CINIT | Centro de Investigación e Innovación en Telecomunicaciones, A.C.

Nace una nueva tecnología inalámbrica: LTE
04-Diciembre-2007
Irazú Muñiz

En julio de este año, Sprint-Nextel y Clearwire firmaron una carta compromiso que concluiría en 60 días con la firma de un convenio donde conjuntamente construirían una red inalámbrica de banda ancha para cubrir toda la nación estadounidense con tecnología WiMax móvil basada en la especificación IEEE 802.16e-2005. No obstante la intención anunciada, a principios de noviembre se dio por terminado el acuerdo debido a “complejidades” que no han sido detalladas.

Sprint-Nextel es una de las empresas de telecomunicaciones más grandes del mundo que maneja la tercera red inalámbrica más grande de EU, detrás de Cingular Wireless y Verizon Wireless, con servicio celular y casi 50 millones de suscriptores. Clearwire, por otro lado, es un proveedor de servicios inalámbricos de banda ancha en espectro licenciado y a través de tarjetas inalámbricas, con presencia en 16 estados de EU, así como en Europa y México.

Hasta ahora, esta gran implantación de WiMax móvil en la banda de 2.5 GHz por parte de Sprint-Nextel y Clearwire, era la única de la que se tenía conocimiento en los Estados Unidos. La noticia se dio a conocer precisamente dos días después de que se llevaran a cabo, de manera exitosa, las primeras pruebas de la especificación “Long Term Evolution/System Architecture Evolution (LTE/SAE)”, una tecnología móvil de banda ancha de cuarta generación que compite con WiMax y eventualmente será utilizada por AT&T Wireless y Verizon Wireless para el despliegue de sus servicios inalámbricos.

El acuerdo buscaba la construcción de una red inalámbrica que llegara a 185 millones de personas, incluyendo al 75 por ciento de la gente localizada en los 50 mercados más grandes de ese país. Clearwire se orientaría a otras áreas y ambas empresas establecerían acuerdos mutuos de roaming y mercadotecnia en sus zonas de cobertura.

La pregunta que quedó en el aire es, de qué manera pudieron haber influido los exitosos resultados que arrojó la prueba de la nueva especificación inalámbrica, móvil y de banda ancha, que según los primero anuncios promete mejoras sustanciales a WiMax móvil como una velocidad de descarga de 100 Mbps, tasa de transmisión sostenida a velocidades de hasta 500 km/hr (dependiendo de la banda de frecuencia utilizada) y tasa efectiva de 100 Mbps en células de hasta 5 kilómetros de cobertura; pequeñas degradaciones podrán ocurrir más allá de los 30 kilómetros y se manejan posibles rangos de cobertura de hasta 100 kilómetros de distancia.

El grupo de trabajo que desarrolla esta especificación, anunció recientemente la exitosa entrega de la primera serie de resultados que prueban el promisorio potencial del estándar LTE, todavía en proceso de estandarización por el consorcio 3GPP (Third Generation Partnership Project), organismo dedicado al desarrollo de especificacones para redes GSM y de acceso inalámbrico.

Entre las empresas que forman el grupo de trabajo LTE, se encuentran Nokia Siemens Networks, Alcatel-Lucent, Ericsson, France Telecom/Orange, Siemens Networks, Nortel, T-Mobile y Vodafone. Recientemente se unieron a la iniciativa China Mobile, Huawei, LG Electronics, NTT DoCoMo, Samsung, Signalion, Telecom Italia y ZTE. Este agrupamiento tan sólo es un subconjunto de los 331 miembros que integran el 3GPP. A pesar de que Sprint-Nextel también es miembro de este grupo de trabajo, había tomado la sorprendente decisión de adoptar la tecnología rival WiMax móvil para la implantación de su red de cuarta generación.

El estado actual de WiMax

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WiMax fue concebida como una opción para que los operadores de telecomunicaciones, especialmente los de telefonía celular y proveedores de acceso a Internet, desplieguen estas redes inalámbricas para ofrecer cobertura en zonas aún sin infraestructura. Esta tecnología compite directamente con las redes móviles de tercera generación (3G) y accesos fijos tipo DSL o cable; sin embargo, WiMax defiende su posición aduciendo que su implantación requiere menos infraestructura que la empleada en una red de 3G para dar cobertura en una misma área geográfica y se complementa con 3G en el modelo de negocio y en la comercialización del servicio. La mayoría de los operadores han optado por crear desarrollos simultáneos de estas dos alternativas para ofrecer el servicio en sus dos modalidades.

Inicialmente, el desarrollo de WiMax se enfocó en la versión fija pero con los años, la aparición de la versión móvil ha tomado cobrado relevancia a pesar de que el equipo pudiera estar disponible hasta después de 2010.

Una característica que le confiere robustez y la ubica dentro de la categoría de redes de nueva generación, es el uso de la tecnología OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) y de MIMO (Multiple Input Multiple Output). La primera es un esquema de modulación y codificación digital que permite ofrecer acceso aún sin línea de vista, aspecto especialmente importante en un ambiente donde los dispositivos de acceso tienen movilidad; también aumenta la velocidad de transmisión de la red y la eficiencia espectral mediante el uso de varias señales portadoras superpuestas en el lugar de una sola. El problema que enfrenta OFDM es que las patentes están distribuidas entre varios fabricantes y eso requiere que se establezcan acuerdos para poder completar ofertas tecnológicas y permitir su disponibilidad en el mercado.

La tecnología MIMO, por otro lado, se utiliza en las antenas WiMax para incrementar la transmisión de datos sin tener que aumentar el ancho de banda o la energía necesaria para enviar datos a alta velocidad.

Tanto el WiMax Forum como los fabricantes de esta tecnología han indicado que la implantación será en las bandas licenciadas de 2.3-2.5 GHz y 3.4-3.5 GHz, y en la banda libre de 5.8 GHz, en ambas versiones. La banda sin licencia no es eficiente en el despliegue de soluciones sin “línea de vista” por su posición espectral, además de que no genera muchas expectativas porque se cree que serán pocos los operadores que la utilicen, toda vez que ha sido descartada para el desarrollo de la versión móvil. La producción se concentra en equipo para banda licenciada y sólo habría cambio de planes si hubiera una solicitud expresa de algún operador grande de telecomunicaciones.

Sin duda alguna, Intel es una de las empresas que más ha trabajado en el despliegue masivo de WiMax bajo la pretensión de alcanzar el éxito logrado con Wi-Fi. Intel desarrolla chips para dispositivos inalámbricos y estaciones base; actualmente tiene presencia en más de 200 implantaciones de pruebas a nivel mundial, en versión fija o móvil, y en unas 70 redes con tecnología fija que ya se encuentran comercialmente disponibles en todo el mundo. Según reportes de la misma empresa, a finales de 2007 estarán disponibles las primeras redes con WiMax móvil; sin embargo, la tecnología ya ha sido implantada por Samsung en SK Telecom de Corea, en la banda de 2.3 GHz y con movilidad de hasta 60 km/h, bajo el nombre comercial de WiBro.

La certificación de productos WiMax en su versión fija, inició en junio de 2006 y a la fecha hay 30 empresas que ya pasaron esta primera etapa de certificación. Bajo esta especificación, WiMax alcanza velocidades de transmisión teóricas de 72 Mbps y distancias de 50 km con línea de vista y 15 km sin línea de vista. En términos reales, las distancias disminuyen a un tercio del valor teórico y las tasas de transmisión son mucho menores. Las implantaciones fijas se ubican en la banda de 3.5 GHz y ninguna descarta la posibilidad de migrar hacia la versión móvil en la misma banda; la única condición es haber elegido a un fabricante con infraestructura preparada para migrar y modificar en la topografía de la red para agregar más estaciones base y reducir el tamaño de las celdas de cobertura.

Los operadores de telefonía celular que ya cuentan con redes de 3G han sido los primeros en liberar WiMax móvil y ahora pretenden introducir dispositivos duales aún no disponibles en el mercado. Con esta misma intención, Intel ya anunció el desarrollo de un chip que integra WiMAX móvil/HSDPA/Wi-Fi en un mismo dispositivo. Entre los casos más comentados ha estado el de SK Telecom en Corea, las pruebas de KDDI en Japón y la intención ahora cancelada de Sprint-Nextel en EU.

Aunque por varios meses WiMax ha sido considerada como una tecnología de 4G, recientemente la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) la declaró como parte de la familia IMT-2000, cuyas tecnologías se conocen en la industria como de 3G. A pesar de basarse en OFDM, la UIT aclaró la categoría en la que se ha ubicado a WiMax aunque los propios fabricantes siempre la hayan presentado como una tecnología inalámbrica de 4G.

¿Qué hay de nuevo con LTE?
LTE es una iniciativa del 3GPP que propone mejoras al estándar de telefonía móvil UMTS para ascenderlo a una tecnología de cuarta generación (4G) y aumentar con ello no sólo la capacidad de la red inalámbrica, sino integrar nuevos servicios y aplicaciones multimedia.

Las tecnologías inalámbricas de 3G, comúnmente utilizadas en las redes celulares, se desarrollaron para integrar comunicaciones de voz y datos sobre la misma infraestructura. Aún cuando LTE y WiMax tienen similitudes en casi todos los aspectos y propósitos, hay una característica que podría hacer la diferencia: WiMax nació como una tecnología WAN fija, muy semejante a las redes Wi-Fi pero para grandes escalas; posteriormente se le hicieron modificaciones y mejoras para incluir capacidades como la movilidad entre redes WiMax. LTE, por el contrario, nació como una tecnología inalámbrica de acceso móvil que desciende del mundo celular GSM/UMTS. La movilidad fue el punto de partida y no una funcionalidad que se le agregó en el camino; por esta razón, su condición móvil es más promisoria y sofisticada que la contenida en WiMax.

Las primeras implantaciones de prueba han confirmado que LTE maneja altas tasas de transmisión con dispositivos fijos y móviles. Los resultados obtenidos son 100 Mbps en el canal descendente y 50 Mbps en el ascendente por cada 20 MHz de espectro; un desempeño óptimo en células de 5 km, razonable en células de 30 km y aceptable en las de 100 km.

Estas son apenas las primeras de una serie de pruebas cuya publicación de resultados continuará hasta finales de 2009 y las primeras implantaciones están planeadas para el 2010. La realidad es que LTE se ha convertido en el competidor directo de WiMax móvil y de otras tecnologías inalámbricas de banda ancha como HSDPA, CDMA EV-DO y UMB, y su disponibilidad depende de los avances hechos por los fabricantes para acelerar su desarrollo e interoperabilidad masiva.

UMB
Así como LTE es un proyecto para mejorar UMTS y generar una alternativa de 4G, el 3GPP ha fijado el mismo objetivo a UMB (Ultra Mobile Broadband) para con el estándar de telefonía móvil CDMA2000.

UMB también utiliza la tecnología OFDM junto con antenas más avanzadas para proveer tasas de transmisión pico de hasta 280 Mbps y busca, como en el caso de WiMax y LTE, mejoras sustanciales a la capacidad de la red, aumentar las tasas de transmisión en la célula, disminuir los costos operativos, mejorar los servicios existentes, añadir otros más novedosos y usar el espectro de manera más eficiente. Esta tecnología promoverá el uso de servicios IP en un ambiente totalmente móvil.

Se anunció que la estandarización de UMB estaría lista en este año y su comercialización tendría lugar a mediados de 2009. Tal vez esta tecnología tenga baja participación en el mercado pero su lanzamiento puede ser por lo menos un año antes que LTE.

Conclusión
Las comunicaciones inalámbricas a gran escala han cobrado gran importancia en los últimos años debido al auge que han tenido estándares como Wi-Fi y Bluetooth en áreas locales. La mayor expectativa está puesta en la movilidad y en los dispositivos duales que podrán operar tanto en redes de voz como en redes de datos. Esto generaría cambios revolucionarios tanto en la forma de acceso como en los servicios IP que se podrían ofrecer a través de estas infraestructuras de nueva generación.

WiMax ha levantado mucha expectación en los últimos meses. En todo el mundo se ha analizado su implantación en grandes ciudades y la intensa competencia que se establecería con los demás tipos de acceso fijo; también se ha analizado su potencial uso en regiones que aún no cuentan con infraestructura tradicional terrestre como líneas telefónicas o redes coaxiales para la distribución de televisión restringida.

En México ya se reportan implantaciones de prueba con universidades, organismos de salud y en plataformas petroleras; operadores de telecomunicaciones como Axtel y Telmex ya planean utilizar esta tecnología para ofrecer servicios de telefonía y acceso a Internet de banda ancha en 2008. Sin embargo, el más grande impedimento de su implantación en ciertas regiones del país está directamente relacionado con el acceso al backbone de Internet; hay operadores de telecomunicaciones que se encuentran muy lejos del punto de interconexión de algún carrier y el alto costo del acceso no justifica la implantación de esta tecnología.

Resulta indispensable que los operadores de cable utilicen las tecnologías inalámbricas para poder incursionar en el ‘quadruple play’ mediante la oferta de servicios como la telefonía y acceso a Internet móviles, y así competir directamente con otras compañías de telecomunicaciones.

Son tres las opciones para que el operador de cable incursione en este segmento:

a. Que el operador de cable levante infraestructura propietaria para agregar capacidades inalámbricas a su red y ofrecer así este tipo de servicios. Sin duda alguna esta es la peor opción por el elevado costo del equipamiento y porque implica adentrarse en un área tecnológica totalmente ajena al operador de cable.

b. Que el operador de cable se asocie con un operador de telefonía móvil de tercera generación para ofrecer servicios inalámbricos conjuntamente. Esto permite que ambos operadores permanezcan en sus áreas de experiencia y comercialicen servicios innovadores para sus bases de suscriptores originales.

c. Que el operador de cable se convierta en operador móvil virtual para comercializar el servicio de telefonía móvil de alguna compañía establecida. Bajo este esquema, el operador de cable no es dueña de infraestructura ni de espectro sino que compra minutos a una compañía tradicional de telefonía celular para después revenderla a sus propios clientes bajo su propia marca.

La experiencia obtenida hasta ahora con el acceso inalámbrico a través de Wi-Fi, ha sido un buen comienzo para todos los operadores de telecomunicaciones y una forma de preparar a los suscriptores para el uso de este tipo de tecnologías inalámbricas; no obstante, el siguiente reto será medir el nivel de aceptación del acceso masivo tipo WiMax en diversas ciudades y regiones del mundo.

México no es la excepción, apenas hace unos días tanto Axtel como Telmex hicieron pública su intención de desplegar este tipo de tecnología para el siguiente año y seguramente otras empresas ya están analizando la viabilidad de incursionar en este mercado de las telecomunicaciones.

Los primeros resultados no se harán esperar para mostrar si WiMax y LTE realmente tienen el efecto revolucionario que muchos proveedores de tecnología les confieren o vienen a ser una alternativa más de acceso de banda ancha que pretende aumentar los niveles de penetración del servicio en los países que lo adopten. Lo cierto es que la competencia entre LTE y WiMax dependerá definitivamente del apoyo que le otorguen los grandes operadores de telecomunicaciones y de los resultados que arrojen las primeras implantaciones masivas en el mundo.

GSM: Estándar de comunicaciones móviles (Global system for mobile communications).
DSL: Tecnología digital utilizada por las compañías telefónicas para ofrecer el acceso a Internet a través de la línea telefónica. (Digital subscriber line). HSDPA: Extensión de CDMA, un estándar de comunicaciones móviles, para ofrecer acceso a Internet móvil de alta velocidad y soportar nuevos y más avanzados servicios interactivos. (High-speed data packet access).
UMTS: Tecnologías usada por los dispositivos móviles de tercera generación y sucesor de GSM, también llamado W-CDMA.