4G Americas Enfrentando o Desafio 1000X Outubro de 2013 Page 1

ENFRENTANDO O DESAFIO 1000X: A NECESSIDADE DE INOVAÇÃO EM POLÍTICAS,
TECNOLOGIAS E ESPECTRO – RESUMO EXECUTIVO
O volume de tráfego de dados móveis praticamente dobrou um cada um dos últimos anos e
continua crescendo. Por esse motivo, durante os próximos anos a indústria móvel deve se
preparar para o desafio de absorver uma demanda por dados móveis mil vezes maior (o desafio
1000x). Esse relatório avalia várias abordagens e tecnologias inovadoras que podem ser usadas
para enfrentar esse desafio.
Existem oportunidades para aumentar a capacidade de rede e cobertura das atuais células
macro, entre as quais a adoção de receptores avançados, transmissões multiponto
cooperativas e soluções avançadas para antenas. As Redes Heterogêneas (ou Heterogeneous
Networks - Het-Nets), outra inovação que já está no mercado, devem evoluir para oferece ainda
mais capacidade através da densificação de redes e a implementação de células pequenas em
grande escala.
Inovações tecnológicas e grandes investimentos são necessários, mas insuficientes para
enfrentar o desafio 1000x. Um dos fatores chaves para sustentar o crescimento da banda larga
móvel é a disponibilidade de espectro adicional. O setor precisa de acesso rápido ao maior
volume possível de frequências qualificadas para a banda larga móvel, mas para isso acontecer,
precisamos de políticas de espectro inovadoras.
Ainda temos que focar no processo tradicional de liberar e leiloar espectro exclusivo e
licenciado para a banda larga móvel, mas algumas bandas não estão disponíveis em regime
24/7 no país inteiro e não serão liberadas dentro de um prazo razoável. As autoridades devem
usar as novas ferramentas a sua disposição e considerar a possibilidade de licenciar cada
pedacinho de espectro subutilizado.
Nesse contexto, é importante adotar um sistema
chamado Acesso Compartilhado Autorizado/Licenciado (Authorized/Licensed Shared Access ASA/LSA), um método paralelo de licenciar espectro e rapidamente disponibilizar frequências
adicionais e harmonizadas para redes móveis. O sistema ASA/LSA permite usar o espectro
subutilizado (em termos de tempo, geografia e/ou frequência) de uma maneira mais eficiente.
A Federal Communications Commission (FCC), dos EUA, está trabalhando para liberar 500 MHz
de Espectro Federal e Não-Federal e readequar o espectro de 3,5 GHz especialmente para uso
em células pequenas, além de aproveitar do sistema ASA/LSA para analisar novas opções para a
regulamentação de frequências. Duas outras bandas, de 1755-1780 MHz e 1695-1710 MHz, já
estão em fase de estudo para aproveitamento dentro do sistema ASA/LSA, por que essas
frequências já estão ocupadas.
4G Americas
Enfrentando o Desafio 1000X
Outubro de 2013
Page 1
Existem outros exemplos fora dos EUA de regulamentação inovadora de espectro. O relatório
analisa esses exemplos, explicando os benefícios da harmonização global e aproveitamento de
economias de escala nas Américas e outras regiões (p.ex., o ASA/LSA está em fase de análise na
Europa pelas agências reguladoras a European Conference of Postal and Telecommunications
Administrations (CEPT), a Radio Spectrum Policy Group (RSPG) e a organização normativa
European Telecommunications Standards Institute (ETSI) para a banda de 2,3 GHz).
O relatório revela a importância de disponibilizar espectro adicional para acompanhar os
avanços tecnológicos e atender a uma demanda 1000x maior.
Os capítulos do relatório são resumidos a seguir:
Capítulo 1: Introdução
O Capítulo 1 descreve o desafio 1000x e mostra a necessidade de desenvolver inovações
tecnológicas e mudar as estruturas regulatórias para enfrentá-lo.
Em termos de tecnologia, precisamos buscar mais eficiência em todos os aspectos das redes
sem fio atuais e futuras e implementar outros recursos como células pequenas e espectro.
Obviamente, para administrar 1000x mais tráfego, precisamos de mais espectro.
A maior
parte do espectro já foi alocada para vários tipos de serviço. Precisamos de políticas inovadoras
para licenciar e compartilhar o espectro entre seus usuários e apoiar os serviços móveis.
Precisamos de inovações como o ASA/LSA para aproveitar das várias bandas subutilizadas e
garantir que a qualidade de serviço necessária seja previsível.
Capítulo 2: Por que 1000x mais Capacidade?
O Capítulo 2 descreve o crescimento do tráfego móvel em anos recentes e estimativas do seu
crescimento futuro.
Muitos consumidores estão usando a banda larga móvel e compraram smartphones, iniciando
um crescimento exponencial do volume de tráfego passando pelas redes móveis. Com a
introdução de smartphones e tablets, os dispositivos móveis evoluíram e hoje representam um
meio de comunicação versátil e não são usados mais somente como telefones móveis. As
pessoas estão passando cada vez mais tempo conectadas à Internet através desses dispositivos.
Mais de 133 milhões de pessoas dos EUA já possuem um smartphone e esse número está
crescendo. O tráfego móvel deve aumentar ainda mais com a introdução de dispositivos com
telas maiores e tablets que oferecem vídeos com mais alta definição, além de aplicativos
máquina-a-máquina e, em breve, até casas e carros conectados.
4G Americas
Enfrentando o Desafio 1000X
Outubro de 2013
Page 2
Existem pesquisas que preveem um crescimento exponencial do tráfego de dados,
principalmente como resultado da transmissão de vídeo. O conteúdo em vídeo consome mais
recursos que muitos outros aplicativos, e dispositivos maiores e mais rápidos em conjunto com
redes sem fio mais avançadas viabilizaram acesso a esse tipo de conteúdo. De acordo com o
Índice de Rede Visual (VNI) da Cisco, o conteúdo em vídeo já representa mais de 50% de todo o
tráfego móvel, e deve representar 66% de todo o tráfego móvel do mundo até 2017. De
acordo com o VNI da Cisco, no mundo inteiro o tráfego móvel cresceu 70% em 2012 e deve
crescer de maneira uniforme a uma taxa composta anual de 66% entre 2012 e 2017. Ou seja, o
tráfego móvel deve crescer por um fator de 13 até o final de 2017. O Relatório de Mobilidade
da Ericsson revela que o tráfego de dados móveis ultrapassou o tráfego de voz móvel em 2009
e o crescimento do tráfego de dados é constante, enquanto o crescimento do tráfego de voz é
moderado. O relatório da Ericsson mostra que o tráfego de dados móveis dobrou em 2012 e
deve crescer a uma taxa composta anual de aproximadamente 50% entre 2012 e 2018. Isso
representa um fator de 12 até o final de 2018. A Qualcomm e a Nokia Solutions and Networks
já indicaram que o tráfego de dados deve aumentar '1000x', baseado no crescente número de
usuários de banda larga móvel e maior consumo de dados por usuário.
Todas as previsões para o crescimento do tráfego de dados sugerem que a demanda por dados
móveis pode sobrecarregar as redes sem fio por que existe um volume de espectro limitado,
mesmo com a evolução tecnológica que está ampliando a capacidade e eficiência dessas redes.
Para absorver essa demanda, o setor sem fio precisa de espectro adicional e inovação no plano
regulamentar.
Existe um consenso internacional sobre a necessidade de encontrar espectro adicional. A
International Telecommunication Union (ITU), uma entidade internacional com a missão de
definir a próxima geração de tecnologias sem fio, indicou o volume de espectro que será
necessário para atender ao crescimento de dados móveis. O Relatório ITU-R M.2078 estimou a
largura de banda que as operadoras móveis precisam para o desenvolvimento futuro das
tecnologias International Mobile Telecommunications IMT-2000 e IMT-Advanced, levando em
conta a popularidade de dados móveis.
O Relatório ITU-R M.2078 descreve o volume mínimo de espectro necessário em 2012, 2015 e
2020, de acordo com o desenvolvimento de cada mercado (dividido entre dois Grupos de
Técnicas de Acesso via Rádio, o RATG1 e RATG2). Para simplificar a análise, os mercados são
classificados como mercados de menor ou maior desenvolvimento (lower market setting ou
higher market setting).
4G Americas
Enfrentando o Desafio 1000X
Outubro de 2013
Page 3
Tabela 1. Previsão do espectro necessário para as Tecnologias IMT e IMT-Advanced.1
Market Setting
Year
Higher market setting
Lower market setting
Spectum Requirement for
RATG 1 (MHz)
2010
2015
2020
840
880
880
760
800
800
Spectum Requirement for
RATG 2 (MHz)
2010
2015
2020
0
420
840
0
500
480
Total Spectrum Requirement
(MHz)
2010
2015
2020
840
1300
1720
760
1300
1280
As necessidades de espectro representam o volume total de espectro em determinado
mercado-país. Por exemplo, os EUA seriam classificados como um mercado mais desenvolvido,
que claramente precisa de espectro adicional. A necessidade de frequências adicionais está
cada vez maior com a introdução de novos serviços, aplicativos e dispositivos e o crescente uso
de smartphones, tablets e outros equipamentos conectadas.
Capítulo 3: Avanços Tecnológicos para Enfrentar o Desafio 1000x
O Capítulo 3 apresenta as várias evoluções tecnológicas disponíveis para ajudar a enfrentar o
desafio 1000x. Esse capítulo apresenta detalhes das várias inovações tecnológicas que foram
desenvolvidas para aumentar a eficiência de células macro, explorar o potencial de células
pequenas e oferecer maior desempenho em transmissão de dados.
A atual rede de células macro apresenta várias oportunidades para ampliar sua capacidade e
cobertura. O primeiro passo para enfrentar o desafio 1000x será de maximizar a eficiência das
células macro com inovações, aproveitar de maneira ainda mais eficiente da infraestrutura de
redes construídas com células macro e ampliar sua capacidade. Vários projetos já estão em
andamento para aprimorar o desempenho das tecnologias 3G, 4G e Wi-Fi e aumentar sua
capacidade, taxa de transmissão de dados e melhorar a experiência do usuário.
Como parte da evolução da tecnologia HSPA, o recurso Multi-Carrier HSPA (MC-HSPA)
introduzido nos releases 8, 9, 10, 11 e 12 da 3GPP permite receber dados no Downlink (DL) e
Uplink (UL) simultaneamente, agregando até 40 MHz em múltiplos portadores. O MC-HSPA
permite usar recursos MIMO 4x4 no downlink e 2x2 no uplink, e com isso as operadoras
conseguem oferece velocidades de transmissão maiores, além de melhorar o desempenho para
usuários na periferia da célula. No Rel-11, o MC-HSPA com oito portadores de 5 MHz oferece
uma taxa máxima para transmissão de dados de 336 Mbps no downlink e 69 Mbps no uplink.
O MC-HSPa também aumenta muito a transmissão por setor e serve um número maior de
usuários com uma velocidade mais alta de transferência máxima comparada com sistemas
usando um único portador em um espectro equivalente.
1
Fonte: International Telecommunications Union (Relatório ITU-R M. 2078)
4G Americas
Enfrentando o Desafio 1000X
Outubro de 2013
Page 4
Em relação à 4G, a tecnologia LTE, que já está em operação comercial nas redes de várias
operadoras, foi implementada com o sistema FDD com largura de banda de até 2x10 MHZ e 20
MHz com o sistema TDD. A tecnologia LTE-Advanced permite realizar implementações em
bandas mais largas com agregação de portadores em bandas diferentes, aumentando a
eficiência do espectro, velocidade de transmissão e aprimorando a experiência do usuário.
A tecnologia LTE-Advanced foi projetada para oferecer taxas máximas de transmissão acima de
1 Gbps no downlink em 100 MHz e mais de 375 Mbps no uplink usando sistemas de antenas
Multiple-Input Multiple-Output (MIMO), que oferecem maior capacidade no downlink e uplink.
Mas, o principal objetivo da LTE-Advanced é de oferecer maior cobertura e uma experiência
melhor para usuários na periferia da célula. No futuro, a LTE-Advanced deve oferecer recursos
para gestão de mobilidade e interferência, que serão necessárias para administrar redes
heterogêneas.
Os pontos de acesso e redes Wi-Fi serão muito importantes para enfrentar o desafio 1000x.
Parte dessa evolução da tecnologia Wi-Fi é o padrão 802.11ac, a tecnologia Wi-Fi de próxima
geração que oferece ganhos significantes em capacidade de transmissão de dados. O 802.11ac
oferece três vezes mais capacidade comparado com o 802.11n. Durante a próxima fase da
evolução, o 802.11ac estende o recurso MIMO para incluir MIMO multiusuário e oferece três
vezes mais capacidade comparada com a primeira fase. A evolução da tecnologia Wi-Fi inclui o
padrão 802.11ad utilizando o espectro de 60 GHz, que oferece bastante largura de banda. O
padrão 802.11ad oferece taxas de transmissão de dados acima de 1 Gbps e será especialmente
apropriado para aplicações de curta distancia.
O próximo passo para a evolução das tecnologias 3G e 4G é de incorporar técnicas de rede
inteligente para aumentar a eficiência da rede e aprimorar a experiência do usuário, além de
aumentar a taxa de transferência de dados na periferia da célula, que ainda está abaixo da
média. A HSPA multiponto é um recurso novo que a 3GPP está estudando para resolver o
desequilíbrio entre as cargas de setores/células vizinhos e aumentar a velocidade de
transferência na periferia da célula, além de aproveitar das atuais capacidades de transmissão
da rede e do equipamento do usuário.
As técnicas de rede inteligentes basicamente aproveitam dos recursos do Equipamento do
Usuário (EU) para oferecer uma experiência mais uniforme em toda a rede. Existem vários
tipos de multi-fluxo de acordo com os portadores de frequências em uso. O recurso multi-fluxo
dos sistemas HSPA de Portador Duplo e Frequência Única (Single Frequency Dual Carrier - SFDC)
é usado para aprimorar redes implementadas na banda de 5 MHz. Os sistemas HSPA de
Portador Duplo e Frequência Dupla (DFDC) e Portador Quádruplo e Frequência Dupla (DF4C)
são usados para otimizar sistemas de 10MHz e 20 MHz.
4G Americas
Enfrentando o Desafio 1000X
Outubro de 2013
Page 5
As antenas também oferecem muitas oportunidades, e devem ser usados no futuro próximo
para ampliar a cobertura e capacidade do sistema e a taxa de transmissão de dados, sem exigir
energia ou largura de banda adicional. Em um sistema MIMO usando tecnologia 3G ou 4G, o
transmissor e o receptor são compostos de várias antenas de recepção e transmissão e
recursos para processamento de sinais.
Outra área que promete mais desempenho de rede é a evolução das redes 3G/4G/Wi-Fi e
dispositivos inteligentes que podem selecionar o melhor modo de acesso, escolhendo entre as
muitas opções disponíveis - 3G/4G, Wi-Fi, células macro/pequenas, etc. - em espectro
licenciado ou não. Por exemplo, o sistema deve determinar o melhor caminho (3G, 4G, Wi-Fi,
serviços de LTE Broadcast ou comunicação máquina-a-máquina) para o aplicativo ou os dados
sendo transmitidos.
Já estamos perto do limite teórico para desempenho do enlace de rádio e o próximo grande
passo em termos de desempenho e capacidade deve ser a evolução da topologia de rede,
usando uma mistura de células macro e células pequenas em um único canal. Os ganhos de
capacidade para células macro que são beneficiados com mais espectro e maior eficiência
devem ser insuficientes para acompanhar a evolução de demanda, e teremos que implementar
células com uma densidade muito maior.
A introdução de técnicas de redes heterogêneas (HetNet) em LTE-Advanced e HSPA e métodos
inteligentes para coordenação de interferências, é um caminho mais promissor e escalável para
obter muito mais eficiência de espectro por unidade de área. Avanços como "Expansão de
Alcance" para células pequenas, introduzidos com a LTE-Advanced, também são possíveis com
a HSPA+, criando um sistema para desviar tráfego de redes macro. Essa tecnologia deve ampliar
a capacidade de rede além daquilo que seria possível ao simplesmente adicionar células
pequenas.
As HetNets do futuro devem adotar técnicas inovadoras para a gestão de interferências e
incluir novos tipos de célula como relés e mini estações base com baixo consumo de energia,
usando bandas mais altas de espectro, como 3,5 GHz.
A ampla adoção de dados móveis e o tamanho e custo relativamente reduzidos de células
pequenas abre espaço para novas técnicas, complementando redes macro tradicionais com
células pequenas de baixo custo e para uso interno. Esse relatório analisa novos modelos de
implementação que podem reduzir o custo da rede e viabilizar uma implementação hiper
densa.
Uma proposta inovadora para a tecnologia de células pequenas permitiria sua
instalação plug-and-play em ambientes internos, aumentando a capacidade total da rede
exponencialmente.
4G Americas
Enfrentando o Desafio 1000X
Outubro de 2013
Page 6
Um novo conceito de implementação, chamado de "Neighborhood Small Cells” (NSC), utiliza
células pequenas de acesso aberto em maior densidade e aproveita da infraestrutura local para
reduzir as despesas operacionais e de capital da operadora. Esse modelo de implementação
deve oferecer imensos ganhos de capacidade, por que uma penetração de 10% das NSCs pode
oferecer um ganho médio de transmissão de ~25x até 55x no downlink com 01 portador NSC de
10 MHz adicional. A adoção da tecnologia NSC pode oferecer ganhos de aproximadamente 10100x com um único portador dedicado de 10 MHz. Com mais espectro, as NSCs podem,
teoricamente, oferecer uma solução para o desafio de 1000x.
A Agregação de Portadores (AP) já foi identificada como uma das tecnologias chaves da LTEAdvanced para atender aos requisitos da IMT-Advanced.
A LTE-Advanced precisa de
Agregação de Portadores por que a tecnologia terá que suportar larguras de banda maiores
comparada com a tecnologia LTE (até 20 MHz) e, ao mesmo tempo, garantir a
retrocompatibilidade com a LTE. Para suportar larguras de banda acima de 20 MHz, a LTEAdvanced agrega dois ou mais portadores componentes.
Embora a LTE Rel-8 é capaz de suportar larguras de banda de até 20 MHz, a maioria das
operadoras dos EUA não possuem essa largura de banda dentro de um espectro contíguo. No
espectro abaixo de 2 GHz, a maioria das operadoras possui entre 5-15 MHz de espectro
contíguo em uma única banda de frequência. Muitas operadoras também possuem os direitos
de usar o espectro em muitas bandas diferentes.
De um ponto de vista mais prático, a
agregação de portadores permite combinar o espectro dentro das bandas onde cada operadora
opera e combinar ativos em múltiplas bandas de frequências.
Quando a rede está operando com uma carga menor, os dispositivos de Agregação de
Portadores podem fazer melhor uso dos recursos dos portadores componente agregados, em
vez de serem restritos a um único bloco de espectro.
O Supplemental Downlink (DL) é uma forma assimétrica de AP que pode ser utilizado para
melhorar o desempenho do DL, combinando o espectro de DL e UL com espectro alocado
apenas para transmissão no DL. Essa é uma tecnologia atraente para alocar mais recursos de
rádio no DL, aumentar o desempenho e alinhar a capacidade de transmissão com a carga de
tráfego.
Os novos avanços tecnológicos incorporados em dispositivos móveis do usuário final (ou seja,
equipamentos do usuário, ou "EU") oferecem vantagens e desvantagens. Esses avanços
aumentam a eficiência do espectro e ajudam a enfrentar o desafio 1000x. Mas, esses avanços
também aumentam o tráfego de dados pela rede e requerem capacidade adicional,
alimentando a expansão do tráfego em 1000x. Por exemplo, para visualizar imagens de maior
qualidade, telas maiores e com resoluções mais altas aumentam a carga sobre a rede. Os
4G Americas
Enfrentando o Desafio 1000X
Outubro de 2013
Page 7
avanços tecnológicos planejados para ampliar o desempenho das redes móveis também devem
ser refletidos nos dispositivos móveis do futuro. Esses avanços incluem acesso a espectro
adicional, novos métodos de codificação, interfaces avançadas, a implementação de células
pequenas, redes heterogêneas e técnicas que utilizam múltiplas antenas.
Para cada uma
dessas técnicas, os dispositivos móveis também serão obrigados a evoluir para aprimorar a
experiência do usuário e a capacidade do sistema. A capacidade dos dispositivos móveis de
automaticamente adaptar a vários cenários de rede e oferecer uma experiência totalmente
integrada é fundamental para o crescimento e evolução das redes e oferecer 1000x sua atual
capacidade.
O dispositivo móvel é o centro do ambiente 1000x, por que precisa conhecer e se adaptar ás
capacidades locais de rede, que podem variar muito entre serviços básicos de voz até dados
multimídia, ou células muito grandes até muito pequenas, de acordo com os recursos
disponibilizados pelas redes locais. Além de oferecer esses novos recursos tecnológicos, os
dispositivos móveis enfrentam o desafio único de também garantir compatibilidade com
tecnologias mais antigas. Um dos grandes fatores no desenvolvimento de dispositivos móveis
do futuro será essa variedade de modos e flexibilidade de operação com diferentes bandas,
tecnologias de rádio e redes.
Capítulo 4: Uma Nova Abordagem para Espectro e Regulamentação
Esse capítulo analisa o espectro e algumas das inovações na área de regulamentação que serão
necessárias para enfrentar o desafio 1000x. Primeiro, esse capítulo descreve o atual cenário e
mudanças na alocação de espectro licenciado e não licenciado, para depois avaliar as novas
iniciativas regulatórias nas Américas.
Precisamos de mais espectro, especialmente espectro licenciado, para aumentar a capacidade
1000x. Aliás, precisamos de mais espectro contíguo para instalar células pequenas em bandas
mais altas, aumentar a eficiência de todo o sistema e atingir essa meta tão importante.
Esse capítulo avalia as principais iniciativas a curto e longo prazo para garantir a disponibilidade
de espectro. Os dois tipos de espectro, licenciado e não licenciado, são importantes em
termos de capacidade, mas nada substitui o espectro licenciado em termos de qualidade de
serviço previsível. Ao mesmo tempo, os governos estão enfrentando dificuldades cada vez
maiores com a liberação de espectro adicional para a banda larga móvel licenciada. Por esse
motivo, é importante inovar na regulamentação de espectro.
Além disso, e de acordo com o capítulo 4.4 (harmonização de espectro), o imenso sucesso e
aceitação dos serviços de comunicação móvel no mundo inteiro é o resultado de "espectro
amplo e harmonizado", "regulamentação técnica harmonizada" e "padrões internacionais
4G Americas
Enfrentando o Desafio 1000X
Outubro de 2013
Page 8
harmonizados". Esses elementos foram, e continuarão sendo, as chaves para aproveitar das
economias de escala de serviços móveis globais, fabricar equipamentos que oferecem
interoperabilidade global e garantir que todos os usuários conseguem comunicar entre si. O
crescimento dos serviços de comunicação móvel a preços acessíveis depende de maior
disponibilidade global, ou pelo menos disponibilidade regional, de espectro harmonizado e
padrões técnicos e protocolos de comunicação comuns em várias bandas de frequências. Por
exemplo, as tabelas de alocação de espectro da ITU identificaram determinadas bandas de
frequências internacionais para a IMT, mas existem mais de quarenta planos de banda
diferentes para os padrões de acesso móvel devido às diferenças em regulamentação técnica
entre as regiões. Os usuários de dispositivos móveis querem serviços de roaming, usando
provedores em diferentes bandas e diferentes regiões. Com isso, o número de possíveis
combinações com mais de 40 planos de banda está aumentando, dificultando a implementação
desses padrões em pequenos dispositivos pessoais.
Para aproveitar de economias de escala, o espectro novo deve ser alocado de acordo com
regulamentações técnicas harmonizadas, quando possível. Somente será possível enfrentar o
desafio 1000x e continuar aproveitando das economias de escala globais com alocações futuras
de espectro harmonizando a alocação, a regulamentação técnica e os padrões de
interoperabilidade em comunicações. Para o consumidor, o dispositivo representa a
possibilidade de aproveitar da inovação e dos avanços tecnológicos independente do
desenvolvimento econômico do seu país de residência. O consumidor pode ter acesso mais
rápido a essas inovações, criando novas oportunidades de crescimento através da demanda por
redes mais rápidas. Com a mobilização da Internet e muitos mercados usando as mesmas
frequências harmonizadas, os compradores de dispositivos serão beneficiados pelas economias
de escala e escopo, não importa sua localização.
De acordo com nossos comentários acima e a explicação detalhada em capítulo 4.3 (novas
iniciativas de regulamentação), para sustentar o crescimento exponencial do tráfego móvel de
uma maneira econômica e eficiente, precisamos inovar no plano de regulamentação de
espectro, especialmente agora, com as dificuldades de encontrar mais espectro para a banda
larga móvel. Os reguladores devem encontrar um ponto de equilíbrio entre as várias
abordagens mencionadas acima. A indústria sabe que é preciso encontrar políticas alternativas
para alocar espectro além do espectro disponível e licenciado (cuja alocação é frequentemente
muito demorada e cara) e não licenciado (difícil de monetizar por que é baseado no conceito de
"melhor esforço") e de obter mais do "bom" espectro internacionalmente harmonizado.
Um novo sistema para alocação de espectro, Authorized/Licensed Shared Access (ASA/LSA),
também foi projetado para enfrentar o desafio 1000x. O sistema complementa os dois
4G Americas
Enfrentando o Desafio 1000X
Outubro de 2013
Page 9
modelos tradicionais de autorização - licenciado e não licenciado exclusivo/liberado - e também
aumenta a harmonização regional e global de espectro. Ou seja, o ASA/LSA pode ser usado
para liberar espectro subutilizado que, de outro forma, levaria uma década, ou mais, para
liberar.
O ASA/LSA é uma nova abordagem para compartilhar espectro dentro de uma
estrutura binária, concedendo direitos individuais e exclusivos de usar a banda larga móvel ao
lado do atual usuário "vertical", definido como o atual detentor de direitos de usar o espectro
que não foram outorgados através de um processo formal de concessão para uso comercial.
Isso não é licenciamento leve, negociação secundária, espaços em branco nas frequências de
TV ou um modelo de 3 níveis de prioridade, de acordo com a proposta do relatório PCAST. O
ASA/LSA permite compartilhar espectro subutilizado sem interferir com seus atuais usuários e,
ao mesmo tempo, oferecer serviços de banda larga móvel com uma qualidade de serviço
previsível.
O processo de criar o regime ASA/LSA está muito mais avançado na Europa, onde as agências
de regulamentação, os governos e o setor (ETSI, Digital Europe, GSMA) estão trabalhando
juntos para criar uma definição estável e transparente do ASA/LSA, por que a previsibilidade é
um aspecto chave para qualquer investimento em tecnologia e inovação.
Outro exemplo de inovação na área de regulamentação é o Supplemental Downlink (SDL). No
passado, blocos relativamente pequenos e não aparelhados de espectro não podiam ser usados
pela indústria sem fio por vários motivos, entre os quais o tamanho da banda, a canalização e
compatibilidade com outros serviços. Mas, a banda larga móvel pode usar essas bandas de
maneira muito eficiente através do SDL. As bandas de 600 MHz, 700 MHz e a banda L são
exemplos de bandas que podem ser usadas com a tecnologia SDL.
Finalmente, a indústria móvel assumiu o compromisso de manter seus investimentos no
desenvolvimento de tecnologias de banda larga móvel para garantir a inovação continua e
incentivar o uso mais eficiente da banda larga móvel. Por exemplo, implementando o ASA/LSA
para frequências mais altas e usando essas bandas de espectro com as inovações tecnológicas
mencionadas durante o primeiro capítulo do documento (especialmente células pequenas, Self
Organizing Networks (SON)/gestão de interferência e a tecnologia TDD e/ou SDL) deve atender
à crescente demanda por banda larga móvel e garantir a sustentabilidade de investimentos a
longo prazo.
Em resumo, precisamos de inovação tecnológica e investimentos de grande porte, mas esses
fatores serão insuficientes para enfrentar o desafio 1000x. Precisamos de espectro adicional
para manter o crescimento da banda larga móvel. O setor precisa de acesso rápido ao maior
volume possível de espectro de alta qualidade, e por esse motivo, precisamos de políticas de
espectro inovadoras e o sistema ASA para atingir a nossa meta. Além disso, com a evolução e
4G Americas
Enfrentando o Desafio 1000X
Outubro de 2013
Page 10
expansão das redes, sistemas montados com equipamentos de vários fabricantes serão cada
vez mais comuns, e as células de vários fabricantes devem oferecer recursos de
autoconfiguração e auto-otimização para enfrentar o desafio 1000x.
CONCLUSÕES
Com a adoção em grande escala da banda larga móvel e os smartphones, o tráfego móvel
cresceu muito. Os dispositivos móveis evoluíram de canais usados principalmente para serviços
de voz e hoje são ferramentas versáteis de comunicação. As pessoas estão passando cada vez
mais tempos conectadas à Internet através dos seus dispositivos móveis. O número de pessoas
comprando smartphones continua crescendo. O tráfego móvel deve crescer ainda mais com a
introdução de dispositivos com telas maiores e tablets que oferecem vídeos de maior
resolução, além de aplicativos máquina-a-máquina e, em breve, até casas e carros conectados.
O crescimento do tráfego de dados será exponencial, principalmente como resultado da
transmissão de vídeos. De acordo com o Índice de Rede Visual (VNI) da Cisco, o tráfego de
vídeos em redes móveis já representa mais de 50% de todo o tráfego móvel, e deve representar
66% de todo o tráfego móvel global até 2017. O Relatório de Mobilidade da Ericsson revela
que o tráfego de dados móveis deve crescer a uma taxa anual composta de aproximadamente
50% entre 2012 e 2018. Outras companhias, como a Qualcomm e Nokia Solutions and
Networks também falaram de um aumento de '1000x' em tráfego de dados.
Todas as previsões de crescimento do tráfego de dados sugerem que a demanda por dados
móveis pode sobrecarregar as redes sem fio mesmo com a evolução tecnológica que está
ampliando a capacidade e eficiência das redes sem fio, por que existe um volume de espectro
limitado. Para absorver essa demanda, o setor sem fio precisa de espectro adicional e inovação
no plano regulamentar.
A evolução de tecnologias e as normas da Third Generation Partnership Project (3GPP)
conseguiram aumentar o desempenho, eficiência e capacidade de redes sem fio. Precisamos
de avanços contínuos em tecnologias como High Speed Packet Access (HSPA/HSPA+) e Long
Term Evolution (LTE/LTE-Advanced) para viabilizar serviços avançados e absorver a crescente
demanda por tráfego. Durante os próximos anos, o tráfego móvel continuará crescendo e
serviços ricos como vídeo devem atingir níveis inéditos. Ao mesmo tempo, novos setores
verticais, como conectividade entre máquinas, devem aparecer.
As novas tecnológicas devem incorporar células macro, células pequenas, redes heterogêneas e
técnicas de utilização de espectro, por exemplo a Agregação de Portadores e Supplemental
Downlink.
4G Americas
Enfrentando o Desafio 1000X
Outubro de 2013
Page 11
Os dispositivos também serão mais eficientes. Receptores avançados, otimização de
tecnologias RF e conectividade inteligente são exemplos de alguns avanços realizados para
aumentar a eficiência dos dispositivos.
Apesar da longa lista de aprimoramentos tecnológicos, esse aumento de eficiência não é
suficiente para suportar o crescimento previsto para o tráfego móvel e as necessidades do
consumidor. Além dos avanços tecnológicos, o setor sem fio precisa de espectro adicional e
inovação no plano regulamentar.
Precisamos de mais espectro, especialmente espectro licenciado, para obter a capacidade
necessária para 1000x mais tráfego. Aliás, precisamos de mais espectro contíguo para instalar
células pequenas em bandas mais altas, aumentar a eficiência de todo o sistema e atingir essa
meta tão importante. O espectro licenciado ainda será fundamental para complementar o
espectro não licenciado (p.ex. para desviar tráfego de redes móveis), mas inovações na área de
regulamentação serão fundamentais para sustentar o crescimento exponencial do tráfego de
dados móveis de maneira econômica e eficiente. Precisamos de ferramentas inovadoras para
administrar o espectro, especialmente agora, quando os reguladores estão enfrentando
dificuldades encontrando mais espectro para a banda larga móvel. A indústria sabe da
necessidade de encontrar alternativas para a alocação de espectro além de espectro disponível
e licenciado (um processo que é frequentemente muito demorado e caro) e não licenciado
(difícil de monetizar por que é baseado no "melhor esforço") e de obter mais do "bom"
espectro internacionalmente harmonizado.
O novo sistema de autorização de espectro, Authorized/Licensed Shared Access (ASA/LSA), foi
projetado para complementar os dois modelos de autorização tradicionais - licenciado e não
licenciado exclusivo/liberado. O ASA/LSA pode ser usado para liberar espectro subutilizado
que, de outra forma, não seria disponibilizado por uma década, ou mais. O ASA/LSA é uma
política inovadora para compartilhar frequências dentro de uma estrutura binária, concedendo
direitos de uso de espectro individuais e exclusivos para operações de banda larga móvel. O
atual usuário "vertical" é definido como o atual detentor dos direitos de usar o espectro sem
um procedimento de concessão para uso comercial.
Outro exemplo de inovação na área de regulamentação é o Supplemental Downlink (SDL). No
passado, blocos relativamente pequenos e não aparelhados de espectro não podiam ser usados
para a banda larga móvel em função do tamanho da banda, a canalização e compatibilidade
com outros serviços, entre outros fatores. Mas, essas bandas podem ser usadas de maneira
muito eficiente para a banda larga móvel através do SDL. As bandas de 600 MHz, 700 MHz e a
banda L são exemplos de bandas que podem ser usadas com a tecnologia SDL.
4G Americas
Enfrentando o Desafio 1000X
Outubro de 2013
Page 12
Finalmente, a indústria móvel assumiu o compromisso de continuar investindo no
desenvolvimento de tecnologias de banda larga móvel para garantir a inovação continua e
incentivar o uso mais eficiente da banda larga móvel. Por exemplo, implementando o ASA/LSA
para frequências mais altas e usando essas bandas de espectro com as inovações tecnológicas
(especialmente células pequenas, Self Organizing Networks (SON)/gestão de interferência e a
tecnologia TDD e/ou SDL) deve atender à crescente demanda por banda larga móvel e também
garantir a sustentabilidade de investimentos a longo prazo.
Novas bandas de espectro estão sendo identificadas pelo processo de comunicações via rádio
da ITU. Nos EUA, alocações dessas novas bandas, que incluem algumas das bandas
identificadas pelo relatório Fast Track, da NTIA, estão em fase de análise e liberação. No resto
das Américas, a alocação e harmonização de espectro também são fatores chaves para garantir
a qualidade dos serviços e economias de escala. Todas as previsões de crescimento do tráfego
de dados sugerem que,mesmo com a evolução tecnológica que está ampliando a capacidade e
eficiência das redes sem fio, a demanda por dados móveis pode sobrecarregar as redes sem fio
por que existe um volume de espectro limitado. Ou seja, apesar da disponibilidade de novo
espectro, é essencial considerar novas tendências para a gestão de espectro quando as
ferramentas tradicionais não são suficientes para atender à demanda do mercado.
4G Americas
Enfrentando o Desafio 1000X
Outubro de 2013
Page 13