los procesos que se realicen con la señal, termina por originar una relación en DBm/DBr que variará grandemente según el tratamiento que se de en el proceso A/D y la calidad que se exija a la transmisión. Como ejemplo anecdótico, pero ilustrativo, en las transmisiones vía radioenlaces digitales de TV de los Juegos Olímpicos de Barcelona 1992, se comenzó la transmisión de señales TV a través de radioenlaces a 34 Mbit/s. La calidad exigida, en especial en aquellos deportes en los que la definición de imagen era muy rigurosa, obligó al segundo día de las competiciones a cambiar la velocidad de transmisión para pasar a la entonces ya consolidada de 140 Mbit/s. Es un ejemplo en el que la "eficacia" (ª suficientemente buena calidad final en los receptores de TV) obligó a sacrificar la "eficiencia" (ªnúmero de programas transmitidos en un radiocanal de anchura de banda fijada). 4.2.- Eficiencia espectral en el acceso. En aquellas utilizaciones en que, bien uno o varios canales radioeléctricos, bien la portadora más anchura de banda asociada, bien los intervalos de tiempo correspondientes a un enlace, etc. han de ser compartidos por varios usuarios que "acceden" a esos canales compartiéndolos con otros, aparece claro el concepto de eficiencia como equivalente al de capacidad, es decir, número de utilizadores que pueden compartirlos. Obviamente, el riesgo de encontrar ocupados todos los canales del sistema (bloqueo) es un precio que ha de pagarse, una vez que se ha fijado y aceptado su valor. Así surgieron los sistemas troncales (concentración de enlaces) en las redes radiotelefónicas privadas del servicio móvil, extendiendo así al campo de la radio, conceptos clásicos en la telecomunicación por cables. Asimismo, los sistemas de acceso múltiple en el servicio fijo por satélite y en los radioenlaces del servicio fijo. En todos ellos, sea la frecuencia, el tiempo o una codificación (CDMA) lo que califica el enlace, el acceso múltiple permite elevar la capacidad por ancho de banda (eficiencia en el uso del espectro), dado que el tráfico total que la banda utilizada es capaz de evacuar es muy superior al que en el caso de que cada enlace estuviera asociado aun canal de manera exclusiva y fija. La fórmulas Erlang B y C, según el tipo de operación que se fije, establecen matemáticamente el tráfico asociado a un número determinado de canales cuando se fija la probabilidad de bloqueo (GOS o grado de servicio del sistema). Dicho tráfico está relacionado directamente con el número de usuarios o abonados cuando se sabe el tráfico de cada uno de ellos. De forma resumida, la eficiencia espectral en el acceso de un sistema de concentración de enlaces puede medirse y expresarse como la relación entre el tráfico evacuado y el ancho de banda consumido. El tráfico viene dado por la fórmula B-1, ó C-1 (N,p) y la eficiencia espectral por la expresión B-1 ó C-1 (N,p) / DB, en la que DB es la medida del espectro utilizado (anchura de banda), siendo B-1, ó C-1 las fórmulas Erlang inversas (según se trate de sistemas de llamadas en espera o de llamadas perdidas); N = n de canales que se ofrecen a todos los usuarios y p la probabilidad de bloqueo (grado de servicio). Esta misma teoría es aplicable al caso de radioenlaces del servicio fijo puntomultipunto destinados a concentrar, por ejemplo, el tráfico de abonados al servicio telefónico básico con bucle radioeléctrico, en un sistema de acceso múltiple por división en el tiempo, compartiendo, por ejemplo, los 2 Mbit/s (o los 2 MHz de ancho de banda ocupados), divididos en 32 canales vocales que ofrecen los sistemas TDMA disponibles hoy comercialmente. 4.3.- Eficiencia espectral en sistemas celulares. El principio de los sistemas celulares es la reutilización de las frecuencias, en diversos emplazamientos, a la hora de cubrir una zona geográfica determinada. Cada estación base tiene una zona de cobertura (celda) y un conjunto de estas celdas da lugar a una agrupación o racimo. Las frecuencias de que se dispone en la planificación de la red, se utilizan todas en un racimo, distribuidas en grupos, uno por cada celda. Las frecuencias utilizadas en una determinada celda se reutilizan en otra celda situada a la distancia apropiada para que la relación portadora deseada a portadora cocanal de la celda que la reutiliza sea aceptable. En una red como la descrita, el valor de la eficiencia espectral es la relación tráfico total en la red a espectro ocupado en la zona y puede expresarse como número de abonados partido por unidades de reserva radioeléctricas consumidas, es decir: N abonados / (S•DB), donde S es la superficie de la zona de servicio (que suponemos igual a la zona de cobertura de la red) y DB la anchura total de la banda de frecuencias concedida a la red. Si se llama c a la superficie geográfica de cada celda y n al número de celdas por racimo, se comprueban las siguientes relaciones: factor de repetición de las frecuencias = n de veces que se reutiliza una frecuencia = n de agrupaciones en la zona = superficie total de la zona / superficie de la agrupación = S/(n•c). Es claro que la eficiencia en el uso del espectro aumentará con el factor de reutilización, es decir, al disminuir c (tamaño de la celda) o al disminuir n (n de celdas en la estructura de la agrupación: 3, 7, 12...). Conviene, pues, para aumentar la eficiencia, disminuir el tamaño de la celda o admitir una relación de protección cocanal menor, consecuencia natural si se disminuye n. Estas ideas elementales se desarrollan cada día más, en los sistemas y redes comerciales, perfeccionando en la práctica los diferentes factores involucrados: tipos de modulación que permiten menores relaciones señal deseada-señal interferente, estructuras de las estaciones bases diferentes, con antenas con directividad adaptativa, técnicas de acceso combinadas con técnicas de modulación, etc., todo lo cual - en conjunto - permite una utilización del espectro cada vez más eficiente. 5.- De los puntos anteriores, se desprende fácilmente que la valoración objetiva de la eficiencia en el uso del espectro ha de hacerse en términos de comparación entre tecnologías, sistemas o servicios que sean similares. De conformidad con el actual estado de la cuestión, en los trabajos de la UIT (Rec. ITU-R SM 856-1, Rec. ITU-R SM 1046-1 y otras), el concepto de eficiencia relativa permite comparar directamente la eficiencia espectral de dos tipos similares de sistemas de radio que suministren el mismo servicio2. Confiamos en que estos comentarios puedan ser de utilidad para los interesados, ya sea en una eventual posición española ante las ideas que sobre politice en materia de espectro se incluyen en el Libro Verde de la (en especial las relativas al valor económico del espectro, formas de administrarlo frente a concesionarios de licencias, etc.), ya sea en la valoración que, según las disposiciones vigentes actualmente en España, ha de hacerse de la eficiencia en el uso del espectro, tanto a la hora de atender solicitudes de licencias radioeléctricas, como de fijar y actualizar el importe de las tasas por uso de este recurso natural, considerado en nuestro país como dominio público. -------------------------------------------------------------------------------- 1La menor eficiencia frente a la operación a dos frecuencias, procede de las limitaciones que implica la utilización de la misma frecuencia por la estación base y los móviles. 2Se entiende por eficiencia espectral relativa el resultado de comparar la eficiencia de un sistema real con la de un modelo estándar fiado -------------------------------------------------------------------------------- Juan de la Calle García Doctor Ingeniero de Telecomunicación Profesor Ad Honorem de la Universidad Politécnica de Madrid Dpto. SSR de la ETSIT

La subasta del espectro radioeléctrico y otros procedimientos de adjudicación -------------------------------------------------------------------------------- Cuando se publiquen estas líneas, más de cincuenta empresas estarán participando de forma consorciada en diversos procesos de adjudicación mediante concurso público abierto de licencias individuales de redes o servicios que requieren espectro y resultan limitadas en número: licencias individuales tipo C2 en las bandas de 3,5 y 26 GHz y las licencias individuales tipo B2 para la explotación del servicio UMTS Asimismo, se conocerán los adjudicatarios de los servicios TFTS y TETRA. La tecnología inalámbrica avanza y las necesidades de los operadores más aún, de manera que demandarán inmediatamente la banda de 28 GHz y más tarde la de 40 GHz. El objetivo de este artículo es divulgativo: presentar algunas de las distintas formas existentes de adjudicación de licencias individuales que requieren espectro, en situaciones en que exista un número de demandantes superior al espectro disponible. Se profundiza en la subasta de espectro, un procedimiento de adjudicación que algunos países emplean desde hace tiempo (USA) o comienzan a utilizar (Reino Unido y Alemania), pero que entre los agentes sectoriales tiene sus detractores y defensores. No obstante, en el caso de la subasta es precisa la adaptación previa del marco legislativo administrativo español por parte de juristas especializados. PROCEDIMIENTOS DE ADJUDICACIÓN Existen diversas opciones para la adjudicación de licencias limitadas en número, cada una con sus ventajas e inconvenientes. Recogemos algunos de los procedimientos más citados por la bibliografía. Concurso Público En el procedimiento de concurso abierto, empleado en España, el órgano adjudicador publica los requisitos para obtener las licencias y los criterios de puntuación. Aquellas entidades que alcancen mayor puntuación resultarán adjudicatarias. Para la Administración es un sistema que le permite ejecutar flexiblemente su política sectorial, que puede resultar interesante en la transición hacia la libre competencia en la que estén en juego aspectos como, por ejemplo, el establecimiento de un sólido marco de competencia y de unos servicios de calidad, la defensa del beneficio-país y la existencia de unos operadores con capacidad de competir a todos los niveles. Pero en la práctica, es frecuente que no se conozcan a priori los pesos de cada uno de los criterios de puntuación, ni el algoritmo de valoración de cada criterio. La razón puede ser que, dada la complejidad de los sistemas y servicios a adjudicar, cualquier intento de sistematización de los criterios de puntuación supondría un coste elevado para la Administración. En consecuencia, los concursantes no saben cuanto tiene que apostar en cada variable al no conocer el peso individual y los criterios de valoración. Y este es su principal inconveniente: la mayor dificultad para elegir a la oferta ganadora y, en consecuencia, una menor transparencia del proceso. De esta manera la decisión puede acabar basándose en una mezcla de parámetros objetivos, estabilidad y credibilidad del accionariado y porqué no, la capacidad de convencimiento e influencia. First Come First Served La adjudicación no depende de la capacidad de las empresas para explotarlo sino de la oportunidad de su solicitud en el tiempo. Este mecanismo de adjudicación da la apariencia a los operadores de que el espectro es abundante, al no existir restricciones para solicitarlo, por lo que en un entorno en competencia no es un procedimiento eficiente. Conviene prestar atención al riesgo de captura del espectro por operadores que lo pudiesen infrautilizar o emplear ineficientemente. Un ejemplo de otorgamiento en esta modalidad es el espectro concedido en el periodo de pre-competencia a Retevisión o Uni2, o el de Telefónica. Concesión automática Ante el advenimiento de nuevos sistemas que sean potenciales sustitutivos de sistemas previamente existentes, el regulador puede optar por conceder una licencia a los operadores ya establecidos para que no se vean atrapados por la obsolescencia tecnológica. En España se ha empleado tanto en la concesión GSM a TSM, y en la concesión de sendas licencias DCS-1800 a Airtel y TSM. Un argumento de justificación de este práctica en mercados incipientes es incrementar la fortaleza de los operadores establecidos con el fin de que adquieran una masa crítica, mejorando su viabilidad futura. El principal inconveniente de este método es la ineficiencia en el uso de espectro por parte de los operadores establecidos, que no emplean el espectro concedido mientras el competidor no sea una amenaza preocupante o agoten las bandas ya asignadas. Lotería Empleado hace años en USA y otros países. El espectro se adjudica mediante sorteo entre los solicitantes. Este método es altamente ineficiente y puede inducir a la especulación: gran cantidad de empresas concursarían y existe el riesgo de que empresas insuficientemente preparadas o sin interés alguno en operar servicios resulten adjudicatarias de espectro. Subastas Utilizado en mercados competitivos en caso de limitación del número de licencias. Determinado espectro sale a subasta entre los solicitantes, quienes expresan cuánto están dispuestos a pagar por la/as licencia/as, la cuál es adjudicada al mejor postor en un proceso competitivo. El valor económico de la licencia es el único parámetro en que se basa la adjudicación. Existen diversas alternativas al diseño final en manos del regulador, lo que le permite desarrollar de forma activa su política sectorial. La subasta no es incompatible con la imposición de requisitos y obligaciones al adjudicatario. VENTAJAS DE LA SUBASTA Las principales ventajas de la subasta son: Es un instrumento de desarrollo activo de la política sectorial de la competencia, mediante el diseño adecuado de la subasta. Es un método transparente: la subasta proporciona información clara de quién obtiene cada licencia, y por qué: la máxima puja obtiene la licencia. Constituye un mecanismo eficiente de asignación: las licencias las obtiene normalmente la empresa que más las valore, y más esté dispuesta a pagar. Permiten a los operadores generar estrategias de agregación de licencias (regiones o anchos de banda). Proporciona una rápida asignación de las licencias y se consumen menos recursos en la preparación de la oferta. Generan ingresos para el Estado, que incluso pueden contribuir al realojamiento de ciertos usuarios del espectro, o para promover la investigación en sistemas eficientes en frecuencia. INCONVENIENTES DE LA SUBASTA Los principales inconvenientes de la subasta son: La agregación de red y servicio reduce la competencia global. El precio pagado por la licencia anima al adjudicatario a efectuar la agregación de red y servicio, con la consiguiente pérdida global de competencia. Detrae recursos financieros, que se destinarían de otra manera a las inversiones y que finalmente acabarán repercutiéndose en los precios de los servicios finales. Exclusión de nuevos agentes. Si no se reservan licencias para nuevos entrantes, medianos inversores o pioneros. La subasta no es un mecanismo único de adjudicación, pues existen aplicaciones de interés general que aconsejan emplear otros procedimientos. El indeseable efecto de la competencia entre sistemas sustitutivos que actúan en el mismo mercado de referencia. Existe el riesgo de captura del espectro por parte de operadores. SUBASTA SIMULTÁNEA DE MÚLTIPLES RONDAS Vistas las ventajas de la subasta frente a otros métodos, se considera ahora la implementación de la misma. Existen diferentes modos alternativos de subasta: pujas abiertas o cerradas; única ronda o múltiples; secuencial o simultánea; pujas individuales o conjuntas. El modelo más común empleado con ciertas variantes locales en EE.UU., Reino Unido, Alemania, Australia, Holanda, etc., es la subasta simultánea, de múltiples rondas, y con pujas abiertas e individuales, en la que se subastan simultáneamente diversas licencias, cada una definida por su alcance geográfico y por el bloque de frecuencias: simultánea, para que las subastas de las distintas licencias estén abiertas a la vez en vez de restringirlo a una única licencia por turno; múltiples rondas para permitir la elaboración de estrategias de agregación de espectro o de zonas geográficas; pujas abiertas, para aumentar la transparencia del proceso; y pujas individuales, para simplificar la implementación y para evitar la formación de agrupaciones que puedan beneficiar o perjudicar a priori a determinadas empresas. Incluso se puede implementar mediante sistemas electrónicos o Internet. Junto a la definición de los elementos a subastar (mercado de referencia, número de licencias, alcance geográfico y bloques de frecuencia), los elementos clave del diseño de este tipo de subasta de espectro son: el depósito retornable inicial (up-front payment), la elegibilidad, las reglas de actividad, las etapas de la subasta, el número de rondas o en su defecto, la regla de finalización, los incrementos de apuesta mínimos, y el número de comodines (waivers). EXPERIENCIAS EN SUBASTAS La subasta del espectro se comienza a introducir en Europa y está ampliamente consolidado en el mundo anglosajón. Asimismo, se ha empleado en países como México, Colombia o la India. A continuación, sin pretender ser exhaustivos, recogemos algunas de las experiencias internacionales, comenzando por la posición de la Comisión Europea (CE). En julio de 1998, la CE en su primer borrador del resumen de las respuestas recibidas al Libro Verde sobre la Convergencia de diciembre de 1997, recogió la opinión de una amplia mayoría de entidades de radiodifusión, operadores de telecomunicaciones y fabricantes de equipos que manifestaban que el sistema de concurso público (o "concurso de belleza") era un sistema adecuado para la adjudicación de espectro. No obstante, en su Comunicación definitiva en torno al Libro Verde sobre la Convergencia, la CE no vuelve a mencionar este asunto. Tanto en los resultados de la consulta pública sobre el Libro Verde del Espectro de la CE como en la 1999 Telecom Review de la CE, ambos presentados en noviembre de 1999, se reconoce que la subasta es un mecanismo para lograr un uso eficiente del espectro, si bien no apuesta decididamente por ella, ya que señala que no siempre es la mejor técnica de asignación, en especial porque debe preservarse espectro para usos no comerciales. En Reino Unido, a lo largo del primer trimestre de 2000, la Radiocommunications Agency va a otorgar mediante subasta 5 licencias nacionales del sistema UMTS, reservándose una licencia para Nuevos Entrantes; el precio mínimo prefijado por licencia en la segunda fase está entre 23.000 Mpts. y 33.000 Mpts. (las 5 licencias en conjunto ascienden a un mínimo de 133.000 Mpts.). En Alemania, las licencias para el servicio UMTS se van a adjudicar mediante subasta según la decisión tomada en mayo de 1999, siguiendo un procedimiento novedoso: no se predefinen a priori el número de licencias, sino que salen a subasta diversos bloques de frecuencias agregables. Asimismo, en septiembre de 1996, se subastaron 14 licencias ERMES de carácter nacional y regional por un total de 328,5 millones de pesetas. En Holanda, en febrero de 1998 se subastó espectro para 18 licencias de DCS/GSM por un total de 138.000 Mpts.. La licencia más alta alcanzó el valor de 45.300 Mpts. En junio de 1999 se ha anunciado la subasta de frecuencias en las bandas de 2.6/3.5 y 26 GHz para cualquier servicio que desee ofrecer el adjudicatario. No obstante, en otros países europeos no se ha optado por emplear la subasta. Por ejemplo, en Francia, el regulador decidió el pasado mes de octubre de 1999 que la adjudicación de licencias en 3,5 GHz y 26 GHz se realizará mediante concurso público. De igual manera se ha decidido en Irlanda. En Estados Unidos, la FCC adjudica el espectro empleando la subasta en servicios como PCS, LMDS, DBS o PMR. Desde sus inicios hasta noviembre de 1999, las 27 subastas realizadas han supuesto un total de 3,5 Bpts.. Un caso particular es el de Nueva Zelanda, dónde el espectro no está atribuido a los servicios. El espectro se adquiere y pasa a ser propiedad de su titular, teniendo tanto el derecho de uso como el de traspaso, por lo que el espectro se convierte en un activo con el que se puede comerciar. CRITERIOS DE ELECCIÓN DEL PROCEDIMIENTO Dentro del contexto español, nos planteamos la siguiente cuestión que invita a la reflexión: ¿El concurso público es el procedimiento más idóneo para un entorno de libre competencia madura o es más propio del periodo de transición. En cuyo caso, ¿qué procedimiento de adjudicación de espectro es el más idóneo en caso de limitación del número de licencias?. Un proceso de adjudicación de licencias individuales limitadas en número para el uso del espectro debe reunir diversos requisitos, entre otros: transparencia, objetividad, eficacia, flexibilidad para el diseño propuesto por la Administración (tanto geográfica como en la asignación de frecuencias), y sencillez de implementación. Y aquellos otros elementos que específicamente se consideren relevantes para la consecución de los objetivos de la política sectorial. Distintos autores y organismos consideran que la subasta de licencias limitadas por razones de disponibilidad de espectro es un método que ofrece importantes ventajas. En mercados que se desenvuelven en libre competencia, en aras de una mayor transparencia y protagonismo del mercado, resultaría aconsejable alinear los diversos procedimientos de otorgamiento de títulos habilitantes existentes, esto es, emplear similares filosofías de adjudicación para las concesiones de espectro que para el otorgamiento del resto de títulos: mínima interferencia del regulador. Una alternativa a contemplar sería el procedimiento de subasta de espectro; permitiría que el regulador se abstuviese de decidir sobre la cuestión de qué operadores actúan en el mercado de servicios y redes basados en espectro (y por extensión quién queda fuera), empleando la valoración económica que realice cada concursante sobre la licencia como único mecanismo de selección. El diseño de la subasta corre a cargo de la Administración. Como hemos señalado, los inconvenientes de la subasta son también de peso y deben tenerse en cuenta. La subasta no es la panacea para la adjudicación de cualquier licencia de uso de espectro y su introducción requiere un amplio consenso. CONCLUSIÓN La subasta no es un mecanismo consensuado ni mucho menos por todos los agentes. UMTS Forum1 se inclina por el sistema de concurso público, frente al de subastas o al de lotería, porque considera que el precio pagado por la licencia en una subasta puede impactar negativamente sobre el futuro del operador UMTS. Incluso en su Informe nº 3, ha estimado que precios por habitante del espectro superiores a 50 US$ deterioran gravemente el plan de negocio de un operador tipo (en España supondría un total de 332.000 Mpts. para las 4 licencias UMTS). Es representativa la posición de UMTS Forum, propia de aquellos agentes interesados en el despliegue de UMTS, pero es una más en el debate. Otros argumentos deben considerarse con igual importancia: la adecuación del procedimiento a un marco competitivo, la transparencia del procedimiento, la sencillez, la potenciación de nuevos operadores o pioneros frente a los establecidos, etc.. En nuestro contexto europeo, es significativa la decisión de los reguladores del Reino Unido y Alemania que han optado por la subasta de las licencias UMTS. Otros países como Francia y España, de tradición administrativa similar, han optado por el concurso público en sus primeros procedimientos de adjudicación de espectro de la fase de libre competencia. Mientras tanto, la Comisión Europea no se decanta al respecto. En conclusión, hemos recogido algunas de las diversas alternativas y posiciones que existen en torno al debate sobre el procedimiento de adjudicación de licencias individuales limitadas en número que requieren uso de espectro. Es función del regulador, considerar todas las opiniones y proponer, caso por caso, el procedimiento más adecuado, de acuerdo a los objetivos consensuados particulares de cada caso concreto. La subasta no es la panacea, pero de puertas afuera, da imagen de compromiso pleno con la libre competencia y confianza en las reglas del mercado y anima a la entrada en el mercado por parte de nuevos agentes que pudieran revitalizar el panorama competitivo, aunque puede originar un alza en los costes de los operadores que condicione sus planes de inversión. En el caso español, la flexibilidad geográfica de la subasta puede ser un elemento a considerar. -------------------------------------------------------------------------------- Luis Castejón Martín Profesor asociado Departamento de Señales, Sistemas y Radiocomunicaciones Universidad Politécnica de Madrid David Fernández Lory Ingeniero de Telecomunicación

Comunicaciones móviles para grupo cerrado de usuarios con tecnología digital -------------------------------------------------------------------------------- La Orden Ministerial 19111 del pasado 15 de septiembre aprobó el pliego de cláusulas administrativas y técnicas para un concurso de dos nuevas licencias individuales del tipo C de ámbito nacional, para el establecimiento y explotación de dos redes de comunicaciones móviles terrestres en grupo cerrado de usuarios con la tecnología digital de la norma TETRA (Terrestrial Trunked Radio) Algunos podrían preguntarse ¿qué añade esta tecnología a los sistemas analógicos y digitales empleados actualmente en servicios móviles? ; ¿es necesario sacar nuevas licencias cada vez que cambia la tecnología?; ¿qué ventajas obtendrán los usuarios empresariales con estas nuevas tecnologías?. Para responder a estas preguntas vamos a señalar algunos aspectos de la nueva tecnología TETRA, comparados con los sistemas de comunicaciones inalámbricos actuales y sus futuros desarrollos. Sistemas actuales y desarrollos futuros En el entorno de las oficinas y para comunicaciones de corto alcance se utilizan actualmente las redes de área local inalámbricas (W-LAN) para los datos y los sistemas DECT para la telefonía. En el entorno residencial se está desarrollando, entre un grupo de empresas de telecomunicaciones y de informática, la solución Bluetooth que permitirá la interconexión vía radio de diversos terminales y electrodomésticos en una red de área doméstica inalámbrica. Cuando se requiere movilidad con mayor cobertura se utilizan los sistemas GSM para la telefonía y transmisión de datos a baja velocidad. La evolución del sistema GSM hacia el UMTS de banda ancha permitirá ampliar las prestaciones y eliminar las limitaciones actuales. UMTS permitirá la provisión de un amplio abanico de servicios de voz, datos e imagen con velocidades 144 kbit/s para amplia cobertura y 2 Mbit/s para el entorno de oficinas. Otras tecnologías futuras que se van a introducir en los sistemas de comunicaciones móviles actuales son: La Conmutación de Paquetes por Radio (GPRS) que ya es una realidad para los operadores de sistemas GSM y que permitirá a sus usuarios enviar y recibir datos a la velocidad de 115 kbit/s. La introducción de esta tecnología exige actualizar el software de las estaciones base y cambiar algunos elementos de la red para soportar nuevos protocolos IP. La futura norma EDGE (Enhaced Data for GSM Evolution), actualmente en proceso de normalización, utiliza un nuevo sistema de modulación para alcanzar velocidades de transmisión de datos de 384 kbit/s. sobre las infraestructuras del GSM. Esto requiere importantes cambios en el hardware de las estaciones base. TETRAPOL es un sistema de radio digital tipo trunking desarrollado por Matra para aplicaciones de servicios públicos de seguridad. Utiliza tecnología FDMA en vez de TDMA y puede transmitir voz y datos a 8 kbit/s pero no simultáneamente. Las Redes de Datos Móviles que utilizan la conmutación de paquetes y que no están normalizadas, son una solución transitoria, mientras no aparezcan sistemas avanzados de voz y datos como los arriba citados o el TETRA. Entre ellos, el sistema más extendido es el Mobitex desarrollado por Ericsson hace bastantes años y que permite transmitir datos a 8 kbit/s. Su mayor limitación es el no poder transmitir voz. La figura siguiente muestra el lugar que ocupa cada una de estas tecnologías en función de la movilidad y el volumen de información que pueden manejar: El sistema TETRA TETRA es una plataforma integrada para los servicios de voz y datos para Grupo cerrado de usuarios en diversos sectores del mercado de las comunicaciones móviles. La norma TETRA desarrollada por ETSI no trata de competir con los sistemas GSM. Sus principales características son: Servicios simultáneos de voz y datos para grupos cerrados de usuarios Posibilidad de comunicación directa móvil-móvil sin acceso a la red Prioridades en el acceso y rapidez en el establecimiento de la comunicación Autorización de llamadas y control desde un Despacho Acceso a bases de datos desde móviles con transmisión en modo paquete a 28,8 kbit/s Encriptación integral extremo-extremo Norma abierta que permite utilizar diversos fabricantes en la infraestructura y en los terminales. Con ello se asegura la interoperabilidad de servicios y el desarrollo de nuevas aplicaciones. Permite la comunicación móvil sin fronteras por la Unión Europea a través de otras redes ya operativas con esta norma. Optimización del espectro radioeléctrico, al utilizar 4 canales por cada 25 kHz. A la vista de las anteriores prestaciones, es evidente que el sistema TETRA, viene a llenar un vacío en el mercado empresarial, más que a competir con las tecnologías de los operadores ya establecidos. Se prevé un gran crecimiento del mercado TETRA en los próximos año como muestra el siguiente gráfico. Algunas tecnologías futuras, como la ya citada EDGE con capacidad de transmisión de datos de 384 kbit/s. están orientadas para servicios multimedia, tales como juegos en red, videos, etc. mientras que TETRA tiene en fase de desarrollo terminales duales GSM-TETRA y también terminales con el protocolo WAP, para el acceso a Internet. Un nuevo servicio de TETRA, conocido como DAWS (Digital Advanced Wireless Service) , está siendo desarrollado, para cubrir la demanda de acceso móvil a los Web con canal asimétrico que alcanzará hasta 155 Mbit/s en el sentido descendente La nueva tecnología no trata simplemente de sustituir los actuales sistemas regionales de trunking analógicos, pues el TETRA permitirá además a los usuarios españoles integrarse en una red europea con mayores prestaciones y con previsión de integrar nuevas aplicaciones de voz y datos. Como conclusión habría que señalar que los mercados de TETRA (empresarial) y GSM (consumo) son diferentes aunque existen solapes, ya que una parte pequeña del mercado GSM son también empresas. Desde el punto de vista comercial es importante señalar la característica inherente de los sistemas trunking analógicos de establecer tarifas planas para comunicaciones semidúplex. El sistema TETRA mantendrá esta modalidad de tarifas de los actuales operadores con la norma MPT 1327 y les abrirá la posibilidad de ofrecer a sus clientes la itinerancia internacional, en cmpetencia con otros sistema móviles digitales. -------------------------------------------------------------------------------- Juan Carlos García Tomás Antonio Llobet

Planificación de redes en la era de los operadores -------------------------------------------------------------------------------- Con la liberalización de las telecomunicaciones, un mismo operador se ve en la necesidad de planificar, en un corto espacio de tiempo, servicios de radiocomunicación muy diferentes: GSM, TETRA, Figura 1: Cartografía continua con posibilidad de presentación tridimensional Radioenlaces, WLL, DCS, UMTS, etc. Para ello, resulta imprescindible disponer de herramientas multiservicio, fáciles de aprender, rápidas, fiables, que cuiden la presentación gráfica y que incorporen los algoritmos adecuados para las nuevas tecnologías La planificación en los tiempos de los operadores especializados (monoservicio) Hubo un tiempo en que los servicios de radiocomunicación eran explotados individualmente por ciertos operadores, que podían, por ello, especializarse en las peculiaridades de un servicio en particular y planificar la red en un período que, normalmente, duraba varios años. Para automatizar los procesos de planificación de la red radio, el operador desarrollaba, a menudo, sus propias herramientas, o bien adquiría licencias de herramientas que estaban especializadas en una determinada tecnología radio o en el servicio de radiocomunicación particular del operador. Además, dichas herramientas solían exigir grandes estaciones de trabajo y lo habitual era que corriesen sobre sistemas Unix, por lo que eran necesarios también grandes conocimientos de administración de dicho sistema operativo. Por último, el formato de producción de informes y mapas no era siempre compatible con los programas ofimáticos habituales en los PCs, por lo que la forma de presentar los resultados era bastante rígida y limitada a ciertos modelos de periféricos previstos por el fabricante. Figura 2: Gestión de la infraestructura de los emplazamientos por fotografía áerea Aun así, todo ello no se percibía como un problema, porque se disponía del tiempo necesario para formar a un equipo fijo de planificadores, que se especializaban en dicha herramienta para ese servicio concreto. También se disponía de tiempo para adquirir y configurar los equipos físicos de procesamiento de la información, aunque para ello se necesitasen varios meses. No era necesario, incluso, actualizar periódicamente los algoritmos de planificación, porque la tecnología radio no cambiaba sustancialmente para ese servicio; a lo sumo, cuando quedaban obsoletos los equipos, se procedía a su substitución por otros más potentes. Por último, en cuanto a la presentación de resultados, no hacía falta que fuera muy flexible, pues bastaba con entregar los resultados en el formato que daba el programa por defecto. La planificación en los tiempos de los operadores globales (multiservicio) Toda esta situación ha cambiado considerablemente con la liberalización de las telecomunicaciones y la convergencia de los servicios de radiocomunicación. Un mismo operador puede ser, por ejemplo, titular de una licencia de un sistema de telefonía móvil pública, como GSM y, en el plazo de un mes, tener que preparar la planificación de una nueva red TETRA, con la red de transmisión por radioenlaces de microondas asociada. También, en paralelo, puede aspirar a operar redes de acceso fijo vía radio (WLL) y participar en un consorcio que produzca y distribuya las señales de radiodifusión digital (DAB, DVB). Además, quizá deba preparar con toda urgencia la planificación de una nueva red móvil de tercera generación (UMTS). Obviamente, la rentabilidad y necesaria agilidad de dichos negocios pasa por la reutilización, en la medida de lo posible, de la infraestructura radio del operador y de sus recursos humanos y materiales de planificación. Por ello, no tiene sentido tener que introducir por separado todos los datos de emplazamientos y antenas para la planificación de cada tipo de red individualmente y no poder traspasar ágilmente información de una a otra. Además, los cortos plazos de tiempo exigidos para la planificación y el despliegue de la red obligan a que el equipo humano de planificación sea común. Lo lógico es, por lo tanto, utilizar una herramienta única, que sirva para planificar con precisión igualmente una red móvil que una de radioenlaces o de difusión, abarcando, además, cualquier tipo de generación tecnológica. Otra necesidad no despreciable de la herramienta es que se pueda instalar rápidamente en cualquier número de puestos, incluso en equipos portátiles, lo que dotará de la necesaria flexibilidad al equipo humano responsable de la planificación. Además, aunque parezca un tópico, la herramienta debe ser fácil de usar y de administrar. Sólo de esa manera puede ser posible habilitar de la noche a la mañana 20 ó 30 puestos de planificación en PCs convencionales, para afrontar un pico de trabajo de planificación en un determinado país. Por otro lado, si no tiene grandes requerimientos de memoria o disco, será posible habilitar ordenadores portátiles, para trabajar rápidamente con equipos humanos transnacionales o para realizar replanteos sobre el terreno, que permitan realimentar los resultados de la planificación con medidas de calidad de la red o con información recogida localmente sobre disponibilidad de emplazamientos, previsiones de tráfico y características morfológicas que afecten a la propagación. Hemos visto que otro aspecto muy importante en régimen de competencia es cuidar la presentación gráfica final. Los resultados deben poder ser exportados a cualquier formato para que sean combinados con los documentos ofimáticos habituales, para generar la información comercial. No hay que olvidar que la presentación de los resultados es la forma como el aspirante a operador intentará convencer al regulador de que él es el mejor candidato a ser titular de una licencia. También la utilizará después para convencer a sus clientes de que deben abonarse a una red planificada de forma fiable y eficiente. Finalmente, es fundamental que la herramienta sea rápida. Uno de los problemas que existían con los antiguos sistemas, por ejemplo, era que la gestión de los mapas en pantalla o en impresora era muy lenta y ello hacía que se convirtiera en el verdadero cuello de botella de los procesos de planificación. Cada vez que se quería desplazar el mapa en pantalla o hacer un zoom, había que esperar a que todos los objetos se repintaran, con la consiguiente ralentización de procesos tan frecuentes como buscar emplazamientos o consultar niveles de campo en una zona. Hoy en día, existen tecnologías que permiten desplazar instantáneamente cualquier mapa, aunque ocupe varios gigaoctetos de tamaño, con lo que se puede disponer de forma continua de toda la cartografía del territorio, sin que haya que esperar en ningún momento a cambiar de hoja, ni tampoco a que se repinten los elementos cartográficos en pantalla. Las nuevas herramientas de planificación Las nuevas herramientas de planificación, en definitiva, deben dar respuesta a todas las necesidades ennumeradas anteriormente y aspirar a poder asistir a los planificadores de cualquier servicio en todas sus fases: simulación teórica de la red, gestión de emplazamientos, medidas de campo y atención al cliente. Existen también nuevos requerimientos funcionales derivados de la competencia, entre los que cabe citar que el operador tiene que ser capaz de modelar precisamente cómo se reparten geográficamente sus abonados. La herramienta tiene que permitir generar fácilmente capas de zonas de demanda homogénea y, a partir de ellas, obtener capas de densidad de abonados, distribuyendo el número previsto de abonados por zona, bien de manera uniforme, bien dando distintos pesos a cada categoría morfológica dentro de cada zona, bien teniendo en cuenta incluso la altura de cada edificio para repartir los abonados tridimensionalmente. Con estos datos, la herramienta será capaz de producir estadísticas de cobertura desglosadas por estación y zona de demanda, donde se refleje el número de abonados y, si procede, el tráfico cursado. Otro condicionante que merece la pena destacar en la moderna planificación surgida de la liberalización es que, al convivir tantos operadores y tantos servicios diferentes, es fundamental optimizar la utilización del espectro. Antiguamente, si se iba a planificar una nueva red en una banda liberada al efecto, bastaba con aplicar la teoría de planificación celular, suponer celdas homogéneas en cuanto a la propagación de las ondas, considerar todas las estaciones iguales en altura y potencia, elegir el número rómbico adecuado de celdas por racimo ("cluster") y proceder al despliegue del patrón celular por el territorio, distorsionándolo convenientemente para adaptarlo a los emplazamientos disponibles. Si, en un momento dado, se quería añadir una nueva estación al plan, se simulaba un análisis espectral en un punto de la zona de servicio de la nueva estación, se escogía el canal menos ocupado y, a continuación, se verificaba que la nueva estación no interfería tampoco a las demás. Figura 3: Estadísticas de cobertura teniendo en cuenta la distribución de la demanda y del tráfico Hoy en día, sin embargo, las necesidades de tráfico en cada celda y sus características de propagación son tan diferentes que no se puede aplicar la teoría celular sin más. Además, la presencia de otros usuarios del espectro impone restricciones que hay que tener en cuenta a la hora de generar el plan de frecuencias. Si reducimos la asignación de frecuencias a un análisis espectral, lo más seguro es que la elección del canal de entre los menos ocupados no sea la óptima y, cuando hayamos asignado canales a unas cuantas estaciones, ya no queden aparentemente más canales libres para las siguientes, por lo que habrá que liberar nuevas bandas, con la consiguiente ineficiencia espectral. Resulta imprescindible, por lo tanto, disponer de una herramienta que permita realizar asignaciones automáticas de frecuencias de forma global. Es decir, a partir de los datos de un escenario determinado, donde ya existen frecuencias asignadas, y del modelo de tráfico escogido, el sistema debe ser capaz de proponer automáticamente un plan de frecuencias que garantice la compatibilidad mutua de todas las estaciones, empleando algoritmos flexibles para que pueda tenerse en cuenta incluso los productos de intermodulación que puedan producirse entre los transmisores o con los osciladores locales de los receptores. Figura 4: Ejemplo de planificación WLL utilizando modelos tridimensionales de la ciudad Con todos los cambios tecnológicos que se introducen en los servicios de radiocomunicación, el operador debe tener garantizado que su herramienta va a actualizarse periódicamente con los algoritmos exigidos por las nuevas tecnologías. Ello está llevando, en la práctica, a dejar de desarrollar sistemas de planificación a medida y a adquirir, en su lugar, licencias de herramientas que cuenten ya con una gran base de clientes, con lo que su estabilidad y evolución queda garantizada y el cliente puede beneficiarse gratuitamente de varias actualizaciones al año. Entre las innovaciones tecnológicas, asistimos, por ejemplo, a la introducción de tecnologías SFN ("single frequency network"), donde hay que considerar varios transmisores deseados que se interfieren constructivamente. Otro condicionante para la planificación son los nuevos sistemas CDMA ("code division multiple access"), donde la cobertura no está limitada sólo por el ruido o la interferencia, sino por el propio tráfico. Además, en los sistemas digitales, ya no basta modelar el canal de propagación en banda estrecha, suponiendo difracción en los obstáculos del plano vertical, sino que es necesario aplicar algoritmos basados en la teoría geométrica de la difracción que tengan en cuenta los multitrayectos en todas las direcciones, a partir de precisos modelos urbanos tridimensionales. Sólo los operadores que se doten de tales herramientas serán capaces de presentar ofertas rápidamente a los numerosos concursos de licencias que se están convocando en varios países, de ganarlos, de desplegar adecuadamente sus redes, de conseguir clientes que se abonen a las mismas y de gestionarlos convenientemente después. En ese sentido, en España hemos desarrollado tecnologías de información geográfica y herramientas de planificación radio que están siendo utilizadas en todo el mundo y no tienen nada que enviar a las desarrolladas en otros países. -------------------------------------------------------------------------------- José Vicente Rodríguez Martín Ingeniero de Telecomunicación y Máster en Administración de Empresas Director de la División de Sistemas de Información y Consultoría S.G.T., S.A.