El TVWS, sigla en inglés de TV White Space, o espacios blancos de TV, es una forma de conexión inalámbrica que aprovecha canales de televisión que quedan sin uso en una región determinada. Esta página explica de dónde vienen esos canales libres, por qué interesan a quienes quieren conectar lugares distantes y cubiertos de vegetación. También cuenta qué aprendió TECER al probarlos.
¿De dónde vienen los espacios blancos?
El espectro electromagnético es el conjunto de frecuencias por donde viajan las señales inalámbricas. Cada país divide el espectro en bandas y define el uso de cada una: radio, televisión, telefonía celular, wifi y otros servicios.
Una parte del espectro está reservada a la televisión abierta y dividida en canales. Ninguna ciudad usa todos los canales al mismo tiempo: las emisoras locales ocupan algunos canales. Los demás quedan vacíos. Como los canales vacíos varían de un lugar a otro, un canal libre en una región puede estar en uso en la región vecina. Esos canales vacíos son los espacios blancos, o white spaces.
El TVWS transmite datos por esos canales, con una condición: no interferir con las emisoras que están al aire. Para eso, los equipos consultan bases de datos que indican qué canales están libres en cada lugar, u observan el espectro antes de transmitir. Ese mecanismo se llama gestión dinámica de espectro. Las reglas para el uso de esas bandas varían de un país a otro.
¿Por qué estas frecuencias atraviesan mejor la vegetación?
Los canales de TV que usa el TVWS están por debajo de 1 GHz. Los equipos probados en TECER operan entre 470 y 698 MHz. El wifi usa 2,4 GHz y 5 GHz.
La diferencia se ve más clara cuando se mira el tamaño de la onda. Una onda de 470 MHz mide unos 64 cm de longitud, más o menos el ancho de una puerta. Una onda de wifi en 2,4 GHz mide unos 12 cm (el tamaño de un celular). En 5 GHz, mide unos 6 cm. Las ondas más grandes son menos absorbidas por hojas y ramas y rodean los obstáculos con más facilidad, un fenómeno llamado difracción.
Por eso, el TVWS puede funcionar en condiciones NLOS, sin visada directa, cuando hay árboles o relieve entre las antenas. Eso no significa que la vegetación deje de importar: la señal sigue perdiendo fuerza al atravesarla. El alcance real depende de la potencia, de las antenas, de la altura de instalación y del terreno.
El precio de estas ventajas es la capacidad. Un canal de TV es relativamente estrecho. Por él pasan menos datos por segundo que por un canal de wifi moderno. El TVWS es adecuado para conectar un punto distante que después distribuye la conexión localmente. Es menos adecuado para atender directamente a muchas personas.
¿Cómo es una red de TVWS?
Una red de TVWS tiene dos tipos de equipo:
- La estación base, un radio conectado a una o más antenas, instalado en un punto alto y central, desde donde parte la señal.
- Los CPE, sigla en inglés de customer premises equipment, equipo en las instalaciones del cliente: radios más pequeños, con antena, que reciben la señal donde se usará la conexión.
En la arquitectura probada por TECER, el TVWS funciona como backhaul: conecta la ciudad con un punto de la comunidad, desde donde la conexión puede distribuirse por wifi o por una red mesh.
¿Existe un estándar técnico?
Sí. El estándar IEEE 802.22, publicado en 2011, fue la primera definición de una interfaz de radio basada en radio cognitiva, un radio capaz de observar el espectro y elegir dónde transmitir, para el uso oportunista de las bandas de TV sin interferir con la radiodifusión. Se pensó para ofrecer banda ancha en áreas de baja densidad de población. No todos los equipos comerciales siguen este estándar; muchos usan soluciones propias de cada fabricante.
¿Qué aprendió TECER?
El TVWS fue la tecnología central de la Fase 1 del proyecto. Las pruebas mostraron que:
- en Mosqueiro, el alcance quedó muy por debajo de lo esperado, alrededor de 400 metros;
- en el laboratorio de la UFPA/LASSE, parte del problema se atribuyó a la pérdida de señal en los cables y a la oxidación en las conexiones, no a la tecnología en sí;
- en Tururi, tres de cinco puntos se conectaron a través del bosque, sin visada directa.
El análisis de las causas del alcance reducido está en Por qué un enlace de radio alcanza menos de lo previsto.
Fuentes
- IEEE 802.22 Working Group. Página oficial del grupo de trabajo (hoy inactivo). grouper.ieee.org/groups/802/22
- IEEE 802.22, panorama general del estándar (Wikipedia, en inglés).
- Radio usado en el proyecto: Carlson Wireless RuralConnect.