Te refieres a lo que la mayoría de la gente llama TVWS o TV White Spaces, o radio cognitiva.
En pocas palabras, está utilizando tecnologías similares a Wi-Fi para enviar y recibir datos en bits de estática en la frecuencia sub Ghz, los llamados UHF, VHF y rangos de frecuencia más bajos, pero se agrega a la tecnología para que pueda hacerlo sin interferir con las tecnologías existentes que operan en esas áreas.
Las radios se conocen como “cognitivas”, ya que no solo ocupan un canal preestablecido como lo hace el Wi-Fi, sino que escuchan activamente las frecuencias (o canales) no utilizados, y luego solo usan esos espacios no utilizados, retrocediendo cuando más se muestran señales importantes.
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El atractivo de estas frecuencias más bajas es que, en lugar de necesitar cientos o miles de radios para cubrir un área del tamaño de una ciudad, solo necesitaría una o dos porque las frecuencias más bajas se propagan mucho más.
En áreas muy rurales podría hacer que sea mucho más barato y más fácil cubrir un área grande con banda ancha de baja velocidad, pero la desventaja de las frecuencias más bajas es que no tienen tanto ancho de banda. Entonces, en las áreas metropolitanas, la tecnología no tendrá mucho uso para transportar nada más que aplicaciones de muy poco ancho de banda.
Otra característica central de TVWS, además de la tecnología y la metodología para coordinar transmisiones, es el régimen de licencias, que aún se debate y decide en la mayoría de los países.
Aquí hay dos escuelas: los que creen que debería estar exento de licencia, como Wi-Fi (y, de hecho, el régimen que allanó el camino para que el Wi-Fi se vuelva tan ubicuo) y aquellos que piensan que el uso de la frecuencia debería ser licenciado al mejor postor.
Este último es el régimen bajo el cual funcionan los operadores celulares. Simplifica enormemente la tecnología que emplean y la forma en que manejan la interferencia: simplemente denuncie a las personas que infrinjan su frecuencia a las autoridades para confiscar sus equipos. Pero también garantiza que la gran mayoría de la frecuencia disponible para ellos solo se use en áreas muy pequeñas, generalmente aquellas áreas donde pueden generar las ganancias más lucrativas, para pagar sus exorbitantes tarifas de licencia.
Curso intensivo de radiofrecuencia (RF)
A medida que mejora nuestra capacidad para hacer chips de computadora cada vez más rápidos, estamos logrando usar frecuencias de radio cada vez más altas, y podemos exprimir más y más ancho de banda de cada Hz, por lo que la Ley de Moore se traduce directamente en ancho de banda.
El problema con las frecuencias más altas es que no se propagan tan lejos y tan fácilmente como las frecuencias más bajas. Puede recordar, desde la clase de física de la escuela primaria, que las frecuencias muy bajas de ondas de radio pueden rodear fácilmente el planeta al rebotar en las capas superiores de la atmósfera.
Si piensa en las ondas de radio como luz, es fácil de visualizar. (Juego de palabras previsto). A una frecuencia de radio muy baja, las capas superiores de la atmósfera son como un espejo. Si el receptor puede “ver la luz” del remitente, incluso si se ha reflejado muchas veces, puede recibir el mensaje.
Por lo tanto, el atractivo de usar “Wi-Fi” en las frecuencias más bajas debería ser obvio, ¡aunque TVWS no funciona en frecuencias tan bajas!
El problema con el Wi-Fi, que funciona en 2.4Ghz, es que, a pesar de que las paredes son transparentes (para Wi-Fi, una pared parece hielo), el agua y el metal no lo son, para el agua Wi-Fi y el metal se parece al plomo a Superman. Por lo tanto, el agua y el metal bloquean por completo el wifi de 2.4Ghz. Mientras que 2.4Ghz viaja a través de paredes y árboles, 5Ghz ni siquiera hace eso. En comparación con 2.4Ghz, 5Ghz es casi como un láser. Solo mucho más débil. (¡Excepto, que ninguno de estos son tan precisos como un láser, sino más bien como un foco muy desordenado! Obtiene comunicaciones láser, se llama FSO o Free Space Optics, pero la tecnología sigue siendo muy rudimentaria. Y no solo necesita se alinean con mucha precisión y, muy a menudo, las aves y las nubes lo bloquean).
Ahora, antes de tener la utilidad de estas frecuencias Gigahertz baratas de alto ancho de banda, teníamos televisión analógica, funcionando en lo que entonces se llamaba “Muy altas frecuencias” o VHF, o UHF: “Ultra High Frequency”. Porque en aquel entonces estas frecuencias eran muy altas para la tecnología a nuestra disposición.
Ahora, para cubrir toda una ciudad con Wi-Fi de 2.4Ghz, literalmente necesitaría miles (si no decenas de miles) de antenas inalámbricas, ¡casi imposible de instalar!
Para cubrir toda una ciudad con VHF o UHF, solo necesita uno. O si es un terreno muy montañoso, quizás unos pocos.
Broadcast vs Telecomunicaciones
Pero eso es solo una parte de la historia. Solo necesita unos pocos si se trata de una situación de “transmisión” unidireccional. El problema con las telecomunicaciones es que es una conversación bidireccional, y en eso se basa la mayoría de la tecnología moderna. Y esto es algo que casi todos pasan por alto (una vez más, juego de palabras) sobre estas nuevas tecnologías.
Entonces, para agregar otra metáfora a la de la luz de arriba, cada antena también es como una persona que grita. Si solo hay una antena, probablemente podría susurrar, y se escuchará bastante lejos, por todos en el rango. Pero mientras más antenas, más gente grita. Si tiene suficientes antenas gritando, entonces es casi imposible para el receptor discernir la voz de la antena que quiere recibir sobre el ruido de todos los demás. (Busque SNR o relación señal / ruido).
Es por eso que tenemos algo como licencias de radiofrecuencia: asigna áreas y frecuencias a personas específicas y les brinda un nivel de protección legal contra otras personas que interfieren con ellas para que puedan garantizar un cierto nivel de servicio. Si alguien interfiere con ellos, pueden denunciarlos a las autoridades, que luego pueden mudarse para cerrarlos, si pueden encontrarlos.
Ahora, lo más interesante es la historia de Wi-Fi. Los gobiernos de todo el mundo han utilizado licencias de radiofrecuencia como “vacas de efectivo”, subastando el espectro al mejor postor y asegurando enormes ingresos. Lo que sucede en la práctica es que un pequeño puñado de entidades legales posee derechos de uso exclusivo del espectro radioeléctrico, pero solo despliega radios en áreas muy pequeñas (las áreas donde pueden vender los servicios más caros y generar las ganancias más lucrativas), dejando la mayoría del espectro que está técnicamente disponible, sin usar.
Un pequeño grupo de ingenieros, literalmente, logró colarse en una laguna en la regulación internacional: frecuencia exenta de licencia. Es decir, la frecuencia que no podía ser propiedad, ya que fue reservada para “Uso industrial, científico y médico”, las llamadas bandas ISM, de las cuales forman parte 2.4Ghz y 5Ghz.
Debido a que todos y cualquiera podrían usar libremente (y mediante acuerdos internacionales) esta frecuencia, surgieron muchos usos para ella. (Además de los hornos de microondas, que usan la misma frecuencia, solo con potencias de salida muy altas, hasta miles de veces lo que se necesita para fines inalámbricos, porque 2.4Ghz colisiona perfectamente con agua, ¡lo calienta!) Pero ahora cualquier cosa sin cable podría fabricarse para un mercado internacional: desde micrófonos inalámbricos, parlantes, teléfonos y cámaras, hasta equipos de redes de computadoras inalámbricas. Las telecomunicaciones de datos estaban en auge. Se redactó un estándar de redes inalámbricas (IEEE 802.11), y el resto es historia.
¿Cómo podría ser tan exitoso? En parte porque el espectro de 2.4Ghz no viaja muy lejos. Entonces, decenas e incluso cientos de miles de personas podrían usar antenas de 2.4Ghz en sus propios hogares, sin afectar realmente a sus vecinos.
… ¡Siempre que no hayan subido demasiado la potencia de salida! Las ondas de radio de 2.4Ghz no se propagan muy lejos a potencias de salida de milivatios, que es a lo que operan la mayoría de las radios Wi-Fi. Pero si conecta una radio de 200 milivatios a la antena derecha, digamos una que mida 60 cm por 60 cm, esa señal puede amplificarse a unos pocos cientos de vatios, y de hecho puede viajar 100 kilómetros o más. (Intente poner su mano detrás de la oreja mientras habla con alguien y vea cuánto más puede oír. Su mano funciona como una antena).
Lo que nos lleva a mi punto: cada antena comparte las frecuencias que puede ver (“escuchar”) con cualquier otra antena en ese espacio. Si tiene una antena que mira hacia una ciudad y ve la parte superior de cada rascacielos, esa antena está compartiendo el espectro de radiofrecuencia disponible con todas esas otras antenas.
Afortunadamente, no todas las antenas funcionan en todas las frecuencias. Si piensa en el espectro disponible como una carretera con muchos carriles, cada tipo diferente de antena o tecnología de RF, por lo general, solo opera en uno de muchos carriles. Entonces, solo el carril para esa frecuencia se comparte con las otras antenas en ese espacio.
Pero ahora, el problema con TVWS o Radio Cognitiva es que, a diferencia de Wi-Fi, solo un puñado de antenas pueden compartir un gran espacio, en lugar de decenas de miles.
Y este es el quid de las tecnologías de TVWS: parte de la especificación es utilizar bases de datos centralizadas, que funcionarán como una torre de control de tráfico aéreo para coordinar transmisiones y permitir que más personas compartan la misma área , reduciendo enormemente la interferencia y mejorando la usabilidad de los canales.
El único problema es que esto aún no se puede hacer con una tecnología abierta, y requiere un chipset de radio “bloqueado” para funcionar, a fin de evitar un problema de “radio pirata”.
Lo que TVWS (o White-Fi) tiene a su favor es que puede acceder a un espectro mucho más amplio que el Wi-Fi y es probable que tenga muchos más canales para elegir, que varían de un país a otro. Pero en última instancia, todos esos canales juntos, debido a que es una frecuencia tan baja, siempre podrán transportar solo una fracción de la cantidad de datos que se pueden transportar en los rangos de frecuencia más altos, como Wi-Fi.
Eso, combinado con el hecho de que necesariamente cubrirá un área mucho más grande que Wi-Fi, empeora este problema, y se asegurará de que White-Fi eventualmente solo sea utilizable para aplicaciones de muy poco ancho de banda en áreas metropolitanas.
Con la última tecnología Wi-Fi absoluta, hoy en día, hay casi 1 Gbps de ancho de banda disponible en el rango de espectro de 2.4 Ghz (en todos sus carriles o canales combinados). Si compartimenta esto para una ubicación y uso óptimos de las antenas Wi-Fi, en un área de, digamos, 100 km cuadrados, es posible que pueda tener alrededor de 100 Gbps de conectividad en el área.
Con TVWS, utilizando el mismo nivel de tecnología, es posible que nunca tenga más de 500 Mbps. Por supuesto, podría estirar eso compartimentando, pero debido a que la tecnología es mucho más nueva y aún más rara, no tendrá sentido usar esto en lugar de Wi-Fi.
Agregue a eso que todavía se está trabajando en los regímenes de licencias, por lo que nadie sabe, incluso si las licencias lo harán lo suficientemente barato como para usarlo en comparación con Wi-Fi.
Para mí, el verdadero atractivo está en la tecnología y en cómo el Wi-Fi eventualmente mejorará con lo que se aprende y se emplea en el espacio White-Fi. Uno de los mayores dolores de cabeza en el espacio de Wi-Fi es que los ISP inalámbricos lo usan para llevar Internet de banda ancha a lugares donde aún no hay suficiente demanda para exigir la instalación de fibra óptica, y donde varios WISPS (ISP inalámbricos) compiten por usar el mismo Frecuencias sin licencia (baratas): sufren una “tragedia de los bienes comunes”.
Cuantos más operadores compitan en un área, más interfieren entre ellos y peor es la calidad del servicio que todos pueden ofrecer, pero debido a que las licencias de espectro de frecuencia son en su mayoría prohibitivamente caras (especialmente para el uso que presta servicios a sus mercados objetivo) primero se trasladan radios más potentes y fuertes, para ahogar las señales de su competencia, y luego a protocolos patentados que manejan mejor o interfieren mejor con las señales de su competencia, antes de dar el salto a la frecuencia con licencia como último recurso.
La promesa de la tecnología TVWS, o “Radio Cognitiva”, es que podría proporcionar una solución para ayudar a diferentes operadores a compartir más equitativamente el ancho de banda en un área, o para que sus radios coordinen mejor las transmisiones a fin de reducir las transmisiones de radios al mismo tiempo resultando en tener que retroceder y retransmitir la misma transmisión en un intervalo aleatorio para evitar interferir entre sí.
Existe un debate internacional sobre cómo se debe gobernar el espectro de frecuencias de radio y qué regímenes de licencias tienen más sentido, pero ese es un tema para otro ensayo.
Este es mi borrador de respuesta. Lo simplificaré y formatearé si encuentro el tiempo, pero espero que esto esboce algunos antecedentes para aquellos interesados en el tema pero que aún no han podido encontrar una mejor explicación.
